Стали предприниматься попытки как-то исправить ситуацию, не отказываясь от эфира. Несколько преуспел в этом Хендрик Лоренц. Он вывел свои собственные преобразования, так что с их учётом уравнения Максвелла не противоречили выводам Галилея. Лоренц считал свои выводы применимыми только лишь к электромагнитным волнам и эфиру, не распространяя их на общие свойства пространства и времени. И спустя несколько лет сокрушался, что не смог «предложить теории относительности».
Эту теорию фактически открыл великий французский математик Анри Пуанкаре.
Ему принадлежит чёткая формулировка принципа относительности для электромагнитных явлений. В своей работе в 1895 году он писал:
«Невозможно обнаружить абсолютное движение материи, или, точнее, относительное движение весомой материи и эфира».
В 1898 году Пуанкаре выдвинул гипотезу постоянства скорости света и обратил внимание на условный характер понятия одновременности двух событий:
«Не существует абсолютного времени. Утверждение, что два промежутка времени равны, само по себе не имеет смысла и можно применять его только условно».
Под влиянием работ Пуанкаре Лоренц в 1904 году предложил новый вариант своей теории. В ней он предположил, что при больших скоростях механика Ньютона нуждается в поправках. Анри Пуанкаре развил эти идеи в статье «О динамике электрона», где был сформулирован всеобщий принцип относительности, совместимый с преобразованиями Лоренца. В этой же работе он предложил релятивистское обобщение теории гравитации, в которой тяготение распространялось в эфире со скоростью света. Несмотря на то, что фактически Пуанкаре сформулировал основные постулаты специальной теории относительности Эйнштейна (СТО), его работы были написаны в духе эфирной теории Лоренца:
«Результаты, полученные мною, согласуются во всех наиболее важных пунктах с теми, которые получил Лоренц. Я стремился только дополнить и видоизменить их в некоторых деталях».
Минус пятый элемент
Всё это не позволило ни Лоренцу, ни Пуанкаре сделать гигантский шаг вперёд. Его сделал Эйнштейн в своей знаменитейшей работе «К электродинамике движущихся тел». Она вышла в сентябре 1905 года, содержала очень простые формулы и, несмотря на электродинамическое название, несла в себе коренной пересмотр взглядов на устройство Вселенной.
Говоря об основополагающих принципах своей теории, Эйнштейн пишет:
«Дальнейшие соображения опираются на принцип относительности и на принцип постоянства скорости света. Мы определяем оба принципа следующим образом:
1. Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к какой из двух координатных систем, находящихся относительно друг друга в равномерном поступательном движении, эти изменения состояния относятся.
2. Каждый луч света движется в покоящейся системе координат с определённой скоростью «V» независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом».
Из этих принципов автоматически вытекали преобразования Лоренца. Через два года Герман Минковский создал геометрическую модель Вселенной Эйнштейна. Она была четырёхмерной. Четвёртым измерением стало время. И такая физика стала физикой пространства-времени, которые с тех пор рассматриваются как нераздельные. Преобразования Лоренца, то есть переход от одной системы координат к другой (помните, у Галилея были опыты с движущимся и стоящим на месте кораблём?), означали просто поворот осей координат.
И вот теперь задумайтесь: если скорость света неизменна, если пространство и время объединены в одну систему координат и взаимно зависят друг от друга, то что происходит при движении? Уточним – при очень быстром движении. Например, при полёте космонавтов на межзвёздном корабле, летящем со скоростью, ненамного уступающей скорости света. Быстрота движения – это чтобы происходящие изменения были заметней.