Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
Так вот, понятие одновременности и представляет собой заблуждение подобного рода. Считается самоочевидной разумность тако/о утверждения: некое событие А, случившееся, скажем, на Земле, и событие В, — например, на Солнце, произошли одновременно. Предполагается, что понятия типа «момент времени», «одновременность», «раньше», «позже» и т. д. имеют сами по себе априорный смысл, правомерный для всей Вселенной. Этой точки зрения придерживался и Ньютон, постулируя существование своего абсолютного времени, или длительности времени (гл. III, § 1, стр. 61), которое течет «всегда одинаково, безотносительно к чему-либо внешнему».
Но для физика, исходящего из количественных категорий, никакого подобного времени, безусловно, не существует. Он не видит смысла в утверждении, что событие А и событие В произошли одновременно, коль скоро не существует средств, позволяющих доказать верность или ошибочность этого утверждения. Чтобы решить, одновременно ли произошли в различных точках два события, необходимо в каждой из точек иметь хронометры, относительно которых можно быть уверенным, что они идут с одинаковой скоростью, или «тикают синхронно». Таким образом вопрос сводится к следующему: можно ли указать средство, позволяющее доказать, что двое часов, расположенных в различных точках пространства, идут с одинаковой скоростью?
Представим себе двое часов, помещенных в точках А и В на расстоянии I друг от друга и покоящихся в некоторой системе отсчета 5. Существуют два способа отрегулировать эти часы так, чтобы они шли синхронно:
1. Можно перенести их в одну и ту же точку, отрегулировать их в ней так, чтобы они тикали в унисон, и затем снова разнести их в точки А и В соответственно.
2. Можно использовать сигналы времени, позволяющие сравнивать показания часов.
На практике используются оба способа. На корабле в море обычно есть хронометр, который идет очень точно и отрегулирован по контрольным часам, находящимся в порту отправления; кроме того, на корабле можно принимать сигналы проверки времени по радио.
Сам факт, что эти сигналы считаются необходимыми, уже доказывает, что 'мы не особенно уверены в подобном «транспортируемом времени». Практическая ненадежность способа «перевозимых часов» объясняется тем, что даже самая маленькая ошибка хода часов непрерывно возрастает. Но даже если предположить, что существуют идеальные, свободные от ошибок 222 Г л. VI. Эйнштейновский специальный принцип относительности
часы (подобные тем, которыми, по убеждению физикЬв, могут служить атомные колебания, вызывающие излучение света), логически недопустимо брать их за основу определения времени в системах, движущихся относительно друг друга: ведь синхронность хода двух часов, как бы хороши они ни были, невозможно проверить прямо, т. е. без посредства сигналов, если эти часы не находятся рядом и не покоятся друг относительно друга. Невозможно установить без помощи сигналов, продолжают ли они идти с той же самой скоростью, находясь в относительном движении. Противное носило бы характер чистой гипотезы, чего следует избегать, если мы хотим придерживаться принципов физического исследования. Таким образом, для определения времени в системах, движущихся друг относительно друга, мы вынуждены принять способ сигналов времени. Если это позволит найти свободный от противоречий метод измерения времени, то наша следующая задача будет состоять в изучении вопроса, как следует построить идеальные часы для того, чтобы они всегда показывали «правильное» время в системах, движущихся произвольно (см. гл. VI, § 5, стр. 249).
Представим себе длинный караван лодок В, С, D, буксируемый катером А в море. Предположим, что ветра нет, а туман настолько густ, что каждая из лодок невидима с остальных. Если бы понадобилось в такой ситуации сверить часы на всех лодках и на буксире, нужно было бы прибегнуть к звуковым сигналам. В 12 часов на буксире А раздается выстрел, и, когда звук его достигает лодки, боцман ставит свои часы на 12. Однако ясно, что при этом все боцманы допускают небольшую ошибку, поскольку звуку требуется некоторое краткое время, чтобы пройти расстояние от А до точек В, С; D. Если скорость звука с известна, то эту ошибку можно исключить. Величина с составляет примеоно 340 м/сек. Если лодка В находится на расстоянии /=170 м за буксиром А, то звуку понадобится время
для того, чтобы достигнуть лодки В; поэтому часы на лодке В в тот момент, когда звук достигает ее, следует поставить на 12 час 0,5 сек. Но и эта поправка тоже верна лишь в том случае, когда буксир и лодки неподвижны (покоятся). Как только они начнут двигаться, звуку, очевидно, потребуется меньше времени на преодоление расстояния от Л и В, поскольку лодка В сама идет навстречу звуковой волне. Чтобы теперь ввести точную поправку, мы должны были бы знать абсолютную скорость лодки относительно воздуха. Если эта скорость неизвестна, то сравнивать времена абсолютно точно с помощью звуковых сиг- § 1. Понятие одновременности
223
налов невозможно. В ясную погоду можно вместо звука воспользоваться светом. Поскольку скорость света невероятно велика, ошибка будет во всяком случае гораздо меньше, но ведь с точки зрения принципа дело не в абсолютной величине ошибки. Если на месте буксира и лодок представить себе небесное тело в море эфира, а световые сигналы на месте звуковых, то в наших рассуждениях ничего не изменится и они останутся справедливыми. Не существует во Вселенной более скорого посла, чем свет. Итак, теория абсолютно покоящегося эфира ведет к заключению, что абсолютное сравнение времен в движущихся системах осуществимо лишь в том случае, когда известны скорости движения относительно эфйра.
