Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
Это движение при обращении вокруг Солнца, конечно, тоже представляет собой вращение и должно быть доступным наблюдению через земные движения так же, как вращение Земли вокруг ее собственной оси, лишь в гораздо меньшей мере, поскольку кривизна земной орбиты так мала. Но в нашем вопросе мы имели в виду не вращательное движение, а поступательное, которое, конечно, в течение одного дня остается равномерным и прямолинейным.
На самом деле все механические события на Земле происходят так, как если бы этого удивительного поступательного движения не существовало; этот закон выполняется в самом общем 72
Гл. til. ІЇьютоноба Система мира
случае для всех систем тел, которые находятся в состоянии рай-номерного и прямолинейного движения в ньютоновском абсолютном пространстве. Этот закон называют принципом относи-тельности в классической механике; его можно сформулировать различным образом. Сейчас мы будем формулировать его так:
Законы механики в системе координат, движущейся равномерно и прямолинейно в пространстве, имеют тот же вид, что и в системе координат, покоящейся в пространстве.
Чтобы убедиться в истинности этого закона, мы должны лишь отчетливо помнить фундаментальный закон механики — закон импульсов сил — и понятия, входящие в него. Мы знаем, что удар вызывает изменение скорости. Но это изменение совершенно не зависит ОТ ТОГО, измеряются ЛИ скорости Oi И V2 до и после удара в абсолютном пространстве или в системе координат, которая сама движется с постоянной скоростью а. Если до удара движущееся, тело имело в пространстве скорость Ui = 5 см/сек, то наблюдатель, движущийся со скоростью а = 2 см/сек в том же направлении, измерил бы только относительную скорость Oi = W1-й = 5 —2 = 3 см/сек. Когда тело испытывает удар в направлении движения, в результате которого его скорость возрастает до O2 = 7 см/сек, движущийся наблюдатель измерил бы конечную скорость как Vr2 =0г — а = 7 — 2 = 5 см/сек. Таким образом, изменение скорости, вызванное ударом, равно W = = V2 — Oi = 7—5 = 2 см/сек в абсолютном пространстве. С другой стороны, движущийся наблюдатель находит, что изменение скорости равно
w' = V2 — v\ = (v2 — а) — (о, — a) = V2 — V1 = w = 5 — 3 = 2 см/сек.
Эти изменения равны. То же самое верно и для непрерывно действующих сил и вызываемых ими ускорений. Действительно, ускорение b определялось как отношение изменения скорости W к времени, необходимому на это изменение. Поэтому W не зависит от того, в каком равномерном прямолинейном поступательном движении (движении переноса) находилась используемая при измерении система отсчета; то же самое верно для Ь.
Основой этого закона служит, очевидно, закон инерции, согласно которому движение переноса имеет место в отсутствие сил. Система тел, движущихся в пространстве с одной и той же постоянной скоростью, оказывается, таким образом, не только покоящейся в смысле взаимного расположения тел, но в ней также отсутствуют и силы, проявляющиеся на телах системы как следствие движения. Если же тела системы действуют друг на друга посредством сил, то движения, вызываемые этими силами, будут совершаться в точности так, как будто общего движения § 6. Ограниченно абсолютное пространство
73
переноса не существует. Таким образом, для наблюдателя, движущегося вместе с системой, движение переноса было бы совершенно неотличимым от состояния покоя.
Опыт, каждодневно повторяемый тысячи раз и состоящий в том, что мы не обнаруживаем ничего, свидетельствующего о движении переноса Земли, являет собой убедительное доказательство этого закона. Но тот же факт можно видеть и в движениях на Земле. В самом деле, когда движение на Земле равномерно и прямолинейно относительно Земли, оно является таковым и относительно пространства, если не учитывать вращательного движения Земли. Каждый знает, что на корабле или в вагоне поезда, движущихся равномерно и прямолинейно, механические процессы протекают в точности так же, как на Земле (которая считается покоящейся). На движущемся корабле, например, камень падает вертикально: он падает вдоль вертикали, которая движется вместе с кораблем. Если бы корабль двигался совершенно равномерно и прямолинейно, без покачиваний и разнообразных толчков, то пассажиры не замечали бы движения до тех пор, пока не заметили бы видимого движения берегов.
§ 6. ОГРАНИЧЕННО АБСОЛЮТНОЕ ПРОСТРАНСТВО
Закон относительности механических событий будет отправным моментом всех наших последующих рассуждений. Его важность определяется тем фактом, что он тесно связан с ньютоновскими воззрениями на абсолютное пространство и с самого начала существенно ограничивает физическую достоверность этого понятия.
Выдвинем в качестве оправдания того, что мы приняли идею абсолютного пространства и абсолютного времени, утверждение, что без них закон инерции оказался бы бессмысленным. Мы должны теперь рассмотреть вопрос, в какой мере эти понятия заслуживают названия «действительных» в том смысле, в каком они употребляются в физике. Понятие соответствует физической реальности только тогда, когда существует что-либо доступное подтверждению на основании соответствующих измерений в мире явлений. Здесь не место углубляться в обсуждение философского понятия реальности; несомненно, во всяком случае, что критерий реальности, данный выше, полностью соответствует тому применению, которое слово «реальность» находит в физических науках. Все понятия, которые не удовлетворяли ему, были постепенно исключены из структуры физики.
