Вместе с тем ясно, что для получения уравнений движения, инвариантных по форме во всех лоренцевых системах отсчета (т. е. имеющих один и тот же вид в этих системах), недостаточно дать релятивистские определения величинам р и Е. Необходимо еще определить силу F таким образом, чтобы она выражала одну и ту же взаимосвязь независимо от скорости движения системы отсчета. Сделать это, однако, невозможно до тех пор, пока мы не конкретизируем выражение для этой силы, взяв, например, силу, вызванную электромагнитным полем, тяготением или ядерными взаимодействиями. Мы будем обсуждать в этой книге только электромагнитные силы и подробно покажем, что они приведут к инвариантным выражениям для уравнений движения. Можно, однако, утверждать, что все виды сил, свойства которых нам известны, можно выразить таким образом, чтобы они приводили к подобным инвариантным уравнениям движения. Доказательство этого утверждения выходит за рамки настоящей работы.

Мы сделаем здесь краткий обзор экспериментальных фактов, подтверждающих специальную теорию относительности. При этом нужно помнить, что специальная теория относительности существенно опирается на следующие два положения.

1. Принцип относительности утверждает, что законы физики всегда выражаются соотношениями одного и того же вида независимо от скорости движения системы отсчета.

2. Любые две системы отсчета, движущиеся с разными, но постоянными скоростями, связаны между собой преобразованиями Лоренца.

Экспериментальные факты, подтверждающие принцип относительности, поистине ошеломляющи в том смысле, что никто и никогда не смог обнаружить какую-либо зависимость вида физических законов от скорости движения системы отсчета. Поэтому мы ограничимся здесь обсуждением фактов, подтверждающих справедливость преобразования Лоренца.

При обсуждении теории эфира мы видели, что преобразования Лоренца полностью эквивалентны совокупности следующих трех эффектов:

а) лоренцеву сокращению движущегося объекта, пропорциональному;

б) замедлению хода поступательно движущихся часов, пропорциональному;

в) расхождению в показаниях двух эквивалентных движущихся на расстоянии х друг от друга часов на величину.