Время и современная физика - Зайцева Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
52
ное определение абсолютного времени. Вопрос в следующем: можно ли описать наблюдаемое движение, выбирая надлежащим образом соотношения масс и уточняя используемую меру времени?
Ответ известен: единственное значительное отклонение заключается в том, что перигелий Меркурия смещается по отношению к теоретическому значению на 43 секунды в столетие. Таким образом, время, соответствующее абсолютному времени механики, может быть определено при помощи рассчитанных теоретически орбитальных движений планет и их спутников.
Успехи в изучении близлежащих к Земле систем настолько замечательны, что многие поверили в окончательность и неоспоримость законов и понятий классической механики, описывающей нашу физическую Вселенную. Однако окончательных законов в строгом смысле не существует. Существует лишь приближение между идеальным математическим миром и некоторыми аспектами чрезвычайно сложного физического мира, но полное тождество отсутствует. Никогда не было и не будет кризиса той или иной физико-математической теории; кризис существует лишь в умах тех, кто метафизически переоценивает схему, порожденную наукой. Существует просто открытие новых явлений или более глубокое осмысление уже известных, показывающее, что первоначальные схемы непригодны для описания новых аспектов опыта.
Время классической механики — довольно неудачно названное абсолютным — не избежало участи, которая присуща и другим научным понятиям. В статье Жана Делейе .описан эффективный способ его определения и нахождения и указана точность, которая при этом достигается. Независимо от будущих успехов, по самой природе вещей точность определения не может быть беспредельной. Авторы других статей стремятся показать, что понятие абсолютного времени недостаточно для правильного понимания сущности наблюдаемого на опыте мира. Эйнштейн показал, что понятие времени, не зависящее от системы отсчета, в которой оно наблюдается, неприменимо к нашему миру, где скорость сигналов ограничена. Квантовая физика выявляет другие недостатки. Но самое удивительное — то, что свойства нашего мира позволили человеческому разуму открыть столь простую схему клас-
53
сической механики, которая дает возможность охватить громадную область явлений, наблюдаемых на опыте. Мы вправе утверждать, что развитие наук было бы серьезно заторможено, если бы такая схема не нашла широкого применения.
ЖАН ДЕЛЕЙЕ АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ
В двух предыдущих статьях было показано, что время не может быть измерено непосредственно; оно доступно лишь постольку, поскольку мы можем заметить изменения в окружающей нас части Вселенной. Измерение времени возможно в результате наблюдения за развитием материальных явлений. Для этого необходима теория развития подобных явлений: другими словами, последовательные фазы развития должны определяться измеримыми параметрами, являющимися известными функциями переменной величины, называемой временем. Только в таком случае наблюдаемое явление может считаться часами 1.
Движения, происходящие по законам механики, представляют собой именно такие явления, поскольку они проявляются в изменениях параметров, определяющих положение движущегося тела в пространстве. Законы механики позволяют представить подобные изменения в зависимости от переменной, обозначенной через Ь, определение которой неявно содержится в основном законе динамики
-й тй2М
и которую мы назовем механическим временем.
Планетные часы
Движения небесных тел (планет и спутников) Солнечной системы оказываются стабильными в силу законов механики и тех условий, в которых они проявляются.
1 Под часами здесь понимается любое явление, могущее служить для отсчета времени. Такое словоупотребление широко распространено в науке. Например, любые биолргические ритмы называют биологическими часами.— Прим. ред.
54
Легко найти силы, определяющие эти движения; они сводятся к ньютоновским силам с учетом нескольких поправок на малые отклонения, вытекающих из релятивистской механики Силами торможения молено пренебречь. В результате классическое описание оказывается применимым с большой степенью точности. В данном случае движения почти периодические и можно с большой точностью определить медленное изменение их периода. Наконец, наблюдения многих поколений астрономов позволяют определить численные значения постоянных, которые входят в выражения величин, являющихся функциями от времени. Описанные выше особенности, присущие движениям планет, дают возможность ввести надежные системы отсчета для времени.
Но позволяют ли они достигнуть требуемой точности? Каким способом определяется единица для выражения непрерывных промежутков времени? Астрономия, в частности, изучает эти проблемы, так как, если рассматриваемые движения имеют некоторые описанные выше преимущества, их теория всегда может и должна рассматриваться как допускающая улучшение либо в результате учета слабых возмущающих эффектов, которыми ранее пренебрегали, либо в результате уточнения численных значений констант, характеризующих каждое движение. Теорию движения планет никогда нельзя считать законченной: можно лишь сказать, что в рассматриваемую эпоху эта теория достаточно разработана, чтобы учитывать все основные наблюдаемые эффекты.
