Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
Находятся сторонники утверждения, что такая точка зрения означает нарушение закона причинности. Ведь если одна и та же измерительная линейка, с точки зрения системы S, имеет различную длину соответственно тому, покоится она в системе S или движется относительно нее, то, говорят они, должна существовать причина этого изменения. Эйнштейновская же теория не приводит никакой причины; наоборот, она утверждает, что сокращение длин появляется само по себе как обстоятельство, присущее самому факту движения.
В действительности это рассуждение совершенно необоснованно. Оно объясняется слишком ограниченным взглядом на понятие «измерение». Само по себе это понятие не имеет смысла. Оно не означает ничего абсолютного, так же как числа, обозначающие расстояние или время, не имеют абсолютного значения. В самом деле, мы же не беремся утверждать, что тело, движущееся равномерно по прямой линии относительно некоторой инерциальной системы S, «претерпевает изменения», хотя в действительности оно изменяет свое положение относительно системы S. Отнюдь не существует априорной ясности в вопросе, какие § 5. Видимость и действительность
247
именно «изменения» физика обязана считать эффектами, которым нужно сопоставлять причину; скорее это должны решать сами экспериментальные исследования.
Позиция теории Эйнштейна по отношению к происхождению сокращения следующая: материальная линейка представляет собой физически не пространственную вещь, а пространственно-временную конфигурацию. Каждая точка линейки существует в этот, следующий, следующий за ним и т. д. моменты времени — в каждый момент времени. Исчерпывающее представление рассматриваемой линейки (одномерной в пространственном измерении), таким образом, представляет собой не отрезок оси х, а скорее полоску в плоскости X, et (фиг. 121). Та же самая линейка, покоясь в различных движущихся системах S и S', пред' ставляется различными полосками. Не существует априорного правила, определяющего, как следует строить эти двумерные конфигурации в плоскости X, et, чтобы они могли правильно представлять физическое поведение одной и той же линейки при различных скоростях движения. Для этого необходимо сначала задать калибровочную кривую в плоскости X, et. В классической кинематике эта кривая строится не так, как в кинематике Эйнштейна. Интуитивные средства не могут дать доказательства того, какое из двух представлений верно. В классической теории обе полоски имеют одну и ту же ширину, если ширина измеряется в направлении, параллельном неподвижному направлению оси х. В теории Эйнштейна эти полоски имеют одинаковую ширину, если она измеряется для каждой линейки в направлении оси х в той системе отсчета, в которой линейка покоится. «Сокращение» вообще не влия«^ на ширину полоски; от него зависит лишь участок, отсекаемый от оси X. Но ведь именно сама полоска как многообразие мировых точек (событий) есть физическая реальность, а не ее поперечное
Фиг. 121. Мировые линии двух линеек
¦ движущихся относительно друг друга.. Каждая линейка представляется в виде полоски мировых лйний, параллельных соответствующей им оси t или Лннни штриховки изображают каждую линейку в той системе отсчета, в которой она покоится, в различиае моменты времени. 248 Г л. VI. Эйнштейновский специальный принцип относительности
сечение. Таким образом, сокращение представляет собой лишь следствие нашего способа рассматривать материальные объекты, а не какое-то изменение физической действительности. Следовательно, оно не имеет отношения к сфере действия понятий причины и следствия.
Точка зрения, изложенная в предыдущем параграфе, устраняет знаменитое противоречие, связанное с вопросом, является ли сокращение «реальностью» или лишь «видимостью». Когда мы нарезаем огурец, кусочки имеют тем большую площадь, чем более косо идут срезы. Бессмысленно называть размеры различных косо нарезанных кусков «видимыми», а относительно самого маленького из кусков, полученного нарезанием перпендикулярно оси, говорить, что он имеет «действительный» размер.
Совершенно аналогичным образом линейка в теории Эйнштейна имеет различные длины соответственно «точке зрения» наблюдателя. Одна из этих длин — статическая, или собственная, длина — больше всех остальных, но это не делает ее более реальной, чем все другие: Использовать различия между «видимым» и «действительным» в этом наивном смысле не более разумно, чем спрашивать, какова действительная координата х точки X, у, когда не известно точно, какая именно система координат ху имеется в виду.
Все высказанные нами замечания применимы и к относительности времени. Идеальные часы всегда идут с одной и той же скоростью в той системе отсчета, в которой они покоятся. Они показывают «собственное время» системы отсчета. С точки зрения всякой другой системы, однако, они идут медленнее. В такой системе определенный интервал собственного времени, даваемого нашими часами, будет казаться более длинным. Здесь тоже бессмысленно вопрошать, какова «истинная» длительность какого-то события.
