Но астрономические методы измерений основаны на использовании определенных физических представлений, развивать которые можно только после того, как установлены способы отсчета расстояний и времени. Если мы уже сформулировали первый закон Ньютона, то мы могли бы «проверять» постоянство длины линейки, измеряя, проходит ли материальная точка, движущаяся по инерции, путь от одного конца линейки до другого за одно и то же время. Однако еще до того, как сформулировать законы механики, необходимо установить способы измерения расстояний, то есть выбрать линейку и предположить ее свойства.

Уже в первые периоды оптических исследований опытным путем были установлены четыре основных закона оптических явлений:

1) закон прямолинейного распространения света;

2) закон независимости световых пучков;

3) закон отражения света от зеркальной поверхности;

4) закон преломления света на границе двух прозрачных сред.

Основное свойство света - прямолинейное распространение, видимо, и заставило Ньютона (конец XVII века) держаться теории истечения световых частиц, летящих прямолинейно, согласно законам механики (закон инерции).

Во времена Ньютона еще не были сделаны прямые измерения скорости света в разных средах. Впоследствии такие измерения были сделаны. Фуко в 1850 году показал, что скорость света в плотных средах, например в воде, меньше скорости света в воздухе. Уже в эпоху Ньютона было выполнено определение скорости, с которой свет распространяется в межпланетном пространстве (Ремер, 1676 год): около 300 000 километров в секунду. Для многих современников Ньютона казалось затруднительным допустить наличие частиц, несущихся с такой скоростью.

Современник Ньютона Гюйгенс выступил с другой теорией света, рассматривая световое возбуждение как упругие импульсы, распространяющиеся в особой среде - эфире, который заполняет все пространство как внутри материальных тел, так и между ними. Огромная скорость распространения света обусловлена свойствами эфира и не предполагает быстрых перемещений частиц эфира.

В течение всего XVIII века корпускулярная теория света (теория истечения) занимала господствующее положение в науке, однако острая борьба между этой и волновой теорией света не прекращалась. Убежденными противниками теории истечения были Эйлер и Ломоносов; они оба отстаивали и развивали представление о свете как о волнообразных колебаниях эфира.

В начале XIX века складывается последовательно развитая система волновой оптики (Юнг, Френель). В 1864 году Максвелл сформулировал заключение: свет - электромагнитное явление. Оно было подтверждено опытами Герца в 1887 году. Материальная природа света весьма отчетливо проявляется в явлениях светового давления, установленного на опыте П.Н. Лебедевым. То обстоятельство, что свет (электромагнитное поле) и вещество представляют собой две различные формы материи, с особенной отчетливостью проявляется в превращениях кванта света в пару электрон - позитрон, и обратно - в образовании светового кванта за счет объединения позитрона и электрона.

Но оставались определенные затруднения, которые были устранены Планком, сформулировавшим теорию квантов в 1900 году. Эта теория устраняла затруднения в вопросах излучения света нагретыми телами; она по-новому заявила о проблеме взаимодействия света и вещества, понимание которой невозможно без квантовой интерпретации. Целый ряд оптических явлений, в частности фотоэлектрический эффект и вопросы рассеяния света, выдвинул на первый план корпускулярные особенности света.

Ознакомление со всем разнообразием оптических явлений создает впечатление необходимости приписывать свету, с одной стороны, волновые свойства, а с другой - корпускулярные»[27].

Когда тела движутся медленно по сравнению со скоростью света, мы можем рассматривать скорость света как бесконечную. Это приводит к соотношениям классической механики. Последняя оказывается приближенным описанием действительности. Теория относительности переходит в такую приближенную теорию, когда определенная величина - отношение скорости движущегося тела к скорости света стремится к нулю или, что то же самое, отношение скорости света к скорости тела стремится к бесконечности. Подобное соотношение между двумя теориями - одна переходит в другую, когда некоторый параметр стремится к нулю или бесконечности, - существует в математике.

Эйнштейн («Автобиографические заметки») писал: «…Прости меня, Ньютон; ты нашел единственный путь, возможный в твое время для человека величайшей научной творческой способности и силы мысли. Понятия, созданные тобой, и сейчас еще остаются ведущими в нашем физическом мышлении, хотя мы теперь и знаем, что если мы будем стремиться к более глубокому пониманию взаимосвязей, то должны будем заменить эти понятия другими, стоящими дальше от сферы непосредственного опыта» (выделено мной.
– В.Б.).