эффект Доплера были предсказаны Альбертом Эйнштейном в его работе 1905 года. [640] Впоследствии Эйнштейн (1907) предложил эксперимент, основанный на измерении относительных частот света, воспринимаемого как исходящий от источника света, находящегося в движении относительно наблюдателя, и вычислил дополнительный доплеровский сдвиг, обусловленный замедлением времени. [641] Этот эффект позже был назван «поперечным эффектом Доплера», поскольку первоначально предполагалось, что такие эксперименты проводятся под прямым углом по отношению к движущемуся источнику, во избежание влияния продольного доплеровского сдвига. В конце концов Айвс и Стилуэлл, ссылаясь на замедление времени, как вытекающее из теории Лоренца и Лармора, отказались от идеи измерения этого эффекта под прямым углом. Они использовали лучи в продольном направлении и нашли способ отделить меньший поперечный эффект Доплера от гораздо большего продольного эффекта Доплера. Этот эксперимент также служил испытанием для косвенной проверки расширения времени, в то время как отрицательный результат эксперимента Майкельсона-Морли мог быть объяснен сокращением длины, отрицательный результат эксперимента Кеннеди-Торндайка требовал расширения времени в дополнение к сокращению длины, чтобы объяснить, почему никакие фазовые сдвиги не будут обнаружены в то время как Земля движется вокруг Солнца. Первое прямое подтверждение расширения времени было достигнуто именно экспериментом Айвса-Стилуэлла. Объединив результаты этих трех экспериментов, можно получить полную трансформацию Лоренца. Вместе с экспериментами Майкельсона-Морли и Кеннеди-Торндайка, эксперимент Айвса—Стилуэлла входит в число фундаментальных тестов специальной теории относительности.
§300. Оскар Клейн (1938) на Варшавской конференции предложил новые уравнения поля на идеях ранее постулированного им решения Калуцы-Клейна, основанные на единой модели электромагнетизма и ядерной силы. [642] Эта теория была одной из первых успешных теорий, положивших начало геометрической интерпретации калибровочных полей и, возможно, первой успешной теорией объединения, которая, хотя и не привела к экспериментально подтверждённым открытиям, но была внутренне непротиворечивой и идейно содержательной теорией, не противоречащей эксперименту. [643] Применение и определённое развитие теория Калуцы – Клейна получила позже, в частности, в теории струн.
§301. Ганс Бете и Чарльз Кричфилд (1938) постулировали идею, что звёзды питаются от ядерного синтеза. [644] Для осуществления цикла реакций с участием углерода, требуется некоторое количество углерода или азота. При этом сами атомы углерода или азота не участвуют в превращениях, они служат как бы «оболочкой», в которой с течением времени ядра водорода постепенно сливаются в ядра гелия. Бете и Кричфилд показали, что образование гелия из водорода может происходить и без участия углерода или азота189, а Бете далее рассмотрел преобразования в замкнутом цикле, названном его именем.
Два протона сталкиваются друг с другом и сливаются. При этом вылетают позитрон и нейтрино. Образовавшееся ядро состоит уже из одного протона и одного нейтрона. Это ядро имеет такой же заряд, как и ядро водорода, но оно в два раза тяжелее. Такой изотоп тяжелого водорода называют дейтерием. Если ядро водорода столкнется с ядром дейтерия, то они объединяются в атом гелия, который состоит из двух протонов и одного нейтрона. Это ядро гелия не является «правильным» гелием. Это – лёгкий изотоп Не3. Заряд его ядра совпадает с зарядом ядра гелия, а массовое число на единицу меньше. Если теперь два таких ядра «легкого» гелия столкнутся друг с другом, то при этом образуются «правильное» ядро гелия и два протона. В этой цепи реакций тоже происходит в конечном счете объединение четырех протонов с образованием одного ядра гелия.
