Пространство, время и относительность - Неванлинна Р.
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, физика уже с самого своего зарождения дополняет геометрию. Она связывает отдельные явления с местом и временем, т. е, с теми двумя категориями, которые Кант в своей «Критике чистого разума» считал главными категориями мысленной картины мира.
114
§ I. ФИЗИЧЕСКИЕ СОБЫТИЯ. ИХ МЕСТО И ВРЕМЯ
Рассмотрим с этой точки зрения подробнее какое-нибудь физическое явление, воспринимаемое нами «здесь и теперь».
В пространственном отношении такое явление происходит в определенном месте (точке) P нашего видимого пространства.
В первой главе мы выяснили, что эту ближайшую пространственную окрестность следует понимать сначала как часть более широкого пространства, а затем как часть «глобального» мирового пространства.
Далее, там же мы показали, что такое «пространство» можно толковать различными способами. Мы исследовали проблему пространства как с эмпирической, так и с логической точки зрения. Логический геометрический анализ постепенно освободил понятие пространства от его первоначального вида и от соответствующих «естественных» представлений. Мы видели, что в математической теории пространства последнее рассматривается по Гильберту (стр. 61) как система неко-торых объектов и отношений («точек» и т. д.), причем логическая структура этой системы определяется некоторым числом основных положений (аксиом). Такая абстрактная система (например, учение Евклида) допускает различные толкования. При этих толкованиях геометрическая структура представляется различными наглядными моделями в виде «изображений», которые все изоморфны между собой. В конечном счете начальная стадия исследования эмпирического, или физического, пространства представляет собой не что иное, как возможность особого геометрического толкования среди множества большого числа других изоморфных «изображений».
Именно с этим эмпирическим пространством имеет дело физическое исследование при пространственном описании явлений. Однако при переходе от геометрии к физике появляются как совершенно новые обстоятельства время и изменяемость явлений во времени. В геометрии эти обстоятельства были категорически абстрагированы. В самом деле, мы определили эмпирическую геометрию как учение о пространственных явлениях, не зависящих от времени, т. е. инвариантных
115
ГЛ. И. ВРЕМЯ
относительно времени. Введение времени, а также понятия движения и покоя вносит в теорию пространства новые аспекты, которые в первой главе книги не были затронуты.
Проблему пространства-времени и примыкающие к ней вопросы кинематики (учение о движении тел) мы рассмотрим в третьей главе книги, настоящую же главу посвятим подготовительному анализу понятия времени.
§ 2. Абсолютное время
Представим себе следующую ситуацию. Я еду в поезде. После прибытия поезда на станцию A1 в вагон входит пассажир. На следующей станции A2 он встает и покидает поезд. Эти два события: вход пассажира в вагон (событие E1) и его выход из вагона (событие E2), рассматриваемые в системе отсчета К, связанной с поездом, происходят в одном и том же месте. Однако относительно пространственной системы отсчета К, связанной с железнодорожным полотном, эти события указанным свойством не обладают^они происходят в двух различных точках системы К: первое — в Ai, второе — в A2.
Следовательно, пространственное совпадение двух событий есть относительное понятие, зависящее от пространственной окрестности (пространственной системы отсчета), из которой производится наблюдение явлений.
События E1 и E2 происходят также в определенные моменты времени, а именно событие E2 наступает позже события E1. Так происходит в системе отсчета К, связанной с поездом. Однако, согласно нашему «естественному» восприятию времени, событие E2 наступает позже события E1 (и_наоборот, E1 раньше E2) также в системе отсчета К, связанной с окружающей местностью
и, в частности, с покоящимся в этой местности железнодорожным полотном. В этом смысле понятия «позже» и «раньше» являются абсолютными понятиями, не зависящими от систем отсчета (К, К, ,..), в которых производится наблюдение времени.
116
5 2. АБСОЛЮТНОЕ ВРЕМЯ
Аналогичным образом обстоит дело и с понятием «одновременности». Два события, происходящие одновременно в поезде, одновременны также в системе отсчета, связанной с железнодорожным полотном, и притом независимо от того, происходят ли они в одном и том же месте или в различных местах пространственных систем KwK.
Такое «естественное» понимание понятия времени было принято в классической физике. Согласно этому пониманию, последовательность событий во времени («одновременно», «раньше», «позже») рассматривается как нечто непосредственно, априори данное. В этом состоит смысл выражения: «время абсолютно». Физическая концепция универсального абсолютного времени возникла в результате стремления постулировать применимость нашего «естественного восприятия времени» к тому физическому единству, которое представляет собой физическую глобальную картину мира». «Событие» мы воспринимаем как последовательность пространственных «точек» и сопоставленную ей последовательность временных «моментов». Течение времени определяет понятие «теперь», т. е. то понятие, которое разделяет наши прошлые переживания от будущих, подобно тому как некоторая точка О прямой делит последнюю на два различных множества — на «левую» и на «правую» полупрямые. Следовательно, «время», в соответствии с нашим восприятием, одномерно, поэтому наши переживания во времени могут быть изображены посредством линии (например, прямой) и лежащих на этой линии точек.
