Теория относительности - Эддингтон А.С.
Скачать (прямая ссылка):
16
Введение
щей экспериментальной практике. Последняя оговорка делается для того, чтобы всякий одним и тем же термином определял одну и ту же величину, несмотря на разногласия, могущие возникнуть относительно понятия, связанного с ней.
При подобных определениях не может возникнуть вопрос, дают ли нам эксперменты истинную физическую величину, или еще требуется какая-то теоретическая поправка, не указанная в определении. Физическая величина есть числовая мера мирового соотношения, выраженного на каком-то условном языке. Мы не можем утверждать, верен или неверен этот условный язык, или что числовая мера реальна или нет. Мы только требуем, чтобы этот условный язык был общепринятым и чтобы числовые значения были теми, которыми обычно все пользуются. Спросим, например, какова действительная разница во времени между двумя событиями в разных местах? Операция определения времени была поручена астрономам, которые (может быть, из неправильных предпосылок) разработали определенную процедуру. Если моменты времени двух событий будут найдены на основании этой процедуры, то разница во времени и будет действительной разницей. Другого смысла это выражение не имеет. Следует все же обратить внимание на известное обобщение. Перечисляя операции астрономов, служащие для определения времени, мы замечаем, что одно условие входит на практике, очевидно, по необходимости, а не по доброй воле — наблюдатель и его приборы находятся на земле и движутся вместе с нею. Это условие является настолько случайным и местным, что мы очень неохотно настаиваем на ием при нашем определении времени. Однако, движение прибора вносит существенное изменение в измерения, и без этой оговорки наши операции не приводят к каким-либо определенным результатам и не могут вообще что-либо определить. Мы примем решение, представляющееся наиболее разумным: мы допускаем, что время следует понимать лишь относительно к наблюдателю, т. е. мы принимаем, что наблюдатель, находящийся на другой звезде и производящий все наблюдения и вычисления, которые требуются нашей процедурой, также определяет время, но только не наше, а время относительно самого себя. Ta же относительность присуща большинству элементарных физических величин ‘). Одного описания операций
*) Наиболее существенные исключения—количество (дискретных предметов), действие и энтропия.
Введение
17
недостаточно для того, чтобы получить однозначный ответ, если мы произвольно не зададим при этом определенного состояния движения наблюдателю и его приборам.
На этом примере мы видим типичную иллюстрацию «относительности» (релятивизма), признание которой дало такие глубокие результаты, революционизировавшие физические воззрения. Всякое измерение предполагает сравнение измеряемой величины и измерительного прибора. Оба партнера играют одинаковую роль в этом сравнении, и теоретически, а часто и практически, вполне можно заменить одну величину другой. Например, результат измерений на меридианном круге дает нам или прямое восхождение звезды*), или поправку часов. Как звезду, так и часы мы можем рассматривать или как объект измерения, или как измерительный прибор. Памятуя, что физические величины являются результатами такого рода сравнений, ясно, что их нельзя рассматривать как принадлежащие при сравнении лишь одному партнеру. Правда, мы стремимся стандартизировать измерительные приборы сколь это возможно (причем метод стандартизации объясняется или подразумевается в самом определении физической величины), так что, вообще говоря, изменения в измерении указывают только на изменения измеряемого объекта. Следовательно, в таком смысле практически не будет большого вреда, если мы допустим, что измерение характеризует исключительно второго партнера в соотношении. Несмотря на это, мы часто напрасно становимся в тупик or парадоксов, которые исчезают, если ясно отдать себе отчет, что физические величины не являются свойствами некоторых внешних объектов, но представляют собой соотношения между этими объектами и чем-то другим. Кроме того, мы уже видели, что стандартизация процесса измерения обычно бывала неполной, поскольку речь идет о состоянии движения, и мы скорее предпочитаем явио признать, что измеренные физические величины относятся не только к измеренным объектам, но зависят также от выбранного специального движения, чем устранить эту неполноту произвольным или сомнительным образом.
Принцип относительности идет еще дальше. Даже если бы мы могли полностью стандартизировать измерительные приборы, все
*) Астрономическая координата, соответствующая географической долготе. (Я.)
Теория относительности. 2
Введение
же физические величины включали бы неявно свойства этих постоянных стандартов. Мы уже видели, что мировое соотношение или изучаемые объекты могут быть охвачены иашим знанием только как полная сумма всех измерений, которые могут быть над ними проделаны. Какое-либо внутреннее свойство объекта должно представиться при этом как некоторое единообразие или закономерность в этих измерениях. Если один из сравниваемых между собой объектов твердо зафиксировать, а другой изменять в широких пределах, то все, что является общим для всех измерений, должно быть целиком приписано первому объекту и должно рассматриваться как его внутреннее свойство. Применим это к обратному сравнению, т. е. оставим измерительный прибор неизмененным или стандартизированным, и будем изменять, сколь возможно широко, измеряемые объекты, или, проще говоря, будем производить некоторое измерение во всевозможных частях данного поля. Внутренние свойства измерительного прибора должны тогда проявиться как единообразие или закономерность в этих измерениях. Нам известны многие подобные закономерности, но обычно мы не считаем их свойствами измерительного прибора, мы называем их законами природыХ
