Техника - молодёжи 1990-07, страница 31
Доклады лаборатории «Инверсор» Леонид РЫЖКОВ, кандидат технических наук Относительно относител ьности Доклад № 99 Действительно ли теория относительности— это совершенно законченное гениальнейшее творение без внутренних противоречий и заметных трещин, являющееся истиной в последней инстанции? Обычно относительность одновременности выводится в ТО при рассмотрении обмена сигналами в поезде, идущем с околосветовой скоростью. По мнению П. Гарачука из г. Ананьева, в этом основном мысленном эксперименте «А. Эйнштейн не учел движения поезда и... допустил ошибку, передав ее в качестве истины человечеству». ...Итак, драма идей разворачивается на полотне железной дороги, во время не на шутку разыгравшейся грозы, где в хвост (А) и в голову (В) поезда попадают по молнии (рис. 1). С точки зрения наблюдателя, находящегося в точке М на полотне как раз посредине поезда (AM равно MB), этот кошмар случается одновременно. Однако для наблюдателя в поезде, оказавшегося в момент удара точно напротив того, что стоял на полотне, и движущегося вместе с вагоном к точке В, сигнал из В придет раньше, то есть оба события он увидит неодновременными. Гарачук подробно цитирует работу Эйнштейна: «События, одновременные относительно полотна железной дороги, не являются одновременными по отношению к посз^ ду и наоборот (относительность одновременности). Всякое тело... (система координат) имеет свое особое время: указание времени имеет смысл лишь тогда, когда указывается тело отсчета, к которому оно относится». Эйнштейн допустил «подмену тезиса,—считает Гарачук,— подменил время происхождения событий (ударов молнии в А и В) временем обнаружения событий». Кроме того, «приняв во внимание движение поезда навстречу лучу света, идущему из точки В. и удаление его от луча А, Эйнштейн не учел смещение поезда от А к В, сопровождающееся уменьшением расстояния ВМ и увеличением отрезка пути AM. Итак, соглашаясь с Эйнштейном, констатируем тот факт, что два события (удары молнии в А и В) произошли одновременно для неподвижного наблюдателя, и дополним, что это имело место в 00 ч 00 мин 00 с между 1904 и 1905 годами»1. Поскольку от точек А и В до пункта М приходится, согласно условиям опыта Эйнштейна, по 450 300 км, поскольку оба луча, преодолевая за секунду 300 000 км, придут в него и будут обнаружены неподвижным наблюдателем через 1,501 с. Движущийся наблюдатель увидит встречный луч света раньше на... На сколько? За время движения этого луча поезд, несущийся со скоростью 200 км/с, приблизится к точке В на 300 км, затратив 1,5 с. Луч света А за то же самое время не дойдет до точки М 300 км и отстанет от наблюдателя в поезде на два отрезка а + б, равные 600 км. Встретившись с лучом В, пассажир продолжит движение, и лучу А потребуется еще 0,002 с для того, чтобы его догнать. Но за 2 тысячных секунды поезд удалится от луча света А еще на 0,4 км, для преодоления которых свету необходимо дополнительно около 0,000001 с, после чего движущийся наблюдатель увидит луч света А. Таким образом, до встречи с наблюдателем в поезде луч света В преодолел расстояние 450 000 км за 1,5 с , а луч света А прошел 450 600,4 км за 1,502001 с Как видно, лучи обнаружены неподвижным и движущимся наблюдателями в три разных момента времени. Следует ли из этого относительность времени? Прав ли Эйнштейн?» (Внимание! Сейчас П. Гарачук начнет вводить поправки.) Для ответа необходимо от моментов обнаружения пассажиром лучей А и В вычесть их время нахождения в пути... Луч света от молнии В был обнаружен движущимся наблюдателем в 00 ч 00 мин 1,5 с 1 января 1905 года и находился в пути полторы секунды, вычтя которые установим, что молния ударила в голову поезда в 00 ч 00 мин 00 с между 1904 и 1905 годами. Рассуждая аналогично по отношению к лучу А, приходим к выводу, что молния и в хвост поезда ударила также на переломе 1904 и 1905 годов. Значит, два и множество событий, «одновременных относительно полотна дороги, также одновременны и относительно движущегося поезда» Если мы переведем рассуждения П. Гарачука на язык математики, то получим численный ряд: сумма которого оказывается равной формуле закона Доплера: Это означает, что с точки зрения классической физики Гарачук ошибки не совершил. Запаздывание сигнала должно определяться законом Доплера, и его вычисления верны. Однако сам предмет спора заключается не столько в том, чему численно равна неодновременность прихода сигнала из точек А и В, а в двух принципиальных вопросах. Во-первых, будет ли неодновременность одинакова при смене наблюдателя (то есть если мы примем движущимся не поезд, а полотно дороги)? Во-вторых, достаточно ли запаздывания в приеме сигнала, чтобы утверждать относительность времени, как его свойство? Гарачук категорически против второго, считая, что введение поправки на запаздывание сигнала в каждом случае позволяет нам вычислить, какова действительная одновременность на самом деле. Вот тут он ошибается. Решить второй вопрос нельзя без преодоления первого, а первого он и не ставил. Поэтому его рассуждения пока не затрагивают сущности теории относительности — симметричности картины запаздывания при смене наблюдателем движущейся системы отсчета, откуда и проистекает относительность движения. Попросту говоря, в ТО мы не знаем, в какой из систем нужно ввести поправки Гарачука. Он заранее «привязал» себя к заведомо «неподвижной» системе отсчета и получил то, что и должен был получить,— классический эффект Доплера для движения света в неподвижной среде. Однако, несмотря на ошибки, в поиске Гарачука есть рациональные зерна. Удалось получить ряд, сходящийся к формуле Доплера, позволяющий вычленить запаздывание сигнала как сумму двух эффектов и очень похожий на известные последовательности апорий Зенона «Ахиллес и черепаха» и «Стрела». Поставлен вопрос о неправомерности подмены времени происхождения событий на время обнаружения событий, то есть о необоснованном распространении неопределенности в запаздывании сигнала на относительность времени в целом, в философском смысле. Вот на этом вопросе мы сейчас и остановимся. «Кажется» или «на самом деле»?«Такая постановка вопроса для ТО лишена смысла!» — ответит нам суровый хор пророков-релятивистов, зайдет ли речь о сокращении длины, «замедлении» времени, относительности одновременности событий или другом «эффекте». Единогласный этот ответ после некоторого раздумья может быть дополнен: «Все, что может быть изме- 1 В 1905 году в журнале «Аннален дер Фюзик» была опубликована статья Эйнштейна с изложением теории относительности. (Прим. ред.) 28 |
