Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
В механике Ньютона время рассматривалось абсолютным, считалось, что оно, как писал Ньютон, «течет одинаково, безотносительно к чему-либо внешнему». «Длительность, или возраст существования вещей остается одним и тем же, независимо от того, быстры движения или медленны или их нет вообще». Одновременность двух событий, происходящих и в одной и в разных точках пространства, считалась в механике Ньютона понятием очевидным, не нуждающимся в указании того, как должна быть обнаружена одновременность.
2°. Для обнаружения одновременности двух событий, происходящих в разных точках AuB пространства, в этих точках должны быть установлены часы которые идут синхронно друг с другом. Часы, установленные в А и В, будут синхронными, если в момент, когда чаш в точке А показывают время I1, часы в точке В показывают время t2=ti+r/c и идут одинаково быстро с часами в точке А. Одинаковость хода часов можно проверить на опыте, если посылать сигнал из точки А через определенные равные промежутки времени и отмечать по вторым часам, установ-
396 ОТДЕЛ V. ГЛ. 4. специальная теория относительности
ленным в В, промежутки времени между моментами прихода сигналов в точку В.
3°. Проверить одинаковость показаний часов в А и В было бы очень просто с помощью сигнала, распространяющегося из А в В мгновенно. Отсутствие в природе таких сигналов означает, что вопрос об одинаковости показаний двух часов, расположенных в разных точках, может быть решен с помощью синхронизации часов. Пусть по часам в точке А световой сигнал отправляется в момент времени t, и после отражения в точке В вновь возвращается в точку А в момент времени J2. Часы в точке В считаются синхронными с часами в точке А, если они идут одинаково быстро, и в момент прихода сигнала в точку В часы в точке В показывают время
t-h±l±
1~ 2 ¦
4°, Выбор светового сигнала в вакууме в качестве физического процесса для синхронизации часов определяется тем, что скорость любого сигнала в природе не может превосходить скорости света с в вакууме. Предельный характер скорости света с не является постулатом СТО, однако он играет такую же роль, как постулаты СТО, и подтверждается многочисленными экспериментами. Синхронизация часов, находящихся в различных точках пространства, позволяет осуществить хронометризацию системы отсчета: каждому событию соответствует вполне определенный момент времени t, независимо от места расположения точки, в которой событие происходит.
4.5. Относительность одновременности событий
Г. Из преобразований Галилея (1.2.7.1°) следует, что если два события происходят в системе К в моменты времени fi и tu а в системе К' (рис. V.4.2) соответственно в моменты времени /; и t't, то поскольку t=t', промежуток времени между двумя событиями одинаков в обеих системах отсчета
At = /2—11 = i> —1 \ = M'.
Ол.мозременноеть двух событий в механике Ньютона абсолютна и не зависит от системы отсчета (1.1.1.3°): если ¦St=O, то и А/'=0.
2°. В СТО одновременность двух событий, происходящих в разных точках пространства, относительна: события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, не
4.6. относительность одновременности событий 397
одновременны в других инерциальных системах, движущихся относительно первой.
На рис. V.4.4 рассмотрена схема эксперимента, который это иллюстрирует. Система отсчета К связана с Землей, система К' — с вагоном, движущимся относительно Земли прямолинейно и равномерно со скоростью v. На Земле и в вагоне отмечены точки A, M и В и соответственно Л', M' и В', причем AM=MB и А'М'=М'В'. В момент,
Ч
когда точки, отмеченные на Земле и в вагоне, совпадают, в точках А и В происходят события — ударяют две молнии. В системе /( сигналы от обеих вспышек придут в точку M одновременно, ибо AM = MB и скорость света одинакова во всех направлениях. Следовательно, события в точках А и В произошли одновременно. В системе К', связанной с вагоном, сигнал из точки В' придет в точку M' раньше, чем из точки А', ибо скорость света одинакова во всех направлениях, но M' движется навстречу сигналу, испущенному из точки В', и удаляется от сигнала, испущенного из точки А'. Следовательно, события в точках А' и В' не одновременны: событие в точке В' произошло раньше, чем в точке А'. Если бы вагон двигался в противоположную сторону, получился бы обратный результат: событие в точке В' произошло бы позже, чем в точке А'.
3е. Понятие одновременности пространственно разделенных событий относительно. Из постулатов теории относительности и существования конечной скорости распространения сигналов следует, что в разных инерциальных системах отсчета время протекает по-разному. Это разрешает противоречие с расположением фронтов сферических еолн, отмеченное в V.4.2.20. Свет одновременно достигает точек сферической поверхности с центром в точке О с точки ярения наблюдателя, неподвижного в системе К. С точки зрения наблюдателя, связанного с системой К', свет достигает точек сферической поверхности в различные моменты времени и парадокса с центрами сфер нет.
398 отдел v. гл. 4. специальная теория относительности
