Глава 11. Объяснение СТО. Исходная
позиция
Упрямое
постоянство скорости света как
относительно источника излучения, так
и относительно любого наблюдателя,
немедленно приводит к неразрешимому
противоречию, потрясающему до основания
всё здание классической физики, и
ведущему к неизбежному пересмотру
традиционных представлений о пространстве
и времени. Здание, надо сказать, устояло,
но перебралось на обновлённый фундамент.
Мне
не
раз
вспомнилось, пока я обдумывал
эту книжку,
что одна из известных научно-популярных
книг Даниила Данина называется
«Неизбежность странного мира». Книга
эта посвящена, в большей мере, истории
развития квантовой физики, но заглавие
её
как
нельзя лучше
подходит и к Теории
Относительности
Эйнштейна. Все,
что мы обсудили до сих пор, было только
введением
в
Специальную
Теорию
Относительности.
Сейчас мы переходим к самому ее существу.
Для начала, постараемся выстроить
простую и наглядную иллюстрацию того
неразрешимого противоречия, о котором
только что говорили.
Рис.1
Возьмем
две воображаемых очень длинных, прямых
и твердых доски, наподобие школьной
линейки, только больше. Подравняем их
заранее, чтобы они были абсолютно
одинаковой длины - положим, десять
метров каждая (а можно 100 метров,
или километр). Поставим на каждой доске
метку точно посередине, или, еще лучше,
нанесём на них с помощью эталона длины
мерные деления, в точности, как это
делают на обычных линейках. Теперь
попробуем решить следующую техническую
задачу:
Мы собираемся в дальнейшем расположить
наши доски-линейки строго параллельно,
на небольшом расстоянии друг от друга,
и перемещать одну вдоль другой (как
показано на рисунке 1). Нам нужно, чтобы
в тот момент, когда концы линеек окажутся
точно друг напротив друга, на концах
линеек происходила вспышка света, или
включалась лампочка.
Одно из возможных решений таково – на
концах линеек укрепить металлические
стержни и зарядить их противоположными
зарядами, так чтобы между остриями
стержней, при их сближении, проскакивала
искра (рис.2).
Рис.2
Метод с искрой хорош еще тем, что источник света в нем не привязан жестко ни к одной из сторон, и это делает обе линейки, даже по отношению к источникам света, совершенно равноправными. Очень возможно, что предыдущие главы не окончательно убедили вас в постоянстве скорости распространения света, и вам будет казаться, что размещение источника на определенной доске превратит ее в привилегированную систему отсчета и повлияет на результаты дальнейших опытов. Признаюсь, что мне и самому это ошибочное рассуждение долгое время мешало воспринимать некоторые популярные иллюстрации к теории относительности. Поэтому, исключительно для простоты и ясности восприятия, вариант с искрой между двух стержней является предпочтительным.
Теперь
разместим в середине каждой линейки по
наблюдателю: в середине синей линейки
(назовем ее «А») поставим наблюдателя
«А», а в середине зеленой линейки (линейка
«В») поставим наблюдателя «В». Затем,
возьмем и утащим эти линейки вместе с
наблюдателями далеко-далеко в космос,
подальше от Земли и даже от Солнечной
системы, благо заботиться о пропитании
и жизнеобеспечении воображаемых
участников эксперимента нам не нужно.
И там, в глубоком космосе, вдали от Солнца
и других привычных ориентиров, вначале
разведем линейки на некоторое расстояние,
а затем толкнем их навстречу друг другу
параллельными курсами, так, чтобы они
пролетели рядышком, точно, как показано
на рис.1 и рис.2.
Зачем нам понадобилось проводить
мысленный эксперимент так далеко от
Земли? Это нужно для того, чтобы две
рассматриваемые системы отсчета
предстали перед нами абсолютно
равноправными, инерциальными, безо
всяких оговорок, свободными от воздействия
внешних сил и посторонних материальных
тел. Мне важно, чтобы читатель (и даже
ярый сторонник «эфира»), глядя на
иллюстрации, мог с равной легкостью
представить себе неподвижным любого
из наблюдателей.
СТО
не так-то легко объяснять с помощью
рисунков. Я уже отмечал, что у меня, при
первых попытках изучить теорию
относительности, возникали трудности
с восприятием иллюстраций: встреченные
мной в книгах рисунки, призванные быть
опорой для понимания, казались недостаточно
четкими и убедительными.
На типовых иллюстрациях одного из
наблюдателей обычно изображают стоящим
на земле – на перроне железнодорожной
станции или на берегу реки, а второго
помещают в движущийся мимо вагон или
на плывущую баржу. Вспышки света
происходят либо
в небе - от молний, сверкающих вообще
непонятно где, - либо в концах вагона
или баржи. Для большей достоверности
картины художники часто добавляют еще
и живописные окрестности, которые,
правду сказать, больше мешают, чем
помогают. Довольно трудно абстрагироваться
от деталей, и представить обе изображенные
системы отсчета равноправными. И, кроме
того, - «отягощенному» знанием начал
астрономии читателю нелегко принять
за «инерциальную систему отсчета»
баржу, плывущую по шарообразной
поверхности Земли, которая, при этом,
вращается вокруг своей оси, да еще и
вращается вокруг Солнца, которое… и
т.д.
Но, мы отвлеклись. Давайте же вернемся
к предстоящему опыту.
В ходе нашего воображаемого эксперимента,
мы потребуем строгого выполнения двух
условий:
1.
Картина происходящих событий, в описании
каждого из двух наблюдателей, должна
быть абсолютно идентичной, «симметричной»,
и не должна давать никаких оснований
считать одну из линеек, и связанную с
ней систему отсчета, чем-то особенной
и отличной от других. В частности, каждый
из наблюдателей, с абсолютно равными
основаниями, может считать себя
неподвижным.
2.
Постоянство скорости света во всех
инерциальных системах отсчета. То есть,
в нашем примере, скорость света должна
быть одинакова относительно каждого
из наблюдателей, любой из линеек, и в
любом направлении
(а интересующих нас направлений будет
всего два).
Эти
два условия, собственно, и представляют
собой два главных постулата, положенных
в основу СТО: второе условие основано,
как мы уже говорили, на накопленных в
физике экспериментальных данных, а
первое – это сам его Величество «принцип
относительности», или, иначе, принцип
равноправия инерциальных систем отсчета.
Итак, взглянем на наших наблюдателей, стоящих в серединах своих досок. На рис.3 показано то самое положение, которое нам изначально хотелось получить: летящие в пустоте доски-линейки поравнялись друг с другом, а стоящие на них наблюдатели очутились буквально лицом к лицу:
Рис.3
В
этот момент между заряженными стержнями
на обоих концах должна проскочить искра,
и свет от вспышек помчится во все стороны,
в том числе, и в сторону наблюдателей.
Голубая и зеленая стрелки показывают
относительные направления движения
каждой из линеек. Однако, понятно, что
обозначение это чисто
условное,
и каждая линейка может с равными
основаниями считаться неподвижной.
Каждый из наблюдателей, с позиций
классической физики, имеет право
утверждать, что свет с обеих сторон
придет к нему одновременно, ибо он стоит
точно посередине между вспышками и
считает себя неподвижным. А сами вспышки
обязаны произойти одновременно – ведь
доски-то абсолютно одинаковой длины.
Но,
с точки зрения элементарной логики,
никак не может быть, чтобы они оба
оказались правы! Если вспышки, как мы
полагаем, происходят одновременно, и
наблюдатели в момент вспышек
находятся точно друг против друга, то,
за время прохождения лучей, наблюдатели
успеют разлететься на некоторое
расстояние. Так что, еще можно предположить
одновременность прихода лучей к одному
из них, но никак не к обоим. Если до одного
из них свет справа и слева и вправду
дойдет одновременно, то второй наблюдатель
это подтвердит, ибо два луча высветят
первого наблюдателя одновременно с
двух сторон. Одновременность достижения
двумя лучами одного из наблюдателей
будет неоспоримой, ибо тут мы имеем дело
с одновременностью событий в одной
точке пространства. В этом случае,
очевидно, что до второго наблюдателя
лучи дойдут не одновременно, и эта
неодновременность тоже будет абсолютной
и заметной первому наблюдателю.
Не будем ограничиваться одним только словесным комментарием и продолжим рисовать. На следующих рисунках показано, как должны развиваться события, по мнению каждого из наблюдателей (напомню, что «сознание» воображаемых наблюдателей остается пока в рамках классической физики). Точка зрения наблюдателя «А» представлена на рис.4:

Рис.4
Наблюдатель «А», разумеется, считает неподвижными себя и свою линейку, а линейку «В» движущейся, поэтому, ждет одновременного прихода к нему обоих лучей. Этот момент как раз и изображен на рисунке. Наблюдатель «А» резонно полагает, что второй наблюдатель к этому времени будет освещен только наполовину - справа, как и показано на рисунке, - так как луч левой вспышки еще не успел до него добраться. Естественно, что сам наблюдатель «В» не сможет, в таком случае, отрицать, что вначале он был освещен справа, и лишь потом – слева.
Проблема, однако, в том, что наблюдатель «В» представляет себе все наоборот – так, как показано на рис.5:
Рис.5
Он
полагает свою линейку «В» неподвижной,
и считает, что свет вспышек осветит
одновременно как раз его, а до наблюдателя
«А» дойдет неодновременно. И не видит
никаких оснований принимать точку
зрения своего «оппонента». Кто же из
двоих наблюдателей окажется прав?
Глава 12. Объяснение СТО. Варианты
Давайте, выразим возможные результаты нашего опыта в простой и четкой логической форме. У нас есть два исходных предположения:
• Лучи света достигнут одновременно
наблюдателя «А» (это предположение
наблюдателя «А»),
• Лучи света достигнут одновременно
наблюдателя «В» (предположение наблюдателя
«В»).
И,
отсюда, согласно формальной логике,
всего четыре возможных результата:
1. Оба утверждения правильны.
2. Прав наблюдатель «А» («В» ошибается).
3. Прав наблюдатель «В» («А» ошибается).
4. Оба наблюдателя неправы.
Сразу
же ясно одно: исходные утверждения –
взаимоисключающие, поэтому, первый из
четырех вариантов мы отметаем.
«Ну, что ты тянешь! - возмущается
нетерпеливый читатель, - Давно уже ясно,
что оба неправы! Берем четвертый
вариант!». О да, ты прав, догадливый
читатель. В конечном счете, верен именно
четвертый вариант. Но, прошу, давайте
еще какое-то время не будем исключать
из рассмотрения варианты «2» и «3». С их
помощью, нам будет легче сделать некое
очень важное промежуточное заключение.
Итак, отбросив пока только один из
возможных результатов, и оставив
остальные три, мы смело можем утверждать
следующее: в противоречивой ситуации,
которую мы смоделировали, по крайней
мере, один из наблюдателей обязательно
констатирует неодновременность прихода
к нему световых сигналов. Не имея
возможности объяснить ее разностью
скорости сигналов (пункт 2 наших основных
условий – второй
постулат
- запрещает ему это!), он будет вынужден
сделать вывод о неодновременности
вспышек света.
В
ясном понимании этого факта – ключ к
пониманию всей СТО.
Сделаем
небольшое отступление. Обратим внимание
на одну очень важную деталь в возникающей
проблеме одновременности двух событий:
противоречие возникает только для
событий, произошедших
в двух разных, удаленных друг от друга
точках. Возникает оно из-за того, что
заключение об их одновременности каждый
наблюдатель делает после получения
информации о событиях, в нашем случае -
после получения световых сигналов. И
фиксация одновременности (либо
неодновременности)
событий осуществляется наблюдателем
с задержкой, вызванной
запаздыванием
сигнала.
Для
событий, происходящих в одном месте,
понятие одновременности является
абсолютным и бесспорным.
Так, если
бы наблюдатели на
линейках,
очутившись друг против друга, оба
протянули
руку и хлопнули друг друга по плечу то,
естественно, этот хлопок был бы
одновременным для
них
самих, и для
любого
другого наблюдателя. Хотите еще пример?
Если Вы,
гуляя
по лесу, решили съесть яблоко, и, откусывая
яблоко, споткнулись и упали (извините!),
то эти два события – откусывание яблока
и падение – являются одновременными
как для Вас,
так и для любого наблюдателя, даже если
он летит над лесом в ракете. Может,
Вам
не понравилось, что Вы
упали у всех на виду? Хорошо, исправим...
Итак,
Вы
с приятелем шли по лесу, и собрались
съесть яблоко. И в тот момент, как Вы
кусали
яблоко, Ваш
приятель споткнулся и упал. Так лучше?
И снова, откусывание яблока, и падение
Вашего
товарища -
события одновременные для любого
наблюдателя, независимо от того, куда
и с какой скоростью он движется. И только
в
случае, когда
Вы
откусываете яблоко в одном месте, а Ваш
товарищ, в
поисках
грибов
удалившийся в чащу, спотыкается и падает
в другом месте, в километре от Вас,
установление одновременности этих
событий вызовет ту сложность и путаницу,
которая показана в нашем абстрактном,
стерильном примере с линейками.
Вернемся к нашему воображаемому опыту
с линейками.
Что
получается? Если какой-то из наблюдателей
прав, и обе вспышки для него будут
выглядеть одновременными, то для другого
они обязательно окажутся неодновременными.
Мы приходим к довольно странному и даже
шокирующему выводу, с которым, поначалу,
нашему интуитивному сознанию трудно
смириться:
События, происходящие в двух разных
местах и одновременные, с точки зрения
одного из наблюдателей, явятся
неодновременными для другого, движущегося
относительно первого с постоянной
скоростью, и наоборот – то, что одновременно
для второго, не одновременно для первого.
Для нас это только промежуточный вывод,
т.к. мы еще не закончили разбираться с
нашим примером, и все еще хотим понять,
что же все-таки произойдет с наблюдателями
и линейками на самом деле. Но, в то же
время, задержимся на секунду и почтительно
приподнимем шляпы, ибо это важнейший и
фундаментальный принцип СТО, отменяющей
прежнее единство мирового времени, и,
вместе с ним, такое казалось бы первичное
и незыблемое понятие, как одновременность.
Одновременность
удаленных в пространстве событий –
относительна! Она зависит от выбора
системы отсчета, точно так же, как зависит
от нее наблюдаемая скорость тел.
Глава 13. Объяснение СТО. Длина тел
Вернемся
к решению задачки с наблюдателями «А»
и «В», стоящими на линейках. Мы уже
поняли, что свет до обоих не может дойти
одновременно. Теперь самое время
вспомнить о первом постулате ТО – полном
равноправии инерциальных систем отсчета.
Из оставшихся трех вариантов решения,
те два, в которых лучи доходят до одного
из наблюдателей одновременно, а до
другого нет, обладают очевидным
недостатком – они нарушают симметрию.
А принцип равноправия систем отсчета
в нашем случае требует именно абсолютной
симметрии – т.е., картина происходящего
для первого и второго наблюдателя должна
быть полностью идентична. Наблюдатели
никоим образом не должны почувствовать,
что один из них находится в особом,
избранном положении, позволяющим считать
его «истинно неподвижным», а другого
«движущимся». Принцип относительности
допускает лишь относительное движение,
каждый наблюдатель с полным правом
может считать свою систему координат
покоящейся. И поэтому, нам остается
единственный вариант ответа – свет до
обоих наблюдателей дойдет неодновременно.
Он и есть верный.
В
первую минуту покажется, что все еще
есть лазейка для спасения наших старых
представлений о пространстве. Ну,
конечно, лучи света не дойдут одновременно
до наблюдателей, стоящих посередине
своих линеек. Но лучи же должны встретиться
в некоторой средней точке, между
разъехавшимися наблюдателями? Да,
конечно, точно между ними. Вот до этой-то
«особой точки» лучи справа и слева
дойдут одновременно. И картина будет
симметричной для обоих наблюдателей…
и снова можно будет заявить об «абсолютной
одновременности» вспышек…
Стоп!
Стоп, дорогой читатель. Неужели Вы уже
забыли, о чем мы так долго толковали в
прошлых главах? Ай-я-яй! А как же наш
второй постулат - принцип постоянства
скорости света для любого
наблюдателя!? Неужели мы готовы отказаться
от него при первых же трудностях? А ведь
мы сейчас фактически подумали о том,
что лучи полетят
к наблюдателям с разной скоростью –
тот, что идет с правой стороны относительно
каждого наблюдателя, помчится быстрее
(как будто
«навстречу»), а тот, что слева - медленнее
(как бы «вдогонку»). И придумали «особую
точку», относительно которой свет
распространяется с равной скоростью.
И в
какой же системе координат, интересно,
закреплена
эта точка – «А» или «В»? Нет, не
в
них...
Уж не к
тому
ли листу
бумаги, на котором мы
чертим
рисунки,
и
относительно которого Вы теперь полагаете
обе линейки движущимися?
Так забудьте о нем! Нет
его,
мы с Вами в пустом космическом пространстве,
которое неподвижно
относительно обоих наблюдателей.
Чувствуете, что происходит? Мы сейчас,
в попытке разрешить парадокс, придумали
третью, промежуточную систему отсчета,
в которой лучи движутся с одинаковой
скоростью, и встречаются точно посередине
между вспышками, но лишили системы "А"
и "В" права на изотропность и
постоянство скорости света. Совсем не
к этому мы стремились, не такую картину
должны были получить, руководствуясь
постулатом постоянства скорости света.
Это путь обратно в тупик, из которого
мы хотели вырваться!
Пустое
пространство - это не экран монитора
или лист бумаги, на котором мы рисуем;
оно не вещественная среда, которая
покоится только в одной ИСО. Оно "покоится"
в любой выбранной нами инерциальной
СО. В этом и состоит истинный принцип
равноправия, это и есть физическая суть
относительности. Именно
с этим так не хочет смириться наш, так
называемый, «здравый смысл».
А потому, отступим на шаг назад, поставим
себя на место одного из наблюдателей,
и задумаемся снова:
Итак,
свет пришел к нам неодновременно. Мы
стоим точно в середине линейки (этот
факт мы не подвергаем пересмотру). Свет
справа и слева идет к нам с абсолютно
одинаковой скоростью, согласно 2-му
постулату. Остается
только одно объяснение неодновременности
– свет дошел неодновременно, потому
что неодновременными были сами породившие
его вспышки.
Но
как такое могло быть!? Что за чудеса!
Ведь линейки были одинаковой длины, а
концы двух одинаковых параллельных
линейеек могут поравняться только
одновременно! «Были одинаковой длины»
… БЫЛИ… но остались ли? Вот в чем
вопрос!
Догадываетесь,
к чему дело клонится? Ах, бедный мой
читатель, только что тебя вынудили
отказаться от единого времени и понятия
одновременности. И тут же требуют новых
жертв. Теперь требуется пожертвовать
единством и неизменностью длин. Но она
неизбежна, эта новая жертва – две
линейки, движущиеся одна вдоль другой,
почему-то стали неодинаковыми, по крайней
мере, с точки зрения наших наблюдателей.
Оказывается,
не только невозможно установить единое
время для двух пространственно удаленных
событий, вдобавок придется признать,
что
один и тот же предмет имеет разную длину,
в зависимости от того, из какой системы
отсчета мы его наблюдаем.
Только отказавшись как от абсолютного
мирового времени, так и от абсолютных
(одинаковых для всех наблюдателей) длин
и расстояний, можно отыскать единственно
верный, логически непротиворечивый
переход из одной системы в другую,
обеспечивающий выполнение обоих
постулатов СТО - переход, выражаемый
математическими формулами Лоренца с
такой обманчивой простотой.
Однако
нам еще нужно ответить на вопрос: окажется
движущаяся линейка короче или длиннее,
чем «неподвижная» - та, на которой
находится наблюдатель? Надо
просто описать логическую цепь событий
для обоих вариантов, и мы поймём, какой
из них согласуется для наблюдателей, а
какой нет. Предположим,
что движущаяся линейка выглядит короче,
чем неподвижная (именно к такому выводу
и приводит СТО, в чем мы скоро убедимся),
и попробуем составить картину происходящего
глазами наблюдателей «А» и «Б».
Относительно
наблюдателя «А», движущейся является
линейка «В», и значит, с его точки зрения,
именно она окажется короче. А с точки
зрения наблюдателя «В», более короткой
окажется линейка «А». Поначалу можно
подумать, что тут какая-то логическая
неувязка: как так – и та «короче», и эта
«короче»? Все потому, что мы привыкли
длину, и вместе с ней понятия «короче»,
«длиннее», считать абсолютными. Однако,
они относительны. Мы не должны ни на
секунду забывать, что принцип равноправия
двух наблюдателей требует полной
симметрии, полного подобия в описании
ими происходящих событий. И уж если для
первого наблюдателя «своя» линейка
окажется длиннее, чем «чужая», то и для
второго картина должна быть аналогичной.
Именно в том и заключается относительность
длин, что каждый из наблюдателей имеет
свое, равноправное представление о
длине предметов.
Итак, выслушаем сначала наблюдателя
«А» и постараемся изобразить на рисунке
его рассказ. Его описание событий будет
таким:
«Когда
движущаяся линейка «В» поравнялась со
мной, оказалась, что она стала короче
(как бы сжалась в продольном направлении).
Поэтому сначала задний по ходу ее
движения (левый по отношению к наблюдателю
«В») край линейки «В», соприкоснулся с
контактом на правом конце моей линейки,
от этого произошла первая вспышка -
справа от меня. Затем, через некоторое
время, передний, по ходу ее движения,
(правый по отношению к наблюдателю «В»)
конец линейки «В» достиг левого края
моей линейки, и тогда произошла вторая
вспышка – слева от меня. Естественно,
что свет справа, от первой вспышки,
достиг меня первым, а свет слева, от
второй вспышки, - дошел вторым. Но до
наблюдателя «В» вначале дошел свет от
второй вспышки (справа от него), потому
что он двигался ей навстречу, и уже потом
его догнал свет от первой вспышки».
Свой рассказ наблюдатель «А» мог бы
сопроводить таким рисунком (Рис.1):
Рис.1
А
вот рассказ наблюдателя «В»:
«Когда
движущаяся линейка «А» поравнялась со
мной, оказалась, что она стала короче
(как бы сжалась в продольном направлении).
Поэтому сначала задний по ходу ее
движения (левый по отношению к наблюдателю
«А») край линейки «А» соприкоснулся с
контактом на правом конце моей линейки,
от этого произошла первая вспышка -
справа от меня. Затем, через некоторое
время, передний, по ходу ее движения,
(правый по отношению к наблюдателю «А»)
край линейки «А» достиг левого края
моей линейки, и тогда произошла вторая
вспышка – слева от меня. Естественно,
что свет справа, от первой вспышки,
достиг меня первым, а свет слева, от
второй вспышки, - дошел вторым. Но до
наблюдателя «А» вначале дошел свет от
второй вспышки (справа от него), потому
что он двигался ей навстречу, и уже потом
его догнал свет от первой вспышки»
(Рис.2):
Рис.2
Как
видите, рассказы полностью идентичны,
они переходят один в другой простой
подменой «А» и «В». И в них царит полное
согласие относительно того, в каком
порядке свет приходит к каждому из
наблюдателей. Но не следует все же
забывать о двух важных расхождениях
между ними:
-
Наблюдатель «А» полагает уменьшившейся
в длине линейку «В». Наблюдатель «В»,
наоборот, - линейку «А».
-
Вспышка, которую наблюдатель «А» называет
«первой», для наблюдателя «В» -
«вторая», и наоборот. Порядок вспышек
оказывается для них противоположным.
Из-за
этих расхождений нам пришлось - впервые
в этом повествовании - рисовать не одну,
а две картинки, чтобы показать, как одни
и те же события выглядят глазами двух
разных наблюдателей. Помните, в главе
про эффект Доплера я говорил, что рисунок,
сделанный с точки зрения одного
наблюдателя, содержит правдивую, но
неполную,
информацию, и что, для полноты картины,
нам не хватает рисунка, который мог бы
сделать другой наблюдатель (тогда им
был космонавт в ракете). Теперь нам
придется частенько рисовать по два
рисунка, вместо одного, чтобы представить
точную картину происходящего в разных
системах координат.
А
что, если движущаяся линейка показалась
бы наблюдателям не короче, а длиннее? Я
предоставлю
вам
самим провести мысленное сопоставление
событий в этом случае... Согласуются
события? – Нет, не согласуются! В этом
случае наблюдатели приходят к непримиримому
противоречию относительно того, в каком
порядке к каждому из них должен прийти
свет от вспышек.
Почему
же противоречия, касающиеся длины линеек
и последовательности вспышек, мы считаем
примиримыми, а противоречие, касающееся
порядка прихода лучей к любому наблюдателю,
непримиримым? - спросят любознательные
читатели. Дело в том, что в реальном мире
нарушение последовательности событий,
происходящих с конкретным материальным
телом, совершенно невозможно, это
нарушило бы важнейший принцип
причинности
– принцип,
который в теории относительности
соблюдается неукоснительно.
В
теории относительности происходит
много странного – искажение размеров
и расстояний, замедление хода времени,
- но нарушения логической, причинно-следственной
цепи событий не происходит никогда,
какую бы систему координат мы ни выбирали
для наблюдений. Различный порядок
следования может быть только у событий,
пространственно удаленных друг от
друга, и являющихся причинно-независимыми
(неспособными влиять одно на другое) –
как в случае со вспышками на концах
линеек. Но последовательность событий,
происходящих с любым из наблюдателей,
должна в любой системе отсчета быть
одинаковой – именно такой, какой она
была для самого наблюдателя. Все события,
происходящие во времени с любым
материальным объектом, потенциально
являются причинно-зависимыми.
Поясню: можно зарядить револьвер и затем
выстрелить, сорвать грушу и затем съесть
ее, прочесть письмо и затем сжечь его.
Но нельзя проделать эти действия в
противоположном порядке: выстрелить
из револьвера прежде, чем он будет
заряжен; вначале съесть грушу, а потом
сорвать ее; сжечь письмо, а затем прочесть
его.
С
наблюдателями тоже легко смоделировать
ситуацию, когда разная последовательность
прихода лучей к одному наблюдателю
приведет к разным последствиям, -
достаточно договориться, что каждый
наблюдатель должен сесть, если он будет
раньше освещен справа, или остаться
стоять, если раньше окажется освещенным
слева. Понятно, что физическая реальность
не может «раздвоиться», как в фантастических
фильмах.
Хочу заметить:
тот факт, что на движущейся мимо
линейке
часы идут иначе, чем на собственной
неподвижной,
не только не мешает, но даже помогает
нам примириться с тем, что длина этой
линейки будет в нашей системе иной, чем
длина покоящейся линейки. О том, как
именно идут часы, мы поговорим ниже (и
дело
не в «быстрее-медленней», все немного
хитрее).





Комментариев нет:
Отправить комментарий