843    ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ    844

так и от представлений Ньютона. По Эйнштейну, пространство и время не абсолютны, они неразрывно и органически связаны с материей и между собой и поддаются изменениям.

В основе учения Эйнштейна лежит представление о пространстве и времени как о величинах, измеряемых физически. Вокруг нас тела движутся, меняется их окраска, они становятся теплее или холоднее и т. д. Точное естествознание начинается с изменения. Что бы мы ни измеряли: темп-ру, свет, силу электрич. тока и т. д., все измерения опираются всегда на измерение длины. Определяя темп-ру, мы наблюдаем за перемещением конца столбика ртути в термометре, т. е. за изменением длины! Отсчитывая силу тока по амперметру, мы следим за перемещением конца стрелки, т."е. за длиной, и т. д. Само измерение длины осуществляется способом, известным каждому: на линейке, предполагаемой идеально твердой и неизменной, делаются метки; расстояние между двумя метками полагается равным нек-рой единице. Эту линейку прикладывают к измеряемому телу. Если один конец измеряемого тела совпал с одной меткой, а другой—с другой, то число единиц между метками дает искомую длину. В основе измерения длины, а следовательно, и вообще всякого измерения лежит установление факта совпадения двух точек в пространстве: конца метки линейки и конца измеряемого тела. Измерение времени также опирается на установление пространственного совпадения двух точек (напр, деления на циферблате и конца стрелки часов). Но при этом вторгается принципиально новое обстоятельство: измеряя время, мы должны установить одновременность показания часов и наблюдаемого события. В общем случае событие происходит на нек-ром расстоянии от часов, и весть о нем доходит до часов посредством света, звука или электрич. тока. Эти вестники распространяются с конечной скоростью, а потому при абсолютно точных измерениях в показания часов необходимо внести поправку на опоздание сигнала. Универсальным вестником от места события до часов является свет; т. о. для точного установления понятия о физическом времени необходимо воспользоваться данными о скорости света.

Но для абсолютно точного определения самой скорости света мы должны уже иметь готовым точное понятие времени, т. о. получается «заколдованный крут». Из этого затруднения возможен следующий выход: если мы предположим, что скорость света (около300т.кнв секунду) -постоянна, что она не зависит от движения лаборатории, в которой ее измеряют, или от движения источника, то в таком случае принципиально возможно точно установить одновременность двугх событий, поместив часы по середине между обеими точками. Если световые сигналы из обеих точек доходят до часов одновременно, то они и в действительности произошли одновременно, так как, по предположению, скорость света постоянна и поправка на запаздывание для обеих точек одинакова. Если бы на опыте оказалось, что измеряемая скорость света зависит от движения лаборатории, в к-рой производится опыт, или же от движения в ней, то это значило бы, что определение времени должно стать значительно более сложным. Оптические опыты, производившиеся Майкельсоном и др. физиками в течение последних 50 лет, показали с очень большой точностью, что поступательные движения Земли не оказывают влияния на скорость света, и, следовательно, для случая равномерного и прямолинейного (т. н. инерционного) движения скорость света постоянна.

При внимательном рассмотрении оказывается, однако, что факт постоянства скорости света заставляет отказаться от ньютоновского понятия абсолютного времени. Вместе с постоянством скорости света точно установленной является относительность физических явлений. Никаким опытом нельзя обнаружить, покоится ли наша лаборатория или она движется прямолинейно п равномерно в пространстве, если не указано, относительно какого тела совершается движение. Иными словами, невозможно обнаружить абсолютное прямолинейное и равномерное движение. С точки зрения наших первичных представлений о времени и пространстве два указанные факта—постоянство скорости света и относительность физических явлений — стоят в непримиримом противоречии. Если мы движемся по направлению к источнику света или от него, то измеряемая скорость должна быть суммой двух скоростей; в действительности скорость света остается постоянной. Устранить это противоречие возможно тать ко коренным изменением основных понятий о времени и о пространстве; необходимо предположить, как это сделал Эйнштейн, что измеряемые длины и времена зависят от относительной скорости. Если сделать это предположение, то на основании постоянства скорости света и относительности движения получается вполне однозначная и единственно возможная зависимость между временем и длиной в относительно покоящейся и относительно движущейся системе.

Обозначим через х длину, измеряемую в направлении относительной скорости V в покоящейся системе, через х'—ту же длину, измеряемую в движущейся системе, через I и V—соответствующие времена и через с— скорость света. Тогда оказывается, что    '

Формулы (1) являются математической основой т. н. частной О. т., развитой для случая равномерного и прямолинейного движения; из них следует, что длина я время относительны и зависят от состояния движения, что скоростей, превышающих скорость света, не может быть, иначе выражения х? и V должны становиться мнимыми. Применяя формулы (1) к законам сохранения энергии и количества движения, можно получить чрезвычайно важные выводы относительно массы и энергии. Масса и энергия неразрывно связаны между собой, определенной энергии эквивалентна определенная масса и обратно, именно:

Етс*,    (2)

где Е—энергия, т—масса, с—скорость света; таким образом каждому грамму массы соответствует огромная энергия, равная 9*10*® эргов. С другой стороны, основные формулы (1) вынуждают к выводу о зависимости массы от скорости. Если через т обозначим величину массы при скорости с, а через т0—ее величину при скорости 0 (нудь), то:

т~ -7==.    (3)

/-«Т

т. е. по мере приближения V к скорости света, масса т доляша становиться бесконечно-большой. Опыты, произведенные над массой электронов, летящих со скоростью, близкой к скорости света, вполне подтвердили формулу (3).

По Ньютону, ускоренное движение (напр, круговое) абсолютно, т. к. оно сопровождается проявлением центробежной силы, к-рую мы обнаруживаем независимо от наличия или от-




Запрещено использование материалов в коммерческих целях.
Вся информация представлена только для ознакомления.