Теория относительности. Учебное пособие. Розман Г.А. - 62 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

122
123
êîòîðûì ìîæíî ñâÿçàòü àáñîëþòíóþ ñèñòåìó îòñ÷åòà, ïî-
ïðåæíåìó ïðèâîäÿò ê àáñîëþòíîìó ïðîñòðàíñòâó, àáñîëþòíîìó
âðåìåíè è àáñîëþòíîìó äâèæåíèþ, îäíàêî, íå ìåõàíè÷åñêîãî, à
ýëåêòðîìàãíèòíîãî õàðàêòåðà. Ìû ïåðå÷èñëèëè îñíîâíûå
ïðåäñòàâëåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé êàðòèíû ìèðà, ïîñòðîåííîé ê
êîíöó XIX âåêà. Íî â ýòîé ÔÊÌ áûëî îäíî óçêîå ìåñòî 
ýôèð ñ åãî óäèâèòåëüíûìè ñâîéñòâàìè è ïðîòèâîðå÷èâûìè
ïðîÿâëåíèÿìè â ðàçëè÷íûõ îïûòàõ, ÷àñòü èç êîòîðûõ áûëà
ðàññìîòðåíà â § 4.
 ïîèñêàõ âûõîäà èç ñèòóàöèè, â êîòîðîé îêàçàëàñü ôèçèêà
â ñâÿçè ñ ïðîáëåìîé ýôèðà (à ïî ñóòè äåëà, ñ ïðîáëåìàìè,
ñâÿçàííûìè ñî ñâîéñòâàìè ïðîñòðàíñòâà, âðåìåíè, äâèæåíèÿ è
âçàèìîäåéñòâèÿ) â 1905 ãîäó À. Ýéíøòåéí ïðåäëîæèë äâà íîâûõ
ôèçè÷åñêèõ ïðèíöèïà è, êàê îêàçàëîñü, ñîçäàë íîâóþ ôèçè÷åñêóþ
òåîðèþ  ñïåöèàëüíóþ òåîðèþ îòíîñèòåëüíîñòè. Ðàçðåøèâ
ïðîáëåìó ýôèðà êàê ñðåäû, êîòîðàÿ ÍÅ íóæíà äëÿ ñóùåñòâîâàíèÿ
è ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí, À. Ýéíøòåéí
ïðèçíàë òåì ñàìûì íàðÿäó ñ âåùåñòâîì äðóãîé âèä ìàòåðèè 
ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå. Ïðèíöèï îòíîñèòåëüíîñòè áûë
ðàñïðîñòðàíåí íà âñå ôèçè÷åñêèå ïðîöåññû, è òåì ñàìûì áûëî
îòâåðãíóòî àáñîëþòíîå äâèæåíèå, àáñîëþòíîå ïðîñòðàíñòâî è
âðåìÿ. Áûëà ïîêàçàíà îòíîñèòåëüíîñòü äëèíû è ïðîìåæóòêîâ
âðåìåíè, îäíîâðåìåííîñòè è ââåäåíà íîâàÿ ôèçè÷åñêàÿ âåëè÷èíà
 èíòåðâàë, ïîçâîëèâøèé îñâîáîäèòüñÿ îò àáñîëþòíîãî
êëàññè÷åñêîãî äåòåðìèíèçìà è îòíåñòè ëþáóþ ïàðó ñîáûòèé ê
îäíîìó èç äâóõ êëàññîâ. Ìåæäó îäíèìè ïàðàìè ñîáûòèé ìîãóò
ñóùåñòâîâàòü ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííûå ñâÿçè, ìåæäó äðóãèìè 
òàêèõ ñâÿçåé íå ìîæåò áûòü íè â îäíîé ÈÑÎ. Êðîìå òîãî,
èíòåðâàë ñâÿçàë â åäèíóþ àáñîëþòíóþ âåëè÷èíó îòíîñèòåëüíûå
â ýòîé òåîðèè äëèíó è ïðîìåæóòêè âðåìåíè. Íåçàâèñèìûå â
êëàññè÷åñêîé ôèçèêå, ýòè âåëè÷èíû îêàçàëèñü â ÑÒÎ
âçàèìîñâÿçàííûìè. ÑÒÎ ââåëà íîâûå àáñîëþòíûå âåëè÷èíû,
êàêîâûõ íå áûëî â êëàññè÷åñêîé ôèçèêå: ñêîðîñòü ñâåòà, èíòåðâàë,
4
-ìåðíûå âåêòîðû ñêîðîñòè, èìïóëüñà, åäèíûé çàêîí ñîõðàíåíèÿ
ýíåðãèè  èìïóëüñà è ò.ä. Åþ çàâåðøåíî ïîñòðîåíèå
ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîé êàðòèíû ìèðà.
§ 20. Ïîçíàíèå ïðîäîëæàåòñÿ...
Ñïåöèàëüíàÿ òåîðèÿ îòíîñèòåëüíîñòè, ðàçðåøèâ òðóäíîñòè
êëàññè÷åñêîé ôèçèêè â âîïðîñå î ñâîéñòâàõ ïðîñòðàíñòâà,
âðåìåíè è äâèæåíèÿ, ñòàëà íîâûì ýòàïîì â ïîçíàíèè ìèðà.
ßâëÿÿñü îáùåôèçè÷åñêèì ó÷åíèåì î ïðîñòðàíñòâå, âðåìåíè è
äâèæåíèè, ÑÒÎ îêàçàëà, âìåñòå ñ òåì, îãðîìíîå âëèÿíèå íà æèçíü
âñåãî ÷åëîâå÷åñêîãî îáùåñòâà, íà åãî ýêîíîìè÷åñêîå è ñîöèàëüíîå
ñîñòîÿíèå. È â ýòîì íå ïåðåõîäÿùåå çíà÷åíèå ñïåöèàëüíîé òåîðèè
îòíîñèòåëüíîñòè.
Îäíàêî êàê è âñÿêàÿ íàó÷íàÿ òåîðèÿ, ÑÒÎ íå ÿâëÿåòñÿ
ïðåäåëîì ïîçíàâàåìîñòè ìèðà. Ðàññìàòðèâàÿ îäíîðîäíîå è
èçîòðîïíîå ïðîñòðàíñòâî, îäíîðîäíîå âðåìÿ, èíåðöèàëüíûå
ñèñòåìû îòñ÷åòà, ÑÒÎ çàâåäîìî èäåàëèçèðóåò ñâîéñòâà ìàòå-
ðèàëüíîãî ìèðà. Òàê, íàïðèìåð, ãðàâèòàöèîííîå ïîëå Çåìëè
äåëàåò îêîëîçåìíîå ïðîñòðàíñòâî àíèçîòðîïíûì; â ñèëó èäå-
àëüíîãî õàðàêòåðà 1-ãî çàêîíà ìåõàíèêè, äâèæåíèå ïî èíåðöèè
ìîæíî îáíàðóæèòü ëèøü íà ìàëîì ïóòè çà ìàëûé ïðîìåæóòîê
âðåìåíè, â äåéñòâèòåëüíîñòè âñå ñèñòåìû îòñ÷åòà íå èíåðöèàëüíû.
Äà è â ñàìîé ÑÒÎ îáíàðóæèëèñü íåêîòîðûå òðóäíîñòè.
Äåéñòâèòåëüíî, â ýòîé òåîðèè âñå ñîáûòèÿ ñ÷èòàþòñÿ òî÷å÷íûìè,
ïðîèñõîäÿùèìè â ïðîñòðàíñòâåííîé òî÷êå. Âñå æå ðåàëüíûå
ñîáûòèÿ çàíèìàþò îïðåäåëåííûé ïðîñòðàíñòâåííûé îáúåì. Ïðè
ðàññìîòðåíèè àêòîâ âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, ÷òîáû
èçáàâèòüñÿ îò áåñêîíå÷íî áûñòðîé ïåðåäà÷è äåéñòâèÿ ÷åðåç îáúåì
ñàìîé ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû, ÑÒÎ ðàññìàòðèâàåò èõ êàê
òî÷å÷íûå îáðàçîâàíèÿ, êàê ìàòåðèàëüíûå òî÷êè. Âìåñòå ñ òåì,
ýêñïåðèìåíò óêàçûâàåò íà ñëîæíóþ ïðîñòðàíñòâåííóþ ñòðóêòóðó,
íàïðèìåð, ïðîòîíà èëè íåéòðîíà, ìåçîíîâ è áàðèîíîâ.
Àíàëèçèðóÿ ïîñòóëàòû ÑÒÎ, ìû óòâåðæäàëè ïðåäåëüíîñòü
ñêîðîñòè ñâåòà â âàêóóìå, ïîíèìàÿ ïîä ýòèì íåâîçìîæíîñòü
ïðåîäîëåòü ýòîò ïðåäåë è îêàçàòüñÿ â îáëàñòè ñâåðõñâåòîâûõ
ñêîðîñòåé. Îäíàêî â ïîñëåäíèå ãîäû äèñêóòèðóåòñÿ âîïðîñ î òàê
íàçûâàåìûõ òàõèîíàõ  ÷àñòèöàõ, äâèæóùèõñÿ ñî ñâåðõñâåòîâîé
ñêîðîñòüþ. Ýòè ÷àñòèöû òàêæå íå ìîãóò ïðåîäîëåòü ñâåòîâîé
áàðüåð è ïåðåéòè â íàø ìèð. Íî ãëàâíûì ïðåïÿòñòâèåì â
êîòîðûì ìîæíî ñâÿçàòü àáñîëþòíóþ ñèñòåìó îòñ÷åòà, ïî-                              § 20. Ïîçíàíèå ïðîäîëæàåòñÿ...
ïðåæíåìó ïðèâîäÿò ê àáñîëþòíîìó ïðîñòðàíñòâó, àáñîëþòíîìó
âðåìåíè è àáñîëþòíîìó äâèæåíèþ, îäíàêî, íå ìåõàíè÷åñêîãî, à             Ñïåöèàëüíàÿ òåîðèÿ îòíîñèòåëüíîñòè, ðàçðåøèâ òðóäíîñòè
ýëåêòðîìàãíèòíîãî õàðàêòåðà. Ìû ïåðå÷èñëèëè îñíîâíûå               êëàññè÷åñêîé ôèçèêè â âîïðîñå î ñâîéñòâàõ ïðîñòðàíñòâà,
ïðåäñòàâëåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé êàðòèíû ìèðà, ïîñòðîåííîé ê         âðåìåíè è äâèæåíèÿ, ñòàëà íîâûì ýòàïîì â ïîçíàíèè ìèðà.
êîíöó XIX âåêà. Íî â ýòîé ÔÊÌ áûëî îäíî “óçêîå” ìåñòî —            ßâëÿÿñü îáùåôèçè÷åñêèì ó÷åíèåì î ïðîñòðàíñòâå, âðåìåíè è
ýôèð ñ åãî óäèâèòåëüíûìè ñâîéñòâàìè è ïðîòèâîðå÷èâûìè              äâèæåíèè, ÑÒÎ îêàçàëà, âìåñòå ñ òåì, îãðîìíîå âëèÿíèå íà æèçíü
ïðîÿâëåíèÿìè â ðàçëè÷íûõ îïûòàõ, ÷àñòü èç êîòîðûõ áûëà             âñåãî ÷åëîâå÷åñêîãî îáùåñòâà, íà åãî ýêîíîìè÷åñêîå è ñîöèàëüíîå
ðàññìîòðåíà â § 4.                                                 ñîñòîÿíèå. È â ýòîì íå ïåðåõîäÿùåå çíà÷åíèå ñïåöèàëüíîé òåîðèè
      Â ïîèñêàõ âûõîäà èç ñèòóàöèè, â êîòîðîé îêàçàëàñü ôèçèêà     îòíîñèòåëüíîñòè.
â ñâÿçè ñ ïðîáëåìîé ýôèðà (à ïî ñóòè äåëà, ñ ïðîáëåìàìè,                Îäíàêî êàê è âñÿêàÿ íàó÷íàÿ òåîðèÿ, ÑÒÎ íå ÿâëÿåòñÿ
ñâÿçàííûìè ñî ñâîéñòâàìè ïðîñòðàíñòâà, âðåìåíè, äâèæåíèÿ è         ïðåäåëîì ïîçíàâàåìîñòè ìèðà. Ðàññìàòðèâàÿ îäíîðîäíîå è
âçàèìîäåéñòâèÿ) â 1905 ãîäó À. Ýéíøòåéí ïðåäëîæèë äâà íîâûõ        èçîòðîïíîå ïðîñòðàíñòâî, îäíîðîäíîå âðåìÿ, èíåðöèàëüíûå
ôèçè÷åñêèõ ïðèíöèïà è, êàê îêàçàëîñü, ñîçäàë íîâóþ ôèçè÷åñêóþ      ñèñòåìû îòñ÷åòà, ÑÒÎ çàâåäîìî èäåàëèçèðóåò ñâîéñòâà ìàòå-
òåîðèþ — ñïåöèàëüíóþ òåîðèþ îòíîñèòåëüíîñòè. Ðàçðåøèâ              ðèàëüíîãî ìèðà. Òàê, íàïðèìåð, ãðàâèòàöèîííîå ïîëå Çåìëè
ïðîáëåìó ýôèðà êàê ñðåäû, êîòîðàÿ ÍÅ íóæíà äëÿ ñóùåñòâîâàíèÿ       äåëàåò îêîëîçåìíîå ïðîñòðàíñòâî àíèçîòðîïíûì; â ñèëó èäå-
è ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí, À. Ýéíøòåéí               àëüíîãî õàðàêòåðà 1-ãî çàêîíà ìåõàíèêè, äâèæåíèå ïî èíåðöèè
ïðèçíàë òåì ñàìûì íàðÿäó ñ âåùåñòâîì äðóãîé âèä ìàòåðèè —          ìîæíî îáíàðóæèòü ëèøü íà ìàëîì ïóòè çà ìàëûé ïðîìåæóòîê
ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå. Ïðèíöèï îòíîñèòåëüíîñòè áûë                 âðåìåíè, â äåéñòâèòåëüíîñòè âñå ñèñòåìû îòñ÷åòà íå èíåðöèàëüíû.
ðàñïðîñòðàíåí íà âñå ôèçè÷åñêèå ïðîöåññû, è òåì ñàìûì áûëî         Äà è â ñàìîé ÑÒÎ îáíàðóæèëèñü íåêîòîðûå òðóäíîñòè.
îòâåðãíóòî àáñîëþòíîå äâèæåíèå, àáñîëþòíîå ïðîñòðàíñòâî è          Äåéñòâèòåëüíî, â ýòîé òåîðèè âñå ñîáûòèÿ ñ÷èòàþòñÿ òî÷å÷íûìè,
âðåìÿ. Áûëà ïîêàçàíà îòíîñèòåëüíîñòü äëèíû è ïðîìåæóòêîâ           ïðîèñõîäÿùèìè â ïðîñòðàíñòâåííîé òî÷êå. Âñå æå ðåàëüíûå
âðåìåíè, îäíîâðåìåííîñòè è ââåäåíà íîâàÿ ôèçè÷åñêàÿ âåëè÷èíà       ñîáûòèÿ çàíèìàþò îïðåäåëåííûé ïðîñòðàíñòâåííûé îáúåì. Ïðè
— èíòåðâàë, ïîçâîëèâøèé îñâîáîäèòüñÿ îò àáñîëþòíîãî                ðàññìîòðåíèè àêòîâ âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, ÷òîáû
êëàññè÷åñêîãî äåòåðìèíèçìà è îòíåñòè ëþáóþ ïàðó ñîáûòèé ê          èçáàâèòüñÿ îò áåñêîíå÷íî áûñòðîé ïåðåäà÷è äåéñòâèÿ ÷åðåç îáúåì
îäíîìó èç äâóõ êëàññîâ. Ìåæäó îäíèìè ïàðàìè ñîáûòèé ìîãóò          ñàìîé ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû, ÑÒÎ ðàññìàòðèâàåò èõ êàê
ñóùåñòâîâàòü ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííûå ñâÿçè, ìåæäó äðóãèìè –          òî÷å÷íûå îáðàçîâàíèÿ, êàê ìàòåðèàëüíûå òî÷êè. Âìåñòå ñ òåì,
òàêèõ ñâÿçåé íå ìîæåò áûòü íè â îäíîé ÈÑÎ. Êðîìå òîãî,             ýêñïåðèìåíò óêàçûâàåò íà ñëîæíóþ ïðîñòðàíñòâåííóþ ñòðóêòóðó,
èíòåðâàë ñâÿçàë â åäèíóþ àáñîëþòíóþ âåëè÷èíó îòíîñèòåëüíûå         íàïðèìåð, ïðîòîíà èëè íåéòðîíà, ìåçîíîâ è áàðèîíîâ.
â ýòîé òåîðèè äëèíó è ïðîìåæóòêè âðåìåíè. Íåçàâèñèìûå â                 Àíàëèçèðóÿ ïîñòóëàòû ÑÒÎ, ìû óòâåðæäàëè ïðåäåëüíîñòü
êëàññè÷åñêîé ôèçèêå, ýòè âåëè÷èíû îêàçàëèñü â ÑÒÎ                  ñêîðîñòè ñâåòà â âàêóóìå, ïîíèìàÿ ïîä ýòèì íåâîçìîæíîñòü
âçàèìîñâÿçàííûìè. ÑÒÎ ââåëà íîâûå àáñîëþòíûå âåëè÷èíû,             ïðåîäîëåòü ýòîò ïðåäåë è îêàçàòüñÿ â îáëàñòè ñâåðõñâåòîâûõ
êàêîâûõ íå áûëî â êëàññè÷åñêîé ôèçèêå: ñêîðîñòü ñâåòà, èíòåðâàë,   ñêîðîñòåé. Îäíàêî â ïîñëåäíèå ãîäû äèñêóòèðóåòñÿ âîïðîñ î òàê
4-õ-ìåðíûå âåêòîðû ñêîðîñòè, èìïóëüñà, åäèíûé çàêîí ñîõðàíåíèÿ     íàçûâàåìûõ òàõèîíàõ — ÷àñòèöàõ, äâèæóùèõñÿ ñî ñâåðõñâåòîâîé
ýíåðãèè – èìïóëüñà è ò.ä. Åþ çàâåðøåíî ïîñòðîåíèå                  ñêîðîñòüþ. Ýòè ÷àñòèöû òàêæå íå ìîãóò ïðåîäîëåòü ñâåòîâîé
ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîé êàðòèíû ìèðà.                                  áàðüåð è ïåðåéòè â íàø ìèð. Íî ãëàâíûì ïðåïÿòñòâèåì â

122                                                                                                                           123