Время и современная физика - Зайцева Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
106
всегда остается неизменным и неподвижным. Относительное пространство находится в состоянии движения по отношению к абсолютному пространству, оно воспринимается через посредство отношений между телами, и несведущие люди неправильно принимают его за неподвижное пространство... Все происходит в пространстве, сущность которого связана с установлением положения, и было бы абсурдно, если бы абсолютные связи не существовали.
Ньютон использует здесь метафизическое понятие пространства, легко поддающееся критике. Представьте себе окружающее пространство в виде густого леса; если в этом лесу несколько деревьев упадет, общая картина существенно не изменится... Но, если спилить все деревья, останется ли пространство? Да, отвечает Ньютон. То, что останется, и есть абсолютное пространство, не зависящее от внешних причин, неизменное и неподвижное. Итак, для Ньютона пустое абсолютное пространство существует вне всякого движения и независимо от какого-либо понятия о времени. Такое утверждение в действительности необоснованно.
В XVII и XIX веках астрономы установили существование относительных движений сначала звезд, затем галактик и сделали вывод, что все небесные тела Вселенной движутся относительно друг друга. С тех пор уже нельзя было рассчитывать на то, что, не прибегая к небесной механике, можно обнаружить некую таинственную абсолютную систему отсчета. В крайнем случае, если допустить существование начала Вселенной, то можно принять за абсолютную систему отсчета совокупность начальных положений небесных тел. Если бы существовала такая система, то как по отношению к ней описать последующие- движения?
Физики не захотели признать себя побежденными и, чувствуя бессилие механики, обратились к оптике. Свет распространяется в пустоте со скоростью 300 ООО км в секунду, поэтому предположили, что его распространение обусловлено колебаниями среды, заполняющей пустое пространство и даже прозрачные тела. Эта гипотетическая среда, которая была названа «эфиром», соответствует пятому элементу физики Аристотеля — послед воздуха, воды, земли и огня. Эфир «материализовал» абсолютное пространство Ньютона. Таким образом, в результате оптических опытов казалось возможным выявить абсо-
107
лютное движение Земли относительно эфира и измерить эфирный ветер, возникающий при перемещении нашей планеты в абсолютном пространстве. Но знаменитые опыты Майкельсона, проведенные в конце XIX века, дали отрицательный результат: каким бы ни было движение наблюдателя, скорость распространения света остается постоянной.
Это привело к серьезному кризису: либо следует оспаривать безупречные опыты Майкельсона, либо нужно отказаться от абсолютного пространства Ньютона и сопутствующего ему универсального времени. Был открыт эталон скорости, строго постоянный, но обнаружился парадоксальный факт — существование такого эталона оказалось несовместимым с основными понятиями ньютоновской механики.
Эйнштейн сделал смелый шаг, отказавшись от абсолютных пространства и времени, при этом он исходил из глубокой мысли о том, что пространство тождественно совокупности окружающих нас гел, находящихся в постоянном движении.
Поэт восхищенно созерцает великолепную картину ночного неба. Что он воспринимает? Информацию о звездах, которая говорит о давно свершившихся явлениях, происходивших, самое малое, три года назад для ближайшей звезды или много миллионов лет назад для внегалактических туманностей. Он восхищается блеском звезды, которая, быть может, не существует уже в течение многих веков. Он видит не совокупность звезд в один и тот же момент их жизни, а лишь последовательные стадии положений, занимаемых в течение ряда лет телами, движущимися во Вселенной.
Итак, понятие пространства неразрывно связано с понятием времени. Пространственно-временной континуум является внешней реальностью, где непрерывная связь между пространством, как будет показано в следующей статье, осуществляется с помощью постоянной скорости света. Пространство-время является упорядоченным множеством положений, последовательно занимаемых всеми телами и предметами. Таков чрезвычайно простой ответ, даваемый современной наукой на поставленный нами вопрос о том, что такое пространство.
108
ОЛИВЬЕ КОСТА ДЕ Б0РЕГАР
ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ И ФИЗИЧЕСКАЯ ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ
Для физика понятие времени имеет два главных аспекта, каждый из которых чрезвычайно содержателен. Один из аспектов, уже неоднократно и детально рассматривавшийся в предыдущих статьях, связан с тем, что через посредство движения время и пространство приобретают общие черты, а в результате становятся величинами одной природы. Общеизвестно знаменитое утверждение Аристотеля: «Время — это число движения». История времени как физической величины в механике, оптике, классической электродинамике и в специальной теории относительности Эйнштейна наглядно иллюстрирует высказывание, которое любил повторять Эмиль Пикар: «Мы измеряем время с помощью движения, а движение — с помощью времени!» (Сегодня слово «движение» следует заменить словом «изменение».)
