Samaaegsuse suhtelisus

Tunni eesmärk: kujundada uusi ideid ruumi ja aja kohta; relatiivsusteooria on tõestanud, et sündmused, mis on Maa elanike jaoks samaaegsed, ei pruugi olla samaaegsed mõne teise kosmosetsivilisatsiooni elanike jaoks.

Tundide ajal

1. Kodutööde kontrollimine frontaalküsitluse meetodil

A) Mis eesmärgil on paljud teadlased püüdnud tuvastada Maa liikumist eetri suhtes?

B) Kuidas lähenes A. Einstein probleemile "inertsiaalsüsteemide erinevuse leidmine"?

C) Sõnasta relatiivsusteooria põhipostulaat.

D) Sõnasta relatiivsusteooria teine ​​postulaat.

D) Miks nõudis relatiivsusteooria postulaatide avaldamine teatud teaduslikku julgust?

E) Vaatleme näidet, kui vaatlejad näevad sfääri keskpunkti ruumi erinevates punktides.

G) Milles seisneb vastuolu viimase näitega?

2.Uue materjali õppimine

A) Traditsiooniliselt arvati, et aeg on absoluutne suurus ja see voolab lõplikult antud tempos. Kuid relatiivsusteooria loomine näitas, et see pole nii.

B) Fakt on see, et klassikalised ideed ajast ja ruumist põhinesid signaalide ja vastastikmõjude hetkelise edastamise võimalusest ruumi ühest kohast teise. Teine postulaat valguse kiiruse kohta nõuab igapäevaste ettekujutuste muutmist ruumi ja aja kohta.

Aeg ei möödu lõplikult määratud tempos. Kui signaal edastataks koheselt, siis saaksime rääkida ruumiliselt eraldatud kohtades aset leidnud sündmuste samaaegsusest. Isegi kellasid saab hetkelise signaaliedastusega absoluutselt täpselt sünkroniseerida. Laske hetkesignaal minna punktist A kell 12 tundi 10 minutit ja jõuda samal ajal punkti B, siis on nendes punktides asuvad kellad sünkroonsed.

Sündmused toimuvad samaaegselt, kui sünkroonsed kellad näitavad sama aega.

Elektromagnetilised signaalid aitavad kellasid sünkroonida, kuna nende kiirus on rangelt määratletud ja konstantne. Raadio kaudu kellade kontrollimisel sünkroniseeritakse suur hulk kellasid täpse võrdluskellaga. Saate arvutada signaali viivituse korrektsiooni, kui teate, kui kaugel on võrdluskell teist. See muudatus ei oma igapäevaelus tähtsust. See võib olla märkimisväärne ainult suurte kosmiliste vahemaade korral.

Vaatleme ühte kella sünkroonimismeetoditest.

Kosmoselaeval on vastasotstesse paigaldatud kellad A ja B. Kosmonaut soovib kontrollida, kas need töötavad sünkroonselt. Laeva keskel on valgusallikas, millega astronaut tekitab välku. Kui valgus jõuab kellani samal ajal, siis kellad töötavad sünkroonis. See juhtub ainult K 1 võrdlussüsteemis

Kui arvestada laeva liikumist võrdlusraami K suhtes, on kõik teisiti.

Välgu toimumise kohast (OS-i koordinaadiga punkt) eemaldub laeva vööris asuv kell. Valguslaine peab kellani jõudmiseks läbima vahemaa, mis on suurem kui pool laeva pikkusest. Sähvatuskohale läheneb laeva ahtris asuv kell B. See tähendab, et sel juhul läbib valguslaine vähem kui poole laeva pikkusest.

Joonisel a) langevad koordinaadid x 1 ja x välgu hetkel kokku.

Joonisel b) on näha, kuidas valguslaine jõuab ahtris asuva kellani.

Teine astronaut võrdluskaadrist K näeb, et valgussignaalid ei jõua kellani üheaegselt.

See tähendab, et kõik K1 süsteemis samaaegsed sündmused ei ole K süsteemis samaaegsed.

Süsteemide K 1 ja K võrdsus tuleneb relatiivsusprintsiibist, s.o. need süsteemid on täiesti võrdsed. Selle põhjal järeldame: ruumiliselt eraldatud sündmuste samaaegsus on suhteline.

Me elame maailmas, mille kiirused on palju väiksemad kui valguslainete kiirus, mistõttu on sündmuste samaaegsuse suhtelisust väga raske visualiseerida. Kuid sellegipoolest on sündmuste samaaegsus suhteline.

3. Õpitud materjali tugevdamine

A) Miks osutusid klassikalised ideed, et aeg on absoluutne, vastuvõetamatuks?

B) Kuidas kellad sünkroniseeritakse?

C) Tõestus, et sündmuste samaaegsus on suhteline.

Teeme õppetunni kokkuvõtte.

Kodutöö:

SAMAAJASUSE RELATIVSUS

Kuni 20. sajandi alguseni ei kahelnud keegi, et aeg on absoluutne. Kaks sündmust, mis on Maa elanike jaoks samaaegsed, on samaaegsed mis tahes kosmosetsivilisatsiooni elanike jaoks. Relatiivsusteooria loomine näitas, et see pole nii.

Klassikaliste ideede läbikukkumise põhjus ruumi ja aja kohta on vale oletus interaktsioonide ja signaalide hetkelisest ülekandumise võimalusest ühest ruumipunktist teise. Interaktsioonide edastamise ülima piiratud kiiruse olemasolu eeldab igapäevakogemusel põhinevate tavapäraste ruumi ja aja mõistete põhjalikku muutmist. Idee absoluutsest ajast, mis voolab lõplikult antud tempos, täiesti sõltumatult ainest ja selle liikumisest, osutub valeks.

Kui eeldada signaalide hetkelist levikut, siis väide, et sündmused kahes ruumiliselt eraldatud punktisA JaIN juhtus samal ajal, oleks täiesti loogiline. Saab paigutada punktidesseA JaIN kella ja sünkroonida neid kiirsignaalide abil. Kui selline signaal saadetakseA , näiteks sisse0 h45 min ja ta on kella järgi samal ajahetkelIN jõudis asjaniIN , siis see tähendab, et kellad näitavad sama aega, st töötavad sünkroonselt. Kui sellist kokkusattumust pole, siis saab kellasid sünkroniseerida liigutades edasi neid kellasid, mis signaali saatmise hetkel näitavad lühemat aega.

Kõik sündmused, näiteks kaks välgulööki, on samaaegsed, kui need toimuvad samade sünkroniseeritud kellade näitude korral.

Ainult punktidesse paigutadesA JaIN sünkroniseeritud kellad, saab hinnata, kas nendes punktides toimus kaks sündmust samaaegselt või mitte. Kuid kuidas saate sünkroonida üksteisest teatud kaugusel asuvaid kellasid, kui signaali levimise kiirus ei ole lõpmatu?

Kellade sünkroonimiseks on loomulik kasutada valgust või üldiselt elektromagnetilisi signaale, kuna elektromagnetlainete kiirus vaakumis on rangelt määratletud konstantne väärtus.

Seda meetodit kasutatakse kella raadio kaudu kontrollimiseks. Ajasignaalid võimaldavad teil kella sünkroonida täpse võrdluskellaga. Teades kaugust raadiojaamast majani, saate arvutada signaali viivituse korrektsiooni. See muudatus on muidugi väga väike. Igapäevaelus see mingit märgatavat rolli ei mängi. Kuid tohututel kosmilistel kaugustel võib see osutuda üsna oluliseks.

Vaatame lähemalt lihtsat kella sünkroonimise meetodit, mis ei nõua arvutusi. Oletame, et astronaut tahab teada, kas kellad tiksuvad samal ajal. A Ja IN, mis on paigaldatud kosmoselaeva vastaskülgedesse (joonis 40). Selleks, kasutades laeva suhtes paigal seisvat ja selle keskel asuvat allikat, tekitab astronaut valgussähvatust. Valgus jõuab mõlema kellani korraga. Kui kella näidud on sel hetkel samad, siis on kellad sünkroonsed.

Riis. 40

Kuid see kehtib ainult võrdlussüsteemi puhul TO 1 seotud laevaga. Samas võrdlussüsteemis TO, mille suhtes laev liigub, on asend erinev. Laeva vööris olev kell liigub eemale kohast, kus allikast tulev valgussähvatus toimus (koordinaadiga punkt OS) ja jõuda kellani A, peab tuli läbima vahemaa, mis on suurem kui pool laeva pikkusest (joonis 41, a, 6). Vastupidi, kell IN ahtris lähenevad nad leekpunktile ja valgussignaali teekond on alla poole laeva pikkusest. (Joonisel 41 on koordinaadid X Ja X 1 langevad kokku haiguspuhangu hetkel; joonisel fig. 41, b näitab võrdlussüsteemide asukohta, kui valgus jõuab kellani IN.) Seega vaatleja süsteemis TO järeldab, et signaalid ei jõua korraga mõlema kellani.

Riis. 41

Suvalised kaks sündmust punktidesA JaIN , samaaegselt süsteemisTO 1 mitte samaaegselt süsteemisTO . Aga süsteemi relatiivsuspõhimõtte tõttuTO 1 JaTO täiesti võrdsed. Ühtegi neist süsteemidest ei saa eelistada. Seetõttu oleme sunnitud jõudma järeldusele, et ruumiliselt eraldatud sündmuste samaaegsus on suhteline. Samaaegsuse suhtelisuse põhjuseks on, nagu näeme, signaali levimise piiratud kiirus.

Sfääriliste valgussignaalidega paradoksi lahendus peitub samaaegsuse relatiivsuses. Valgus jõuab samaaegselt sfäärilise pinna punktideni, mille keskpunkt onKOHTA ainult süsteemi suhtes puhkeolekus oleva vaatleja seisukohastTO . Süsteemiga seotud vaatleja vaatevinklistK 1 , valgus jõuab nendesse punktidesse erinevatel aegadel.

Muidugi on ka vastupidi: süsteemisTO valgus jõuab punktideni sfääri pinnal, mille keskpunkt onO 1 erinevatel ajahetkedel ja mitte samaaegselt, nagu see süsteemis vaatlejale näibTO 1 .

Sellest järeldub, et paradoksi tegelikult pole.

Sündmuste samaaegsus on suhteline. Me ei saa seda visualiseerida, seda "tunnetada", kuna valguse kiirus on palju suurem kui kiirus, millega me liigume.

RELATIVSUSTEooriA POSTULAATIDES TULENEVAD PEAMISED TAGAJÄRJED

Relatiivsusteooria postulaatidest tuleneb mitmeid olulisi ruumi ja aja omadusi puudutavaid tagajärgi. Me ei peatu nende tagajärgede suhteliselt keerulisel põhjendamisel. Piirdume nende lühikese loeteluga.

Kauguste suhtelisus

Kaugus ei ole absoluutväärtus, vaid sõltub keha liikumiskiirusest antud võrdlussüsteemi suhtes.

Tähistagem poolt l 0 varda pikkus võrdlusraamis K, mille suhtes varras on puhkeasendis. Siis pikkus l etalonsüsteemis TO 1 , mille suhtes varras liigub kiirusega, määratakse valemiga

(2.1)

Nagu sellest valemist näha, l > l 0 See on keha suuruse relativistlik vähendamine liikuvates võrdlusraamides (relativistlikud efektid on need, mida täheldatakse valguse kiirusele lähedasel liikumiskiirusel).

Ajavahemike suhtelisus

Olgu ajavahemik kahe inertsiaalsüsteemi samas punktis toimuva sündmuse vahelTO , on võrdne 0 . Need sündmused võivad näiteks olla kaks metronoomi lööki, mis loendavad sekundeid.

Siis intervall  samade sündmuste vahel võrdlusraamis K 1 , liikudes süsteemi suhtes TO kiirusega, väljendatakse järgmiselt:

(2.2)

See on ilmne >  0 . See on aja dilatatsiooni relativistlik mõju liikuvates võrdlusraamides.

Kui  <<с, то в формулах (2.1) и (2.2) можно пренебречь величиной . Тогда l  l 0 Ja  0 , st kehade suuruse relativistlikku vähenemist ja aja laienemist liikuvas tugiraamistikus võib ignoreerida.

Kiiruste liitmise relativistlik seadus

Uus kiiruste liitmise seadus vastab uutele relativistlikele ideedele ruumi ja aja kohta. Ilmselgelt ei saa klassikaline kiiruste liitmise seadus kehtida, kuna see on vastuolus väitega valguse kiiruse püsivuse kohta vaakumis.

Kui rong liigub suure kiirusega ja vagunis levib rongi liikumissuunas valguslaine, siis peaks selle kiirus Maa suhtes jälle olema võrdne , kuid mitte . Uus kiiruste lisamise seadus peaks viima nõutud tulemuseni.

Paneme kirja kiiruste liitmise seaduse erijuhuks, kui keha liigub mööda telge X 1 võrdlussüsteemid TO 1 , mis omakorda liigub võrdlussüsteemi suhtes kiirusega TO. Veelgi enam, liikumise ajal koordinaatteljed X Ja X 1 ühtivad kogu aeg ja koordinaatteljed Y Ja Y 1 , Z Ja Z 1 jäävad paralleelseks (joonis 42).

Riis. 42

Tähistagem keha kiirust suhtes TO 1 läbi  1 , ja sama keha kiirus võrreldes TO läbi  2 . Siis saab kiiruse liitmise relativistlik seadus kuju

(2.3)

Kui <<с Ja  1 <<с , siis liige nimetajas võib tähelepanuta jätta ja (2.3) asemel saame klassikalise kiiruste liitmise seaduse: 2 =  1 +  .

Kell  1 =c kiirust  2 ka võrdsed Koos, nagu nõuab relatiivsusteooria teine ​​postulaat. Tõesti,

Kiiruste liitmise relativistliku seaduse märkimisväärne omadus on see mis tahes kiirustel  1 Ja  (muidugi mitte suur c) saadud kiirus  2 ei ületa Koos.

Kiiruste liitmise relativistlik seadus kehtib, kuid pole selge. Kujutage ette suurt kosmoseraketti, mis liigub Maa suhtes valguse kiirusele lähedase kiirusega c. Sellest stardib väike rakett, mis saavutab suhteliselt suure raketi kiiruse lähedase kiiruse. Väikese raketi kiirus Maa suhtes on aga peaaegu sama suur kui suurel.

? 1 . Millistel liikumiskiirustel muundub kiiruste liitmise relativistlik seadus klassikaliseks (Galileo seaduseks)? 2 . Mis on põhimõtteline erinevus valguse kiiruse ja kõigi kehade liikumiskiiruse vahel?

? Milliseid sündmusi nimetatakse samaaegseteks?

Populaarne Einsteini ja SRT kohta

Ühel hommikul, olles hästi maganud, tõusis Einstein voodis istukile ja mõistis ühtäkki, et kaks sündmust, mis ühe vaatleja jaoks toimuvad samaaegselt, ei pruugi teise jaoks samaaegsed olla!
See tähendab, Einstein sündmuste suhteline samaaegsus!

Näide

Ženja ja Volodja lõbutsevad õudukaid tulistades ja mängu "Kes on esimene?" Kui tulistad enne vastast, võidad. Ja samaaegsed löögid on viiki. Kui mängijad seisaksid kõrvuti, oleks ühes punktis toimuvate sündmuste järjestust või samaaegsust lihtne kindlaks teha. Kuid mängijad on üksteisest kaugel: Zhenya seisab vööris ja Volodja seisab pika aurulaeva ahtris, mis kihutab peaaegu valguse kiirusega.

Kohtumise reeglid on järgmised: vajalik on, et võtete hetkedel sündmustelt saadetud valgussähvatused jõuaksid sündmustevahelise distantsi keskele. Valgussignaalid ühinesid - sündmuste samaaegsus on ilmne, eraldi - sündmused ei ole üheaegsed. Varajane signaal pärineb varasest sündmusest, hiline signaal hilisest sündmusest.

See on Einsteini samaaegsuse definitsioon. Pange tähele: kasutatakse valgussignaale, mis on nende allikate kiiruste suhtes täiesti ükskõiksed.

Kohtumõistmise reeglid on lihtsad, kuid koos Einsteini postulaatidega viib see ootamatu tulemuseni.

Tuletan teile veel kord meelde postulaate. Esiteks: ühtsete sirgjooneliste liikumiste ja puhkuse täielik füüsiline võrdsus. Teiseks: valguse kiiruse sõltumatus valgusallika kiirusest.

Objektiivsuse huvides määratakse kaks kohtunikku: aurulaeva kapten, kes seisab tekil täpselt mängijate vahel keskel, ja majakamees, kes seisab jõe kaldal (milline kaldal on veel teadmata) . Käskluse peale tulistab!
Laske mõlemal välklambil üheskoos erinevatest suundadest kaptenini jõuda. Ta teatab: “Lasud üheaegselt! Joonista!"

Majakamees aga ei nõustu temaga ja karjub: “Pole olemas üheaegsust! Esimene lask oli ahtrisse!” Miks tekkis kohtunikekogu vahel erimeelsusi?

Lihtsuse huvides laseb kapten just sel hetkel, kui mõlemad kerged lasud talle koos tulid, otse majakamehest mööda sõita. Siis tulid need välgud koos majakamehele ja ta nägi sama asja, mida kapten. Kuid erinevalt kaptenist ei saanud poiohvitser laskude samaaegsust deklareerida, sest ta ei olnud laskude vahel oma kaldakauguse keskel. Ju siis, kui välklamp liikus mängijatelt kohtunike poole, suutis laev edasi liikuda. Ja kui auriku keskel olnud kapten jõudis poile alles pärast laskusid, tähendab see, et varem, enne kohtunike lähenemist, oli poihoidja koht auriku vöörile lähemal ehk Ženja löögile. Samal ajal kui laskude valgus liikus kohtunike poole, liikus aurik vasakule.

Ja kuna lähima – Ženja – lasu välk tuli majakamehele koos Volodinaga, tähendab see, et Volodina välk liikus kauem ja läks varem (sest valguse kiirus ei sõltu valgusallika kiirusest – teine ​​postulaat ). Tõenäoliselt jõudis välk ranniku keskpaigani Volodini kaadrite vahel enne Ženinat. Kui seal oleks olnud vaatleja, oleks ta näinud Volodini välku enne Ženjat. Siin on alus majakahoidja avaldusele Volodya võidu kohta.

Niisiis, kaks kohtunikku, olles samas kohas, hindasid samu sündmusi erinevalt. Esimene kuulutas need samaaegseks, teine ​​- mitmeajalisteks. Samaaegsus osutus mitte absoluutseks, vaid suhteliseks. Oleneb vaatlejate liikumisest!

Isegi kui see oleks vastupidi - poi liikus (ja kallas koos sellega) ja aurik oli liikumatu, siis tänu kiiruste tingimusteta suhtelisusele ja valguse kiiruse sõltumatusele kiiruse kiirusest. valgusallikas, oleks tulemus sama.

Võrdlussüsteemide vaatenurga muutmine ei muuda neis salvestatud sündmusi. Sündmuste samaaegsus jääb suhteliseks.

Veel üks fantastiline näide:

Istun Maal toolil ja kuulan sõna otseses mõttes tähtede muusikat – staarkooristid laulavad koraali. Aga nad laulavad, nagu ma kuulen, millegipärast häälest väljas. Sirius jääb oma meloodiaga hiljaks ja Vegal on kiire. Vastupidi, raketiga lendava astronaudi jaoks siseneb Sirius varem kui vaja. Miks nii? Tähed on üksteisest kaugel, liiguvad üksteise suhtes ja isegi kuulajad liiguvad - ja selgub, et kõigil on lihtsalt võimatu järgida ühegi koori põhitingimust - meloodia samaaegsust erinevatel häältel. . Ebavõrdselt liikuvate võrdlussüsteemide puhul on Sirius või Vega hilinenud.

Pole mõtet rääkida kaugete sündmuste samaaegsusest, kui pole öeldud, kuidas referentssüsteem nende suhtes liigub. "Igaühel, kes on suutnud seda mõista, on raske mõista, miks nii lihtsa fakti väljaselgitamine nõudis pikki aastaid täpset uurimistööd," kirjutas Max Born, silmapaistev teadlane ja Einsteini veendunud järgija.

P.S. Peame meeles, et igas võrdlussüsteemis eelneb põhjus tagajärjele!

Vadim Protasenko

2. Samaaegsuse suhtelisus

"Kujutagem ette kahte inimest, kes tänaval üksteisest mööduvad. Sündmused Andromeeda udukogus (lähim suur galaktika, mis asub 20 000 000 000 000 000 000 km kaugusel meie galaktikast Linnuteest), nende kahe mööduja sõnul samal hetkel, kui nad jõuavad üksteisele järele, nende ajavahe võib olla mitu päeva, see tähendab ajal, mil ühe mööduja jaoks on kosmoselaevastik, mis on saadetud ülesandega hävitada kogu elu Maal, juba lennul, Teise mööduja jaoks pole otsust ennast kosmosepargi reidile saatmise osas veel tehtud.

(R. Penrose “Kuninga uus meel” URSS 2003, Moskva, lk 168).

Olles omal ajal lugenud seda meie aja ühe silmapaistvama teoreetilise füüsiku, Oxfordi ülikooli professori, sealse matemaatikaosakonna juhataja, paljude maailma ülikoolide ja akadeemiate auprofessori, Royal Society liikme avaldust. Londonist, Sir Roger Penrose'ist, veendusin lõpuks, et kõik teoreetilised füüsikud, alustades Albert Einsteinist, olid ja on Kaštšenko kliiniku (või kelle nimed on sedalaadi kliinikud Inglismaal ja Ameerikas?) potentsiaalsed patsiendid. Arvan, et selliseid kaasaegsete teoreetiliste füüsikute väiteid lugedes peaksid subjektivistid rahulolevalt käsi hõõruma: siin kinnitavad teadlased, et neil, subjektivistidel, on õigus, sest iga subjekti jaoks on oma maailm koos omaga. sündmuste enda kronoloogia.

Ma muidugi sain aru, et neil Oxfordi ülikooli professorite väidetel ei saa olla subjektivismiga mingit pistmist. Inimese jalad liiguvad, arutlesin, erineva kiirusega, edasikantava jala kiirus maapinna suhtes on ligikaudu kaks korda suurem inimese keskmisest kiirusest ning tugijalg jääb täielikult puhkeolekusse, seega võib Võib väita, et see tuleneb relatiivsusteooria eriteooriast järeldusest: sama jalakäija ühe jala jaoks on kosmosepark juba teel ja teise jala jaoks on Dark Armada admiralid alles otsustamas inimkonna saatust. Ei, Penrose'i sõnad pole isegi subjektiivsus, ma mõtlesin, et see on hullem, see on teistsugune hullumeelsus. Ja loomulikult mõtlesin ma, et füüsika ei saa jääda igavesti vaimuhaigete inimeste võimu alla, füüsika vajab hädasti päästmist.

Hakkasin järjest lugema kõiki teoseid, mida leidsin relatiivsusteooria kohta - Einsteini, Poincaré, Pauli jne teoseid. Peagi hakkasid inimesed minust eemale hoidma, kes märkasid suvel Türgi randadel minu käed Daria Dontsova raamatu asemel, Albert Einsteini kogutud teaduslike tööde köide (mul õnnestus see aeg-ajalt mõnest kasutatud raamatupoest osta).

Kui aga asi piirduks ainult lugemisega, oleks see vaid pool probleemist. Kõike raskendas see, et mind hakkasid kummitama mu enda kinnisideed - öösel ärgates tabasin end üha enam mõttelt, et isegi unes jätkasin relatiivsusteooria mõtlemist. Veelgi hullem, hakkasin perioodiliselt joonistama ümbritsevate inimeste seisukohast mõttetuid märke - mitmevärvilisi numbriridadega jooni. Paraku osutus mu vaim selliseks tõsiseks proovikiviks ettevalmistamata, uskumuste esialgne ebastabiilsus ja liigne närvipinge viisid selleni, et mõne aja pärast hakkasin märkama, et oh õudust, ma saan juba relativistide tekstidest aru. muidugi ma mõtlen mitte filosoofe – relativisti ja füüsikud on relatiivsusteooria pooldajad), mis varem tundus mulle mõttetu. Kõik lõppes kurvalt: järjekordne donkihot murdis oda relatiivsusteooria veskitiibadel.

Sündmuste samaaegsus: mida see tegelikult tähendab?

Kui sina, hea lugeja, ikka näed neid ridu enda ees, tähendab see, et sa ei võtnud mu ülaltoodud hoiatust tähele. Ilmselt oled sa väga julge või hoolimatu inimene (mis on ilmselt sama asi). Noh, linn nõuab julgust ja teie julgust tuleks tasuda. Seetõttu teatan teile isiklikult, et tegelikult on ülal kirjutatu enamasti nali – kunagi varem pole ma kogenud sellist meelerahu kui pärast relatiivsusteooria olemuse mõistmist. "Einsteini hullust maailmast" sai ühtäkki taas vaikne rahulik maailm, nagu see oli Newtoni ajal. Tundub, et minu tutvustus on aga liiga pikaks veninud, on aeg asja kallale asuda.

Miks võtsid selle teooria rajajad rahulikult vastu sellise esmapilgul kummalise, relatiivsusteooriast lähtuva järelduse samaaegsuse relatiivsuse kohta, kes, nagu näitasin märkuses “Epistemoloogia küsimused”, ei tunnistanud seda. end subjektivistidena ja uskusid kõigi maailma subjektide jaoks ühise eesmärgi olemasolusse? Kui pöördume tagasi epigraafis kirjeldatud juhtumi juurde kahe erineval viisil kohtunud möödujaga, on lihtne märgata, et sündmused Andromeeda udukogus toimuvad iga mööduja jaoks samaaegselt sündmuskohast tohutul kaugusel. koht, kus nad ekslevad üksteisest mööda meie kahest möödujast. Ja “sel ajahetkel”, kui jalakäijad üksteisest mööduvad, ei mõjuta sündmused Andromeeda udukogus kuidagi ei möödujaid endid ega kogu neid ümbritsevat maist maailma. Veelgi enam, need sündmused ei suuda järgmise kahe tuhande aasta jooksul Maa läheduses asuvat ainet kuidagi mõjutada, kuni Andromeeda udukogust väljub teatud vastastikmõju (täpsemalt tegevus), mille levikiirus on piiratud, jõuab Maale. Võib väita, et Maa ja Andromeeda udukogu puhul on tegemist kahe teineteisele läbitungimatu maailmaga, mille vahel “praegusel ajahetkel” puudub materiaalne seos. See tähendab, et need maailmad, nagu ma juba märkisin, puutuvad kokku alles tulevikus, kui ühe tegevus jõuab teiseni. Kuid kui mitme tuhande aasta pärast jõuab Andromeeda udukogu sõjakate elanike kosmoseaparaat Maale, saabub see Maa elanike jaoks pime päev mõlema mööduja säilmete jaoks üheaegselt, hoolimata asjaolust, et igaüks möödujad pidasid tulnukate eskadrilli lahkumist samaaegseks erinevate sündmustega Maal.

Relatiivsusteooria ei sekku sündmuste jadasse igas konkreetses maailmaruumi punktis, ta ei korralda ümber põhjuslikult seotud sündmuste jada. Relatiivsusteooria järgi osutub vaatluste aluseks oleva inertsiaalse tugiraamistiku (IRS) liikumiskiirusest sõltuvaks ainult põhjuslikult mitteseotud sündmuste ajaline võrdlemise järjekord, mis üksteist ei mõjuta. See, mida ma eespool kirjutasin, ei ole veel relatiivsusteooria olemuse seletus, vaid ainult mõnede sellest tulenevate faktide väljaütlemine.

Mis siis meie tervet mõistust nördib Penrose’i kirjeldatud olukorras, kui sündmused igas ruumipunktis toimuvad meie möödujatest sõltumatult (muidugi, välja arvatud need sündmused, kus möödujad materjali elementidena Maailm, võta otse osa), kui milliseid sündmusi iga mööduja peab samaaegseks, ei sõltu maailmas millestki? Mulle tundub, et meie terve mõistus on vastuolus tõsiasjaga, et kui pidada relatiivsusteooria järeldusi tegelikkusele vastavaks, siis me ei suuda mingil ajahetkel Maailma olukorda fikseerida. Täpsemalt, see Maailma seisund osutub erineva kiirusega liikuvate referentssüsteemide puhul erinevaks.

Aga mõelgem välja: kas meil on üldse õigus rääkida maailma olukorrast teatud ajahetkel kui millestki objektiivsest? Teisisõnu, kas Maailm eksisteerib kõigi selle elementide samaaegse seisundi kujul?

Nagu juba märkuses “Epistemoloogia küsimused” märkisin, eristas uue füüsika loojate vaateid varem füüsikas domineerinud elementaarmaterialistlikest vaadetest asjaolu, et objektiivse maailma olemasolu kahtlemata tunnistades. , jõudsid uue füüsika loojad inimese subjektiivsete aistingute kaudu maailma eesmärgi tundmiseni. Ja märgin, et see eesmärgi tunnetamise tee on ainuvõimalik tee. Inimmõistus, isegi kui see inimene on hingepõhjani materialist, ei tegele kunagi otseselt objektiivse maailma elementidega. Inimmõistus tegeleb alati ainult nende meelte tekitatud peegeldustega ja seetõttu on üsna raske ette kujutada, kuidas mõistus suudab objektiivsest maailmast minna subjektiivsete aistinguteni – mida näiteks peeti ainuõigeks materialisti V. Lenin:

"Kas minna asjadelt aistingute ja mõtete juurde? Või mõtetelt ja aistingutelt asjadele? Esimesele, see tähendab materialistlikule liinile järgneb Engels. Teisele, see tähendab idealistlikule liinile järgneb Mach."(V.I. Lenin “Materialism ja empiiriokriitika”).

Võimalik muidugi, et Lenin ei pidanud siin silmas sugugi seda, et me peame tundma inimese mõtteid ja aistinguid asjade kaudu (millele ligipääs peale aistingute ja mõtete on meile suletud), vaid püüdis edasi anda. idee, et inimese aistingud ja mõtted on asjade tuletised.

Kuid lõppude lõpuks ei mõelnud "empiiriokriitikud", väites, et aistingu juurest on vaja jõuda asjani, (vähemalt Poincaré on täpne), et asi on ainult sensatsioon või et asi on selle tuletis. meie sensatsioonid. Uue füüsika loojad, mille eelkäija oli Mach (kes, muide, ei aktsepteerinud kunagi relatiivsusteooriat), teadsid, et mitte kõik meie peas olevad ideed ei peegeldu otseselt objektiivsest maailmast. et iga meie idee peab enne objektiivse maailma pilti kaasamist läbima tõsise objektiivsuse analüüsi, see tähendab, et me peame oma kogemusi kriitiliselt analüüsima. Mach tegi ise sellise analüüsi absoluutse ruumi ja absoluutse aja suhtes, kuid põhjalikuks analüüsiks on vaja inimese ettekujutust sündmuste samaaegsusest ja ettekujutusi asja olekust ning pealegi ideid asjade oleku kohta. kogu maailm teatud ajahetkel. Ja nüüd püüan nende mõistete kohta oma analüüsi läbi viia, sest nende Poincaré või Einsteini teostes esitatud mõistete analüüs ei tundu mulle piisav.

Vaatame, kust me algselt saame oma ettekujutuse ümbritseva maailma teatud seisundist.

Vaatame enda ümber ja näeme pidevalt muutuvat maailma. Kuid ikkagi tundub meile, et igal ajahetkel võime jäädvustada selle maailma teatud oleku ja oleme kindlad, et teeme just seda, jäädvustame maailma seisu enda mällu, kunstnike lõuenditele või fotofilm. Meie ideedes eksisteerib Maailm teatud olekus, mida me nimetame “olevikuks”. Siis läheb kogu Maailm korraga sellest olekust teise ja siis saab see, mis oli Maailma praegune olek, selle mineviku olekuks, täpsemalt läheb unustusse ja Maailm saab alguse uuest seisundist, uuest olevikust. Ja nii see hetk hetke järel kordub.

Vaatame aga, kas “päris” maailm on meie teadvuse igal eksistentsihetkel tabatud, mõelgem sellele, fotot vaadates, kas me näeme selles samasugust ümbritseva maailma seisundit?

Kõik meid ümbritsevad asjad, mille pilte meie teadvus või fotod salvestab, on meie silmadest või kaamera objektiivist erineval kaugusel, mis tähendab, et valgussignaal (ja mis tahes muu materiaalne signaal, näiteks gravitatsiooniline) mis tõi meieni nendest asjadest kujutluspildid, jättis need meie kontseptsioonide kohaselt täiesti erinevatele ajahetkedele. See, mida me oma teadvuses (või fotofilmile) jäädvustame, pole mitte ainult olevik, vaid ainult minevik (isegi salvestamise hetkel), vaid see, mida jäädvustatakse, ei ole ka meid ümbritseva maailma samaaegne seisund, vaid selle elementide "mitmeajaliste" olekute kujutiste keerukas kombinatsioon. Niisiis näitab elementaarne analüüs, et hoolimata asjaolust, et inimesel on mingisugune ettekujutus teda ümbritseva maailma samaaegsest seisundist, ei tegele inimene praktikas kunagi selle samaaegse seisundiga.

Aga võib-olla on ainuke probleem siin selles, et inimene on see, kes on ilma jäetud võimalusest tajuda ümbritsevat maailma selle elementide samaaegse seisundina, kuid sellel samaaegsel olekul endal on mingisugune füüsiline tähendus ja meil on õigus seda teha. rääkida maailma olukorrast teatud ajahetkel?

Lihtne on näidata, et Maailma elemendi olemasolu on selle teatud ilming teiste elementide jaoks. Maailmas on ainult see, mis vähemalt kuidagi avaldub, mis vähemalt kuidagi suhtleb teiste Maailma elementidega. Öelda, et midagi on olemas, kuid samas ei suuda seda tajuda ükski maailma element, tähendab mõttetut õhu raputamist. Niisiis, maailma elemendi olemasolu on manifestatsioon, see on maailma elemendi tegevus selle teisele elemendile.

Kaasaegse materialistliku filosoofi Alexander Khotsey raamatu "Ühiskonnateooria" esimeses köites ja ka paljudes teistes tema töödes on näidatud, et olemasolevad asjad on asjad või nende kolooniad, et maailm on asjade kogum. organisatsiooni erinevatel tasanditel ja mis tahes asja tuleks käsitleda kui tervikut, kui teiste asjade teatud järjestatud koostoimet - asjaomase asjaga võrreldes madalama organisatsioonilise tasemega asju. Pidades selliseid maailmavaateid tänapäeva inimkonna kogemuse kõige veenvamaks üldistuseks, lähtun oma edasises ettekandes just sellistest objektiivse Maailma ideedest.

Pole raske näidata, et mitte ükski materiaalne signaal ei suuda edasi anda ühe asja hetkelist mõju teisele, sellest ruumiliselt kaugel (ja mis tahes kaks asja on ruumiliselt eraldatud - see on asja kui eraldiseisva olemasolu kohustuslik tingimus olemasolu ühik). Järelikult ei „tea” mis tahes kaks asja mis tahes ajahetkel üksteise olemasolust sellel ajahetkel; nad „teavad” ainult teineteise teatud minevikuseisundeid. Üks asjadest teatud ajahetkel võib lakata olemast (võib hävida) ja see ei mõjuta kuidagi teise asja olekut selle sündmusega samaaegselt, sest kordan, et kaks asja samaaegses olekus ei mõjuta üksteist mis tahes viisil, see tähendab, et nad ei eksisteeri üksteise jaoks selle sõna otseses mõttes.

Kuid sellest ei piisa, “samaaegses olekus” ei eksisteeri asja enda jaoks.

Kuna iga asi-tervik koosneb interakteeruvatest ja ruumiliselt eraldatud asjadest-osadest, siis iga asja-terviku osa teatud ajahetkel ise ei avalda mingit mõju asja-terviku teiste osade samaaegsetele olekutele ega avalda saavad vastupidise efekti asjade teiste osade samaaegsetest olekutest-tervikust. Teisisõnu, asja-terviku osa ei eksisteeri igal ajahetkel asja-terviku osade teiste samaaegsete olekute jaoks. Ja see, ma rõhutan, ei ole metafoor: asja olemasolu ilma selle mingi osata on mõeldamatu, asi avaldub ümbritseva maailma suhtes just osade kogumina, mis on rohkem kui tervik, aga kui Asjast saab eemaldada mingi osa asjast mingil ajahetkel (hävituda, komponentideks laguneda, asja koostisest eemaldada jne) ja samal ajal ka kõik muud asja osad just sel hetkel ei tunne seda kuidagi, vaid “eksisteerib” ja jätkab nagu polekski midagi juhtunud, siis kas asja sellist hetkeseisu saab nimetada asjaks endaks, kas sellisele on võimalik omistada sellist omadust kui olemasolu inimese vaimne konstrueerimine kui asja hetkeline samaaegne olek? Minu arvates ei ole asja olemasolu selle erinevates ajutistes “olekutes” paiknevate osade koostoime protsess. Samal ajahetkel kanduvad asja-terviku igale osale edasi asja teiste osade tegevused ja need tegevused algavad erinevatel ajahetkedel.

Pealegi kujutab asja tegevus teda ümbritsevas ruumi erinevates punktides asja osade kumulatiivset toimet, ka erinevates ajutistes “olekutes”, sest teatud ruumipunkti jõudnud asja osade tegevused tuli asja erinevatest osadest erinevatel ajahetkedel. Tuleb meeles pidada, et juba mõiste “seisund”, mida ma asja-terviku osa kohta kasutan, on abstraktsioon, lähendus ülesande raames. Tegevus, mida asja üks osa avaldab asja teisele osale, ei ole ise teatud olekus oleva osa tegevus; see kujutab osa osade (osa moodustavate osade) tegevuste kogumit. kõnealuse asja kohta), mis on samuti „erinevates olekutes”.

Arvestades asja või selle osa seisundit teatud ajahetkel, peame võimalikuks abstraheerida ajast, mis kulub toimingu ülekandmiseks asja ühest osast teise asja osasse, täpsemalt abstraheerida ajast tõsiasi, et asja kui terviku mõju teistele asjadele on selle osade koostöötegevus, olles "mitmeajalistes olekutes".

Niisiis, ma jõuan järeldusele, et asja hetkeseisundi mõiste (st idee asjast kui kõigi selle osade olekute kogumist teatud ajahetkel) on lihtsalt mõeldav abstraktsioon. inimese poolt, maailmas pole seda kunagi mõistetud.

Mida me siis saame öelda kogu maailma hetkeseisu kohta? Inimene mitte ainult ei suuda tajuda ümbritsevat maailma kui selle maailma elementide samaaegset olekut, vaid üldiselt ei taju ükski asi maailmas maailma kui selle elementide samaaegset olekut ja see asi ise ei ole mida teised maailma asjad tajuvad selle osade samaaegse seisundina. Seade, mis suudaks samaaegsetes olekutes jäädvustada pilti ümbritsevast maailmast selle elementide kogumina, on võimatu seade, see on looduse poolt keelatud - täpselt nagu igiliikur.

Muidugi, kui inimene ei suuda "samaaegses olekus" Maailma vahetult tajuda ega suuda isegi luua materiaalset objekti, mis oleks võimeline salvestama maailma (ja isegi väikese osa maailmast) samaaegset seisundit, Siiski võib seda maailma samaaegset seisundit ette kujutada teatud olekus olevate elementaarsete eksistentsi "rakkude" kogumina. Need rakud ei ole omavahel kuidagi seotud, ei mõjuta üksteist, sest nende vahel ei ole ega saa definitsiooni järgi olla mingit materiaalset seost. Selline maailm on midagi minu LCD monitori ekraani sarnast, mille igal lahtril on teatud ajahetkel teatud olek. Kuid selleks, et sellises maailmas oleks võimalik muuta tema rakkude olekut, on selle muutuse kontrollimiseks vaja mingit selle Maailma välist mehhanismi, nagu see on LCD monitori puhul, mille rakkude olek on muudetud arvuti ja sisemise (minu kui vaatleja eest varjatud) monitori mehhanismi poolt. Veelgi enam, sellise Maailma vaatlemiseks selle “samaaegses” olekus on vaja maailmavälist vaatlejat, kes on võimeline ühe hetkega tajuma kõiki maailma lahtiühendatud elemente, mis ei ole omavahel seotud. Ma vihjan, et ainult teatud müütiline mõistus, teatud "deemon" (nagu sellist olendit füüsikas tavaliselt nimetatakse) või jumal on võimeline "tunnetama" ja jäädvustama sellise maailma hetkeseisundit, kuid ainult deemonit. või jumal suudab sellise Maailma ühest olekust teise tõlkida. Seega näib, et materialistid peavad proovima hakkama saada ilma sellise metafüüsilise kontseptsioonita nagu "maailma samaaegne olek" ja tunnistama, et Maailm ei eksisteeri mingi oleku kujul, mida nimetatakse "olevikuks", vaid kogumina. interakteeruvad elemendid, mis inimkontseptsioonide kohaselt on erinevates ajaperioodides.olekud. Ja ma palun nende ridade lugejatel märkida, et see järeldus ei tulene sugugi mitte relatiivsusteooriast, vaid palju üldisematest ja, nagu mulle tundub, täiesti materialistlikest kaalutlustest.

Kuid pöördume korraks tagasi, et kaaluda asja hetkeseisundi kontseptsiooni. Nagu ma juba eespool näitasin, toimib mis tahes asi teisele asjale osade kogumina, mis on "mitmeajalises olekus". Veelgi enam, iga osa tegevus on tegevus, mis sõltub asja-terviku teistest osadest ja seetõttu võib väita, et igal asja olemasolu hetkel on teatud kestus (nagu füüsikas tavaliselt tähistatakse dT delta te) . Ja just selle hetke kestuse määrab asja ruumiline lokalisatsioon (suurus) ja interaktsiooni edastamise kiirus. Kui asja tinglikku läbimõõtu tähistatakse tähega D ja toime ülekande kiirust materiaalses maailmas tähega C, siis paigal oleva asja puhul mingis kindlas tugiraamistikus (sellises, milles levimiskiirus toime on võrdne C), hetke kestus on võrdne dT = D/C . Selle suuruse füüsikaline tähendus seisneb selles, et kui arvestada sellest lühemaid ajavahemikke, siis ei saa enam rääkida asja olekust, siin saab rääkida ainult asja osade olekust.

Kui arvestada asja liikumas, siis tuleks arvestada ka asja osade nihkumist materiaalse signaali läbimisel selle asja sees ehk ruumis liikuval asjal ei ole mitte ainult täpset lokalisatsiooni. ajas, aga ka täpne lokaliseerimine ruumis. Ainus väide, mida me asja kohta teha saame, on järgmine: teatud ajavahemikul oli asi teatud ruumimahus. Kas pole tõsi, et see järeldus meenutab selgelt midagi kvantmehaanika valdkonnast?

Et aga jõudu mitte hajutada, jätkem kvantmehaanika praegu kõrvale ja piirdugem vaid relatiivsusteooria käsitlemisega, mille ideed Maailma kohta nõuavad palju sügavamat analüüsi kui see, mida äsja tegin. Tähelepanelik lugeja võis märgata, et arutledes asjade samaaegse oleku puudumise üle maailmas, ei defineerinud ma ikkagi, mis see tegelikult on - sündmuste samaaegsus? Kasutasin siin ära asjaolu, et inimesel on samaaegsusest juba mingi ettekujutus ja see mõte oli alguses täiesti piisav. Kuid on saabunud aeg allutada samaaegsuse mõiste üksikasjalikumale analüüsile.

Sündmuste samaaegsuse idee, nagu ka kõik muud inimese ideed, sisalduvad tema peas, see tähendab, et see pole peamiselt füüsiline, vaid psühholoogiline nähtus. Sellest lähtuvalt on meie ülesanne kindlaks teha: kas meil on selle psühholoogilise nähtusega objektiivses maailmas midagi võrrelda? Kuid kõigepealt peate mõistma, kuidas inimese peas tekivad ettekujutused sündmuste samaaegsusest.

Me saame järjestada kõik oma muljed kriteeriumide "enne" ja "pärast" järgi nende peas esinemise järjekorras ning ainult muljed, mis on üksteisega nii tihedalt seotud, et me ei suuda kindlaks teha, milline neist tekkis enne ja mida teise järel (pilt meie muljetest ei muutu nende esinemise järjekorra muutumisest meie teadvuses) nimetame neid samaaegseteks.

Kuid me usume, et muljete järjekord meie teadvuses on neid muljeid tekitavate välismaailma nähtuste mõju meie meeleorganitele. Seega, rääkides muljete samaaegsusest, räägime teatud sündmustest pärinevate materiaalsete signaalide saabumise samaaegsusest teatud ruumipunkti (milles me kui üks maailma keerulisemalt organiseeritud asju asume). toimuvad asjadega ümbritsevas maailmas. Seega on muljete samaaegsuse psühholoogilisel fenomenil objektiivses maailmas väga reaalne prototüüp – mitme materiaalse tegevuse samaaegne saabumine ühte ruumipunkti. Kui me ei suuda eristada järjekorda, milles mitu materiaalset tegevust teatud ruumipunkti (teatud asjani) jõuavad, siis kui me võime võrdselt väita mõlemat, et asi võttis pärast selle muutumist A toimel enda kanda B tegevusest ja et asi pärast selle muutumist B tegevuse mõjul omandas A tegevuse, siis ütleme, et A ja B tegevused kõnealuse asja suhtes olid samaaegsed, vähemalt täpsusega millega suudame fikseerida asja muutumise.

Juhin teie tähelepanu asjaolule, et sündmuste samaaegsus kui objektiivse maailma nähtus, mis kajastub inimteadvuses, on ühekohaliste sündmuste samaaegsus (kasutades SRT terminoloogiat), st sündmuste, mis toimuvad kellaajal. üks punkt ruumis (selge, et punkt on ka idealiseeritud objekt, mis on saadud mõjutatava asja suuruse tähelepanuta jätmisel). Ja selline samaaegsus ei ole suhteline, vaid absoluutne isegi relatiivsusteoorias, st ühekohalised samaaegsed sündmused jäävad selliseks igas võrdlusraamistikus.

Kuid tekib küsimus: mida me mõtleme, kui räägime mitte ühes kohas, vaid ruumiliselt eraldatud sündmuste samaaegsusest või mittesamaaegsusest, näiteks Andromeeda udukogu sündmuste samaaegsusest sündmustega Maal?

Poincaré esitas selle küsimuse mitu aastat enne relatiivsusteooria loomist. Siin on näiteks tema mõtted sellel teemal tema 1900. aasta teosest “Teadus ja hüpotees”:

"Tavalised psühholoogilise aja jaoks sobivad definitsioonid ei suutnud meid enam rahuldada. Kaks samaaegset psühholoogilist fakti on üksteisega nii tihedalt seotud, et analüüs ei suuda neid eraldada ilma neid moonutamata. Kas sama juhtub kahe füüsilise fakti puhul? Minu jaoks pole lähemal olevik minu eilsele minevikule kui Siiriuse olevikule? Samuti on öeldud, et kahte fakti tuleb käsitleda samaaegsetena, kui nende järgnevuse järjekorda saab soovi korral ümber korraldada. Ilmselgelt ei saa seda määratlust rakendada kahe esineva füüsilise fakti kohta üksteisest suurtel kaugustel ja nende puhul pole isegi selge, milline see pöörduvus olla võiks, kuid kõigepealt oleks vaja kindlaks määrata järjestus ise."

Poincare esitas samas töös mõne kriteeriumi ruumi erinevates punktides aset leidnud sündmuste ajaliseks jaotumiseks:

"Kuulen äikest ja järeldan, et on toimunud elektrilahendus; ma ei kõhkle seda füüsikalist nähtust vaatlemast kui minu peas tekkinud heliideest eelnevat, sest usun, et see oli viimase põhjuseks. reegel, mida me järgime, ainuke reegel, mida saame järgida: kui üks nähtus tundub meile olevat teise põhjus, siis vaatame seda kui sellele eelnevat. Seega määrame aja põhjuse kaudu."

See on kriteerium, mille järgi on meil õigus järjestada ruumis eraldatud sündmusi – sündmuste põhjus-tagajärg seos. Seda kriteeriumi kasutas hiljem relatiivsusteooria. Nii jagas Werner Heisenberg oma raamatus “Füüsika ja filosoofia” (M., Nauka, 1989) relatiivsusteooriale pühendatud peatükis kõik maailmas toimuvad sündmused seoses mõne vaadeldava sündmusega kolme rühma. Esimene rühm on kõnealuse sündmuse minevik. Sellesse rühma kuuluvad sündmused, kust tegevus jõudis või võiks jõuda kõnealuse sündmuseni (ruumipunkt, kus sündmus aset leiab selle toimumise ajal). Teine rühm Tulevik on sündmused, mida vaadeldav sündmus võib mõjutada, see tähendab, et need on sündmused nendes ruumipunktides ja nendel ajahetkedel, mil vaadeldavast sündmusest tulenev tegevus võib nendesse punktidesse jõuda. Ja lõpuks, kolmas rühm Olevik on sündmused, mis ei saa kuidagi mõjutada sündmust, mida me käsitleme ja millele see sündmus ise ei mõjuta (mis tahes laadi tegevuse piiratud levimiskiiruse tõttu).

Joonisel 1

Riis. 1

kujutatud on graafik, mille vertikaaltelg tähistab aega t ja horisontaaltelg ruumikoordinaate X. Kui valime piki X-telge mis tahes ruumipunkti, siis piki graafikut vertikaalsuunas liikudes jälgime sündmused, mis toimuvad selles punktis erinevatel aegadel. Nimetame iga sellise graafiku punkti sündmuseks, mis toimub ruumipunktis kindla koordinaadiga x mingil ajahetkel t. Graafiku keskel on kujutatud teatud sündmust A, mis toimus ruumipunktis koordinaadiga x = 9 ajahetkel t = 0. Selle sündmusega seoses käsitleme kõiki teisi sellel graafikul kujutatud sündmusi. Kollased jooned näitavad kahe valguskiire teed ruumis ja ajas, mis saabuvad sündmuse A toimumispunkti selle sündmuse hetkel ja lähevad seejärel edasi. Need valguskiired joonistavad välja kaks koonust (SRT-s nimetatakse neid valguskoonuseks), mis paiknevad sündmuse A all ja kohal. Lihtne analüüs näitab, et kõigist sündmuse A all paiknevatest sündmustest koonuse sees võib toimuda mingi aineline tegevus, levimiskiirus. A, mis on võrdne valguse kiirusega või sellest väiksem, st selles koonuses olevad sündmused mõjutavad sündmust A (see on sündmuse A minevik). Sündmuse A kohal olevas koonuses on sündmused, milleni on võimalik jõuda sündmuse A toimel (levib valguse kiirusel või väiksema kiirusega), st sündmused, mida mõjutab sündmus A, see on sündmuse tulevik A. Kuid väljaspool neid kahte koonust on sündmusi, mis põhimõtteliselt ei saa kuidagi mõjutada sündmust A ja millele sündmus A ise ei saa kuidagi mõjutada, sest selleks, et mingi materiaalne tegevus saaks neid aegruumi punkte ühendada , peab see toiming ulatuma valguse kiirusest suuremast kiirusest (mis on muidugi võimatu).

Just praeguste grupi sündmuste hulgast, sündmustest, millel ei ole kõnealuse sündmusega põhjus-tagajärg seost (st selle jaoks ei eksisteeri), valib SRT need sündmused, mida saab omistada (vastavalt kriteerium, millest räägin veidi hiljem) vaadeldava sündmusega samaaegselt ja see valik osutub sõltuvaks võrdlusraami liikumiskiirusest, millest lähtuvalt olukorda vaatleme. Sündmused, mis toimuvad samaaegselt sündmusega A tavapäraselt "puhkavas" tugiraamistikus (võrdlusraamistikus, mille ruumilis-ajalised koordinaadid on kujutatud graafikul endal), asuvad X-teljel. Sellel graafikul kujutatud sinised sirgjooned näitavad milliseid sündmusi käsitletakse sündmusega samaaegsetena Ja kui arvestada neid mõnest teisest liikuvast võrdlussüsteemist. Sõltuvalt võrdlussüsteemi liikumiskiirusest võib samaaegsete sündmuste joonel olla lai valik kaldenurki, kuid see jääb alati mineviku ja tuleviku valguskoonustest väljapoole, see tähendab oleviku tsooni.

Igaks juhuks märgin ära, et selle graafikuga toodud näide pole sugugi minu seletus SRT olemuse kohta, nii üritavad füüsikud ja matemaatikud, alustades Minkowskist, SRT-d selgitada. Minu arvates pole neil graafikutel erilist seletusvõimet. See graafik on kasulik ainult selles mõttes, et see võimaldab meil selgemalt esile tuua erinevused mõistete "minevik", "olevik" ja "tulevik" tähenduste vahel, mis neil mõistetel on klassikalises füüsikas ja SRT-s.

Klassikalises füüsikas hõlmab sündmuse A minevik kõiki neid sündmusi, mis asuvad X-telje all, sündmuse A tulevik hõlmab kõiki neid sündmusi, mis asuvad X-telje kohal, ja sündmuse A olevik kõiki neid sündmusi, mis asuvad X-teljel. X-telg ise siis on samaaegsed sündmused. Oleviku sündmuste hulk ja samaaegsete sündmuste hulk (hulga all peame silmas matemaatilist mõistet) langevad klassikalises füüsikas kokku.

Millised sündmused kuuluvad SRT terminoloogias sündmuse A minevikku, olevikku ja tulevikku, kirjeldasin eespool. Sellest kirjeldusest on selge, et erinevalt klassikalistest ideedest ei ole sündmuse A olevik ainult samaaegsed sündmused. Oleviku sündmuste kogum SRT-s on palju laiem kui klassikalistes kontseptsioonides, ja vastupidi, mineviku ja tuleviku sündmuste komplektid on oluliselt kitsendatud.

Selline sündmuste kogumite eristamine toimub STR-s rangelt sündmustevaheliste põhjus-tagajärg seoste alusel ning on lihtne näha, et sellise liigitusega on võimalik sündmusi jagada vaid kolme rühma, lihtsalt pole neljandat. Ja pean tunnistama, et sündmuste liigitamine põhjuse-tagajärje seose alusel ei tundu mulle sugugi vähem veenev kui klassikaline, mis ei põhine põhjuse-tagajärje seosel, vaid piiritleb mineviku ja tagajärje seose. tulevik sündmuste rea järgi, mis on samaaegselt kõnealuse sündmusega (kõik, mis jääb samaaegsuse joonest alla minevik , kõik, mis on üle tuleviku).

Rõhutan, et see kõik on vaid sündmuste klassifikatsioon, mille poole inimene ise pöördub, samas kui sündmuste käik maailmas ei sõltu nendest inimmanipulatsioonidest kuidagi. Nii nagu loomade elu ei sõltu teadlaste vaidlustest selle üle, millisesse perekonda nad liigitada, nii ei sõltu sündmused maailmas sellest, millisele rühmale me nad mingi sündmusega seoses omistame – mineviku gruppi, olevik, tulevik või isegi pidada neid "samaaegseks". Võime vaid vaielda selle üle, milline klassifikatsioon on veenvama alusega ja võimaldab paremini mõista maailma asjade omavahelisi seoseid.

See graafik võib olla kasulik ka seetõttu, et see näitab selgelt, et isegi SRT seisukohast on sündmustel maailmas üks toimumisjada. Kõik sündmused (graafiku punktid) ei muutu mingil moel, kui maailmapildi käsitlemist ühest inertsiaalsest referentssüsteemist (IRS) teise viia, see tähendab, et sündmuste jada igas konkreetses ruumipunktis muutub. ei muutu, kui muudame ISO, millest lähtume maailmas toimuvate sündmuste arvessevõtmisel. Referentssüsteemi muutmisest sõltub ainult see, kuidas me sellele graafikule tingliku sinise joone – sündmuste samaaegsuse joone – tõmbame (igaks juhuks rõhutan veel kord, et see meie tegevus ei mõjuta sündmusi endid ühelgi juhul tee).

Aga nüüd on lõpuks käes aeg vaadata: kuidas valida vaadeldava sündmusega samaaegseid sündmusi sellest ruumiliselt kaugete sündmuste hulgast, millel pole sellega otsest materiaalset seost? See tähendab, mis on see kriteerium, mida me kasutame sündmuste samaaegseks eri kohtades?

Saades välisest maailmast korraga kahte erinevat muljet, mõistame, et need toimingud objektiivses maailmas, mis need muljed meie meeltes tekitasid, ei tulnud lähteasjadest samal hetkel, mil need teod meieni jõudsid. Veelgi enam, kui tegevuse allikad asusid meist erineval kaugusel, järeldame, et need tegevused tulid allikatest erinevatel ajahetkedel. Ja ainult juhul, kui samaaegselt saadud toimingute allikad olid meist võrdsel kaugusel, järeldame, et tegevuse vabastamise hetked olid samaaegsed. Siin tugineme asjaolule, et tegevus läbib sama ajaga sama vahemaa. Vastupidiselt, kui teatud allikast lähtuv tegevus läbib kahte ruumipunkti liikudes sama teed, siis loeme tegevuse saabumise hetked nendesse ruumipunktidesse samaaegseks.

Joonisel 2

Valgussignaali saabumise hetked vaatlejatele A ja B loeme samaaegseteks (ning A ja B kellad on sünkroniseeritud), kui S 1 = S 2, st kui valguse läbitud teed allikast sündmuskohad on võrdsed

näitab kella sünkroniseerimise skeemi valgussignaaliga. Kui valgusimpulss lahkub allikast ja liigub sama teed kahe sündmuseni, siis loeme sellised sündmused samaaegseks. Täpselt nii sünkroniseeritakse kellad SRT-s, kuid juba enne SRT-d võiksime kõhklemata järeldada, et valguse saabumine kelladele A ja B on samaaegne. (Kuigi meetod, mille kellade sünkroonimiseks välja pakkusin, erineb mõnevõrra sellest, mida Einstein kirjeldas oma esimeses töös SRT kohta “Liikuvate kehade elektrodünaamikast”, ei ole raske näidata, et Einsteini meetod, mis põhineb peegeldunud signaalil ja minu pakutud meetod on täiesti samaväärne, kuid täpselt pakutud meetodiga, kuid ma ei kasuta Zeinsteini meetodit ainult seetõttu, et minu meetod on visuaalsem). Aga kui me vaatame sama olukorda mitte maise vaatleja, vaid näiteks Päikesega seotud võrdlussüsteemi vaatenurgast, siis näeme sama olukorda veidi teisest vaatenurgast ( vaata joonist 3).

Riis. 3

Maa igapäevase ja iga-aastase pöörlemisega seotud nihke tõttu ruumis ei ole valguse läbitav tee allikast kellani A ja valguse läbitav tee allikast kella Bni sugugi võrdsed. See tähendab, et sündmusi, mida pidasime samaaegseks Maaga seotud võrdlussüsteemis, Päikesega seotud võrdlussüsteemis, ei saa meie pakutud kriteeriumi kohaselt enam sellisteks pidada. Rõhutan, et maailmas pole midagi muutunud alates olukorra käsitlemise ülekandmisest Maa IFR-ilt Päikese IFR-ile, vaid ühel juhul peame valguse jõudmist kelladele A ja B samaaegseks meie ise ning Teisel juhul ei pea me neid sündmusi samaaegseks.

Siin võivad nende ridade lugejad mulle vastu vaielda, et kogu asi on selles, et esimesel juhul tegime Maa ISO-s sündmuste samaaegsuse määramisel vea - tegelikult ei olnud see "tõeline" samaaegsus, sest me ekslikult pidas sündmusi A ja B samaaegseks . Sündmuste tegelikku, tõelist samaaegsust saame kavandatud viisil (valguse allikast sündmusteni läbitavate teede võrdsuse kaudu) määrata ainult võrdlusraamistikus, mis on seotud valguslaine leviva keskkonnaga ( absoluutse ruumiga seotud tugiraamistikus, milles valguse kiirus on kõigis suundades võrdne) ja peame sünkroniseerima Maa kellasid, võttes arvesse Maa liikumist selle absoluutse ruumi suhtes. Olgu, olgu, ma ei pahanda. Aga kuidas me seda absoluutset ruumi avastame? Kuidas saame määrata Maa kiirust selle suhtes? Olukorda raskendab veelgi tõsiasi, et mitte ükski katse Maal ei võimalda tuvastada Maa liikumist helendava keskkonna suhtes (seal selgitan oma järgmises “Märkustes”).

Kuid isegi kui me arvame, et helendav keskkond on tegelikkuses olemas, peame mõistma, et SRT-s sünkroniseeritakse kellad ilma seda keskkonda leidmata. Kui SRT-s räägitakse sündmuste samaaegsusest, siis räägitakse sündmuste samaaegsusest, mis on määratud viisil, mida ma eespool kirjeldasin. Just see samaaegsus on suhteline (ja mitte mingil muul viisil defineeritud sündmuste samaaegsus); just seda samaaegsust STR-s kasutatakse kellade sünkroniseerimiseks ja aja mõõtmiseks liikuvates referentssüsteemides. Just selline aeg, mida mõõdetakse täpselt sellise samaaegsuse abil, osutub liikuvatel referentssüsteemidel aeglustuvaks puhkavate võrdlussüsteemide suhtes (aja mõõtmisest liikuvates referentssüsteemides kirjutan ka järgnevas “Märkused ”).

Teisisõnu, STR-s omaks võetud sündmuste samaaegsuse määramise meetod (minu sõnastuses näeb see välja nii: sündmused on teatud ISO-s samaaegsed, kui ühest allikast nendeni jõudev valgussignaal on selles ISO-s läbinud sama tee) konventsioon, mis on inimeste vahel aktsepteeritud, et oleks mugav mõõta kogust, mida me nimetame ajaks. Me sõnastame looduses avastatud mustrid, võttes arvesse seda kokkulepet ja võttes arvesse sellest tulenevat aja määramise meetodit liikuvates võrdlussüsteemides - see tähendab, et loodusseaduste sõnastused osutuvad sõltuvaks meie esialgsetest sätetest. See on Poincaré järgi loodusseaduste "konventsionaalsus". Sellel Poincaré seisukohal pole midagi pistmist subjektivismi ega looduse objektiivsete seaduste eitamisega. Jah, loodusel on omad, inimesest sõltumatud mustrid, täpsemalt kõik looduses toimuvad protsessid on loomulikud (ehk neil on põhjus), aga inimene ise loob oma “koordinaatsüsteemi”, mille prisma kaudu ta maailma vaatab. , millega seoses ta püüab jäädvustada looduslikke mustreid ning Loodusseaduste näol saadud tulemus on inimese enda valitud loodusseaduste ja nende seaduste fikseerimise meetodi keeruline süntees. Rõhutan, et teadlased hakkasid loodusseadusi sel viisil sõnastama mitte pärast Poincaré kahjulikku mõju neile, kogu teadusajaloo jooksul on loodusseadusi niimoodi sõnastatud, kuid Poincaré juhtis sellele vaid teadlaste tähelepanu. .

Mis on näiteks energia jäävuse seadus, kui mitte konventsioon? Eksib see, kes usub, et looduses on tegelikult mingi aine (või midagi veel vähem arusaadavat) nimega energia, mis säilib erineva iseloomuga protsesside käigus, energia mõistel puudub otsene seos objektiivse maailmaga. See tähendab, et energia mõiste kaasamine maailmast mõtlemisse on loomulike mustrite salvestamise viis, mis on inimestele mugav, ei muud. Noh, okei, ma kaldun kõrvale, energiast rääkimine võib selle märkme teemast liiga kaugele viia, ma parem pöördun tagasi sündmuste samaaegsuse mõiste juurde.

Niisiis, selle märkuse epigraafis antud Penrose'i idee, et kui ühe mööduja jaoks on teise möödujaga kohtumise hetkel eskadrilli lahkumine Andromeeda udukogust samaaegne, siis teise mööduja jaoks on eskadrilli lahkumine. ei ole enam samaaegne, ei tähenda midagi muud kui seda, kui vaatate teatud allikast, mis asub kuskil Maa ja Andromeeda udukogu vahel, valguse läbitud teed näidatud sündmusteni (ühelt poolt jalakäijate kohtumine ja lahkumine). eskadrilli teiselt poolt) ühe mööduja poolelt, siis näeme, et valguse tee allikast Maale oli võrdne valguse teega allikast Andromeeda udukogusse (sündmused on samaaegsed) , kuid teise mööduja seisukohalt pole need teed võrdsed (ajaliselt on sündmused erinevad). Loodan, et miks sama footoni teekond erinevates ISO-des erinevaks osutub, on kõigile selge? Kui ei, siis soovitan pöörduda liikuva vankri näite poole.

Kui liikuvas rongis teeb reisija paar sammu, siis rongis ISO kõnnib ta vaid paar meetrit, aga kui vaatame reisija liikumist maaga ühendatud ISO-st, siis jalakäija kõnnib juba mitukümmend. meetrit maapinna suhtes.

Sama juhtub meie puhul valgusega. Tulenevalt ühe jalakäija liikumisest valguse suunas ja teise selle suunas, osutub valguse poolt läbitav tee allikast jalakäijateni nende jalakäijate seisukohast erineva pikkusega ning seetõttu on arvamused selle valguskiire poolt sünkroniseeritud sündmuste samaaegsuse või mittesamaaegsuse kohta erinevate möödujate jaoks erinevad. Paraku kaob kogu relatiivsusteooria “imelisus” otse meie silme all (kui muidugi suutsin oma mõtted lugejale õigesti edastada).

Ärge lihtsalt arvake, et kogu SRT lõpeb sündmuste valgusega sünkroonimise meetodiga; täpsemalt, kõik SRT "imed" tulenevad täpselt sündmuste sünkroonimise meetodist. Muidugi mitte; Michelson-Morley eksperimendi tulemust ei saa tõlgendada kella sünkroonimise kokkuleppe tagajärjena. Püüan eraldada maailma teatud omadused, mis ilmnesid tänu SRT-le, oma järgmistes “Märkustes” SRT-s tutvustatud sündmuste samaaegsuse tuvastamise meetodi tagajärgedest.

Selle minu märkme “Sündmuste samaaegsusest” tekst osutus üsna pikaks ja võib-olla hakkas nii mõnelgi lugejal lugedes loogiline niit kaduma. Seetõttu esitan nüüd lühidalt ja järjekindlalt peamised mõtted, mida soovisin lugejale edastada.

1. Kõik ideed Maailma kohta (sealhulgas näiteks "Kas maailm eksisteerib hetkeseisundi kujul, mida nimetatakse olevikuks või mitte?") tuleb võtta ainult kogemusest (loomulikult, jätmata tähelepanuta loogilisi järeldusi).

2. Kogemuse kriitiline analüüs näitab, et Maailma ja isegi eraldiseisva asja samaaegset hetkeseisundit kogemus ei tuvasta.

3. Sündmuste samaaegsuse mõiste inimese peas peegeldab objektiivses maailmas toimuva tegevuse samaaegset jõudmist teatud ruumipunkti. See tähendab, et kogemusest ilmnev samaaegsus on ühekohaliste sündmuste samaaegsus.

4. Ruumiliselt eraldatud punktides toimuvate sündmuste puhul puudub meil otsene tunnetus, mis võimaldaks meil neid sündmusi ajas jaotada. Kriteerium, mille järgi saab ruumiliselt eraldatud sündmusi ajas võrrelda, on loogiline kriteerium: põhjuse-tagajärje seos. Kõik, mis oli sündmuse põhjuseks, on minevik; kõik, mis selle sündmuse tagajärjeks saab, on tulevik. Ja sündmused, mille vahel puudub põhjus-tagajärg seos, ei kuulu ei minevikku ega tulevikku ning SRT-s nimetatakse neid kokkuleppeliselt olevikuks.

5. Meil ​​puudub otsene sündmuste samaaegsuse või mittesamaaegsuse tunne ruumiliselt eraldatud sündmuste puhul, mis ei ole üksteisega põhjuslikult seotud, ja seetõttu oleme aja mõõtmise eesmärgil mingi loogilise kriteeriumi järgi üksteisega ühenduses. muud sündmused, mida me nimetame samaaegseks.

6. SRT-s nimetatakse sündmusi samaaegseks, kui ühest allikast tulev valgusimpulss nende sündmusteni jõudes läbis ruumis sama tee.

7. Liikuva etalonsüsteemi nihke tõttu tavapäraselt paigalseisva referentssüsteemi suhtes osutub valguse tee pikkus paigalseisvas ja liikuvas referentssüsteemis erinevaks, mistõttu järeldatakse samaaegse või mittesamaaegsuse kohta. lõikes 6 sätestatud kriteeriumi alusel tehtud sündmused osutuvad sõltuvaks võrdlussüsteemist, millest sündmusi vaadeldakse.

« Füüsika – 11. klass"

Kuni 20. sajandi alguseni. keegi ei kahelnud, et aeg on absoluutne.
Kaks sündmust, mis on Maa elanike jaoks samaaegsed, on samaaegsed mis tahes kosmosetsivilisatsiooni elanike jaoks.
Relatiivsusteooria loomine viis järeldusele, et see pole nii.

Klassikaliste ideede läbikukkumise põhjus ruumi ja aja kohta on vale oletus interaktsioonide ja signaalide hetkelisest ülekandumise võimalusest ühest ruumipunktist teise.
Interaktsioonide edastamise ülima piiratud kiiruse olemasolu eeldab igapäevakogemusel põhinevate tavapäraste ruumi ja aja mõistete põhjalikku muutmist.
Idee absoluutsest ajast, mis voolab lõplikult antud tempos, täiesti sõltumatult ainest ja selle liikumisest, osutub valeks.

Kui eeldada signaalide hetkelise levimise võimalust, siis on absoluutselt mõttekas väide, et sündmused kahes ruumiliselt eraldatud punktis A ja B toimusid samaaegselt.
Saate asetada kella punktidesse A ja B ning sünkroonida need hetkesignaalide abil.
Kui selline signaal saadetakse punktist A näiteks kell 0:45 ja samal ajahetkel kella B järgi jõuab see punkti B, siis kellad näitavad sama aega, st töötavad sünkroonselt.
Kui sellist kokkusattumust pole, siis saab kellasid sünkroniseerida liigutades edasi neid kellasid, mis signaali saatmise hetkel näitavad lühemat aega.

Kõik sündmused, näiteks kaks välgulööki, on samaaegsed, kui need toimuvad samade sünkroniseeritud kellade näitude korral.

Ainult sünkroniseeritud kellad punktidesse A ja B paigutades saab otsustada, kas nendes punktides toimus kaks sündmust samaaegselt või mitte.
Kuid kuidas saate sünkroonida üksteisest teatud kaugusel asuvaid kellasid, kui signaali levimise kiirus ei ole lõpmatu?

Kellade sünkroonimiseks on loomulik kasutada valgust või elektromagnetilisi signaale üldiselt, kuna elektromagnetlainete kiirus vaakumis on rangelt määratletud konstantne väärtus.

Seda meetodit kasutatakse kella raadio kaudu kontrollimiseks.
Ajasignaalid võimaldavad teil kella sünkroonida täpse võrdluskellaga.
Teades kaugust raadiojaamast majani, saate arvutada signaali viivituse korrektsiooni.
See muudatus on muidugi väga väike. Igapäevaelus see mingit märgatavat rolli ei mängi.
Kuid tohututel kosmilistel kaugustel võib see osutuda üsna oluliseks.

Vaatame lähemalt lihtsat kella sünkroonimise meetodit, mis ei nõua arvutusi.
Oletame, et astronaut tahab teada, kas kellad A ja B, mis on paigaldatud kosmoselaeva vastasotstesse, töötavad samal ajal.
Selleks, kasutades laeva suhtes paigal seisvat ja selle keskel asuvat allikat, tekitab astronaut valgussähvatust.
Valgus jõuab mõlema kellani korraga. Kui kella näidud on sel hetkel samad, siis on kellad sünkroonsed.

Kuid see juhtub ainult võrdlussüsteemis K 1 seotud laevaga.
Samas võrdlussüsteemis TO, mille suhtes laev liigub, on asend erinev.
Laeva vööris asuv kell liigub eemale kohast, kus allikast tulenev valgussähvatus toimus (OS-i koordinaadiga punkt) ja kella A jõudmiseks peab tuli läbima poole suurema vahemaa. laeva pikkus.
Seevastu ahtris asuv kell B läheneb välgu asukohale ja valgussignaali teekond on alla poole laeva pikkusest.
Pildil koordinaadid X Ja x 1 langevad kokku haiguspuhangu hetkel.

Alloleval joonisel on näidatud võrdlusraamide asukoht hetkel, mil valgus jõuab kella B.

Seega süsteemis asuv vaatleja TO, järeldab: signaalid ei jõua korraga mõlema kellani.

Kõik kaks sündmust punktides A ja B samaaegselt võrdlussüsteemis K 1, ei ole süsteemis üheaegselt TO.
Aga süsteemi relatiivsusprintsiibi järgi K 1 Ja TO täiesti võrdsed.
Kumbagi neist võrdlusraamistikest ei saa eelistada, seega oleme sunnitud jõudma järeldusele:
ruumiliselt eraldatud sündmuste samaaegsus on suhteline.
Samaaegsuse suhtelisuse põhjuseks on, nagu näeme, signaali levimise piiratud kiirus.

Just samaaegsuse relatiivsuses peitub lahendus sfääriliste valgussignaalidega paradoksile, millest oli juttu eelmises teemas.
Valgus jõuab samaaegselt punktidesse O, mille keskpunkt on sfääriline pind ainult paigal oleva vaatleja seisukohast süsteemi K suhtes.
Süsteemiga seotud vaatleja vaatevinklist K 1 valgus jõuab nendesse punktidesse erinevatel aegadel.

Muidugi on ka vastupidi:
võrdlusraamis oleva vaatleja seisukohast TO valgus jõuab punktideni sfääri pinnal, mille keskpunkt on O 1 erinevatel ajahetkedel, mitte samaaegselt, nagu see võrdlusraamis vaatlejale näib K 1.

Järeldus: paradoksi pole tõesti olemas.

Niisiis,
sündmuste samaaegsus on suhteline.
Seda on võimatu ette kujutada, kuna valguse kiirus on palju suurem kui kiirus, millega oleme harjunud liikuma.

22.01.2015

36. tund (10. klass)

Teema. Sündmuste samaaegsuse suhtelisus

Albert Einsteini SRT-le pühendatud artikkel “Liikuvate kehade elektrodünaamika” kirjutati 1905. aastal ja 1907. aastal esitas autor selle Berni ülikooli konkursile. Üks professoritest tagastas oma töö Einsteinile sõnadega: "Ma ei saa üldse aru, mida te siia kirjutasite." 1916. aastal kirjutati teos üldisest relatiivsusteooriast. Vaevalt, et leidus veel üht teadlast, kelle isiksus oleks kogu planeedi elanikkonna seas nii populaarne ja ärataks üldist huvi.

STR-i seisukohalt ei ole sündmuste kestus, liikumise hulk ja keha mass absoluutväärtused, need sõltuvad vaadeldavate objektide liikumiskiirusest vaatleja suhtes. SRT mõju hakkab ilmnema valguse kiirusele lähedasel kiirusel ning tavaliste, maiste kiiruste korral saab tuntud klassikaliste valemite abil arvutada objektide liikumist ja omadusi. Relatiivsusteooria on füüsikaliste liikumisseaduste edasine üldistus, edasiarendus. See ei tühista, vaid sisaldab vajaliku komponendina kogu klassikalist mehaanikat.
Vaatleme mõningaid SRT-st tulenevaid tagajärgi:

Kiiruste liitmise relativistlik seadus.

Kui keha liigub ühes võrdlussüsteemis kiirusega v, siis teises tugisüsteemis, mille suhtes esimene tugiraam liigub kiirusega v1 samas suunas, määratakse keha kiirus avaldisega:

Sellest valemist:

• aadressil v<

Sündmuste samaaegsuse suhtelisus

Newtoni mehaanikas on kahe sündmuse samaaegsus absoluutne ega sõltu tugiraamistikust. See tähendab, et kui kaks sündmust toimuvad süsteemis K ajahetkedel t ja t 1 ning süsteemis K' vastavalt ajahetkedel t' ja t' 1 , siis kuna t=t', on ajavahemik kahe sündmuse vahel mõlemas sama. võrdlussüsteemid

Erinevalt klassikalisest mehaanikast on erirelatiivsusteoorias kahe erinevates ruumipunktides toimuva sündmuse samaaegsus suhteline: sündmused, mis on samaaegsed ühes inertsiaalses võrdluskaadris, ei ole samaaegsed teistes esimese suhtes liikuvates inertsiaalkaadrites. Joonisel on kujutatud diagramm

eksperiment, mis seda illustreerib. Võrdlusraam K on ühendatud Maaga, raam K’ on ühendatud Maa suhtes sirgjooneliselt ja ühtlaselt kiirusega v liikuva autoga. Punktid A, M, B ja vastavalt A’, M’ ja B’ on tähistatud Maa peal ja vankris, AM=MB ja A’M’=M’B’. Sel hetkel, kui näidatud punktid langevad kokku, toimuvad punktides A ja B sündmused - kaks välgulööki. K süsteemis saabuvad mõlema raketi signaalid punkti M üheaegselt, kuna AM = MV ja valguse kiirus

igas suunas sama. Autoga ühendatud süsteemis K' jõuab signaal punktist B' varem punkti M' kui punktist A', sest valguse kiirus

on kõikides suundades sama, kuid M' liigub punktist B' saadetud signaali poole ja eemaldub punktist A' saadetud signaalist. See tähendab, et sündmused punktides A’ ja B’ ei ole samaaegsed: sündmused punktis B’ toimusid varem kui punktis A’. Kui auto liiguks vastassuunas, oleks tulemus vastupidine.

Ruumiliselt eraldatud sündmuste samaaegsuse mõiste on suhteline. Relatiivsusteooria postulaatidest ja signaalide lõpliku levikiiruse olemasolust järeldub, et aeg voolab erinevates inertsiaalsetes tugisüsteemides erinevalt.

Lorentzi teisendused

Vastavalt erirelatiivsusteooria kahele postulaadile on koordinaatide ja aja vahel seosed kahes inertsiaalsüsteemis K ja K", mida nimetatakse Lorentzi teisendused. Lihtsamal juhul, kui süsteem K' liigub süsteemi K suhtes kiirusega v, nagu on näidatud joonisel (vt allpool), on koordinaatide ja aja Lorentzi teisendused järgmisel kujul:

, , , ,

, , , .

Lorentzi teisendustest tuleneb tihe seos ruumiliste ja ajaliste koordinaatide vahel relatiivsusteoorias; Ajast ei sõltu mitte ainult ruumilised koordinaadid (nagu kinemaatikas), vaid ka aeg mõlemas võrdlussüsteemis sõltub ruumilistest koordinaatidest, samuti võrdlussüsteemi K’ liikumiskiirusest.

Lorentzi teisenduste valemid muutuvad v/c juures kinemaatika valemiteks<<1.

Sel juhul

Relatiivsusteooria valemite üleminek kinemaatika valemiteks tingimusel v/c<<1 является проверкой справедливости этих формул.

Kodutöö:

1. E.V. Korshak, A.I. Ljašenko, V.F. Savtšenko. Füüsika. 10. klass, “Genesis”, 2010. Korda §37 (lk 127-129).

2. Õppeloengu materjal.

3. Vasta küsimustele 1-3 suuliselt lk.129.

	|	järgmine loeng ==>
Relatiivsusteooria ajaloost	|