Теория пространства, времени и тяготения - Фок В.А.
Скачать (прямая ссылка):
первому базису с ходом процессов во втором экземпляре системы по
отношению ко второму базису.
Принцип относительности утверждает, что в обоих случаях процессы будут
идти совершенно одинаковым образом (поскольку они вообще
детерминированы). Если процесс в первом экземпляре системы описывается
посредством некоторых функций от координат и времени первого базиса, то
процесс во второй системе будет описываться посредством тех же самых
функций от координат и времени второго базиса.
Менее точно, но более наглядно, можно сказать, что равномерное и
прямолинейное движение материальной системы как целого не влияет на ход
процессов, происходящих внутри системы.
Многие законы природы, управляющие ходом различных физических процессов,
формулируются при помощи дифференциальных уравнений, вид которых не
зависит от начального состояния системы; начальные условия присоединяются
к ним дополнительно. Таковы, например, уравнения движения механики,
уравнения электромагнитного поля и связанное с ними уравнение
распространения фронта электромагнитной волны. Из принципа
относительности вытекает, что математическая форма таких законов должна
быть одинакова как в исходной инерциальной системе отсчета, так и в любой
другой, а нижущейся относительно нее равномерно и прямолинейно.
Припоминая наше определение инерциальной системы отсчета (инерциальность
в механическом смысле и в отношении поля), можно вывести отсюда следующее
важное заключение. Если дана инерциальная система от-1'iema, то всякая
другая система отсчета, которая движется отно-(ительно нее прямолинейно и
равномерно, сама является инерциальной. Это положение послужит основой
для вывода формул, связывающих координаты и время в двух неускоренно
движущихся системах отсчета.
Принцип относительности подтверждается всей совокупностью наших знаний о
природе. В области механики он был известен уже лавно (принцип
относительности Галилея). Заслугою Эйнштейна является распространение его
на все явления (в первую очередь на электромагнитные) и вывод из него
следствий, относящихся к природе и взаимной связи пространства н времени.
28
ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Гг л. I
Теория относительности может быть построена на основе двух постулатов:
принципа относительности и принципа независимости скорости света от
скорости источника. Второй из этих принципов учтен нами с самого начала,
так как мы положили в основу нашего построения теории закон
распространения фронта электромагнитной волны. Независимость скорости
света от скорости источника непосредственно вытекает из этого закона.
Здесь уместно дать обобщенное толкование закону распространения фронта
волны и формулировать следующее общее положение.
Существует предельная скорость распространения всякого рода действий. Эта
скорость численно равна скорости света в свободном пространстве.
Значение этого принципа связано с тем, что в определении понятий,
относящихся к пространству и времени, фундаментальную роль играет
передача сигналов с предельной скоростью. На существовании таких сигналов
основано самое понятие определенной системы отсчета, которая служит для
описания явлений в пространстве и времени. В § 2 мы рассматривали способы
определения положения тел в пространстве, основанные на применении
световых и вообще электромагнитных сигналов. В принципе возможна, однако,
передача сигналов не только при помощи электромагнитных волн, но и при
помощи волн другой природы. Можно, например, представить себе передачу
сигналов при помощи предельно быстрых частиц и соответствующих им в
смысле квантовой механики волн материи. Мыслимо также (хотя практически и
неосуществимо) использование гравитационных воли, существование которых
вытекает из теорил тяготения Эйнштейна (см. § 90). Не исключено открытие
каких-либо новых полей, способных передавать сигналы. Поэтому возникает
вопрос: является ли понятие о системе отсчета, основанное иа
использовании одних только световых сигналов, достаточно общим? Ведь если
бы существовали сигналы, идущие с большей скоростью, или даже мгновенные
сигналы, то понятие о системе отсчета, основанное на законах
распространения света, не отражало бы в должной мерс свойств пространства
и времени, а являлось бы, самое большее, одним из возможных.
Формулированный выше принцип, утверждающий существование общего предела
для скорости передачи каких бы то ни было действий и сигналов, придает
скорости света универсальное значение, не связанное с частными свойствами
агента, передающего сигналы, а отражающее некоторое объективное свойство
пространства и времени.
Этот принцип находится в логической связи с принципом относительности. В
самом деле, если бы не существовало единой предельной скорости, а
различные агенты (например, свет и тяготение) распространялись бы в
пустоте с различными скоростями, то принцип относительности был бы
нарушен по крайней мере по отношению к одному из этих агентов.
ПРИОБРАЗОВАНИЕ ГАЛИЛЕЯ
