Садимся в поезд

А есть ли на самом деле противоречие?

ВРЕМЯ ОКАЗЫВАЕТСЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫМ

Я.Б.Зельдович

ДОПОЛНЕНИЕ

Л. Д. ЛАНДАУ, Ю. Б. РУМЕР «ЧТО ТАКОЕ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ»

Подведем итоги.

Опыт Майкельсона подтверждает принципы относи­тельности движения не только для движения обычных тел, но и для явления распространения света, то есть для всех явлений природы.

Как мы видели раньше, из принципа относительности движения непосредственно вытекает относительность ско­ростей: значения скорости должны быть различнымидля различных движущихся относительно друг друга лабора­торий. Но с другой стороны, скорость света

— 300 000 ки­лометров в секунду — оказывается в различныхлабора­ториях одинаковой. Следовательно, она не относительна, а абсолютна!

Глава четвертая

На первый взгляд может показаться, что мы имеем дело с чисто логическим противоречием. Постоянство ско­рости света в разных направлениях подтверждает принцип относительности, в то же время сама скорость све­та — абсолютна.

Вспомним, однако, отношение средневекового челове­ка к факту шарообразности Земли: для него шарообраз­ная форма Земли стояла в резком противоречии с на­личием силы тяжести, поскольку все тела должны были бы скатиться с Земли «вниз». Между тем мы достоверно знаем, что никакого логического противоречия здесь нет. Просто-напросто понятия верха и низа являются не аб­солютными, а относительными.

То же положение имеет место и в вопросе о распро­странении света.

Было бы напрасным искать логическое противоречие между принципом относительности движения и абсолют­ностью скорости света. Противоречие появляется здесь лишь потому, что мы при этом незаметно для самих себя ввели еще и другие предположения, подобно тому как, опровергая шарообразность Земли, средневековые люди считали абсолютными понятия верха и низа. Эта смешная для нас вера в абсолютность верха и низа создавалась вследствие ограниченности их опыта: в то время люди мало путешествовали и были знакомы лишь с небольши­ми участками земной поверхности. Очевидно, нечто по­добное произошло и с нами — по-видимому, из-за огра­ниченности нашего опыта мы что-то относительное при­няли за абсолютное.

Что же именно?

Чтобы обнаружить нашу ошибку, впредь будем осно­вываться только на положениях, установленных опытом.

Представим себе поезд длиной в 5 400 000 километров, который движется прямолинейно и равномерно со скоростью 240 000 километров в секунду.

Пусть в некоторый момент времени в середине поезда зажглась лампочка. В переднем и заднем вагонах устро­ены автоматические двери, которые открываются в тот момент, когда на них падает свет.

Что увидят люди в поезде и что увидят люди на плат­форме?

Отвечая на этот вопрос, будем, как условлено, придер­живаться только опытных факторов.

Люди, сидящие в середине поезда, увидят следующее. Так как, согласно опыту Майкельсона, свет распростра­няется относительно поезда с одинаковой по всемнаправ­лениям скоростью — 300 000 километром секунду, то че­рез 9 секунд (2 700 000: 300 000) он дойдет одновремен­но до заднего и до переднего вагона, и обе двери откроются одновременно.

Что же увидят люди на платформе? Относительно станции свет также распространяется соскоростью 300 000 километров в секунду. Нозадний вагон идет на­встречу лучу света. Поэтому свет встретится с задним вагоном через

секунд

Передний же вагон луч света должен догонятьи поэтомудостигнет лишь спустя секунд.

Итак, людям на платформе покажется, что двери в поезде откроются не одновременно. Сперва откроются задние двери и лишь спустя 45—5=40 секунд откроются передние. (Эти рассуждения будут несколько уточнены на стр. 51).

Таким образом, два совершенно сходных события — открытие передних и задних дверей поезда — окажутся для людей в поезде одновременными, а для людей на платформе — разделенными промежутком времени в 40 секунд.

„Здравый смысл" посрамлен

Есть ли в этом противоречие? Не является ли обна­руженный факт полнейшим абсурдом, вроде такого: «Длина крокодила от хвоста до головы два метра, а от головы до хвоста один метр?».

Попытаемся вдуматься, почему полученный результат кажется нам столь нелепым, несмотря на то, что он на­ходится в полном согласии с опытными фактами.

Но сколько бы мы ни думали, нам не удастся най­ти логическое противоречие в том, что два явления, происшедшие для людей в поезде одновременно, для лю­дей на платформе оказались разделенными промежутком времени в 40 секунд.

Единственное, что мы сможем сказать себе в утеше­ние,— это то, что наши выводы противоречат «здравому смыслу».

Но вспомним, как «здравый смысл» че­ловека средних веков сопротивлялся фак­ту вращения Земли вокруг Солнца! Ведь в самом деле, весь повседневный опыт говорил средневеко­вому человеку с не­преложной достовер­ностью, что Земля покоится, а Солнце движется вокруг нее. И разве не «здраво­му смыслу» обяза­ны люди упоминавшемуся смехотворному доказательству невозможности ша­рообразной формы Земли?!

Столкновение «здравого смысла» с реальным фактом высмеяно в известном анекдоте о фермере, который, уви­дя в зоологическом саду жирафа, воскликнул: «Этого не может быть!».

Так называемый здравый смысл являет собой не что иное, как простое обобщение наших представлений и при­вычек, сложившихся в повседневной жизни. Это определенный уровень понимания, отражающий уровень опыта.

Вся трудность понять и осмыслить то, что нам на платформе будут представляться неодновременными два события, происходящие в поезде одновременно, подобна затруднению фермера, которого озадачил вид жирафа. По­добно фермеру, никогда не видавшему этого животного, мы никогда не двигались со скоростью, даже отдаленно приближающейся к баснословной скорости 240 000 ки­лометров в секунду. Нет ничего удивительного в том, что, когда физики сталкиваются со столь баснословными ско­ростями, они наблюдают факты, весьма отличные от тех, к которым мы привыкли в повседневной жизни.

Неожиданный результат опыта Майкельсона, поста­вивший физиков перед этими новыми фактами, заставил их пересмотреть, даже вопреки «здравому смыслу», та­кие, казалось бы, очевидные и привычные представления, как одновременность двух событий.

Конечно, можно было бы, оставаясь на почве «здра­вого смысла», отрицать наличие новых явлений, но, по­ступая так, уподобляешься фермеру из анекдота.

Дата добавления: 2014-01-14