Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бутиков Е.И. -> "Физика для поступающих в вузы" -> 169

Физика для поступающих в вузы - Бутиков Е.И.

Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика для поступающих в вузы — Наука, 1982. — 610 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikadlyapostupaushih1982.pdf
Предыдущая << 1 .. 163 164 165 166 167 168 < 169 > 170 171 172 173 174 175 .. 217 >> Следующая


§ 10. Релятивистская кинематика. Синхронизация часов. Измерение промежутков времени и расстояний. Относительность промежутков времени и расстояний

Постулаты теории относительности требуют внесения изменений в основные физические понятия, относящиеся к пространству и времени. Прежде всего необходим анализ основных измерительных операций, определяющих пространственно-временные соотношения между событиями. Главное, что внесла теория относительности в постановку вопроса об измерительных операциях, состоит в том, что
§10. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ КИНЕМАТИКА

483

любое физическое понятие (например, одновременность событий) и любая измерительная процедура (например, измерение промежутков времени и расстояний) нуждаются в определении.

Измерение времени может быть, в принципе, произведено при помощи любого периодического процесса. Наибольшей точностью в настоящее время обладают часы, основанные на использовании собственных колебаний молекул аммиака (молекулярные часы) или атомов цезия (атомные часы). Основанное на колебаниях атомов измерение времени особенно удобно тем, что здесь природа предоставила нам, в силу тождественности атомов одного и того же изотопа, набор совершенно идентичных часов. Выяснять, идут ли выбранные в качестве эталона часы равномерно,— бессмысленно: это по определению так.

Что значит измерить промежуток времени между событиями? Это значит сравнить между собой показания выбранных в качестве эталона часов в моменты наступления этих событий. А для этого нужно установить одновременность рассматриваемого события с другим событием — прохождением стрелки часов через определенное деление. Таким образом, все наши суждения, в которых время играет какую-либо, роль, всегда являются суждениями об одновременных событиях. Понятие одновременности событий, происходящих в одном и том же месте, «рядом», не нуждается в определении. Поэтому для измерения промежутка времени между двумя событиями, происходящими в одном месте, достаточно иметь в этом же месте часы. Но как быть с «удаленными» событиями, происходящими в разных местах? Для измерения промежутка времени между такими событиями нужно иметь в тех точках, где они происходят, синхронно идущие идентичные часы.

Но как узнать, что находящиеся в различных точках А и В часы идут синхронно, или, что то же самое, как узнать, что два определенных события в точках Л и В происходят одновременно? Узнать это нельзя, нужно сначала дать определение, что такое одновременность для пространственно удаленных точек.-Без такого определения невозможно сравнивать по времени события, прчисходящие в различных. точках.

Эйнштейновское определение одновременности основано йа независимости скорости сигнала (распространяющегося
484-

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

0

с предельной скоростью) от направления. Пусть из точки А в момент времени U по часам в А отправляется сигнал (рис. 10.1). Пусть время прихода сигнала в В и отражения назад на часах в В есть f. Наконец, пусть отраженный сигнал приходит в Л в момент t2 по часам в А. Тогда по определению часы в А и в В идут синхронно, если f'=y (fi-Ha)-

Как уже отмечалось, в нерелятивистской физике принималось как нечто само собой разумеющееся существование

единого мирового времени, не зависящего от системы отсчета, и потому неявно допускалось, что понятие одновременности в разных точках пространства не нужда-Рис. 10.1. К определению понятия ется ^в определении, а одновременности событий. любой способ синхро-

низации часов (путем световых сигналов или путем перевозки хронометров) должен дать одно и то же. Мы увидим, что на самом деле это не так. Если часы в В синхронизированы с часами в А с помощью световых сигналов и хронометр С, сверенный с часаму в точке А, перевозится затем в точку В, то его показания в точке В не совпадут с показаниями находящихся там часов, а будут зависеть от скорости перевозки. Совпадение будет лишь при бесконечно малой скорости перевозки хронометра.

Операцию измерения расстояний с точки зрения постулатов теории относительности наиболее разумно определить на основе «радиолокационного» .способа: из некоторого пункта посылаются световые или радиосигналы, которые после отражения от наблюдаемого предмета возвращаются в точку отправления. При этом измеряется время прохождения сигнала туда и обратно по часам, связанным с радиолокатором. Расстояние до предмета получают, умножая одинаковую по всем направлениям скорость сигнала на половину времени прохождения: /=У2с(^а—U).

В принципиальном отношении этот способ важен потому, что в нем измерение расстояний сводится к измерению времени и отпадает необходимость в отдельном эталоне длины.
§ 10. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ КИНЕМАТИКА

485

Радиолокационный способ измерения расстояний не является единственно возможным: можйо было бы по определению в качестве измерительной процедуры принять способ непосредственного наложения жестких масштабов (линеек) или способ триангуляции. Однако эти способы менее удовлетворительны, так как существенно опираются
Предыдущая << 1 .. 163 164 165 166 167 168 < 169 > 170 171 172 173 174 175 .. 217 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed