Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
Но общий результат экспериментальных исследований сводится к тому, что обнаружить движение относительно эфира с помощью физических средств невозможно. Отсюда следует, что абсолютная одновременность также не может быть удостоверена никаким способом.
Парадокс, заключенный в этом утверждении, исчезает, если мы вспомним, что для сравнения времен с помощью световых сигналов необходимо знать точное значение скорости света, тогда как измерения ее опять-таки связаны с необходимостью определения длительности времени. Таким образом, мы, очевидно, движемся в заколдованном круге.
Но даже если нельзя достичь абсолютной одновременности, тем не менее возможно, как показал Эйнштейн, определить относительную одновременность
для всех часов, находящихся в / с В
состоянии относительного покоя по отношению друг к другу, даже не зная скорости распространения сигналов.
Покажем это сначала для слу- Фиг. 112. К определению одно-чая буксира и лодок (фиг. 112). временности.
Когда лодки покоятся, часы А
и В можно заставить идти с одинаковой скоростью, прибегнув к следующему приему: расположим лодку С в точности посредине между А и В, и пусть выстрел делается с лодки С. Тогда на А и В его услышат одновременно.
Далее, когда караван лодок, который мы будем называть S, находится в движении, мы, очевидно, можем применить тот же самый метод. Если боцманы не знают, что лодки движутся относительно воздуха, то они будут вполне уверены в том, что часы А и В идут синхронно.
Предположим, что боцманы второго каравана лодок S', в котором лодки А', В', С' находятся друг от друга на тех же расстояниях, что и соответствующие лодки первого каравана S,
I 224 Г л. VI. Эйнштейновский специальный принцип относительности
решили сверить свои часы тем же самым способом. Если теперь один караван нагоняет другой, все равно, покоится этот второй караван или движется, то все лодки будут проходить друг мимо друга; в какой-то момент времени буксир А окажется рядом с буксиром А', лодка В — с лодкой В', и боцманы смогут сверить показания своих часов. Конечно, они обнаружат, что часы расходятся. Даже если случайно окажется, что часы на Л и Л' идут синхронно, то часы на В и В' не будут идти так же .
Это сразу проливает свет на ошибку. Когда лодки находятся в движении, сигналу из средней точки С, очевидно, требуется, чтобы достичь предыдущей лодки А, большее время и, чтобы достичь лодки В, — меньшее, чем в том случае, когда все лодки покоятся, поскольку А удаляется от источника звука, а В идет навстречу звуку; эта разница изменяется в зависимости от скоростей двух караванов лодок.
Итак, в случае звука одна система имеет правильное время, именно та, которая покоится относительно воздуха. В применении к свету, однако, подобного утверждения сделать невозможно, поскольку абсолютное движение относительно светоносного эфира является представлением, которое, согласно всему нашему опыту, не имеет физически реальной основы. Метод сравнения часов, только что проиллюстрированный на случае звука, приемлем, разумеется, и в случае света. Часы в точках А и В устанавливаются так, что каждый световой сигнал, посылаемый из точки С — середины расстояния AB, — достигает часов А и В как раз в тот момент, когда их стрелки показывают одно и то же время. Таким способом каждая система может проверить синхронизм своих часов. Однако, когда две такие системы встретятся, даже если часы AnA' показывают одно и то же время, положения стрелок часов В я В' окажутся различными. Каждая из систем с равным правом может претендовать на то, что время, показываемое именно ее часами, правильное, ибо каждая может утверждать, что именно она покоится, поскольку все физические законы проявляются в обеих системах в одной и той же форме. Но когда двое утверждают нечто такое, что по самому своему смыслу может принадлежать лишь одному, мы должны заключить, -что бессмысленно само утверждение.
Не существует такой вещи, как абсолютная одновременность.
Тому, кто однажды уяснил себе это, трудно понять, почему выяснение столь простого факта потребовало многих лет точных исследований. Это своеобразное повторение старой истории куриного яйца, которое Колумб поставил на острый конец1).
') После доклада Колумба об открытии Америки в Королевском совете нашлись знатные завистники,, заявившие, что в его открытии нет никакой за- § 1. Понятие одновременности
225
Следующий вопрос состоит в том, ведет ли только что предположенный нами метод сравнения часов к внутренне согласованному понятию относительного времени. Именно так и обстоит дело. Чтобы убедиться в этом, мы будем использовать введенное Минковским представление событий или мировых точек в плоскости xt: ограничимся движениями в направлении х и будем отбрасывать те движения, которые происходят в у- и г'-направлениях (фиг. 113, а).
а S
t
!см
е
!см
В,
В
Фиг. 113. Непротиворечивость релятивистского понятия времени.
а —мировые линии точек А, В и С, покоящихся на оси х, параллельны оси ct. Мировые линии сигнала, направленного из точки С в момент достигают А и В в мировых
