Relativita simultánnosti

Účel lekcie: vytvoriť nové predstavy o priestore a čase; teória relativity dokázala, že udalosti, ktoré sú súčasné pre obyvateľov Zeme, nemusia byť simultánne pre obyvateľov inej vesmírnej civilizácie.

Počas vyučovania

1. Kontrola domácich úloh metódou frontálneho prieskumu

A) Za akým účelom sa mnohí vedci pokúšali zistiť pohyb Zeme vo vzťahu k éteru?

B) Ako sa A. Einstein postavil k problému „hľadania rozdielu medzi inerciálnymi sústavami“?

C) Formulujte hlavný postulát teórie relativity.

D) Formulujte druhý postulát teórie relativity.

D) Prečo si zverejnenie postulátov teórie relativity vyžadovalo určitú vedeckú odvahu?

E) Uvažujme o príklade, keď pozorovatelia vidia stred gule v rôznych bodoch priestoru.

G) Čo je podstatou rozporu s posledným príkladom?

2. Učenie sa nového materiálu

A) Tradične sa verilo, že čas je absolútna veličina a plynie raz a navždy daným tempom. Vytvorenie teórie relativity však ukázalo, že to tak nie je.

B) Faktom je, že klasické predstavy o čase a priestore boli založené na predpoklade možnosti okamžitého prenosu signálov a interakcií z jedného miesta v priestore do druhého. Druhý postulát o rýchlosti svetla si vyžaduje zmenu každodenných predstáv o priestore a čase.

Čas neplynie stanoveným tempom raz a navždy. Ak by bol signál prenášaný okamžite, potom by sme mohli hovoriť o simultánnosti udalostí, ktoré sa vyskytli na priestorovo oddelených miestach. Dokonca aj hodiny mohli byť synchronizované absolútne presne s okamžitým prenosom signálu. Nechajte okamžitý signál ísť z bodu A o 12 hodín 10 minút a dorazí do bodu B v rovnakom čase, potom sú hodiny umiestnené v týchto bodoch synchrónne.

Udalosti sa vyskytujú súčasne, ak synchrónne hodiny ukazujú rovnaký čas.

Elektromagnetické signály pomáhajú synchronizovať hodiny, pretože ich rýchlosť je presne definovaná a konštantná. Pri kontrole hodín cez rádio sa obrovské množstvo hodín synchronizuje s presnými referenčnými hodinami. Môžete vypočítať korekciu oneskorenia signálu, ak viete, ako ďaleko sú od vás referenčné hodiny. Táto novela nemá v každodennom živote význam. Významný môže byť len pri veľkých kozmických vzdialenostiach.

Zoberme si jednu z metód synchronizácie hodín.

Na vesmírnej lodi sú na opačných koncoch nainštalované hodiny A a B. Astronaut chce skontrolovať, či bežia synchrónne. V strede lode je svetelný zdroj, pomocou ktorého astronaut vytvára záblesk. Ak svetlo dosiahne hodiny v rovnakom čase, potom hodiny pracujú synchronizovane. Toto sa stane iba v referenčnom systéme K 1

Ak vezmeme do úvahy pohyb lode vzhľadom na referenčnú sústavu K, všetko bude inak.

Od miesta, kde došlo k záblesku (bod so súradnicou OS), sa hodiny umiestnené na prove lode vzdialia. Svetelná vlna musí prejsť vzdialenosť väčšiu ako polovicu dĺžky lode, aby dosiahla hodiny. K miestu záblesku sa blížia hodiny B, ktoré sa nachádzajú na korme lode.To znamená, že v tomto prípade svetelná vlna prejde vzdialenosť menšiu ako polovicu dĺžky lode.

Na obrázku a) sa súradnice x 1 a x v okamihu záblesku zhodujú.

Na obrázku b) môžete vidieť, ako sa svetelná vlna dostáva k hodinám umiestneným na korme.

Ďalší astronaut z referenčného rámca K vidí, že svetelné signály nedosahujú hodiny súčasne.

To znamená, že akékoľvek udalosti, ktoré sú v systéme K1 simultánne, nie sú v systéme K simultánne.

Rovnosť sústav K 1 a K vyplýva z princípu relativity, t.j. tieto systémy sú úplne rovnocenné. Na základe toho usudzujeme: simultánnosť priestorovo oddelených udalostí je relatívna.

Žijeme vo svete rýchlostí oveľa nižších ako je rýchlosť svetelných vĺn, preto je veľmi ťažké predstaviť si relativitu simultánnosti udalostí. Simultánnosť udalostí je však relatívna.

3. Posilnenie naučeného materiálu

A) Prečo sa klasické myšlienky, že čas je absolútny, ukázali ako neudržateľné?

B) Ako sa synchronizujú hodiny?

C) Dôkaz, že simultánnosť udalostí je relatívna.

Poďme zhrnúť lekciu.

Domáca úloha:

RELATIVITA SÚČASNOSTI

Až do začiatku 20. storočia nikto nepochyboval o tom, že čas je absolútny. Dve udalosti, ktoré sú simultánne pre obyvateľov Zeme, sú simultánne pre obyvateľov akejkoľvek vesmírnej civilizácie. Vytvorenie teórie relativity ukázalo, že to tak nie je.

Dôvodom zlyhania klasických predstáv o priestore a čase je nesprávny predpoklad o možnosti okamžitého prenosu interakcií a signálov z jedného bodu v priestore do druhého. Existencia konečnej konečnej rýchlosti prenosu interakcií si vyžaduje hlbokú zmenu v zvyčajných konceptoch priestoru a času na základe každodenných skúseností. Myšlienka absolútneho času, ktorý plynie raz a navždy daným tempom, úplne nezávisle od hmoty a jej pohybu, sa ukazuje ako nesprávna.

Ak predpokladáme okamžité šírenie signálov, potom tvrdenie, že deje v dvoch priestorovo oddelených bodochA AIN stalo v rovnakom čase by dávalo absolútny zmysel. Dá sa umiestniť na bodyA AIN hodiny a synchronizujte ich pomocou okamžitých signálov. Ak je takýto signál odoslaný zA , napríklad v0 h45 min a je v rovnakom čase podľa hodínIN prišiel k veciIN , potom to znamená, že hodiny ukazujú rovnaký čas, teda bežia synchrónne. Ak takáto náhoda neexistuje, potom je možné hodiny synchronizovať posunutím dopredu tých hodín, ktoré v momente vyslania signálu ukazujú kratší čas.

Akékoľvek udalosti, napríklad dva údery blesku, sú simultánne, ak nastanú pri rovnakých údajoch synchronizovaných hodín.

Iba umiestnením na bodyA AIN synchronizovaných hodín, je možné posúdiť, či dve udalosti nastali v týchto bodoch súčasne alebo nie. Ako však môžete synchronizovať hodiny umiestnené v určitej vzdialenosti od seba, ak rýchlosť šírenia signálu nie je nekonečná?

Na synchronizáciu hodín je prirodzené uchýliť sa k svetlu alebo elektromagnetickým signálom vo všeobecnosti, pretože rýchlosť elektromagnetických vĺn vo vákuu je presne definovaná konštantná hodnota.

Toto je metóda používaná na kontrolu hodín cez rádio. Časové signály vám umožňujú synchronizovať hodinky s presnými referenčnými hodinami. Keď poznáte vzdialenosť od rozhlasovej stanice k domu, môžete vypočítať korekciu oneskorenia signálu. Tento pozmeňujúci a doplňujúci návrh je, samozrejme, veľmi malý. V každodennom živote nehrá žiadnu významnú úlohu. Ale pri obrovských kozmických vzdialenostiach sa to môže ukázať ako dosť významné.

Pozrime sa bližšie na jednoduchú metódu synchronizácie hodín, ktorá nevyžaduje žiadne výpočty. Povedzme, že astronaut chce vedieť, či hodiny tikajú súčasne. A A IN, inštalovaný na opačných koncoch kozmickej lode (obr. 40). Na tento účel astronaut pomocou zdroja, ktorý je stacionárny vzhľadom na loď a nachádza sa v jej strede, vytvára záblesk svetla. Svetlo dopadá na obe hodiny súčasne. Ak sú hodnoty hodín v tomto okamihu rovnaké, potom sú hodiny synchrónne.

Ryža. 40

To však bude platiť len vo vzťahu k referenčnému systému TO 1 spojené s loďou. V rovnakom referenčnom systéme TO, vzhľadom na ktorý sa loď pohybuje, je poloha iná. Hodiny na prove lode sa vzďaľujú od miesta, kde došlo k záblesku svetla zo zdroja (bod so súradnicou OS) a dosiahnuť hodiny A, svetlo musí prejsť vzdialenosť väčšiu ako je polovica dĺžky lode (obr. 41, a, 6). Naopak, hodiny IN na korme sa blížia k bodu vzplanutia a dráha svetelného signálu je menšia ako polovica dĺžky lode. (Na obr. 41 súradnice X A X 1 sa zhodujú v čase vypuknutia; na obr. 41, b znázorňuje polohu referenčných systémov, keď svetlo dosiahne hodiny IN.) Preto pozorovateľ v systéme TO dôjde k záveru, že signály nedosahujú obe hodiny súčasne.

Ryža. 41

Akékoľvek dve udalosti v bodochA AIN , súčasne v systémeTO 1 nie súčasne v systémeTO . Ale kvôli princípu relativity systémuTO 1 ATO úplne rovnocenné. Žiadny z týchto systémov nemôže byť preferovaný. Preto sme nútení dospieť k záveru, že simultánnosť priestorovo oddelených udalostí je relatívna. Dôvodom relativity simultánnosti je, ako vidíme, konečná rýchlosť šírenia signálu.

Práve v relativite simultánnosti spočíva riešenie paradoxu s guľovými svetelnými signálmi. Svetlo súčasne dosiahne body na guľovej ploche so stredomO len z pohľadu pozorovateľa v pokoji vzhľadom na systémTO . Z pohľadu pozorovateľa spojeného so systémomK 1 svetlo dosiahne tieto body v rôznych časoch.

Samozrejme, platí to aj naopak: v systémeTO svetlo dosahuje body na povrchu gule so stredomO 1 v rôznych časových bodoch a nie súčasne, ako sa to javí pozorovateľovi v systémeTO 1 .

Z toho vyplýva, že v skutočnosti nejde o žiadny paradox.

Simultánnosť udalostí je relatívna. Nie sme schopní si to predstaviť, „cítiť“ to, pretože rýchlosť svetla je oveľa väčšia ako rýchlosť, ktorou sa pohybujeme.

HLAVNÉ DÔSLEDKY VYPLÝVAJÚCE Z POSTULÁTOV TEÓRIE RELATIVITY

Z postulátov teórie relativity vyplýva množstvo dôležitých dôsledkov týkajúcich sa vlastností priestoru a času. Nebudeme sa pozastavovať nad pomerne zložitým zdôvodňovaním týchto dôsledkov. Obmedzíme sa len na ich krátky zoznam.

Relativita vzdialeností

Vzdialenosť nie je absolútna hodnota, ale závisí od rýchlosti pohybu telesa vzhľadom na daný referenčný systém.

Označme podľa l 0 dĺžka tyče v referenčnom rámci K, vzhľadom na ktorú je tyč v pokoji. Potom dĺžka l tejto tyče v referenčnom systéme TO 1 , vzhľadom na ktorý sa tyč pohybuje rýchlosťou, je určená vzorcom

(2.1)

Ako je možné vidieť z tohto vzorca, l > l 0 Ide o relativistické zmenšenie veľkosti telesa v pohyblivých referenčných sústavách (relativistické efekty sú tie, ktoré sú pozorované pri rýchlostiach pohybu blízkych rýchlosti svetla).

Relativita časových intervalov

Nech je časový interval medzi dvoma udalosťami vyskytujúcimi sa v rovnakom bode v inerciálnej sústaveTO , je rovnaký 0 . Tieto udalosti môžu byť napríklad dva údery metronómu odpočítavajúce sekundy.

Potom interval  medzi rovnakými udalosťami v referenčnom rámci K 1 , pohybujúce sa vzhľadom na systém TO s rýchlosťou sa vyjadruje takto:

(2.2)

To je zrejmé >  0 . Toto je relativistický efekt dilatácie času v pohyblivých referenčných rámcoch.

Ak  <<с, то в формулах (2.1) и (2.2) можно пренебречь величиной . Тогда l  l 0 A  0 t.j. relativistické zmenšovanie veľkosti telies a dilatáciu času v pohybujúcej sa referenčnej sústave možno ignorovať.

Relativistický zákon sčítania rýchlostí

Nový zákon sčítania rýchlostí zodpovedá novým relativistickým predstavám o priestore a čase. Je zrejmé, že klasický zákon sčítania rýchlostí nemôže platiť, pretože je v rozpore s tvrdením o stálosti rýchlosti svetla vo vákuu.

Ak sa vlak pohybuje rýchlosťou a svetelná vlna sa šíri vo vozni v smere pohybu vlaku, potom by sa jej rýchlosť vzhľadom na Zem mala opäť rovnať , ale nie . Nový zákon o pridávaní rýchlostí by mal viesť k požadovanému výsledku.

Zákon sčítania rýchlostí si zapíšeme pre špeciálny prípad, keď sa teleso pohybuje po osi X 1 referenčné systémy TO 1 , ktorý sa zase pohybuje rýchlosťou vzhľadom na referenčný systém TO. Navyše, počas pohybu, súradnicové osi X A X 1 sa po celý čas zhodujú a súradnicové osi Y A Y 1 , Z A Z 1 zostanú rovnobežné (obr. 42).

Ryža. 42

Označme rýchlosť telesa vzhľadom k TO 1 cez  1 a rýchlosť toho istého telesa vzhľadom na TO cez  2 . Potom bude mať relativistický zákon sčítania rýchlosti tvar

(2.3)

Ak <<с A  1 <<с , potom členom v menovateli môžeme zanedbať a namiesto (2.3) dostaneme klasický zákon sčítania rýchlostí: 2 =  1 +  .

O  1 =c rýchlosť  2 tiež rovný s, ako to vyžaduje druhý postulát teórie relativity. naozaj,

Pozoruhodnou vlastnosťou relativistického zákona o sčítaní rýchlostí je, že pri akýchkoľvek rýchlostiach  1 A  (samozrejme nie veľké c) výsledná rýchlosť  2 nepresahuje s.

Relativistický zákon sčítania rýchlostí je platný, ale nie jasný. Predstavte si veľkú vesmírnu raketu, ktorá sa pohybuje vzhľadom na Zem rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla c. Štartuje z neho malá raketa a nadobudne rýchlosť blízku rýchlosti pomerne veľkej rakety. Rýchlosť malej rakety voči Zemi však bude takmer rovnaká ako tá veľká.

? 1 . Pri akých rýchlostiach pohybu sa relativistický zákon sčítania rýchlostí transformuje na klasický (Galileov zákon)? 2 . Aký je zásadný rozdiel medzi rýchlosťou svetla a rýchlosťou pohybu všetkých telies?

? Aké udalosti sa nazývajú simultánne?

Populárne o Einsteinovi a SRT

Jedného rána, keď sa Einstein dobre vyspal, posadil sa na posteli a zrazu si uvedomil, že dve udalosti, ktoré sa u jedného pozorovateľa vyskytnú súčasne, u iného nemusia byť súčasne!
Teda Einstein relatívna simultánnosť udalostí!

Príklad

Zhenya a Volodya sa zabávajú strieľaním strašiakov a hraním hry "Kto je na prvom?" Ak vystrelíte pred súperom, vyhráte. A simultánne strely sú remízou. Ak by hráči stáli vedľa seba, bolo by ľahké určiť postupnosť alebo simultánnosť udalostí vyskytujúcich sa v jednom bode. Hráči sú však od seba vzdialení: Zhenya stojí na prove a Volodya stojí na korme dlhého parníka, ktorý sa rúti rýchlosťou blízkou svetla.

Pravidlá hodnotenia sú nasledovné: je potrebné, aby svetelné záblesky vysielané z udalostí v momentoch výstrelov dorazili do stredu vzdialenosti medzi udalosťami. Svetelné signály sa spojili - súčasnosť udalostí je zrejmá, oddelene - udalosti nie sú simultánne. Skorý signál je zo skorej udalosti, neskorý signál je z neskorej udalosti.

Toto je Einsteinova definícia simultánnosti. Upozorňujeme: používajú sa svetelné signály, ktoré sú úplne ľahostajné k rýchlostiam ich zdrojov.

Pravidlá posudzovania sú jednoduché, no v kombinácii s Einsteinovými postulátmi to vedie k nečakanému výsledku.

Dovoľte mi ešte raz pripomenúť postuláty. Po prvé: úplná fyzická rovnosť rovnomerných priamočiarych pohybov a odpočinku. Po druhé: nezávislosť rýchlosti svetla od rýchlosti svetelného zdroja.

Pre objektívnosť sú vymenovaní dvaja sudcovia: kapitán parníka, ktorý stojí na palube presne v strede medzi hráčmi, a maják, ktorý stojí na brehu rieky (na akom mieste na brehu sa zatiaľ nevie) . Na povel strieľajte!
Nechajte oba blesky dosiahnuť kapitána z rôznych smerov spoločne. Oznamuje: „Súčasné výstrely! Nakreslite!"

Maják s ním však nesúhlasí a kričí: „Neexistuje žiadna simultánnosť! Prvý výstrel bol na korme!“ Prečo došlo k nezhodám medzi porotou?

Pre jednoduchosť nech kapitán práve vo chvíli, keď sa k nemu zhodujú oba svetelné záblesky výstrelov, prejde rovno okolo majáka. Potom tieto záblesky prišli k majákovi spoločne a videl to isté ako kapitán. Na rozdiel od kapitána však dôstojník bóje nemohol vyhlásiť simultánnosť výstrelov, pretože medzi výstrelmi nebol v strede svojej pobrežnej vzdialenosti. Veď zatiaľ čo sa svetlo blesku presúvalo od hráčov k rozhodcom, loď sa stihla pohnúť vpred. A ak kapitán, ktorý bol v strede parníka, len po výstreloch dobiehal bójku, znamená to, že skôr, než sa rozhodcovia priblížili, bolo miesto strážcu bójky bližšie k prove parníka, teda do strely Zhenya. Kým sa svetlo výstrelov pohybovalo smerom k rozhodcom, parník sa pohol doľava.

A keďže záblesk najbližšieho - Zhenyinho - výstrelu prišiel k majákovi spolu s Volodinou, znamená to, že Volodin blesk cestoval dlhšie a vyrazil skôr (pretože rýchlosť svetla nezávisí od rýchlosti svetelného zdroja - druhý postulát ). Záblesk pravdepodobne dosiahol stred pobrežnej vzdialenosti medzi Volodinovými výstrelmi pred Ženinou. Keby tam bol pozorovateľ, videl by Volodinov záblesk skôr ako Zhenya. Tu je základ pre vyhlásenie strážcu majáka o Voloďovom víťazstve.

Takže dvaja sudcovia, ktorí boli na rovnakom mieste, posudzovali rovnaké udalosti odlišne. Prvý ich vyhlásil za simultánne, druhý za viacčasové. Ukázalo sa, že simultánnosť nie je absolútna, ale relatívna. Záleží na pohybe pozorovateľov!

Aj keby to bolo naopak - bójka sa pohybovala (a s ňou aj breh) a parník bol nehybný, potom vďaka bezpodmienečnej relativite rýchlostí a nezávislosti rýchlosti svetla od rýchlosti svetelný zdroj, výsledok by bol rovnaký.

Zmena uhla pohľadu na referenčné systémy nezmení udalosti v nich zaznamenané. Simultánnosť udalostí zostane relatívna.

Ďalší fantastický príklad:

Sedím na Zemi v kresle a doslova počúvam hudbu hviezd – hviezdni zboristi spievajú chorál. Ale spievajú, ako počujem, z nejakého dôvodu rozladene. Sirius mešká so svojou melódiou a Vega sa ponáhľa. Naopak, pre astronauta letiaceho v rakete Sirius vstúpi skôr, ako je potrebné. prečo je to tak? Hviezdy sú ďaleko od seba, pohybujú sa voči sebe a dokonca aj poslucháči sa pohybujú - a ukazuje sa, že je jednoducho nemožné, aby každý dodržal hlavnú podmienku akéhokoľvek zboru - simultánnosť melódie v rôznych hlasoch. . Pre nerovnomerne sa pohybujúce referenčné systémy sa oneskorí buď Sirius alebo Vega.

Nemá zmysel hovoriť o simultánnosti vzdialených udalostí, ak nie je povedané, ako sa referenčný systém vo vzťahu k nim pohybuje. „Pre každého, kto to dokázal pochopiť, je ťažké pochopiť, prečo si objasnenie tak jednoduchého faktu vyžadovalo mnoho rokov presného výskumu,“ napísal Max Born, prominentný vedec a verný Einsteinov nasledovník.

P.S. Pamätáme si, že v každom referenčnom systéme bude príčina predchádzať následku!

Vadim Protasenko

2. Relativita simultánnosti

"Predstavme si dvoch ľudí, ktorí sa míňajú na ulici. Udalosti v hmlovine Andromeda (najbližšia veľká galaxia, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti 20 000 000 000 000 000 000 km od našej vlastnej galaxie Mliečna dráha), simultánne podľa týchto dvoch okoloidúcich v momente, keď dobiehajú sa navzájom, môžu byť od seba aj niekoľko dní v čase, teda v čase, keď pre jedného z okoloidúcich už letí vesmírna flotila, vyslaná s úlohou zničiť všetok život na Zemi, Pre ďalšieho okoloidúceho samotné rozhodnutie o vyslaní vesmírnej flotily na nálet ešte nepadlo.“

(R. Penrose „Nová myseľ kráľa“ URSS 2003, Moskva, s. 168).

Po prečítaní tohto výroku jedného z najvýznamnejších teoretických fyzikov súčasnosti, profesora na Oxfordskej univerzite, ktorý tam vedie katedru matematiky, čestného profesora na mnohých univerzitách a akadémiách po celom svete, člena Kráľovskej spoločnosti z Londýna, Sir Roger Penrose, som sa nakoniec presvedčil, že všetko teoretickí fyzici, počnúc Albertom Einsteinom, boli a sú potenciálnymi pacientmi Kaščenkovej kliniky (alebo ktorých názov sú kliniky tohto druhu v Anglicku a Amerike?). Myslím si, že pri čítaní takýchto výrokov moderných teoretických fyzikov by si subjektivisti mali mädliť ruky s uspokojením: tu vraj vedci potvrdzujú, že oni, subjektivisti, majú pravdu, keďže každý subjekt má svoj vlastný Svet s jeho vlastnú chronológiu udalostí.

Pochopil som, samozrejme, že tieto výroky profesorov Oxfordskej univerzity nemôžu mať nič spoločné so subjektivizmom. Nohy človeka, ako som usúdil, sa pohybujú rôznymi rýchlosťami; vpred prenášaná noha má rýchlosť voči zemi, ktorá je približne dvakrát vyššia ako priemerná rýchlosť človeka, a oporná noha zostáva úplne v pokoji, preto môže možno tvrdiť, že to vyplýva zo záveru špeciálnej teórie relativity: pre jednu nohu toho istého chodca je už vesmírna flotila na ceste a pre druhú nohu admiráli Temnej Armady stále rozhodujú o osude ľudstva. Nie, Penroseove slová nie sú ani subjektívne, pomyslel som si, je to horšie, je to iný druh šialenstva. A samozrejme, myslel som si, že fyzika nemôže zostať navždy pod vládou duševne chorých jedincov, fyziku treba naliehavo zachrániť.

Začal som čítať za sebou všetky diela, ktoré som našiel o teórii relativity - diela Einsteina, Poincarého, Pauliho atď. Čoskoro sa mi začali vyhýbať ľudia, ktorí si všimli v lete na plážach Turecka v r. moje ruky namiesto knihy Darie Dontsovej, zväzku zozbieraných vedeckých prác Alberta Einsteina (príležitostne sa mi ho podarilo kúpiť v antikvariáte).

Ak by sa však záležitosť obmedzila len na čítanie, potom by to bola len polovica problému. Všetko umocňoval fakt, že ma začali prenasledovať moje vlastné posadnutosti – nočné prebúdzanie som sa čoraz viac pristihol pri myšlienke, že aj v spánku pokračujem v premýšľaní o teórii relativity. Ešte horšie je, že som začal pravidelne kresliť nejaké nezmyselné znaky z pohľadu ľudí okolo mňa - viacfarebné čiary s radmi čísel. Bohužiaľ, moja myseľ sa ukázala byť nepripravená na takú vážnu skúšku, počiatočná nestabilita presvedčení a nadmerné nervové napätie viedli k tomu, že som si po nejakom čase začal všímať, že ach, hrôza, už rozumiem textom relativistov (z samozrejme myslim nie filozofov - relativistov a fyzici su priaznivci teorie relativity), ktora mi predtym pripadala nezmyselna. Všetko sa skončilo smutne: ďalší donkichot zlomil oštep na mlynských krídlach teórie relativity.

Simultánnosť udalostí: čo to vlastne znamená?

Ak, drahý čitateľ, stále pred sebou vidíte tieto riadky, znamená to, že ste nedbali na moje vyššie uvedené varovanie. Zjavne ste veľmi odvážny alebo bezohľadný človek (čo je pravdepodobne to isté). Mesto chce odvahu a vaša odvaha by mala byť odmenená. Preto vás osobne informujem, že v skutočnosti to, čo som napísal vyššie, je väčšinou vtip - ešte nikdy som nezažil taký pokoj v duši ako po uvedomení si podstaty teórie relativity. „Einsteinov bláznivý svet“ sa zrazu opäť stal tichým, pokojným svetom, ako to bolo za Newtonových čias. Zdá sa však, že môj úvod trval príliš dlho, je čas pustiť sa do práce.

Prečo bol taký zvláštny, na prvý pohľad, záver o relativite simultánnosti, vyplývajúci z teórie relativity, pokojne prijatý zakladateľmi tejto teórie, ktorí, ako som ukázal v poznámke „Otázky epistemológie“, nepoznali ako subjektivisti a verili v existenciu cieľa spoločného všetkým subjektom sveta? Ak sa vrátime k prípadu opísanému v epigrafe s dvoma okoloidúcimi, ktorí sa stretli rôznymi spôsobmi, je ľahké si všimnúť, že udalosti v hmlovine Andromeda, simultánne pre každého z okoloidúcich, sa odohrávajú vo veľkej vzdialenosti od miesto, kde sa okolo seba potulujú dvaja naši okoloidúci. A „v tej chvíli“, keď chodci prechádzajú okolo seba, udalosti v hmlovine Andromeda nijako neovplyvňujú ani okoloidúcich, ani celý pozemský svet okolo nich. Navyše, tieto udalosti nebudú môcť mať v najbližších dvoch tisíckach rokov žiadny vplyv na hmotu v blízkosti Zeme, kým sa z hmloviny Andromeda nevynorí nejaká interakcia (presnejšie akcia) s konečnou rýchlosťou šírenia, dosiahne Zem. Možno tvrdiť, že v prípade Zeme a hmloviny Andromeda máme do činenia s dvoma navzájom nepreniknuteľnými svetmi, medzi ktorými „v súčasnosti“ neexistuje žiadne materiálne spojenie. To znamená, že tieto svety, ako som už poznamenal, prídu do kontaktu až v budúcnosti, keď sa akcia z jedného z nich dostane do druhého. Keď však po niekoľkých tisíckach rokov vesmírna flotila bojovných obyvateľov hmloviny Andromeda dorazí na Zem, tento temný deň pre obyvateľov Zeme príde súčasne pre pozostatky oboch okoloidúcich, napriek tomu, že každý z okoloidúci považovali odchod mimozemskej eskadry za simultánny s rôznymi udalosťami na Zemi.

Teória relativity nezasahuje do sledu udalostí v každom konkrétnom bode svetového priestoru, nepreskupuje sled kauzálne súvisiacich udalostí. Podľa teórie relativity sa iba poradie porovnávania v čase kauzálne nesúvisiacich udalostí, ktoré sa navzájom neovplyvňujú, ukazuje ako závislé od rýchlosti pohybu inerciálnej vzťažnej sústavy (IRS), z ktorej sa robia pozorovania. To, čo som napísal vyššie, ešte nie je vysvetlením podstaty teórie relativity, ale len konštatovaním niektorých faktov z nej vyplývajúcich.

Čo teda poburuje náš zdravý rozum v situácii opísanej Penrosom, ak sa udalosti v každom bode vesmíru dejú nezávisle od našich okoloidúcich (samozrejme, okrem tých udalostí, pri ktorých okoloidúci ako prvky materiálu Svet, zúčastni sa priamo), ak aké udalosti bude každý okoloidúci považovať za súčasné, nezávisia od ničoho na svete? Zdá sa mi, že náš zdravý rozum je v rozpore s tým, že ak považujeme závery z teórie relativity za zodpovedajúce realite, potom zistíme, že nedokážeme opraviť stav Sveta v určitom časovom bode. Presnejšie, tento stav sveta sa ukazuje byť odlišný pre referenčné systémy pohybujúce sa rôznymi rýchlosťami.

Ale poďme na to: máme vôbec právo hovoriť o stave Sveta v určitom časovom bode ako o niečom objektívnom? Inými slovami, existuje Svet vo forme súčasného stavu všetkých jeho prvkov?

Ako som už poznamenal v poznámke „Problémy epistemológie“, názory tvorcov novej fyziky sa odlišovali od elementárnych materialistických názorov, ktoré predtým vo fyzike dominovali tým, že s nepochybným uznaním existencie objektívneho sveta , tvorcovia novej fyziky išli k poznaniu objektívneho vo svete cez subjektívne vnemy človeka. A podotýkam, že táto cesta poznania cieľa je jedinou možnou cestou. Ľudská myseľ, aj keď je táto osoba až do jadra materialistka, sa nikdy nezaoberá priamo prvkami objektívneho sveta. Ľudská myseľ sa vždy zaoberá len ich odrazmi vytvorenými zmyslami, a preto je dosť ťažké si predstaviť, ako môže myseľ prejsť z objektívneho sveta do subjektívnych vnemov - čo napríklad považoval za jedinú správnu vec materialista V. Lenin:

"Máme prejsť od vecí k vnemom a myšlienkam? Alebo od myšlienok a vnemov k veciam? Prvú, teda materialistickú, líniu sleduje Engels, druhú, teda idealistickú, Mach."(V.I. Lenin „Materializmus a empiriokritika“).

Je, samozrejme, možné, že Lenin tu vôbec nemyslel, že myšlienky a vnemy človeka musíme spoznávať cez veci (prístup ku ktorým máme okrem našich vnemov a myšlienok uzavretý), ale snažil sa sprostredkovať myšlienka, že pocity a myšlienky človeka sú derivátmi vecí.

Ale koniec koncov, „empirio-kritici“, tvrdiaci, že je potrebné prejsť od senzácie k veci, tiež nemysleli (aspoň Poincaré je presný), že vec je iba senzáciou alebo že vec je derivátom naše pocity. Tvorcovia novej fyziky, ktorej predchodcom bol Mach (ktorý, mimochodom, nikdy neprijal teóriu relativity), si uvedomovali, že nie všetky myšlienky, ktoré máme v hlave, sú priamym odrazom objektívneho sveta a že každý z našich nápadov, skôr ako môže byť zahrnutý do obrazu objektívneho sveta, musí prejsť serióznou analýzou objektivity, to znamená, že musíme kriticky analyzovať našu skúsenosť. Mach sám vykonal takúto analýzu vo vzťahu k absolútnemu priestoru a absolútnemu času, ale dôkladná analýza si vyžaduje predstavu človeka o simultánnosti udalostí a predstavy o stave veci a navyše predstavy o stave veci. celý svet v určitom okamihu. A teraz sa pokúsim vykonať vlastnú analýzu týchto pojmov, pretože analýza týchto pojmov prezentovaná v dielach Poincarého alebo Einsteina sa mi nezdá dostatočná.

Pozrime sa, kde na začiatku získame našu predstavu o určitom stave okolitého sveta.

Pozeráme sa okolo seba a vidíme neustále sa meniaci svet. Stále sa nám však zdá, že v každom okamihu môžeme zaznamenať určitý stav tohto sveta a sme si istí, že robíme presne toto, zaznamenávajúc stav sveta v našej pamäti, na plátna umelcov alebo na fotografický film. V našich predstavách Svet existuje v určitom stave, ktorý nazývame „Súčasnosť“. Potom celý Svet naraz prechádza z tohto stavu do iného a potom to, čo bol súčasný stav Sveta, sa stáva jeho minulým stavom, presnejšie povedané, upadá do zabudnutia a Svet začína nový stav, novú prítomnosť. A tak sa to opakuje chvíľu za chvíľou.

Pozrime sa však, či „skutočný“ svet zachytáva naše vedomie v každom okamihu našej existencie, zamyslime sa nad tým pri pohľade na fotografiu, vidíme v nej rovnaký stav okolitého sveta?

Všetky veci okolo nás, ktorých obrazy zaznamenáva naše vedomie alebo fotografie, sú v rôznych vzdialenostiach od našich očí alebo od objektívu fotoaparátu, čo znamená, že svetelný signál (a akýkoľvek iný hmotný signál, napr. gravitačný), ktoré nám priniesli obrazy týchto vecí, zanechali ich v úplne iných, podľa našich predstáv, časových okamihoch. Nielenže to, čo zaznamenávame vo svojom vedomí (alebo na fotografický film), nie je súčasnosťou, ale iba minulosťou (aj v momente záznamu), ale zachytené nie je ani súčasný stav sveta okolo nás, ale komplexná kombinácia obrazov „multi-časových“ stavov jej prvkov. Elementárna analýza teda ukazuje, že napriek tomu, že človek má nejakú predstavu o súčasnom stave sveta okolo seba, v praxi sa človek nikdy nezaoberá tým istým súčasným stavom.

Ale možno je tu jediný problém, že je to človek, ktorý je zbavený možnosti vnímať svet okolo seba ako súčasný stav jeho prvkov, ale tento súčasný stav sám osebe má nejaký fyzický význam a my máme právo hovoriť o stave sveta v určitom okamihu?

Je ľahké ukázať, že existencia prvku Sveta je jeho určitým prejavom pre iné prvky. Vo Svete je len to, čo sa aspoň nejako prejavuje, čo aspoň nejako interaguje s inými prvkami Sveta. Povedať, že niečo existuje, ale zároveň to nemôže byť vnímané žiadnym prvkom sveta, znamená nezmyselne triasť vzduchom. Takže existencia prvku Sveta je prejavom, toto je pôsobenie prvku Sveta na jeho druhý prvok.

V prvom zväzku „Teórie spoločnosti“ od Alexandra Khotseyho, moderného materialistického filozofa, ako aj v mnohých ďalších jeho dielach sa ukazuje, že existujúce veci sú veci alebo ich kolónie, že svet je súbor vecí. na rôznych úrovniach organizácie a každá vec by sa mala považovať za celok, ako určitú usporiadanú interakciu iných vecí - vecí nižšej organizačnej úrovne vo vzťahu k danej veci. Vzhľadom na to, že takéto pohľady na svet sú dnes najpresvedčivejším zovšeobecnením skúseností ľudstva, budem vo svojom ďalšom vystúpení vychádzať práve z takýchto predstáv o objektívnom Svete.

Nie je ťažké ukázať, že ani jeden hmotný signál nemôže sprostredkovať okamžitý účinok jednej veci na druhú, priestorovo od nej vzdialenú (a akékoľvek dve veci sú priestorovo oddelené - to je povinná podmienka existencie veci ako samostatnej veci). jednotka existencie). V dôsledku toho akékoľvek dve veci v danom okamihu „nevedia“ nič o vzájomnej existencii v tom istom okamihu v čase; „vedia“ iba o určitých minulých stavoch toho druhého. Jedna z vecí v určitom časovom bode môže prestať existovať (môže byť zničená) a to žiadnym spôsobom neovplyvní stav inej veci súčasne s touto udalosťou, pretože opakujem, dve veci v súčasných stavoch neovplyvňujú navzájom akýmkoľvek spôsobom, to znamená, že pre seba neexistujú v pravom zmysle slova.

To však nestačí, v „súčasnom stave“ vec neexistuje sama o sebe.

Keďže každá vec – celok pozostáva zo vzájomne sa ovplyvňujúcich a priestorovo oddelených vecí – častí, potom každá časť veci – celku v určitom časovom bode nemá sama osebe žiadny vplyv na súčasné stavy ostatných častí veci – celku a ani dostávajú opačný efekt zo súčasných stavov iných častí veci-celok. Inými slovami, v každom časovom okamihu časť veci – celku neexistuje pre iné súčasné stavy častí veci – celku. A toto, zdôrazňujem, nie je metafora: existencia veci bez nejakej jej časti je nemysliteľná, vec sa vo vzťahu k okolitému svetu prejavuje práve ako súbor častí, ktorých je viac ako celok, ale ak ktorúkoľvek časť veci možno v určitom okamihu z veci odstrániť (zničiť, rozložiť na súčasti, vyňať zo zloženia veci a pod.) a súčasne v tom okamihu všetky ostatné súčasti veci nebude to nijako pociťovať, ale bude „existovať“ a pokračovať, akoby sa nikdy nič nestalo, potom možno takýto okamžitý stav veci nazvať vecou samotnou, je možné prisúdiť takú vlastnosť ako existenciu takémuto mentálna konštrukcia človeka ako okamžitý súčasný stav veci? Podľa môjho názoru nie je existencia veci procesom interakcie jej častí nachádzajúcich sa v rôznych dočasných „stavoch“. V tom istom časovom okamihu sa činnosti iných častí veci prenášajú na každú časť veci - celok a tieto činnosti sú iniciované v rôznych časových okamihoch.

Pôsobenie veci na rôznych bodoch priestoru okolo nej navyše predstavuje kumulatívne pôsobenie častí veci aj v rôznych dočasných „stavoch“, pretože pôsobenie častí veci, ktoré dosiahli určitý bod v priestore, pochádzali z rôznych častí veci v rôznych časových okamihoch. Malo by sa pamätať na to, že samotný pojem „stav“, ktorý používam vo vzťahu k časti veci-celku, je abstrakciou, aproximáciou v rámci úlohy. Pôsobenie jednej časti veci na inú časť veci nie je samo osebe pôsobením súčiastky, ktorá je v určitom stave, ale predstavuje súbor úkonov súčiastok (častí, ktoré súčiastku tvoria). predmetnej veci), ktoré sú tiež v „rôznych stavoch“.

Vzhľadom na stav veci alebo jej časti v určitom časovom okamihu považujeme za možné abstrahovať od času potrebného na prenesenie úkonu z jednej časti veci na inú časť veci, presnejšie povedané abstrahovať od skutočnosť, že pôsobenie veci ako celku na iné veci je kooperatívnym pôsobením jej častí, ktoré sú v „mnohočasových stavoch“.

Dospel som teda k záveru, že samotný koncept okamžitého stavu veci (teda predstava veci ako súboru stavov všetkých jej častí v určitom časovom bode) je len mysliteľná abstrakcia. človekom, nikdy nerealizované vo svete.

Čo teda môžeme povedať o okamžitom stave celého sveta? Nielenže človek nie je schopný vnímať svet okolo seba ako súčasný stav prvkov tohto sveta, ale vo všeobecnosti ani jedna vec na svete nevníma Svet ako súčasný stav svojich prvkov a táto vec sama o sebe nie je vnímané inými vecami vo Svete ako súčasný stav jeho častí. Zariadenie, ktoré by dokázalo zachytiť obraz okolitého sveta ako súbor jeho prvkov v súčasných stavoch, je nemožným zariadením, je od prírody zakázané – rovnako ako perpetum mobile.

Samozrejme, keďže človek nie je schopný priamo vnímať Svet v „súčasnom stave“ a ani nie je schopný vytvoriť hmotný objekt schopný zaznamenať súčasný stav Sveta (a čo i len malej časti Sveta). si však dokáže predstaviť tento súčasný stav Sveta ako súbor elementárnych „buniek“ existencie, ktoré sú v určitom stave. Ukázalo sa, že tieto bunky nie sú v žiadnom prípade navzájom prepojené, neovplyvňujú sa, pretože medzi nimi existuje a podľa definície nemôže existovať žiadne materiálne spojenie. Taký svet je niečo ako obrazovka môjho LCD monitora, ktorého každá bunka má v určitom časovom bode určitý stav. Ale na to, aby bola v takomto Svete možná akákoľvek zmena stavov jeho buniek, je potrebný určitý mechanizmus mimo tohto Sveta na kontrolu tejto zmeny, ako je to v prípade LCD monitora, stavu buniek ktorý mení počítač a vnútorný (pre mňa ako pozorovateľa skrytý) mechanizmus monitora. Navyše, na pozorovanie takého Sveta v jeho „súčasnom“ stave je potrebný pozorovateľ mimo Sveta, ktorý je schopný v jedinom okamihu vnímať všetky oddelené prvky Sveta, ktoré nie sú navzájom prepojené. Narážam na to, že len určitá mýtická myseľ, určitý „démon“ (ako sa takéto stvorenie vo fyzike zvyčajne nazýva) alebo boh je schopný „vycítiť“ a zaznamenať okamžitý stav takého Sveta, ako je však iba démon. alebo boh je schopný preložiť takýto Svet z jedného stavu do druhého. Zdá sa teda, že materialisti sa budú musieť pokúsiť zaobísť sa bez takého metafyzického konceptu, akým je „súčasný stav sveta“ a uznať, že svet neexistuje vo forme nejakého stavu nazývaného „prítomný“, ale ako súbor interagujúce prvky, ktoré sa podľa ľudských predstáv nachádzajú v rôznych časových obdobiach.stavy. A prosím čitateľov týchto riadkov, aby si všimli, že tento záver vôbec nevyplýva z teórie relativity, ale z oveľa všeobecnejších a, ako sa mi zdá, úplne materialistických úvah.

Ale vráťme sa na chvíľu, aby sme zvážili koncept okamžitého stavu veci. Ako som už ukázal vyššie, každá vec pôsobí na inú vec ako súbor častí, ktoré sú v „multi-časových stavoch“. Navyše, pôsobenie každej časti je dejom závislým od iných častí veci – celku, a preto možno tvrdiť, že každý okamih existencie veci má určité trvanie (ako sa vo fyzike zvyčajne označuje dT delta te) . A práve toto trvanie okamihu je určené priestorovou lokalizáciou (veľkosťou) veci a rýchlosťou prenosu interakcie. Ak je podmienený priemer veci označený písmenom D a rýchlosť prenosu akcie v hmotnom svete písmenom C, potom pre vec v pokoji v určitom referenčnom rámci (takom, v ktorom je rýchlosť šírenia účinku sa rovná C), trvanie okamihu sa bude rovnať dT = D/C . Fyzikálny význam tejto veličiny spočíva v tom, že pri uvažovaní kratších časových intervalov už nemožno hovoriť o stave veci, tu môžeme hovoriť len o stave častí veci.

Ak uvažujeme o pohybe veci, mali by sme brať do úvahy aj posun častí veci pri prechode hmotného signálu vnútri tejto veci, to znamená, že vec pohybujúca sa v priestore nielenže nemá presnú lokalizáciu. v čase, ale aj presnú lokalizáciu v priestore. Jediné tvrdenie o veci, ktoré sme schopní urobiť, je nasledovné: v určitom časovom intervale sa vec nachádzala v určitom objeme priestoru. Nie je pravda, že tento záver jasne pripomína niečo z oblasti kvantovej mechaniky?

Aby sme však nerozhádzali svoje sily, nechajme zatiaľ kvantovú mechaniku bokom a obmedzme sa na uvažovanie len o teórii relativity, ktorej predstavy o svete si vyžadujú oveľa hlbší rozbor, než aký som práve urobil. Pozorný čitateľ si mohol všimnúť, že pri diskusii o neexistencii súčasného stavu vecí vo svete som stále nedefinoval, čo to vlastne je - simultánnosť udalostí? Využil som tu fakt, že človek už má nejakú predstavu o simultánnosti a táto predstava bola spočiatku úplne postačujúca. Nastal však čas podrobiť samotný koncept simultánnosti podrobnejšej analýze.

Myšlienka simultánnosti udalostí, ako aj akékoľvek iné myšlienky človeka, sú obsiahnuté v jeho hlave, to znamená, že nejde v prvom rade o fyzický, ale o psychologický jav. Podľa toho je našou úlohou určiť: máme s týmto psychologickým javom v objektívnom svete niečo porovnávať? Najprv však musíte pochopiť, ako sa v hlave človeka vytvárajú predstavy o simultánnosti udalostí.

Všetky naše dojmy môžeme zoradiť podľa kritérií „pred“ a „po“ v poradí, v akom sa vyskytujú v našej hlave, a iba dojmy, ktoré spolu tak úzko súvisia, že nedokážeme určiť, ktoré z nich vznikli predtým a ktoré ktoré za druhým (obraz našich dojmov sa nezmení zmenou poradia ich výskytu v našom vedomí), ich nazývame simultánne.

Ale veríme, že poradie dojmov v našom vedomí je poradie vplyvu javov vonkajšieho sveta, ktoré tieto dojmy spôsobujú, na naše zmyslové orgány. Ak teda hovoríme o simultánnosti dojmov, hovoríme o simultánnosti príchodu hmotných signálov z určitých udalostí do určitého bodu v priestore (v ktorom sa nachádzame ako jedna z najzložitejšie organizovaných vecí na svete). vyskytujúce sa s vecami v okolitom svete. Psychologický fenomén simultánnosti dojmov má teda v objektívnom svete veľmi reálny prototyp – súčasný príchod viacerých hmotných akcií do jedného bodu v priestore. Ak nedokážeme rozlíšiť poradie, v ktorom viaceré hmotné činy dospejú k určitému bodu priestoru (k určitej veci), ak môžeme rovnako tvrdiť, že vec po svojej zmene pôsobením A na seba vzala pôsobenie B, a že vec po svojej zmene za pôsobenia B prevzala pôsobenie A, potom hovoríme, že úkony A a B na predmetnej veci boli súčasné, aspoň s presnosťou ktorým sme schopní zaznamenať zmenu veci.

Chcel by som upozorniť na skutočnosť, že simultánnosť udalostí ako fenomén objektívneho sveta, ktorý sa odráža vo vedomí človeka, je simultánnosťou udalostí na jednom mieste (používajúc terminológiu SRT), teda udalostí vyskytujúcich sa v jeden bod v priestore (je jasné, že bod je tiež idealizovaný objekt získaný zanedbaním veľkosti dotknutej veci). A takáto simultánnosť nie je relatívna, ale absolútna ani v teórii relativity, to znamená, že jednomiestne simultánne udalosti ostávajú takými v akomkoľvek referenčnom rámci.

Vynára sa však otázka: čo máme na mysli, keď hovoríme o simultánnosti alebo nesúčasnosti udalostí nie na jednom mieste, ale priestorovo oddelených, napríklad o simultánnosti udalostí v hmlovine Andromeda s udalosťami na Zemi?

Poincaré si túto otázku položil niekoľko rokov pred vytvorením teórie relativity. Tu sú napríklad jeho myšlienky na túto tému z jeho práce z roku 1900 „Veda a hypotéza“:

"Zvyčajné definície, ktoré sú vhodné pre psychologický čas, nás už nemohli uspokojiť. Dva súčasné psychologické fakty sú tak úzko prepojené, že ich analýza nedokáže oddeliť bez toho, aby ich skreslila. Deje sa to isté pre dva fyzické fakty? Nie som prítomná v mojej včerajšej minulosti než v prítomnosti Siriusa? Tiež bolo povedané, že dve skutočnosti musia byť považované za súčasné, ak je možné ľubovoľne zmeniť poradie ich postupnosti. Je zrejmé, že túto definíciu nemožno použiť na dve fyzické skutočnosti, ktoré sa vyskytujú vo veľkých vzdialenostiach od seba, a pokiaľ ide o ne, nie je ani jasné, aká by táto reverzibilita mohla byť, bolo by však potrebné najskôr určiť samotnú postupnosť.“

Poincare predložil určité kritérium pre časové rozloženie udalostí, ktoré sa vyskytli v rôznych bodoch priestoru v tom istom diele:

"Počujem hrom a usudzujem, že došlo k elektrickému výboju; neváham sa pozrieť na tento fyzikálny jav, ktorý predchádza zvukovej myšlienke, ktorá sa mi zrodila v mysli, pretože verím, že to bola príčina tej druhej. Preto tu pravidlo, ktorým sa riadime, jediné pravidlo, ktoré môžeme dodržiavať: keď sa nám zdá, že jeden jav je príčinou iného, ​​pozeráme sa naň ako na predchádzajúci. Takže čas určujeme prostredníctvom príčiny.“

Toto je kritérium, podľa ktorého máme právo hodnotiť udalosti oddelené v priestore – vzťah príčiny a následku medzi udalosťami. Toto kritérium neskôr použila teória relativity. Werner Heisenberg teda vo svojej knihe „Fyzika a filozofia“ (M., Nauka, 1989), v kapitole venovanej teórii relativity, rozdelil všetky udalosti vyskytujúce sa vo svete vo vzťahu k nejakej uvažovanej udalosti do troch skupín. Prvou skupinou je minulosť predmetnej udalosti. Táto skupina zahŕňa udalosti, z ktorých akcia dosiahla alebo mohla dosiahnuť príslušnú udalosť (bod v priestore, v ktorom sa udalosť vyskytuje v čase jej výskytu). Druhá skupina Budúcnosť sú udalosti, ktoré môžu byť ovplyvnené uvažovanou udalosťou, to znamená, že sú to udalosti v tých bodoch priestoru a v tých časových bodoch, v ktorých môže akcia z uvažovanej udalosti dosiahnuť tieto body. A napokon tretia skupina Prítomnosť sú udalosti, ktoré v žiadnom prípade nemôžu mať vplyv na udalosť, o ktorej uvažujeme a na ktorú táto udalosť samotná nemá vplyv (kvôli konečnej rýchlosti šírenia akcie akejkoľvek povahy).

Na obrázku 1

Ryža. 1

je znázornený graf, ktorého vertikálna os predstavuje čas t a horizontálna os zobrazuje priestorové súradnice X. Ak vyberieme ľubovoľný bod v priestore pozdĺž osi X, potom pri pohybe po grafe vo vertikálnom smere budeme sledovať udalosti vyskytujúce sa v tomto bode v rôznych časoch. Každý bod na takomto grafe budeme nazývať udalosťou vyskytujúcou sa v bode v priestore s určitou súradnicou x v nejakom časovom bode t. V strede grafu je znázornená určitá udalosť A, ktorá nastala v bode v priestore so súradnicou x = 9 v čase t = 0. Vo vzťahu k tejto udalosti budeme uvažovať všetky ostatné udalosti zobrazené na tomto grafe. Žlté čiary znázorňujú cestu v priestore a čase dvoch svetelných lúčov, ktoré dorazia do bodu, kde nastane udalosť A, v okamihu tejto udalosti a potom prechádzajú ďalej. Tieto svetelné lúče vykresľujú dva kužele (v STR sa nazývajú svetelné kužele), ktoré sa nachádzajú pod a nad udalosťou A. Jednoduchá analýza ukazuje, že zo všetkých udalostí vo vnútri kužeľa umiestneného pod udalosťou A môže prísť k udalosti nejaká materiálna akcia, rýchlosť šírenia. A, ktorá je rovnaká alebo menšia ako rýchlosť svetla, to znamená, že udalosti vo vnútri tohto kužeľa majú vplyv na udalosť A (toto je minulosť udalosti A). V kuželi nad udalosťou A sú udalosti, ktoré možno dosiahnuť pôsobením udalosti A (šíriacej sa rýchlosťou svetla alebo nižšou rýchlosťou), to znamená udalosti, ktoré sú ovplyvnené udalosťou A, toto je budúcnosť udalosti A. Ale mimo týchto dvoch kužeľov existujú udalosti, ktoré v zásade nemôžu mať žiadny vplyv na udalosť A a na ktorú udalosť A samotná nemôže mať žiadny vplyv, pretože na to, aby nejaká materiálna akcia mohla tieto body časopriestoru spojiť , táto akcia musí siahať od rýchlosti vyššej ako je rýchlosť svetla (čo samozrejme nie je možné).

Práve medzi udalosťami skupiny Prítomnosť, udalosťami, ktoré nemajú žiadnu príčinnú súvislosť s danou udalosťou (teda pre ňu neexistujú), vyberá SRT tie udalosti, ktoré možno pripísať (podľa kritérium, o ktorom budem hovoriť o niečo neskôr) súčasne s uvažovanou udalosťou, a táto voľba závisí od rýchlosti pohybu referenčného rámca, z ktorého uvažujeme o situácii. Udalosti, ktoré sú simultánne s udalosťou A v konvenčne „kľudovej“ referenčnej sústave (v sústave, ktorej časopriestorové súradnice sú znázornené na samotnom grafe), ležia na osi X. Modré rovné čiary zobrazené na tomto grafe ktoré udalosti sa budú považovať za simultánne s udalosťou A pri ich posudzovaní z niektorých iných pohyblivých referenčných systémov. V závislosti od rýchlosti pohybu referenčného systému môže mať línia simultánnych udalostí široký rozsah uhlov sklonu, ale vždy bude ležať mimo svetelných kužeľov minulosti a budúcnosti, teda v zóne prítomnosti.

Pre každý prípad podotýkam, že príklad, ktorý som uviedol s týmto grafom, vôbec nie je mojím vysvetlením podstaty SRT; takto sa fyzici a matematici, počnúc Minkowskim, snažia vysvetliť SRT. Podľa môjho názoru tieto grafy nemajú žiadny špeciálny výpovedný potenciál. Tento graf je užitočný iba v tom zmysle, že nám umožňuje jasnejšie zdôrazniť rozdiely medzi významom pojmov „minulosť“, „súčasnosť“ a „budúcnosť“, ktoré tieto pojmy majú v klasickej fyzike a v SRT.

V klasickej fyzike minulosť udalosti A zahŕňa všetky tie udalosti, ktoré ležia pod osou X, budúcnosť udalosti A zahŕňa všetky tie udalosti, ktoré ležia nad osou X a súčasnosť udalosti A zahŕňa všetky udalosti, ktoré ležia na osi X. Na samotnej osi X potom existujú simultánne udalosti. Množina dejov súčasnosti a množina simultánnych dejov (množinou rozumieme matematický pojem) sa v klasickej fyzike zhodujú.

Aké udalosti patria do Minulosti, Prítomnosti a Budúcnosti udalosti A v terminológii SRT som opísal vyššie. Z tohto opisu je zrejmé, že na rozdiel od klasických predstáv nie sú Prítomnosť pre udalosť A len simultánne udalosti. Množina udalostí Prítomnosti v SRT je oveľa širšia ako v klasických konceptoch a naopak množiny udalostí Minulosti a Budúcnosti sú výrazne zúžené.

Takéto rozlíšenie medzi súbormi udalostí sa v STR vykonáva striktne na základe vzťahov príčin a následkov medzi udalosťami a je ľahké vidieť, že pri takejto klasifikácii je možné rozdeliť udalosti iba do troch skupín; proste žiadna štvrtá. A musím priznať, klasifikácia udalostí na základe vzťahu príčiny a následku sa mi zdá nemenej presvedčivá ako klasická, ktorá nie je založená na vzťahu príčiny a následku, ale vymedzuje minulosť a budúcnosť líniou udalostí simultánnych s príslušnou udalosťou (všetko pod čiarou simultánnosti minulé , všetko nad budúcnosťou).

Zdôrazňujem, že toto všetko je len klasifikácia udalostí, ku ktorým sa človek sám uchyľuje, pričom beh udalostí vo svete na týchto ľudských manipuláciách nijako nezávisí. Tak ako život zvierat nezávisí od sporov vedcov o tom, do ktorej rodiny ich zaradiť, tak ani udalosti vo Svete nezávisia od toho, do ktorej skupiny vo vzťahu k určitej udalosti ich pripisujeme – do skupiny minulosti, do ktorej rodiny ich zaradiť. prítomných, budúcich alebo ich dokonca považovať za „súčasné“. Môžeme len polemizovať o tom, ktorá klasifikácia má presvedčivejšie dôvody a umožňuje nám lepšie pochopiť vzťahy medzi vecami vo svete.

Tento graf môže byť tiež užitočný, pretože jasne ukazuje, že aj z pohľadu SRT majú udalosti vo Svete jedinú postupnosť výskytu. Všetky udalosti (body na grafe) sa nijako nemenia, keď prenesieme uvažovanie o obraze sveta z jedného inerciálneho referenčného systému (IRS) do druhého, to znamená, že sled udalostí v každom konkrétnom bode v priestore sa zmení. nezmení, keď zmeníme ISO, z ktorého uvažujeme o udalostiach vo svete. Od zmeny referenčného systému závisí len to, ako na tomto grafe nakreslíme podmienenú modrú čiaru – čiaru simultánnosti udalostí (pre každý prípad ešte raz zdôrazňujem, že táto naša akcia v žiadnom prípade neovplyvňuje udalosti samotné). spôsobom).

Teraz však konečne nastal čas pozrieť sa: ako vyberieme udalosti, ktoré sú simultánne s uvažovanou udalosťou, medzi udalosti, ktoré sú od nej priestorovo vzdialené a nemajú s ňou žiadnu priamu vecnú súvislosť? To znamená, aké je kritérium, ktoré používame na simultánnosť udalostí na rôznych miestach?

Pri súčasnom prijímaní dvoch rôznych dojmov z vonkajšieho Sveta chápeme, že tie činy v objektívnom svete, ktoré spôsobili tieto dojmy v našich zmysloch, nepochádzali zo zdrojových vecí v tom istom momente, keď k nám tieto činy zasiahli. Navyše, ak boli zdroje pôsobenia v rôznych vzdialenostiach od nás, dospeli sme k záveru, že tieto akcie pochádzajú zo zdrojov v rôznych časových bodoch. A iba v prípade, že zdroje akcií, ktoré sme dostali súčasne, boli od nás v rovnakej vzdialenosti, dospeli sme k záveru, že momenty uvoľnenia akcie boli simultánne. Tu sa spoliehame na to, že akcia prejde rovnakú vzdialenosť za rovnaký čas. V opačnom prípade, ak akcia z určitého zdroja prechádza tou istou dráhou pri pohybe do dvoch bodov v priestore, potom momenty príchodu akcie do týchto bodov v priestore považujeme za súčasné.

Na obrázku 2

Okamžiky príchodu svetelného signálu k pozorovateľom A a B považujeme za súčasné (a hodiny A a B sú synchronizované), ak S 1 = S 2, teda ak dráhy, ktorými prechádza svetlo zo zdroja k miestam podujatia sú rovnaké

znázorňuje schému synchronizácie hodín so svetelným signálom. Ak svetelný impulz opustí zdroj a prejde tou istou dráhou k dvom udalostiam, potom takéto udalosti považujeme za simultánne. Presne takto sú synchronizované hodiny v SRT, no ešte pred SRT by sme bez váhania usúdili, že príchod svetla k hodinám A a B je simultánny. (Aj keď metóda, ktorú som navrhol na synchronizáciu hodín, je trochu odlišná od tej, ktorú opísal Einstein vo svojej prvej práci o SRT „O elektrodynamike pohybujúcich sa telies“, nie je ťažké ukázať, že Einsteinova metóda založená na odrazenom signáli a Metóda, ktorú som navrhol, je úplne ekvivalentná, ale presne s navrhovanou, ale neuchyľujem sa k Zeinsteinovej metóde len preto, že moja metóda je viac vizuálna). Ak sa ale na rovnakú situáciu pozrieme nie z pohľadu pozemského pozorovateľa, ale napríklad z pohľadu referenčného systému spojeného so Slnkom, uvidíme rovnakú situáciu z trochu inej perspektívy ( pozri obr. 3).

Ryža. 3

V dôsledku posunu v priestore spojeného s dennou a ročnou rotáciou Zeme, dráha, ktorú prejde svetlo od zdroja k hodinám A, a dráha, ktorú prejde svetlo od zdroja k hodinám B, nie sú vôbec rovnaké. To znamená, že udalosti, ktoré sme považovali za simultánne v referenčnom systéme spojenom so Zemou, v referenčnom systéme spojenom so Slnkom, už nemožno za také považovať podľa nami navrhnutého kritéria. Zdôrazňujem, že na svete sa nič nezmenilo od prenesenia úvahy o situácii z IFR Zeme na IFR Slnka sme to my sami v jednom prípade, kto považuje príchod svetla na hodiny A a B za simultánny a v r. v inom prípade nepovažujeme tieto udalosti za simultánne.

Tu mi čitatelia týchto riadkov môžu namietať, že ide o to, že v prvom prípade sme pri určovaní simultánnosti udalostí v ISO Zeme urobili chybu – v skutočnosti nešlo o „skutočnú“ simultánnosť, pretože sme neprávom udalosti A a B považovali za simultánne . Skutočnú, skutočnú simultánnosť udalostí navrhovaným spôsobom (rovnosťou dráh, ktorými prechádza svetlo od zdroja k udalostiam) môžeme určiť iba v rámci referenčného rámca, ktorý je spojený s prostredím, v ktorom sa svetelná vlna šíri ( v referenčnom rámci spojenom s absolútnym priestorom, v ktorom je rýchlosť svetla rovnaká vo všetkých smeroch) a musíme synchronizovať hodiny na Zemi s prihliadnutím na pohyb Zeme vzhľadom na tento absolútny priestor. Dobre, nech sa páči, nebude mi to vadiť. Ako však objavíme tento absolútny priestor? Ako môžeme určiť rýchlosť Zeme voči nej? Situáciu ešte zhoršuje skutočnosť, že ani jeden experiment na Zemi neumožňuje zistiť pohyb Zeme vzhľadom na svetelné médium (ako to môže byť, vysvetlím v mojich ďalších „Poznámkach“).

Ale aj keď uvažujeme, že svetelné médium existuje v skutočnosti, musíme pochopiť, že v SRT sú hodiny synchronizované bez nájdenia tohto média. Keď sa v SRT hovorí o simultánnosti udalostí, hovorí sa o simultánnosti udalostí, určených spôsobom, ktorý som opísal vyššie. Je to práve táto simultánnosť, ktorá je relatívna (a nie simultánnosť udalostí definovaných iným spôsobom); práve táto simultánnosť v STR sa používa na synchronizáciu hodín a meranie času v pohyblivých referenčných systémoch. Presne tento druh času, ktorý sa meria presne takouto simultánnosťou, spomaľuje pohyblivé referenčné systémy v porovnaní s pokojovými referenčnými systémami (o meraní času v pohyblivých referenčných systémoch budem písať aj v nasledujúcich „Poznámkach“). “).

Inými slovami, metóda určovania simultánnosti udalostí prijatá v STR (v mojej formulácii to vyzerá takto: udalosti sú súčasné v určitom ISO, ak svetelný signál, ktorý k nim dopadá z jedného zdroja, prešiel rovnakou cestou v tomto ISO) je konvencia, prijatá medzi ľuďmi pre pohodlie merania veličiny, ktorú nazývame čas. Vzorce objavené v prírode formulujeme s prihliadnutím na túto konvenciu a s prihliadnutím na výslednú metódu určovania času v pohyblivých referenčných systémoch – to znamená, že samotné formulácie zákonov prírody závisia od počiatočných ustanovení, ktoré sme urobili. Toto je podľa Poincarého „konvenčnosť“ zákonov prírody. Táto pozícia Poincarého nemá nič spoločné so subjektivizmom alebo popieraním objektívnych zákonov v prírode. Áno, príroda má svoje zákonitosti, nezávislé od človeka, presnejšie povedané, všetky procesy v prírode sú prirodzené (teda majú svoju príčinu), ale človek si sám vytvára svoj vlastný „súradnicový systém“, cez ktorého prizmu vidí svet. , vo vzťahu ku ktorému sa snaží zaznamenať prírodné zákonitosti a výsledkom získaným v podobe Zákonov prírody je komplexná syntéza prírodných zákonov a metóda zaznamenávania týchto zákonov, ktorú si zvolil sám človek. Zdôrazňujem, že vedci začali takto formulovať zákony prírody nie po zhubnom vplyve Poincarého na ne, v priebehu dejín vedy sa takto formulovali zákony prírody, ale Poincaré na to vedcov iba upozornil. .

Čo je napríklad zákon zachovania energie, ak nie dohovor? Každý, kto verí, že v prírode skutočne existuje určitá substancia (alebo niečo ešte menej zrozumiteľné) nazývaná energia, ktorá sa zachováva pri procesoch rôzneho charakteru, sa mýli, pojem energia nemá priamy vzťah k objektívnemu svetu. To znamená, že zahrnutie konceptu energie do myslenia o svete je spôsob zaznamenávania prirodzených vzorcov, ktorý je pre ľudí pohodlný, nič viac. Dobre, odbočím, rozprávanie o energii môže viesť príliš ďaleko od témy tejto poznámky, radšej sa vrátim ku konceptu simultánnosti udalostí.

Takže, Penrosova myšlienka, uvedená v epigrafe k tejto poznámke, že ak pre jedného okoloidúceho v momente stretnutia s iným okoloidúcim je odchod letky z hmloviny Andromeda simultánny, potom pre ďalšieho okoloidúceho je odchod letky už nie súčasne, neznamená nič iné, len to, že ak sa pozriete na cestu, ktorou prechádza svetlo z určitého zdroja nachádzajúceho sa niekde medzi Zemou a hmlovinou Andromeda, k uvedeným udalostiam (stretnutie chodcov na jednej strane a odchod letky na druhej strane) zo strany jedného okoloidúceho, potom uvidíme, že dráha svetla zo zdroja na Zem bola rovná dráhe svetla zo zdroja do hmloviny Andromeda (udalosti sú simultánne) , no z pohľadu ďalšieho okoloidúceho sa tieto cesty nerovnajú (udalosti sú časovo rozdielne). Dúfam, že je každému jasné, prečo sa cesta toho istého fotónu v rôznych ISO ukáže ako iná? Ak nie, potom navrhujem obrátiť sa na príklad pohyblivého vozíka.

Ak cestujúci urobí pár krokov v idúcom vlaku, tak vo vlaku ISO prejde len pár metrov, ale ak sa pozrieme na pohyb cestujúceho z ISO spojeného so zemou, tak chodec už prejde niekoľko desiatok metrov vzhľadom na zem.

To isté sa deje so svetlom v našom prípade. V dôsledku pohybu jedného chodca v smere svetla a druhého proti tomuto smeru sa cesta, ktorou prechádza svetlo od zdroja k chodcom, ukazuje byť z pohľadu týchto chodcov rôzne dlhá a preto sa názory na simultánnosť alebo nesúčasnosť udalostí synchronizovaných týmto lúčom svetla budú u rôznych okoloidúcich líšiť. Bohužiaľ, všetka „nádhera“ teórie relativity mizne priamo pred našimi očami (ak som, samozrejme, dokázal čitateľovi správne sprostredkovať svoje myšlienky).

Len si nemyslite, že celá SRT končí metódou synchronizácie udalostí so svetlom, presnejšie, že všetky „zázraky“ SRT vyplývajú práve z metódy synchronizácie udalostí. Samozrejme, že nie, výsledok Michelsonovho-Morleyho experimentu nemožno interpretovať ako dôsledok konvencie synchronizácie hodín. V mojich ďalších „Poznámkach“ sa pokúsim oddeliť určité vlastnosti Sveta, odhalené vďaka SRT, od dôsledkov metódy stanovenia simultánnosti udalostí zavedených v SRT.

Text tejto mojej poznámky „O simultánnosti udalostí“ sa ukázal byť dosť dlhý a možno niektorí čitatelia pri čítaní začali strácať logickú niť. Preto teraz stručne a dôsledne predstavím hlavné myšlienky, ktoré som chcel čitateľovi sprostredkovať.

1. Všetky predstavy o svete (vrátane typu „Existuje svet vo forme okamžitého stavu nazývaného súčasnosť alebo nie?“) musia byť prevzaté iba zo skúsenosti (samozrejme, bez zanedbania logických záverov).

2. Kritická analýza skúsenosti ukazuje, že súčasný okamžitý stav Sveta a dokonca aj samostatnej veci nie je zistený skúsenosťou.

3. Koncept simultánnosti udalostí v hlave človeka je odrazom fenoménu súčasného príchodu akcie v určitom bode priestoru, ktorá sa odohráva v objektívnom svete. To znamená, že simultánnosť odhalená skúsenosťou je simultánnosťou udalostí na jednom mieste.

4. Pre udalosti vyskytujúce sa v priestorovo oddelených bodoch nemáme priamy pocit, ktorý by nám umožnil rozložiť tieto udalosti v čase. Kritériom, podľa ktorého možno priestorovo oddelené udalosti porovnať v čase, je logické kritérium: vzťah príčiny a následku. Všetko, čo bolo príčinou udalosti, je minulosť; všetko, čo sa stane dôsledkom tejto udalosti, je budúcnosť. A udalosti, medzi ktorými neexistuje vzťah príčina-následok, nepatria ani do minulosti, ani do budúcnosti a v SRT sa bežne nazývajú prítomnosť.

5. Pri priestorovo oddelených udalostiach, ktoré spolu kauzálne nesúvisia, nemáme priamy pocit simultánnosti alebo nesúbežnosti udalostí, a preto na účely merania času podľa nejakého logického kritéria spájame s každým iné udalosti, ktoré nazývame simultánne.

6. V SRT sa udalosti nazývajú simultánne, ak svetelný impulz prichádzajúci z jedného zdroja po dosiahnutí týchto udalostí prešiel tou istou dráhou v priestore.

7. V dôsledku posunutia pohyblivého referenčného systému vzhľadom na konvenčne stacionárny referenčný systém sa dĺžka svetelnej dráhy v stacionárnom a pohyblivom referenčnom systéme ukazuje ako rozdielna, preto záver o simultánnosti alebo nesúčasnosti Ukazuje sa, že udalosti uskutočnené na základe kritéria uvedeného v odseku 6 závisia od referenčného systému, z ktorého sa udalosti posudzujú.

« Fyzika - 11. ročník"

Do začiatku 20. storočia. nikto nepochyboval, že čas je absolútny.
Dve udalosti, ktoré sú simultánne pre obyvateľov Zeme, sú simultánne pre obyvateľov akejkoľvek vesmírnej civilizácie.
Vytvorenie teórie relativity viedlo k záveru, že to tak nie je.

Dôvodom zlyhania klasických predstáv o priestore a čase je nesprávny predpoklad o možnosti okamžitého prenosu interakcií a signálov z jedného bodu v priestore do druhého.
Existencia konečnej konečnej rýchlosti prenosu interakcií si vyžaduje hlbokú zmenu v zvyčajných konceptoch priestoru a času na základe každodenných skúseností.
Myšlienka absolútneho času, ktorý plynie raz a navždy daným tempom, úplne nezávisle od hmoty a jej pohybu, sa ukazuje ako nesprávna.

Ak predpokladáme možnosť okamžitého šírenia signálov, potom bude mať absolútny zmysel tvrdenie, že udalosti v dvoch priestorovo oddelených bodoch A a B nastali súčasne.
Môžete umiestniť hodiny do bodov A a B a synchronizovať ich pomocou okamžitých signálov.
Ak je takýto signál vyslaný z bodu A napríklad o 0:45 a v rovnakom čase podľa hodín B dorazí do bodu B, tak hodiny ukazujú rovnaký čas, teda bežia synchrónne.
Ak takáto náhoda neexistuje, potom je možné hodiny synchronizovať posunutím dopredu tých hodín, ktoré v momente vyslania signálu ukazujú kratší čas.

Akékoľvek udalosti, napríklad dva údery blesku, sú simultánne, ak nastanú pri rovnakých údajoch synchronizovaných hodín.

Iba umiestnením synchronizovaných hodín do bodov A a B je možné posúdiť, či sa v týchto bodoch vyskytli dve udalosti súčasne alebo nie.
Ako však môžete synchronizovať hodiny umiestnené v určitej vzdialenosti od seba, ak rýchlosť šírenia signálu nie je nekonečná?

Na synchronizáciu hodín je prirodzené použiť svetlo alebo elektromagnetické signály vo všeobecnosti, pretože rýchlosť elektromagnetických vĺn vo vákuu je presne definovaná konštantná hodnota.

Toto je metóda používaná na kontrolu hodín cez rádio.
Časové signály vám umožňujú synchronizovať hodinky s presnými referenčnými hodinami.
Keď poznáte vzdialenosť od rozhlasovej stanice k domu, môžete vypočítať korekciu oneskorenia signálu.
Tento pozmeňujúci a doplňujúci návrh je, samozrejme, veľmi malý. V každodennom živote nehrá žiadnu významnú úlohu.
Ale pri obrovských kozmických vzdialenostiach sa to môže ukázať ako dosť významné.

Pozrime sa bližšie na jednoduchú metódu synchronizácie hodín, ktorá nevyžaduje žiadne výpočty.
Povedzme, že astronaut chce vedieť, či hodiny A a B nainštalované na opačných koncoch kozmickej lode bežia súčasne.
Na tento účel astronaut pomocou zdroja, ktorý je stacionárny vzhľadom na loď a nachádza sa v jej strede, vytvára záblesk svetla.
Svetlo dopadá na obe hodiny súčasne. Ak sú hodnoty hodín v tomto okamihu rovnaké, potom sú hodiny synchrónne.

Ale to sa stane iba v referenčnom systéme K 1 spojené s loďou.
V rovnakom referenčnom systéme TO, vzhľadom na ktorý sa loď pohybuje, je poloha iná.
Hodiny na prove lode sa vzďaľujú od miesta, kde došlo k záblesku svetla zo zdroja (bod so súradnicou OS), a aby svetlo dosiahlo hodiny A, musí prejsť vzdialenosť väčšiu ako polovicu dĺžka lode.
Naproti tomu hodiny B na korme sa blížia k miestu záblesku a dráha svetelného signálu je menšia ako polovica dĺžky lode.
Na obrázku súradnice X A x 1 sa zhodujú v momente vypuknutia.

Obrázok nižšie ukazuje polohu referenčných snímok v momente, keď svetlo dosiahne hodiny B.

Preto pozorovateľ umiestnený v systéme TO, dôjde k záveru: signály nedosahujú obe hodiny súčasne.

Akékoľvek dve udalosti v bodoch A a B, simultánne v referenčnom systéme K 1, nie sú v systéme simultánne TO.
Ale podľa princípu relativity systému K 1 A TOúplne rovnocenné.
Žiadny z týchto referenčných rámcov nemôže byť uprednostňovaný, takže sme nútení dospieť k záveru:
simultánnosť priestorovo oddelených udalostí je relatívna.
Dôvodom relativity simultánnosti je, ako vidíme, konečná rýchlosť šírenia signálu.

Práve v relativite simultánnosti spočíva riešenie paradoxu s guľovými svetelnými signálmi, o ktorom bola reč v predchádzajúcej téme.
Svetlo súčasne dosahuje body na guľovej ploche so stredom v bode O len z pohľadu pozorovateľa v pokoji vzhľadom na sústavu K.
Z pohľadu pozorovateľa spojeného so systémom K 1 svetlo dosahuje tieto body v rôznych časoch.

Samozrejme, platí to aj naopak:
z pohľadu pozorovateľa v referenčnom rámci TO svetlo dosahuje body na povrchu gule so stredom O 1 v rôznych časových okamihoch a nie súčasne, ako sa to javí pozorovateľovi v referenčnom rámci K 1.

Záver: v skutočnosti neexistuje žiadny paradox.

takže,
Simultánnosť udalostí je relatívna.
Nie je možné si to predstaviť, pretože rýchlosť svetla je oveľa väčšia ako rýchlosti, na ktoré sme zvyknutí pohybovať sa.

22.01.2015

Lekcia 36 (10. ročník)

Predmet. Relativita simultánnosti udalostí

Článok Alberta Einsteina „Elektrodynamika pohybujúcich sa telies“, venovaný SRT, bol napísaný v roku 1905 av roku 1907 ho autor predložil do súťaže na univerzite v Berne. Jeden z profesorov vrátil Einsteinovi jeho prácu so slovami: „Vôbec nerozumiem tomu, čo si tu napísal. V roku 1916 bola napísaná práca o všeobecnej teórii relativity. Je nepravdepodobné, že by existoval iný vedec, ktorého osobnosť by bola taká populárna medzi obyvateľstvom celej planéty a vzbudzovala všeobecný záujem.

Trvanie dejov, množstvo pohybu a hmotnosť telesa nie sú z pohľadu STR absolútne hodnoty, závisia od rýchlosti pohybu pozorovaných objektov vzhľadom na pozorovateľa. Účinky SRT sa začínajú prejavovať pri rýchlostiach blízkych rýchlosti svetla a pri bežných, pozemských rýchlostiach sa pohyb a charakteristiky predmetov dajú vypočítať pomocou známych klasických vzorcov. Teória relativity je ďalším zovšeobecnením, rozvojom fyzikálnych zákonov pohybu. Neruší, ale zahŕňa ako nevyhnutnú súčasť všetky klasické mechaniky.
Pozrime sa na niektoré dôsledky vyplývajúce zo SRT:

Relativistický zákon sčítania rýchlostí.

Ak sa teleso pohybuje rýchlosťou v v jednej referenčnej sústave, potom v inej referenčnej sústave, vzhľadom na ktorú sa prvá referenčná sústava pohybuje rýchlosťou v1 v rovnakom smere, rýchlosť telesa je určená výrazom:

Z tohto vzorca:

• na v<

Relativita simultánnosti udalostí

V newtonovskej mechanike je simultánnosť dvoch udalostí absolútna a nezávisí od referenčného rámca. To znamená, že ak sa v systéme K vyskytnú dve udalosti v časoch t a t1 a v systéme K' v čase t' a t'1, potom keďže t=t', časový interval medzi dvoma udalosťami je v oboch rovnaký. referenčné systémy

Na rozdiel od klasickej mechaniky je v špeciálnej teórii relativity súčasnosť dvoch udalostí vyskytujúcich sa v rôznych bodoch priestoru relatívna: udalosti, ktoré sú súčasné v jednej inerciálnej referenčnej sústave, nie sú súčasné v iných inerciálnych sústavách pohybujúcich sa vzhľadom na prvú. Obrázok ukazuje diagram

experiment, ktorý to ilustruje. Vzťažná sústava K je spojená so Zemou, sústava K’ je spojená s autom pohybujúcim sa vzhľadom k Zemi priamočiaro a rovnomerne rýchlosťou v. Body A, M, B a A', M' a B' sú na Zemi a vo vagóne označené ako AM=MB a A'M'=M'B'. V momente, keď sa uvedené body zhodujú, nastanú v bodoch A a B udalosti - dva blesky. V systéme K signály z oboch erupcií dorazia do bodu M súčasne, pretože AM = MV a rýchlosť svetla

rovnaký vo všetkých smeroch. V systéme K' pripojenom k ​​autu signál z bodu B' dorazí do bodu M' skôr ako z bodu A', pretože rýchlosť svetla

je vo všetkých smeroch rovnaký, ale M' sa pohybuje smerom k signálu vypustenému z bodu B' a vzďaľuje sa od signálu vysielanému z bodu A'. To znamená, že udalosti v bodoch A‘ a B‘ nie sú simultánne: udalosti v bode B‘ nastali skôr ako v bode A‘. Ak by sa auto pohybovalo v protismere, došlo by k opačnému výsledku.

Koncept simultánnosti priestorovo oddelených udalostí je relatívny. Z postulátov teórie relativity a existencie konečnej rýchlosti šírenia signálov vyplýva, že čas plynie v rôznych inerciálnych vzťažných sústavách rôzne.

Lorentzove premeny

V súlade s dvoma postulátmi špeciálnej teórie relativity existujú vzťahy medzi súradnicami a časom v dvoch inerciálnych sústavách K a K“, ktoré sú tzv. Lorentzove premeny. V najjednoduchšom prípade, keď sa systém K' pohybuje vzhľadom na systém K rýchlosťou v, ako je znázornené na obrázku (pozri nižšie), Lorentzove transformácie pre súradnice a čas majú nasledujúci tvar:

, , , ,

, , , .

Z Lorentzových transformácií vyplýva úzka súvislosť medzi priestorovými a časovými súradnicami v teórii relativity; nielen priestorové súradnice závisia od času (ako v kinematike), ale aj čas v oboch referenčných systémoch závisí od priestorových súradníc, ako aj od rýchlosti pohybu referenčného systému K’.

Vzorce pre Lorentzove transformácie sa menia na vzorce pre kinematiku pri v/c<<1.

V tomto prípade

Prechod vzorcov teórie relativity do vzorcov kinematiky za podmienky v/c<<1 является проверкой справедливости этих формул.

Domáca úloha:

1. E.V. Korshak, A.I. Ljašenko, V.F. Savčenková. fyzika. 10. ročník, “Genesis”, 2010. Zopakujte § 37 (s. 127-129).

2. Preštudujte si prednáškový materiál.

3. Odpovedzte na otázky 1-3 ústne s.129.

	|	ďalšia prednáška ==>
Z histórie teórie relativity	|