7 ფარდობითობის თეორია

თანამედროვე ფიზიკის სფეროში ფარდობითობის თეორია ყოველთვის ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებდა. პირველად სწორედ ამ თეორიაში მოხდა იმის აღიარება, რომ აუცილებელია ფიზიკის ფუნდამენტური პრინციპების გადახედვა. ამდენად ის პრობლემები, რომლებიც ფარდობითობის თეორიამ წამოწია და ნაწილობრივ გადაწყვიტა, არსებითად ეკუთვნის თანამედროვე ფიზიკის ფილოსოფიური მნიშვნელობის ჩვენეული განხილვას. გარკვეული თვალსაზრისით შეიძლება ითქვას, რომ კვანტური თეორიისგან განსხვავებით, ფარდობითობის თეორიის განვითარება სიძნელეთა საბოლოო აღიარებიდან მათ დაძლევამდე საკმაოდ მოკლე დროში მოხდა. 1904 წელს მორლის და მილერის მიერ მაიკელსონის ექსპერიმენტის გამეორება პირველი ცხადი მტკიცებულება იყო იმისა, რომ დედამიწის გადატანითი მოძრაობის ოპტიკური მეთოდებით შემჩნევა შეუძლებელია, ხოლო აინშტაინის გადამწყვეტი სტატია ორ წელზე უფრო ნაკლებ დროში გამოქვეყნდა. მეორეს მხრივ, მორლის და მილერის ექსპერიმენტი და აინშტაინის სტატია მხოლოდ დასკვნითი ნაბიჯებია იმ განვითარებისა, რომელიც ბევრად უფრო ადრე დაიწყო და რომელიც შეიძლება „მოძრავი სხეულების ელექტროდინამიკით“ დასათაურდეს.

ცხადია, რომ მოძრავი სხეულების ელექტროდინამიკა ფიზიკის და ინჟინერიის მნიშვნელოვანი დარგი იყო მას შემდეგ, რაც ელექტროძრავა დაამზადეს, თუმცა სერიოზული სიძნელე მაშინ გაჩნდა, როდესაც მაქსველმა სინათლის ტალღების ელექტრომაგნიტური ბუნება აღმოაჩინა. ამ ტალღებს ერთი არსებითი თვისება განასხვავებს სხვა, მაგალითად ბგერითი ტალღებისგან: მათ შეუძლიათ, როგორც ჩანს, სიცარიელეშიც გავრცელება. თუ ზარი ამოტუმბულ ჭურჭელში რეკავს, მისი ხმა გარეთ ვერ აღწევს. სინათლე კი იოლად გადის ამოტუმბულ მოცულობაში. ამიტომაც ივარაუდეს, რომ სინათლის ტალღა შეიძლება განვიხილოთ დრეკად ტალღად ძალიან მსუბუქ ნივთიერებაში, რომელსაც ეთერი უწოდეს, რომლის დანახვა ან შეგრძნება შეუძლებელია და რომელიც ავსებს როგორც ცარიელ, ასევე სხვა ნივთიერებებით, მაგალითად ჰაერით ან მინით დაკავებულ სივრცეს. ის იდეა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღები ყოველგვარი სხვა სხეულებისგან დამოუკიდებლად თავად არის რეალური, იმ დროს ფიზიკოსებს არ გასჩენიათ. ვინაიდან ჰიპოთეთური ნივთიერება ეთერი სავარაუდოდ სხვა ნივთიერებებში აღწევდა, გაჩდა კითხვა: რა ხდება, როცა ნივთიერება მოძრაობს? მონაწილეობს თუ არა ეთერი ამ მოძრაობაში და თუ ეს ასეა, როგორ ვრცელდება სინათლის ტალღა მოძრავ ეთერში?

ამ კითხვის შესაბამისი ცდები ძნელად ჩასატარებელია შემდეგი მიზეზით: მოძრავ სხეულთა სიჩქარე როგორც წესი, ძალიან მცირეა სინათლის სიჩქარესთან შედარებით, ამიტომაც ამ სხეულთა მოძრაობის სავარაუდო გავლენა ძალიან მცირეა და პროპორციული უნდა იყოს სხეულის სიჩქარის და სინათლის სიჩქარის ფარდობის, ან ამ ფარდობის უფრო მაღალი ხარისხის. ვილსონის, როულანდის, რენტგენის და აიხენვალდისა და ფიზოს ცდებმა შესაძლებელი გახადა ამ ეფექტების გაზომვა სიჩქარეთა ფარდობის პირველი ხარისხის შესაბამისი სიზუსტით. ელექტრონების თეორიამ, რომელიც ლორენცმა 1895 წელს განავითარა, შესაძლებელი გახადა ამ ეფექტების სავსებით დამაკმაყოფილებელი აღწერა. თუმცა მაიკელსონის, მორლის და მილერის ექსპერიმენტმა ახალი მდგომარეობა შექმნა. ამ ექსპერიმენტს რამდენადმე უფრო დაწვრილებით განვიხილავთ.

უფრო დიდი ეფექტის, და შესაბამისად, უფრო ზუსტი შედეგების მისაღებად, საუკეთესოდ ჩანდა ცდებში ძალიან მაღალი სიჩქარით მოძრავი სხეულების გამოყენება. დედამიწა მზის გარშემო დაახლოებით 30 კმ/წმ სიჩქარით მოძრაობს. თუ ეთერი უძრავია მზის მიმართ, და არ წარიტაცება დედამიწის მიერ, მაშინ მისი სწრაფი მოძრაობა დედამიწის მიმართ საგრძნობი უნდა გამხდარიყო სინათლის სიჩქარის ცვლილებაში. ეს სიჩქარე განსხვავებული იქნებოდა იმის მიხედვით, სინათლე ეთერის მოძრაობის პარალელურად ვრცელდება თუ პერპენდიკულარულად. იმ შემთხვევაშიც კი, თუ ეთერი ნაწილობრივ წარიტაცება დედამიწის მიერ, უნდა არსებობდეს რაღაც ეფექტი ე.წ. ეთერის ქარის გამო და ეს ეფექტი ალბათ დამოკიდებული უნდა იყოს ცდის ჩატარების სიმაღლეზე ზღვის დონიდან. მოსალოდნელი ეფექტის სიდიდის გამოანგარიშებამ აჩვენა, რომ ის ძალიან მცირე უნდა ყოფილიყო, რადგან დედამიწის და სინათლის სიჩქარეთა ფარდობის კვადრატის პროპორციულია, სწორედ ამიტომ აუცილებელი იყო სინათლის ორი სხივის ინტერფერენციის ძალიან ზუსტი ცდების ჩატარება დედამიწის მოძრაობის პარალელური და პერპენდიკულარული მიმართულებებით. პირველი ასეთი ცდა 1881 წელს მაიკელსონმა ჩაატარა, მაგრამ ის საკმარისად ზუსტი არ არმოჩნდა. თუმცა ცდის გვიანდელმა გამეორებებმა მოსალოდნელი ეფექტის მცირე კვალიც კი არ აჩვენა. განსაკუთრებით 1904 წლის მორლი და მილერის ექსპერიმენტები შეიძლება ჩაითვალოს ცხად დადასტურებად იმისა, რომ სიდიდის მოსალოდნელი რიგის ეფექტი არ არსებობს.

ეს თავისთავად უცნაური შედეგი კავშირში აღმოჩნდა სხვა პრობლემასთან, რომელზეც ფიზიკოსები ცოტა ხნით უფრო ადრე მსჯელობდნენ. ნიუტონის მექნიკაში მოქმედებს გარკვეული „ფარდობითობის პრინციპი,“ რომლის ფორმულირება შემდეგნაირადაა შესაძლებელი: თუ ათვლის გარკვეულ სისტემაში სხეულთა მექანიკური მოძრაობისთვის სრულდება ნიუტონის მექანიკის კანონები, მაშინ ეს ჭეშმარიტია ნებისმიერი სხვა ათვლის სიტემისთვისაც, რომელიც თანაბრად და წრფივად მოძრაობს პირველი სისტემის მიმართ. სხვანაირად, თანაბარი წრფივი მოძრაობა არ წარმოქმნის არავითარ მექანიკურ ეფექტებს და შესაბამისად, შეუძლებელია მისი ამ ეფექტების საშუალებით აღმოჩენა.

ფარდობითობის ამგვარი პრინციპი, თვლიდნენ ფიზიკოსები, შეუძლებებლია ოპტიკასა და ელექტროდინამიკაშიც მოქმედებდეს. თუ ერთი სისტემა უძრავია ეთერის მიმართ, სხვები არ იქნება, მასასადამე მათი მოძრაობა ეთერის მიმართ შეიძლება აღმოვაჩინოთ მაიკელსონის მიერ განხილული ეფექტების საშუალებით. 1904 წლის მორლის და მილერის ექსპერიმენტის უარყოფითმა შედეგმა გააცოცხლა იდეა, რომ ფარდობითობის ეს პრინციპი არამარტო ნიუტონის მექანიკისთვის, არამედ ელექტროდინამიკისთვისაც სამართლიანია.

მეორეს მხრივ, ცნობილი იყო ფიზოს ძველი, 1951 წლის ექსპერიმენტი, რომელიც თითქოს აშკარად ეწინააღმდეგებოდა ფარდობითობის პრინციპს. ფიზომ გაზომა სინათლის სიჩქარე მოძრავ სითხეში. თუ ფარდობითობის პრინციპი სამართლიანია, მოძრავ სითხეში სინათლის სიჩქარე სითხის მოძრაობის სიჩქარისა და უძრავ სითხეში სინათლის სიჩქარის ჯამი უნდა ყოფილიყო. თუმცა ეს ასე არ იყო; ფიზოს ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ჯამური სიჩქარე რამდენადმე ნაკლებია.

და მაინც, „ეთერის მიმართ მოძრაობის“ აღმოჩენის ყველა უკანასკნელი ექსპერიმენტის უარყოფითმა შედეგმა იმდროინდელ თეორეტიკოს ფიზიკოსებსა და მათემატიკოსებს ისეთი მათემატიკური ინტერპრეტაციების ძიება შთააგონა, რომლებიც ერთმანეთს შეუთანხმებდნენ სინათლის გავრცელების ტალღურ განტოლებას და ფარდობიდობის პრინციპს. 1904 წელს ლორენცმა წარმოადგინა მათემატიკური გარდაქმნა, რომელიც ამ პირობებს აკმაყოფილებდა. მან შემოიტანა ჰიპოთეზა, თითქოს მოძრავი სხეულები მოძრაობის მიმართულებით იკუმშება სიჩქარეზე დამოკიდებული კოეფიციენტით, და რომ ათვლის განსხვავებულ სისტემებში განსხვავებული, „მოჩვენებითი“ დროის სიდიდეები არსებობს, რომლებიც მრავალი თვალსაზრისით „რეალურ“ დროს ანაცვლებენ. ამ სახით მან შეძლო წარმოედგინა ფარდობითობის პრინციპის მსგავსი რამ: სინათლის „მოჩვენებითი“ სიჩქარე ერთნაირია ათვლის ყველა სისტემაში. მსგავსი იდეები განიხილებოდა პუანკარეს, ფიცჯერალდის და სხვა ფიზიკოსების მიერ.

გადამწყვეტი ნაბიჯი გადაიდგა 1905 წელს, აინშტაინის სტატიაში, სადაც მან ლორენცის გარდაქმნის „მოჩვენებითი“ დრო რეალურად გამოაცხადა და გააუქმა ის, რასაც ლორენცი „რეალურ“ დროდ თვლიდა. ამან შეცვალა ფიზიკის საფუძველი; ეს იყო მოულოდნელი და რადიკალური ცვლილება, რომელსაც ახალგაზრდა რევოლუციური გენიოსის მთელი გამბედაობა სჭირდებოდა. ამ ნაბიჯის გადასადგმელად, ბუნების მათემატიკური თვალსაზრისით წარმოდგენისას მხოლოდ ლორენცის გარდაქმნების თანმიმდევრული გამოყენება იყო საჭირო. თუმცა ეს ახალი ინტერპრეტაცია ცვლიდა სირცის და დროის სტრუქტურას და ფიზიკის ბევრ პრობლემას ახლებურად აშუქებდა. მაგალითად, შესაძლებელი გახდა ეთერის სუბსტანციის გაუქმებაც. რადგან ათვლის ყველა სისტემა, რომელიც ერთმანეთის მიმართ თანაბრად და წრფივად მოძრაობს, ბუნების აღწერის თვალსაზრისით ეკვივალენტურია, განცხადება იმის შესახებ, რომ არსებობს სუბსტანცია ეთერი, რომელიც ამ სისტემათაგან ერთერთში უძრავია, აზრს მოკლებულია. ასეთი სუბსტანცია საჭიროც აღარაა, რადგან ბევრად უფრო ადვილი სათქმელია, რომ სინათლის ტალღა სიცარიელეში ვრცელდება და რომ საკუთრივ ელექტრომაგნიტური ველი თავად არის რეალობა, რომელსაც შეუძლია ცარიელ სივრცეში იარსებოს.

თუმცა გადამწყვეტი ცვლილება მაინც სივრცისა და დროის სტრუქტურას შეეხო. მათემატიკის მოშველიების გარეშე, ჩვეულებრივი ენით ამ ცვლილების აღწერა ძალიან ძნელია, რადგან ჩვეულებრივი სიტყვები „სივრცე“ და „დრო“ თავიდანვე სივრცისა და დროის ზედმეტად გამარტივებულ, იდეალიზებულ სტრუქტურას აღწერს და არა რეალურს. მიუხედავად ამისა, უნდა ვცადოთ ახალი სტრუქტურის აღწერა და ეს, ალბათ, შემდეგნაირად შეიძლება გაკეთდეს: ტერმინ „წარსულის,“ გამოყენებით ჩვენ მოვიცავთ ყველა ხდომილებას, რომლის შესახებ პრინციპულად მაინც შესაძლებელია, რომ რაიმე ვიცოდეთ. მსაგავსად ამისა, ტერმინით „მომავალი“ იმ მოვლენებს ვგულისხმობთ, რომლებზეც ზემოქმედება ან მათი პრევენცია პრინციპულად მაინც არის შესაძლებელი. არაფიზიკოსისთვის იოლი დასანახი არაა, რატომაა ტერმინების „წარსული“ და „მომავალი“ ასეთი განმარტება ყველაზე უფრო მოხერხებული, თუმცა ადვილი შესამჩნევია, რომ ის ახლოსაა მათ ჩვეულებრივ გამოყენებასთან. თუ ტერმინებს ასეთნაირად გამოვიყენებთ, ბევრი ცდის შედეგებით აღმოჩნდება, რომ „წარსულის“ და „მომავლის“ შინაარსი არაა დამოკიდებული დამკვირვებლის მოძრაობის მდგომარეობაზე თუ მის სხვა მახასიათებლებზე. შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ეს დეფინიცია ინვარიანტულია დამკვირვებლის მიმართ. ეს ჭეშმარიტია როგორც ნიუტონის მექანიკისთვის, ასევე აინშტაინის ფარდობითობის თეორიისთვის.

თუმცა განსხვავება ესაა: კლასიკურ თეორიაში ვვარაუდობთ, რომ წარსულსა და მომავალს დროის უსასრულოდ მცირე შუალედი აცილებს, რომელსაც შეიძლება მყისიერი აწმყო ვუწოდოთ. ფარდობითობის თეორიაში კი მდგომარეობა განსხვავებულია: დროის ეს მონაკვეთი, რომელიც მომავალს წარსულისგან აცალკევებს, სასრულია და მისი სიგრძე დამკვირვებლამდე მანძილზეა დამოკიდებული. ნებისმიერი ქმედება მხოლოდ სინათლის სიჩქარის ტოლი ან მასზე ნაკლები სიჩქარით შეიძლება გავრცელდეს. ამდენად, დროის მოცემულ მომენტში დამკვირვებელმა შეიძლება არაფერი იცოდეს ან ვერავითარ გავლენას ვერ ახდენდეს მოვლენაზე, რომელიც ორ მახასიათებელ დროს შორის მოხდა. ერთი დროა ის, როდესაც სინათლის სიგნალი უნდა გამოიცეს ხდომილების ადგილიდან, რათა დაკვირვების მომენტში დამკვირვებლამდე მოაღწიოს, მეორე დრო კი ის მომენტია, როდესაც დაკვირვების მომენტში დამკვირვებლის მიერ გამოცემული სინათლის სიგნალი ხდომილების წერტილს მიაღწევს. მთელი ეს დროის სასრული შუალედი, შეიძლება ითქვას, „აწმყო დროა“ დამკვირვებლისთვის დაკვირვების მომენტში. ნებისმიერი ხდომილება დროის ამ ორ, დამახასიათებელ მომეტს შორის შეიძლება ჩაითვალოს დაკვირვების აქტის „ერთდროულად.“

„შეიძლება ჩაითვალოს“ სიტყვათშეთანხმების გამოყენება სიტყვა „ერთდროულის“ გამოყენების ორაზროვნების მაჩვენებელია, რაც იმის ბრალია, რომ სიტყვა ყოველდღიური ცხოვრების გამოცდილებითაა ჩამოყალიბებული, სადაც სინათლის სიჩქარე ყოველთვის უსასრულოდ დიდად ჩაითვლება. სინამდვილეში ფიზიკაში ამ ტერმინის დეფინიცია ოდნავ განსხვავებულადაც შეიძლება და აინშტაინი თავის სტატიებში სწორედ ამ მეორენაირ დეფინიციას იყენებს. როდესაც ორი ხდომილება სივრცის ერთ წერტილში ერთდროულად ხდება, ვამბობთ, რომ ისინი ემთხვევა; ეს ტერმინი სრულებით ცალსახაა. ახლა წარმოვიდგინოთ სივრცის სამი წერტილი, რომელიც ერთ წრფეზეა და შუაში მოქცეული კიდურებისგან თანაბარი მანძილითაა დაშორებული. თუ ორი ხდომილება კიდურა წერტილებში ისეთ დროებში ხდება, რომ ხდომილების მომენტებში გამოსხივებული სინათლის სიგნალების შუა წერტილში მისვლა ემთხვევა, ეს ორი ხდომილება ერთდროულია. ეს დეფინიცია უფრო ვიწროა პირველთან შედარებით. მისი ერთერთი უმთავრესი შედეგი ისაა, რომ ორი ხდომილება, რომელიც ერთდროულია ერთი დამკვირვებლისთვის, შეიძლება ერთდროული არ იყოს სხვისთვის, თუ ის მოძრაობს პირველის მიმართ. ამ ორ დეფინიციას შორის ურთიერთმიმართება შეიძლება განისაზღვროს განცხადებით: როდესაც ორი ხდომილება ერთდროულია პირველი თვალსაზრისით, ყოველთვის მოიძებნება ათვლის ისეთი სისტემა, რომელსიც ისინი ერთდროული იქნება მეორე თვალსაზრისითაც. ტერმინ „ერთდროულის“ პირველი დეფინიცია მის ყოველდღიურ გამოყენებასთან უფრო ახლოა, რადგან ყოველდღიურობაში ხდომილებათა ერთდროულობა არაა დამოკიდებული ათვლის სისტემაზე. თუმცა ორივე რელატივისტურ (ფარდობითობის თეორიასთან დაკავშირებულ მთ.შენ) დეფინიციაში ტერმინმა შეიძინა სიზუსტე, რომელიც ყოველდღიურ ენაში არ გააჩნდა. კვანტურ თეორიაში ფიზიკოსები საკმაოდ ადრე მიხვდნენ, რომ კლასიკური ფიზიკის ტერმინები ბუნებას არაზუსტად აღწერენ, რომ მათი გამოყენება შეზღუდულია კვანტური კანონებით და შესაბამისად, მათ გამოყენებას სიფრთხილით უნდა მოვეკიდოთ. ფარდობითობის თეორიაში ფიზიკოსებმა კლასიკური ფიზიკის ტერმინებს მნიშვნელობები ისეთნაირად შეუცვალეს, რომ ისინი ბუნებაში შექმნილ ახალ სიტუაციას მოარგეს.

ფარდობითობის თეორიამ შუქი მოჰფინა სივრცის და დროის სტრუქტურას და ეს ფიზიკის ბევრ დარგზე აისახა. მოძრავი სხეულების ელექტროდინამიკა პირდაპირ გამოიყვანება ფარდობითობის პრინციპიდან. თავად ეს პრინციპი შეიძლება ჩამოყალიბდეს, როგორც ბუნების სრულიად ზოგადი კანონი, რომელიც კავშირშია არა მხოლოდ ელექტროდინამიკასთან და მექანიკასთან, არამედ კანონების ნებისმიერ ნაკრებთან: კანონებს ერთნაირი სახე აქვს ათვლის ნებისმიერ სისტემაში, რომლებიც ერთმანეთთან წრფივი თანაბარი მოძრაობითაა დაკავშირებული; ისინი ინვარიანტულია ლორენცის გარდაქმნათა მიმართ.

ფარდობითობის პრინციპის ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგი ალბათ მაინც ენერგიის ინერტულობა, ანუ მასისა და ენერგიის ეკვივალენტურობაა. ვინაიდან სინათლის სიჩქარე ზღვრული სიჩქარეა, რომელსაც ვერცერთი ნივთიერი სხეული ვერასდროს ვერ მიაღწევს, ადვილი საჩვენებელია, რომ იმ სხეულის აჩქარება, რომელიც უკვე სწრაფად მოძრაობს, უფრო ძნელია, ვიდრე უძრავის. ინერტულობა კინეტიკური ენერგიის ზრდის კვალდაკვალ იზრდება. თუმცა სრულიად ზოგადად, ნებისმიერი სახის ენერგიას შეაქვს წვლილი ინერტულობაში, ანუ მასაში და მოცემული ენერგიის შესაბამისი მასა ამ ენერგიის განაყოფია სინათლის სიჩქარის კვადრატზე. ამრიგად ნებისმიერი ენერგია მასის მატარებელია; უბრალოდ ძალიან დიდ ენერგიასაც კი საკმაოდ მცირე მასა შეესაბამება და ამიტომაა, რომ მასას და ენერგიას შორის კავშირის დანახვა უფრო ადრე ვერ მოხერხდა. მასის და ენერგიის მუდმივობის კანონებმა განცალკევებულად ძალა დაკარგა და ერთ კანონში გაერთიანდა, რომელსაც ენერგიის ან მასის მუდმივობის კანონი შეიძლება ვუწოდოთ. ორმოცდაათი წლის წინათ მასის და ენერგიის ეკვივალენტურობის ეს ჰიპოთეზა ფიზიკაში სრულ გადატრიალებად ითვლებოდა და მაშინ ამის ჯერ კიდევ ძალიან მწირი ცდისეული მტკიცებულება არსებობდა. ჩვენ დროში მრავალ ექსპერიმენტში ვხედავთ თუ როგორ წარმოიქმნება ელემენტარული ნაწილაკები კინეტიკური ენერგიისგან და როგორ ხდება ნაწილაკების ანიჰილაცია გამოსხივების თანხლებით; შესაბამისად, ენერგიის მასად გარდაქმნა და პირიქით ჩვეულებრივ მოვლენად იქცა. ატომურ აფეთქებაში უზარმაზარი ენერგიის გამოთავისუფლება აინშტაინის განტოლების კიდევ ერთი და კიდევ უფრო გამაოგნებელი დადასტურებაა. თუმცა აქ ღირს ერთი კრიტიკული ისტორიული შენიშვნის დამატება.

ხშირად ამბობენ, რომ რომ ატომური აფეთქების უზარმაზარი ენერგია მასის ენერგიად პირდაპირი გარდაქმნის შედეგია და რომ მხოლოდ ფარდობითობის თეორიაზე დაყრდნობით იყო შესაძლებელი ამ ენერგიის პროგნოზირება. თუმცა ეს გაუგებრობაა. ატომის ბირთვში არსებული უზარმაზარი ენერგიის შესახებ ბეკერელის, კიურის და რეზერფორდის რადიოაქტიური დაშლასთან დაკავშირებული ცდებიდან მოყოლებული იცოდნენ. დაშლაში მონაწილე რადიუმის მსგავსი ნებისმიერი სხეული გამოსცემს სითბოს, რომელიც დაახლოებით მილიონჯერ აღემატება ნივთიერების იგივე რაოდენობისგან ქიმიურ პროცესში მიღებულს. ურანის დაშლის პროცესში ენერგიის წყარო ზუსტად იგივეა, რაც რადიუმის ალფა-დაშლაში, კერძოდ, ძირითადად ელექტროსტატიკური განზიდვა ორ ნაწილს შორის, რომლებადაც ბირთვი დაიშალა. შესაბამისად, ატომური აფეთქების ენერგია უშუალოდ ამ წყაროდან მოდის და არა მასის ენერგიაში გარდაქმნიდან. სასრული უძრაობის მასის მქონე ნაწილაკების რიცხვი აფეთქების პროცესში არ იცვლება. თუმცა ისიც მართალია, რომ ნაწილაკების ბმის ენერგია თავს იჩენს მათ მასებშიც და შესაბამისად, ენერგიის გამოყოფა ამ ირიბი გზით ბირთვების მასების ცვლილებაშიც აისახება. უდიდესი ფიზიკური მნიშვნელობის გარდა მასის და ენერგიის ეკვივალეტურობამ უძველეს ფილოსოფიური კითხვებთან დაკავშირებული პრობლემებიც წამოწია. ნივთიერებისა თუ მატერიის განადგურების შეუძლებლობა წარსულის რიგი ფილოსოფიური სისტემების თეზისი იყო. თუმცა თანამედროვე ფიზიკის მრავალმა ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ელემენტარულმა ნაწილაკებმა, მაგალითად პოზიტრონებმა და ელექტრონებმა შესაძლოა ანიჰილაცია განიცადონ და გამოსხივებად გარდაიქმნან. ნიშნავს თუ არა ეს იმას, რომ ეს ძველი ფილოსოფიური სისტემები თანამედროვე გამოცდილებამ უარყო და რომ ამ სისტემების მიერ მოყვანილი არგუმენტები შეცდომაში შემყვანი იყო?

რა თქმა უნდა, ეს გაუმართლებელი და ნაჩქარევი დასკვნა იქნებოდა, რადგან უძველესი თუ შუასაუკუნოვანი სისტემების „ნივთიერების“ და „მატერიის“ ტერმინების თანამედროვე ფიზიკის ტერმინ „მასასთან“ მარტივად იდენტიფიცირება შეუძლებელია. თუ ვინმეს სურს თანამედროვე გამოცდილების უფრო ძველი ფილოსოფიების ენით გამოხატვა, მასა და ენერგია ერთი და იგივე „ნივთიერების“ ორ სხვადადსხვა ფორმად უნდა განიხილოს და შესაბამისად, ნივთიერების მუდმივობის იდეა შეინარჩუნოს.

მეორეს მხრივ, თანამედროვე ცოდნის ძველი ენით გამოხატვა ბევრი არაფრის მომცემია. წარსულის ფილოსოფიური სისტემები თავის დროის შესაბამისი ცოდნის და მის მიერ მოტანილი აზროვნების მიმართულების მიხედვით ჩამოყალიბდა. შეუძლებელია მრავალი საუკუნის წინანდელი ფილოსოფოსებისგან თანამედროვე ფიზიკის თუ ფარდობითობის თეორიის წინასწარმეტყველების მოლოდინი გქონდეს. შესაბამისად, ცნებები, რომლებთანაც ფილოსოფოსები ინტელექტუალური ცხადყოფის პროცესში მიდიოდნენ, ძნელად თუ მოერგება მოვლენებს, რომელთა დამზერაც მხოლოდ ჩვენი დროის რთული ტექნიკური მოწყობილობებითაა შესაძლებელი.

ვიდრე ფარდობითობის თეორიის ფილოსოფიურ შედეგებზე ვიმსჯელებთ, მისი შემდგომი განვითარება უნდა აღვწეროთ.

ჰიპოთეტური ნივთიერება ეთერი, რომელმაც ესოდენ დიდი როლი ითამაშა მეცხრამეტე საუკუნეში მაქსველის თეორიის შესახებ ადრეულ დისკუსიებში, როგორც უკვე ითქვა, ფარდობითობის თეორიამ გააუქმა. ამას ხშირად ასეთი ფორმითაც აცხადებენ, რომ აბსოლუტური სივრცის იდეა მიტოვებულ იქნა. ასეთი განცხადების მიღება დიდი სიფრთხილით უნდა მოხდეს. მართალია, შეუძლებელია ათვლის ისეთი განსაკუთრებული სისტემის მითითება, რომლის მიმართაც ნივთიერება ეთერი უძრავია და რომელიც ამის გამო „აბსოლუტური სივრცის“ სახელს იმსახურებს. თუმცა იმის თქმაც არასწორი იქნებოდა, რომ სივრცემ ახლა თავისი ყველა ფიზიკური თვისება დაკარგა. მოძრაობის განტოლებები ნივთიერი სხეულებისა თუ ველებისთვის კვლავ განსხვავებულ ფორმებს იღებს ათვლის „ნორმალურ“ სისტემასა და სხვაში, რომელიც ბრუნავს ან არათანაბრად მოძრაობს „ნორმალურის“ მიმართ. მბრუნავ სისტემაში ცენტრიდანული ძალების არსებობა 1905 და 1906 წლების ფარდობითობის თეორიის თვალსაზრისით ნიშნავს სივრცის ისეთი თვისებების არსებობას, რომლებიც მბრუნავი და არამბრუნავი სისტემების ერთმანეთისაგან გარჩევის საშუალებას იძლევა.

ეს, შესაძლოა, არც ისე დამაკმაყოფილებელია ფილოსოფიური თვალსაზრისით, რომლის მიხედვით სასურველი იქნებოდა, რომ ფიზიკური თვისებები ფიზიკურ ერთეულებს, მაგალითად მატერიალურ სხეულებს ან ველებს უკავშირდებოდეს და არა ცარიელ სივრცეს. თუმცა ელექტრომაგნიტური პროცესების და მექანიკური მოძრაობის თეორიის ფარგლებში ცარიელი სივრცის თვისებათა არსებობა უბრალოდ უეჭველი ფაქტების აღწერაა.

ამ მდგომარეობის გულმოდგინე ანალიზმა დაახლოებით ათი წლის შემდეგ, 1916 წელს აინშტაინი მიიყვანა ფარდობითობის თეორიის ძალიან მნიშვნელოვან გაფართოებამდე, რომელსაც ჩვეულებრივად „ ფარდობითობის ზოგად თეორიას“ ეძახიან. ვიდრე ამ ახალი თეორიის ძირითად იდეათა აღწერას შევუდგებოდეთ, სასარგებლო იქნებოდა რამდენიმე სიტყვა ვთქვათ ფარდობითობის თეორიის ამ ორი ნაწილის სანდოობის ხარისხზე. 1905 -6 წლების თეორია ეფუძნება ძალიან დიდი რაოდენობის კარგად დაგენილ ფაქტებს: ესაა მაიკელსონის და მორლის ცდები და მრავალი სხვა მსგავსი, მასის და ენერგიის ეკვივალენტურობა უთვალავ რადიოაქტიურ პროცესში, რადიოაქტიური იზოტოპების სიცოცხლის ხანგრძლივობის დამოკიდებულება მათ სიჩქარეზე და ა.შ. ასე რომ ეს თეორია თანამედროვე ფიზიკის მყარი საფუძველის ნაწილია და დღევანდელი მდგომარეობით მასში ეჭვის შეტანა შეუძლებებლია.

ფარდობითობის ზოგადი თეორიისთვის ექსპერიმენტული მტკიცებულებები ნაკლებად დამაჯერებელია, რადგან შეუდარებლად უფრო მწირია. სულ რამდენიმე ასტრონომიული დაკვირვება არსებობს, რომლითაც შესაძლებელია ვარაუდების შემოწმება. შესაბამისად, მთელი ეს თეორია უფრო ჰიპოთეთურია, ვიდრე პირველი. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ქვაკუთხედი ინერციასა და გრავიტაციას შორის კავშირია. გულმოდგინე გაზომვებით ნაჩვენებია, რომ სხეულის მასა, როგორც გრავიტაციის წყარო, პროპორციულია მასის, როგორც სხეულის ინერციის საზომის. უზუსტეს გაზომვებსაც კი არასდროს უჩვენებიათ ამ კანონზომიერებიდან რამე გადახრა. თუ ეს კანონზომიერება ზოგადად ჭეშმარიტია, მაშინ გრავიტაციული ძალა შეიძლება ერთ დონეზე განთავსდეს ცენტრიდანულ ან სხვა ძალებთან, რომლებიც ინერციაზე რეაქციით წარმოიქმნება. ვინაიდან ცენტრიდანული ძალა ზემოთმოყვანილი მსჯელობიდან გამომდინარე, ცარიელი სივრცის ფიზიკური თვისებებით განპირობებულად უნდა ჩაითვალოს, აინშტაინი მივიდა ჰიპოთეზამდე, რომ გრავიტაციასაც ცარიელი სივრცის თვისებები განპირობებს. ეს ძალიან მნიშვნელოვანი ნაბიჯი აუცილებლობით მოითხოვდა მყისიერად მეორე, არანაკლებ მნიშვნელოვანი ნაბიჯის გადადგმასაც. ვიცით, რომ მიზიდულობის ძალას მასა წარმოქმნის. მაშასადამე, თუ გრავიტაცია სივრცის თვისებებს უკავშირდება, ეს თვისებებიც მასით უნდა იყოს განპირობებული ან მასის ზეგავლენას უნდა განიცდიდეს. მბრუნავ სისტემაში ცენტრისკენული ძალა სავარაუდოდ ძალიან შორი მასების ბრუნვით (სისტემის მიმართ) უნდა იყოს წარმოქმნილი.

ამ რამდენიმე წინადადებაში მონიშნული პროგრამის განსახორციელებლად აინშტაინს ფუძემდებლური ფიზიკური იდეები უნდა დაეკავშირებინა ზოგადი გეომეტრიის მათემატიკურ სქემასთან, რომელიც რიმანმა განავითარა. ვინაიდან სივრცის თვისებებს გრავიტაციული ველი სავარაუდოდ უწყვეტად უნდა ცვლიდეს, მისი გეომეტრია უნდა შევადაროთ მრუდე ზედაპირის გეომეტრიას, სადაც ევკლიდეს გეომეტრიის წრფე გეოდეზიურმა, უმოკლესი მანძილის მრუდმა უნდა ჩაანაცლოს და სადაც სიმრუდე უწყვეტრად იცვლება. საბოლოო შედეგში აინშტაინმა მოახერხა მასათა განაწილებას და გეომეტრიის განმსაზღვრელ პარამეტრებს შორის კავშირის მათემატიკური ფორმულირება. ამ თეორიამ გრავიტაციის შესახებ ცნობილი ფაქტები წარმოადგინა. ის ძალიან მაღალი მიახლოებით გრავიტაციის ჩვეულებრივი თეორიის იდენტურია და მეტიც, მან რამდენიმე საინტერესო ეფექტიც იწინასწარმეტყველა, რომლებიც გაზომვის სიზუსტის შესაძლებლობათა ზღვარზე იყო. ერთ-ერთი გრავიტაციის სინათლეზე გავლენაა. როდესაც მძიმე ვარსკვლავი მონოქრომატულ სინათლეს ასხივებს, სინათლის კვანტი ვარსკვლავის გრავიტაციული ველიდან გამოსვლისას ენერგიას კარგავს, რაც სპექტრის ხაზის წითელ წანაცვლებას განაპირობებს. ამ წითელი წანაცვლების ექსპერიმენტული დადასტურება ჯერ არ არსებობს, როგორც ფროინდლიჰის ექსპერიმენტების შედეგებზე მსჯელობამ ნათლად აჩვენა, თუმცა ნაადრევია საპირისპიროს მტკიცებაც. სინათლის სხივი, რომელიც მზის ახლოს გადის, მისი გრავიტაციული ველის გავლენით უნდა გადაიხაროს. ფროინდლიჰმა ექსპერიმენტულად აღმოაჩინა სიდიდის სწორი რიგის გადახრა; თუმცა აინშტაინის თეორიით ნაწინასწარმეტყველებთან რაოდენობრივი დამთხვევის საკითხი ჯერ კიდევ გადასაწყვეტია. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ჭეშმარიტების საუკეთესო დადასტურება, როგორც ჩანს, მერკურის ორბიტალური მოძრაობის პრეცესიაა, რომელიც ძალიან კარგ თანხმობაშია თეორიით ნაწინასწარმეტყველებ სიდიდესთან.

მართალია, ფარდობითობის ზოგად თეორიას ჯერ კიდევ მწირი ექსპერიმენტალური საფუძველი აქვს, ის უდიდესი მნიშვნელობის იდეებს შეიცავს. ძველი ბერძენი მათემატიკოსებიდან მოყოლებული მეცხრამეტე საუკუნის ჩათვლით, დროის ამ მთელი უზარმაზარი პერიოდის განმავლობაში, ევკლიდეს გეომეტრია თავისთავად ცხად რამედ ითვლებოდა; ევკლიდეს აქსიომები ნებისმიერი მათემატიკური გეომეტრიის უეჭველ საფუძვლად განიხილებოდა. მეცხრამეტე საუკუნეში მათემატიკოსებმა ბოლიაიმ და ლობაჩევსკიმ, გაუსმა და რიმანმა იპოვეს, რომ შესაძლებელია სხვა გეომეტრიების გამოგონება და ევკლიდური გეომეტრიის ტოლფასი მათემატიკური სიზუსტით ჩამოყალიბება; შესაბამისად, კითხვამ, თუ რომელი გეომეტრიაა ჭეშმარიტი, ემპირიული ხასიათი შეიძინა, თუმცა მხოლოდ აინშტაინის შრომის წყალობით მოხდა ის, რომ ფიზიკოსებმა ამ საკითხს ხელი მოჰკიდეს. ფარდობითობის ზოგად თეორიაში გეომეტრია ოპერირებს არა მხოლოდ სამგანზომილებიანი არამედ აგრეთვე მინკოვსკის ოთხგანზომილებიანი სივრცით, რომელიც სამგანზომილებიანი სივრცის და დროის ერთობლიობაა. თეორიამ დაამყარა კავშირი ამ სივრცის გეომეტრიას და სამყაროში მასათა განაწილებას შორის. ამრიგად, ამ თეორიამ სრულიად ახალი ფორმით გააცოცხლა ძველი კითხვა სივრცისა და დროის თვისებეზე უდიდეს განზომილებაში; შეძლო ისეთი პასუხების გაცემა ,რომელთა შემოწმება დაკვირვებებით იყო შესაძლებელი.

შესაბამისად მივუბრუნდით უძველესი ფილოსოფიურ პრობლემებს, რომლებიც ადამიანის გონებას მოსვენებას არ აძლევდა ფილოსოფიისა და მეცნიერების ადრეული ეტაპებიდან. სასრულია თუ უსასრულოა სივრცე? რა იყო დროის დაწყებამდე? რა მოხდება დროის დასასრულს? იქნებ არც დასაწყისი არსებობს და არც დასასრული? ამ კითხვებს განსხვავებული ფილოსოფიები და რელიგიები განსხვავებულად პასუხობდნენ. არისტოტელეს ფილოსოფიაში, მაგალითად, სამყაროს სრული სივრცე სასრულია (თუმცა ის უსასრულოდ დაყოფადია). სივრცე სხეულების განფენილობის გამო არსებობს, ის კავშირშია სხეულებთან; სადაც სხეულები არაა, იქ არც სივრცეა. სამყარო შედგება მზისგან, დედამიწისგან და ვარსკვლავებისგან, ანუ სხეულთა სასრული რაოდენობისგან. ვარსკვლავთა სფეროს მიღმა სივრცე არაა; მაშასადამე სამყაროს სივრცე სასრულია.

კანტის ფილოსოფიაში ეს კითხვა, როგორც ის ეძახდა, „ანტინომიაა,“ ანუ მასზე პასუხის გაცემა შეუძლებელია, რადგან ორ განსხვავებულ მსჯელობას საპირისპირო შედეგებამდე მივყავართ. სივრცე არ შეიძლება იყოს სასრული, რადგან წარმოუდგენელია მისი დასალიერი; მის რომელ წერტილშიც არ უნდა მივიდეთ, ყოველთვის შევძლებთ წარმოვიდგინოთ, რომ შეგვიძლია მას გავცდეთ. ამავე დროს, არ შეიძლება, რომ სივრცე იყოს უსასრულო, რადგან სირვრცე ისეთი რამაა, რაც შეგვიძლია, რომ წარმოვიდგინოთ (სხვანაირად სიტყვა „სივრცე“ არ ჩამოყალიბდებოდა) და უსასრულო სივრცის წარმოდგენა კი შეუძლებელია. ამ მეორე თეზისთვის კანტის მსჯელობა ვერბალურად წარმოდგენილი არაა . წინადადება „სივრცე უსასრულოა“ ჩვენთვის ნეგატიურ რასმე აღნიშნავს; ჩვენ ვერ მივაღწევთ სივრცის დასალიერს. კანტისთვის ეს ნიშნავს, რომ სივრცის უსასრულობა რეალურად „არსებობს“ იმ თვალსაზრისით, რომელსაც ვერ გამოვხატავთ. კანტის შედეგი ისაა, რომ კითხვაზე, სარულია თუ უსასრულოა სივრცე, რაციონალური პასუხის გაცემა შეუძლებელია, რადგან სამყარო მთლიანად ვერ იქნება ჩვენი გამოცდილების ობიექტი. მსგავსი მდგომარეობაა დროის უსასრულობასთან მიმართებით. წმ. ავგუსტინეს „აღსარებანი“ ამ კითხვას შემდეგნაირად სვამს: რას აკეთებდა ღმერთი, ვიდრე სამყაროს შექმნიდა? ავგუსტინე არ კმაყოფილდება ხუმრობით: „ღმერთი დაკავებული იყო ჯოჯოხეთის მომზადებით მათთვის, ვინც სულელურ კითხვებს სვამს.“ ეს იაფფასიანი პასუხია, ამბობს ის და ცდილობს მოგვცეს პრობლემის რაციონალური ანალიზი. დრო მხოლოდ ჩვენთვის მიედინება; მას ველოდებით, როგორც მომავალს, ის ჩაგვივლის, როგორც აწმყო და დაგვამახსოვრდება, როგორც წარსული. მაგრამ ღმერთი დროში არ არის; ათასი წელი მისთვის არის როგორც ერთი დღე, და ერთი დღე როგორც ათასი წელი; დრო შეიქმნა სამყაროსთან ერთად, ის ეკუთვნის სამყაროს, მაშასადამე დრო სამყარომდე არ არსებობდა. ღმერთისთვის სამყაროს მთელი გზა მყისიერადაა მოცემული. დრო არ არსებობდა, ვიდრე ის სამყაროს შექმნიდა. ცხადია, რომ ასეთ განცხადებაში სიტყვა „შექმნა“ მყისიერად წამოწევს ყველა არსებით სიძნელეს. ეს სიტყვა მისი ჩვეულებრივი გაგებით ნიშნავს ისეთი რამის არსებობის დაწყებას, რაც მანამდე არ არსებობდა და ამ თვალსაზრისით წინასწარ ვარაუდობს დროის ცნებას. შესაბამისად, შეუძლებელია რაციონალური ტერმინებით იმის განსაზღვრა, თუ რას ნიშნავს „დრო შეიქმნა.“ ეს ფაქტი კვლავ შეგვახსენებს ხშირად ნახსენებ გაკვეთილს, რომელიც თანამედროვე ფიზიკიდან მივიღეთ: ყველა სიტყვას და ცნებას, რაც არ უნდა ცხადად გვეჩვენებოდეს, გამოყენების მხოლოდ შეზღუდული დიაპაზონი აქვს.

ფარდობითობის ზოგად თეორიაში კითხვა სივრცისა და დროის უსასრულობის შესახებ შეიძლება დაისვას და ნაწილობრივ, პასუხიც გაეცეს ემპირიულ საფუზველზე. თუ სივრცისა და დროის ოთხგანზომილებიან გეომეტრიასა და სამყაროში მასათა განაწილებას შორის კავშირი თეორიაში სწორადაა ასახული, მაშინ სივრცეში გალაქტიკების განაწილების ასტრონომიული დაკვირვებები ინფორმაციას გვაწვდის სამყაროს, როგორც მთლიანის გეომეტრიაზე. სულ მცირე, შესაძლებელია სამყაროს „მოდელების,“ კოსმოლოგიური სურათების აგება და შედეგების ემპირიულ ფაქტებთან შედარება.

ახლანდელი ასტრონომიული ცოდნა არ იძლევა რამდენიმე შესაძლო მოდელიდან რომელიმეს გამორჩევის საშუალებას. შესაძლოა სამყაროთი შევსებული სივრცე სასრულია. ეს იმას როდი მოასწავებს, რომ სადღაც სამყაროს დასალიერი მდებარეობს. ეს მხოლოდ იმას ნიშნავს, რომ ერთი მიმართულებით მოძრაობისას საბოლოოდ საწყის წერტილში დავბრუნდებით. მდგომარეობა მსგავსია ორგნზომილებიანი გეომეტრიისა დედამიწის ზედაპირზე, სადაც რომელიმე წერტილიდან მოგზაურობის დაწყება აღმოსავლეთის მიმართულებით საბოლოოდ იმავე წერტილში დასავლეთიდან გვაბრუნებს.

დროის თვალსაზრისით, როგორც ჩანს, არსებობს დასაწყისის მსგავსი რამ. მრავალი დაკვირვება მიანიშნებს სამყაროს წარმოშობაზე დაახლოებით 4 მილიარდი წლის წინ (მოძველებული მონაცემია მთ. შენ); ყოველ შემთხვევაში ისინი იმაზე მეტყველებენ, რომ იმ დროს მთელი მატერია დღევანდელზე ბევრად უფრო მცირე სივრცეში იყო თავმოყრილი და მას შემდეგ სხვადასხვა სიჩქარით ფართოვდება ამ პატარა სივრციდან. ოთხი მილიარდი წელი ბევრ სხვა დაკვირვებაშიც ფიგურირებს, (მაგ. მეტეორიტების დედამიწის მინერალების და ა.შ.) ამიტომ ძნელი იქნება წარმოშობის ამ იდეისგან არსებითად განსხვავებული ინტერპრეტაციის პოვნა. თუ ის სწორია, ეს იმას ნიშნავს, რომ ამ დროის მიღმა თვით დროის ცნების არსებითი ცვლილება მოხდება. ასტრონომიული დაკვირვებების ახლანდელი მდგომარეობით სივრცე-დროის გეომეტრიაზე მასშტაბურად პასუხის გაცემა გადაჭრით შეუძლებელია. თუმცა უკიდურესად საინტერესოა იმის დანახვა, რომ როგორც ჩანს, არსებობს ამ კითხვებზე პასუხის გაცემის შესაძლებლობა მყარ ემპირიულ საფუზველზე. ამჟამად თვით ფარდობითობის ზოგადი თეორია მხოლოდ მწირ ექსპერიმენტულ საფუძველს ეყრდნობა და ნაკლებად დადასტურებულად ითვლება ე.წ. სპეციალურ თეორიასთან შედარებით, რომელიც ლორენცის გარდაქმნებითაა გამოხატული.

მაშინაც კი, თუ შემდგომ მსჯელობაში მხოლოდ ამ უკანასკნელით შემოვიფარგლებით, ცხადი გახდება, რომ ფარდობითობის თეორიამ ღრმად შეცვალა ჩვენი შეხედულებები სივრცისა და დროის აგებულებაზე. ყველაზე საინტერესო ამ ცვლილებებში იქნებ არა მათი კონკრეტული ხასიათი, არამედ თავად მათი შესაძლებლობის ფაქტია. ნიუტონის მიერ განსაზღვრული და ბუნების მათემატიკური აღწერისათვის საფუძვლად დადებული სივრცის და დროის სტრუქტურა მარტივი და თანმიმდევრულია. ის ძალიან მჭიდრო შესაბამისობაშია სივრცისა და დროის ცნებების ყოველდღიურ გამოყენებასთან. ეს შესაბამისობა იმდენად მჭიდროა, რომ ნიუტონის დეფინიციები შეიძლება საყოველთაო ცნებების ზუსტ მათემატიკურ ფორმულირებად ჩაითვალოს. ფარდობითობის თეორიამდე თითქოს სრულიად ცხადი იყო, რომ შესაძლებელია მოვლენათა დროში მოწესრიგება მათი სივრცული განლაგებისგან სრულიად დამოუკიდებლად. ახლა ვიცით, რომ ეს წარმოდგენა ყოველდღიურობაში იმ ფაქტმა წარმოშვა, რომ სინათლის სიჩქარე ესოდენ აღემატება ყველა სხვა სიჩქარეს, რომელსაც პრაქტიკულ გამოცდილებაში ვხვდებით; თუმცა ეს შეზღუდვები, რა თქმა უნდა, თავის დროზე გათვალისწინებული ვერ იქნებოდა. ახლაც კი, როდესაც ვიცით მათი არსებობა, ძნელად თუ წარმოვიდგენთ, რომ მოვლენათა დროში თანმიმდევრობა მათ მდებარეობაზეა დამოკიდებული.

კანტის ფილოსოფიამ მოგვიანებით ყურადღება მიაპყრო იმ ფაქტს, რომ სივრცისა და დროის ცნებები ბუნებასთან ჩვენს დამოკიდებულებას ეკუთვნის და არა თვით ბუნებას; რომ ამ ცნებების გამოყენების გარეშე ბუნების აღწერას ვერ შევძლებთ; შესაბამისად, ეს ცნებები გარკვეული თვალსაზრისით „a priori“ ხასიათისაა, ისინი გამოცდილების მიღების პირობა უფროა, ვიდრე მისი უშუალო შედეგი, და საყოველთაო აღიარებით, მათ ახალი გამოცდილება ვერანაირად ვერ შეეხებოდა. ამიტომ გამოიწვია ცვლილების აუცილებლობამ ესოდენ დიდი გაოცება. ეს იყო პირველი შემთხვევა, როდესაც მეცნიერები მიხვდნენ, რაოდენ დიდი სიფრთხილეა საჭირო ყოველდღიური ცხოვრების ცნებების თანამედროვე მეცნიერების დახვეწილ გამოცდილებაში გამოყენებისას. არც ზუსტი და თანმიმდევრული ფორმულირება ამ ცნებებისა ნიუტონის მექანიკის მათემატიკურ ენაში, არც მათი გულმოდგინე ანალიზი კანტის ფილოსოფიაში არ აღმოჩნდა საკმარისი მათ დასაცავად კრიტიკული ანალიზისგან, რომელიც უკიდურესად ზუსტი გაზომვების წყალობით გახდა შესაძლებელი. ეს გაფრთხილება მოგვიანებით ძალზე სასარგებლო აღმოჩნდა თანამედროვე ფიზიკის განვითარებისთვის; კვანტური თეორიის გააზრება ბევრად უფრო გაძნელდებოდა, რომ არა ფარდობითობის თეორიის წარმატება, რომელმაც ფიზიკოსებს ასწავლა, როგორ უნდა მოერიდონ ყოველდღიურობიდან თუ კლასიკური ფიზიკიდან აღებული ცნებების არაკრიტიკულ გამოყენებას.