Теория относительности. Учебное пособие. Розман Г.А. - 4 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

6
7
íå èìåëè áû ðàçìåðîâ. Íåò ïðîöåññîâ, êîòîðûå áû íå äëèëèñü â
òå÷åíèå êàêîãî-ëèáî, ïóñòü î÷åíü ìàëîãî, íî êîíå÷íîãî
ïðîìåæóòêà âðåìåíè. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ìàòåðèÿ íå ìîæåò
ñóùåñòâîâàòü âíå ïðîñòðàíñòâà è âðåìåíè.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïðîñòðàíñòâî è âðåìÿ íå åñòü íå÷òî
ñàìîñòîÿòåëüíî ñóùåñòâóþùèå, íåçàâèñèìî íàðÿäó ñ ìàòå-
ðèàëüíûìè îáúåêòàìè. Îíè íåîòäåëèìû îò ìàòåðèàëüíûõ
îáúåêòîâ è ÿâëåíèé.
Íåñìîòðÿ íà î÷åâèäíîñòü è ðåàëüíîñòü ïðîñòðàíñòâà è
âðåìåíè,  ýòî î÷åíü ñëîæíûå ïîíÿòèÿ, è îñìûñëåíèå èõ ñî-
äåðæàíèÿ íà âñåì ïðîòÿæåíèè ðàçâèòèÿ íàóêè ñòàëêèâàëîñü ñ
îïðåäåëåííûìè òðóäíîñòÿìè.
Åùå â äðåâíîñòè ëþäè çàäóìûâàëèñü î ðàçìåðå Âñåëåííîé,
î êîíå÷íîñòè ñå ñóùåñòâîâàíèÿ âî âðåìåíè. Èõ ïðåäñòàâëåíèÿ î
ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè ñêëàäûâàëèñü èç ëè÷íîãî, âåñüìà
îãðàíè÷åííîãî îïûòà. Òàê, íåáî â ïîíèìàíèè äðåâíèõ
ïðåäñòàâëÿëîñü â âèäå ïîëóñôåðû, íà êîòîðîé çàêðåïëåíû
íåáåñíûå ñâåòèëà. Çåìëÿ ïðåäñòàâëÿëàñü ïëîñêîé, ïîêîÿùåéñÿ íà
ñïèíàõ òðåõ êèòîâ (èëè ñëîíîâ), êîòîðûå, â ñâîþ î÷åðåäü, ñòîÿëè
íà ãèãàíòñêîé ÷åðåïàõå, ïëàâàþùåé â áåçáðåæíîì ìîðå-îêåàíå.
×åëîâåê âèäåë ïåðåä ñîáîþ ëèíèþ ãîðèçîíòà è ñ÷èòàë, ÷òî äî
íåå ìîæíî äîéòè.
Íå óìåÿ îáúÿñíèòü, êàêèì îáðàçîì âîçíèêëà Çåìëÿ è îíè
ñàìè, ëþäè ïðèøëè ê ìûñëè î ñóùåñòâîâàíèè ñâåðõúåñòåñòâåííîé
ñèëû  Áîãà. À òàê êàê âñå âîêðóã èìåëî íå òîëüêî íà÷àëî, íî
ðàíî èëè ïîçäíî ïðåêðàùàëî ñâîå ñóùåñòâîâàíèå, òî äåëàëñÿ
âûâîä, ÷òî ñîòâîðåííûé Áîãîì ìèð êîãäà-íèáóäü ïðåêðàòèò ñâîå
ñóùåñòâîâàíèå. Òàê âîçíèêëî ïðåäñòàâëåíèå î êîíå÷íîñòè Áûòèÿ.
Ïåðâûå íàó÷íûå ïðåäñòàâëåíèÿ î ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè
áûëè ñôîðìóëèðîâàíû âåëèêèì àíãëèéñêèì ôèçèêîì È. Íüþ-
òîíîì â åãî êíèãå Ìàòåìàòè÷åñêèå íà÷àëà íàòóðàëüíîé ôè-
ëîñîôèè (1687 ã.): ïðîñòðàíñòâî è âðåìÿ ñóùåñòâóþò îáúåêòèâíî,
îäíàêî îíè ñóùåñòâóþò áåçîòíîñèòåëüíî ê òåì òåëàì, êîòîðûå
íàõîäÿòñÿ è äâèæóòñÿ â ïðîñòðàíñòâå è âî âðåìåíè. Ïðîñòðàíñòâî
ó Íüþòîíà ÿâëÿåòñÿ âìåñòèëèùåì, ÿùèêîì, è äâèæåíèå â ýòîì
ïðîñòðàíñòâå íîñèò àáñîëþòíûé õàðàêòåð, ò. å. ïîëîæåíèå òåëà
ìîæíî îïðåäåëèòü îäíîçíà÷íî, îäíîçíà÷íî îïðåäåëÿåòñÿ
äâèæåíèå òåëà îòíîñèòåëüíî ñòåíîê ÿùèêà  àáñîëþòíîãî
ïðîñòðàíñòâà.
Âðåìÿ ïî Íüþòîíóýòî ëèøü ïðîñòàÿ äëèòåëüíîñòü ñî-
áûòèé, îíî òå÷åò áåçîòíîñèòåëüíî ê ÷åìó áû òî íè áûëî.
Ïîýòîìó ýòî âðåìÿ íàçûâàåòñÿ àáñîëþòíûì. Íî àáñîëþòíîå
ïðîñòðàíñòâî è àáñîëþòíîå âðåìÿ íåäîñòóïíû ÷åëîâå÷åñêîìó
âîñïðèÿòèþ,  òàê óòâåðæäàë Íüþòîí. Â îáûäåííîé æèçíè ìû
îáíàðóæèâàåì ëèøü îòíîñèòåëüíîå ïðîñòðàíñòâî è
îòíîñèòåëüíîå âðåìÿ. Ìû ìîæåì ëèøü îïðåäåëèòü îáúåì,
çàíèìàåìûé òåëîì, åãî ðàñïîëîæåíèå ïî îòíîøåíèþ ê äðóãèì
òåëàì. Ïðîìåæóòêè âðåìåíè, èçìåðÿåìûå ïðè ïîìîùè ÷àñîâ
(ïåðèîäè÷åñêè äåéñòâóþùèõ ìåõàíèçìîâ, ñîîðóæåííûõ
÷åëîâåêîì èëè ïðèðîäîé: ïåñî÷íûå èëè âîäÿíûå ÷àñû â äðåâ-
íîñòè, äíåâíîé èëè ãîäîâîé öèêë äâèæåíèÿ Çåìëè è ò. ä.) äàþò
íàì ëèøü îòðåçîê àáñîëþòíîãî âðåìåíè. Èìåííî ïîýòîìó
Íüþòîí íàçâàë ýòè îáûäåííûå ïðîÿâëåíèÿ ïðîñòðàíñòâà è
âðåìåíè  îòíîñèòåëüíûìè.
Ïðèçíàâàÿ îáúåêòèâíîå ñóùåñòâîâàíèå ïðîñòðàíñòâà è
âðåìåíè, Íüþòîí èñõîäèò èç ìàòåðèàëèñòè÷åñêèõ ïðåäñòàâëåíèé;
îòðûâàÿ æå èõ äðóã îò äðóãà è îò ìàòåðèàëüíûõ òåë, Íüþòîí
îòõîäèò îò ýòèõ ïîçèöèé è, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, ïðèõîäèò ê
áîæåñòâåííîìó ïðîèñõîæäåíèþ ìèðà. Âîçìîæíî, ÷òî íåêîòîðûì
÷èòàòåëÿì ñ âûñîòû èõ ñåãîäíÿøíèõ çíàíèé ýòè ïðåäñòàâëåíèÿ
Íüþòîíà ïîêàæóòñÿ íàèâíûìè. Íî îíè áûëè îáùåïðèçíàííûìè
â òå÷åíèå áîëåå 200 ëåò è âñåöåëî ïîääåðæèâàëèñü ðåëèãèåé.
Òîëüêî ñ âîçíèêíîâåíèåì ÑÒÎ èçìåíèëèñü íàó÷íûå
ïðåäñòàâëåíèÿ î ñâîéñòâàõ ïðîñòðàíñòâà, âðåìåíè è äâèæåíèè.
Î ñòàíîâëåíèè ýòèõ íîâûõ, ñîâðåìåííûõ ïðåäñòàâëåíèé è áóäåò
èäòè ðå÷ü íà ñëåäóþùèõ ñòðàíèöàõ ýòîé êíèãè. Íî ñíà÷àëà
ïîãîâîðèì î äðóãèõ âàæíûõ âåùàõ, íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàííûõ
ñ îáñóæäàåìûì âîïðîñîì.
Ïðè èçó÷åíèè ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íåîáõîäèìû ïðèáîðû,
ìåòðèçîâàííàÿ ñèñòåìà êîîðäèíàò è ñèíõðîíèçîâàííûé íàáîð
÷àñîâ. Âñå ýòî â ñîâîêóïíîñòè íàçûâàåòñÿ ñèñòåìîé îòñ÷åòà (ÑÎ).
íå èìåëè áû ðàçìåðîâ. Íåò ïðîöåññîâ, êîòîðûå áû íå äëèëèñü â      ìîæíî îïðåäåëèòü îäíîçíà÷íî, îäíîçíà÷íî îïðåäåëÿåòñÿ
òå÷åíèå êàêîãî-ëèáî, ïóñòü î÷åíü ìàëîãî, íî êîíå÷íîãî             äâèæåíèå òåëà îòíîñèòåëüíî ñòåíîê “ÿùèêà” — àáñîëþòíîãî
ïðîìåæóòêà âðåìåíè. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ìàòåðèÿ íå ìîæåò            ïðîñòðàíñòâà.
ñóùåñòâîâàòü âíå ïðîñòðàíñòâà è âðåìåíè.                               Âðåìÿ ïî Íüþòîíó—ýòî ëèøü ïðîñòàÿ äëèòåëüíîñòü ñî-
     Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïðîñòðàíñòâî è âðåìÿ íå åñòü íå÷òî         áûòèé, îíî òå÷åò “áåçîòíîñèòåëüíî ê ÷åìó áû òî íè áûëî”.
ñàìîñòîÿòåëüíî ñóùåñòâóþùèå, íåçàâèñèìî íàðÿäó ñ ìàòå-            Ïîýòîìó ýòî âðåìÿ íàçûâàåòñÿ àáñîëþòíûì. Íî àáñîëþòíîå
ðèàëüíûìè îáúåêòàìè. Îíè íåîòäåëèìû îò ìàòåðèàëüíûõ               ïðîñòðàíñòâî è àáñîëþòíîå âðåìÿ íåäîñòóïíû ÷åëîâå÷åñêîìó
îáúåêòîâ è ÿâëåíèé.                                               âîñïðèÿòèþ, — òàê óòâåðæäàë Íüþòîí.  îáûäåííîé æèçíè ìû
     Íåñìîòðÿ íà î÷åâèäíîñòü è ðåàëüíîñòü ïðîñòðàíñòâà è          îáíàðóæèâàåì ëèøü îòíîñèòåëüíîå ïðîñòðàíñòâî è
âðåìåíè, — ýòî î÷åíü ñëîæíûå ïîíÿòèÿ, è îñìûñëåíèå èõ ñî-         îòíîñèòåëüíîå âðåìÿ. Ìû ìîæåì ëèøü îïðåäåëèòü îáúåì,
äåðæàíèÿ íà âñåì ïðîòÿæåíèè ðàçâèòèÿ íàóêè ñòàëêèâàëîñü ñ         çàíèìàåìûé òåëîì, åãî ðàñïîëîæåíèå ïî îòíîøåíèþ ê äðóãèì
îïðåäåëåííûìè òðóäíîñòÿìè.                                        òåëàì. Ïðîìåæóòêè âðåìåíè, èçìåðÿåìûå ïðè ïîìîùè ÷àñîâ
     Åùå â äðåâíîñòè ëþäè çàäóìûâàëèñü î ðàçìåðå Âñåëåííîé,       (ïåðèîäè÷åñêè äåéñòâóþùèõ ìåõàíèçìîâ, ñîîðóæåííûõ
î êîíå÷íîñòè ñå ñóùåñòâîâàíèÿ âî âðåìåíè. Èõ ïðåäñòàâëåíèÿ î      ÷åëîâåêîì èëè ïðèðîäîé: ïåñî÷íûå èëè âîäÿíûå ÷àñû â äðåâ-
ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè ñêëàäûâàëèñü èç ëè÷íîãî, âåñüìà
                                                                  íîñòè, äíåâíîé èëè ãîäîâîé öèêë äâèæåíèÿ Çåìëè è ò. ä.) äàþò
îãðàíè÷åííîãî îïûòà. Òàê, íåáî â ïîíèìàíèè äðåâíèõ
                                                                  íàì ëèøü îòðåçîê àáñîëþòíîãî âðåìåíè. Èìåííî ïîýòîìó
ïðåäñòàâëÿëîñü â âèäå ïîëóñôåðû, íà êîòîðîé çàêðåïëåíû
                                                                  Íüþòîí íàçâàë ýòè îáûäåííûå ïðîÿâëåíèÿ ïðîñòðàíñòâà è
íåáåñíûå ñâåòèëà. Çåìëÿ ïðåäñòàâëÿëàñü ïëîñêîé, ïîêîÿùåéñÿ íà
                                                                  âðåìåíè — îòíîñèòåëüíûìè.
ñïèíàõ òðåõ êèòîâ (èëè ñëîíîâ), êîòîðûå, â ñâîþ î÷åðåäü, ñòîÿëè
íà ãèãàíòñêîé ÷åðåïàõå, ïëàâàþùåé â áåçáðåæíîì “ìîðå-îêåàíå”.          Ïðèçíàâàÿ îáúåêòèâíîå ñóùåñòâîâàíèå ïðîñòðàíñòâà è
×åëîâåê âèäåë ïåðåä ñîáîþ ëèíèþ ãîðèçîíòà è ñ÷èòàë, ÷òî äî        âðåìåíè, Íüþòîí èñõîäèò èç ìàòåðèàëèñòè÷åñêèõ ïðåäñòàâëåíèé;
íåå ìîæíî äîéòè.                                                  îòðûâàÿ æå èõ äðóã îò äðóãà è îò ìàòåðèàëüíûõ òåë, Íüþòîí
     Íå óìåÿ îáúÿñíèòü, êàêèì îáðàçîì âîçíèêëà Çåìëÿ è îíè        îòõîäèò îò ýòèõ ïîçèöèé è, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, ïðèõîäèò ê
ñàìè, ëþäè ïðèøëè ê ìûñëè î ñóùåñòâîâàíèè ñâåðõúåñòåñòâåííîé      áîæåñòâåííîìó ïðîèñõîæäåíèþ ìèðà. Âîçìîæíî, ÷òî íåêîòîðûì
ñèëû — Áîãà. À òàê êàê âñå âîêðóã èìåëî íå òîëüêî íà÷àëî, íî      ÷èòàòåëÿì ñ âûñîòû èõ ñåãîäíÿøíèõ çíàíèé ýòè ïðåäñòàâëåíèÿ
ðàíî èëè ïîçäíî ïðåêðàùàëî ñâîå ñóùåñòâîâàíèå, òî äåëàëñÿ         Íüþòîíà ïîêàæóòñÿ íàèâíûìè. Íî îíè áûëè îáùåïðèçíàííûìè
âûâîä, ÷òî ñîòâîðåííûé Áîãîì ìèð êîãäà-íèáóäü ïðåêðàòèò ñâîå      â òå÷åíèå áîëåå 200 ëåò è âñåöåëî ïîääåðæèâàëèñü ðåëèãèåé.
ñóùåñòâîâàíèå. Òàê âîçíèêëî ïðåäñòàâëåíèå î êîíå÷íîñòè Áûòèÿ.     Òîëüêî ñ âîçíèêíîâåíèåì ÑÒÎ èçìåíèëèñü íàó÷íûå
     Ïåðâûå íàó÷íûå ïðåäñòàâëåíèÿ î ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè        ïðåäñòàâëåíèÿ î ñâîéñòâàõ ïðîñòðàíñòâà, âðåìåíè è äâèæåíèè.
áûëè ñôîðìóëèðîâàíû âåëèêèì àíãëèéñêèì ôèçèêîì È. Íüþ-            Î ñòàíîâëåíèè ýòèõ íîâûõ, ñîâðåìåííûõ ïðåäñòàâëåíèé è áóäåò
òîíîì â åãî êíèãå “Ìàòåìàòè÷åñêèå íà÷àëà íàòóðàëüíîé ôè-          èäòè ðå÷ü íà ñëåäóþùèõ ñòðàíèöàõ ýòîé êíèãè. Íî ñíà÷àëà
ëîñîôèè” (1687 ã.): ïðîñòðàíñòâî è âðåìÿ ñóùåñòâóþò îáúåêòèâíî,   ïîãîâîðèì î äðóãèõ âàæíûõ âåùàõ, íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàííûõ
îäíàêî îíè ñóùåñòâóþò áåçîòíîñèòåëüíî ê òåì òåëàì, êîòîðûå        ñ îáñóæäàåìûì âîïðîñîì.
íàõîäÿòñÿ è äâèæóòñÿ â ïðîñòðàíñòâå è âî âðåìåíè. Ïðîñòðàíñòâî         Ïðè èçó÷åíèè ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íåîáõîäèìû ïðèáîðû,
ó Íüþòîíà ÿâëÿåòñÿ “âìåñòèëèùåì”, “ÿùèêîì”, è äâèæåíèå â ýòîì     ìåòðèçîâàííàÿ ñèñòåìà êîîðäèíàò è ñèíõðîíèçîâàííûé íàáîð
ïðîñòðàíñòâå íîñèò àáñîëþòíûé õàðàêòåð, ò. å. ïîëîæåíèå òåëà      ÷àñîâ. Âñå ýòî â ñîâîêóïíîñòè íàçûâàåòñÿ ñèñòåìîé îòñ÷åòà (ÑÎ).

6                                                                                                                              7