Когда s -малое движется относительно S -большого, все становится сложнее. Кто-то склонен думать, что s -малое будет заключать в себе всегда то же самое пространство, но в различных частях S . Затем необходимо будет распределить для каждой коробки свое особое пространство… и предположить, что все они двигаются относительно друг друга.
До того, как человек осознает, насколько сложная мысленная конструкция получится, пространство будет казаться ему неограниченной средой или контейнером, в котором плавают материальные объекты. С этого момента надо запомнить еще и то, что пространств существует бесчисленное множество и все они двигаются относительно друг друга7.
Итак, мы представляем Вселенную “безграничной средой или контейнером, заполненным движущимися материальными объектами” — будто Господь Бог разместил в одной огромной коробке все материальные объекты, составляющие нашу Вселенную. Но если задуматься глубже, то придется признать, что это объяснение “слишком простое”. Потенциальных коробок с заключенным в них пространством множество, и не существует единственного большого S -пространства для дрейфующего в нем s -малого. Скорее большее S -пространство — это система взаимоотношений между всеми малыми s -пространствами.
Эйнштейн говорит: “Мы полностью исключаем смутное слово “пространство”, коему, надо честно признаться, не можем найти ни малейшего объяснения, и заменяем его словосочетанием “движение, относительно практически неподвижного тела отсчета”.
Таким образом, наш всадник на световом луче и наблюдатель с астероида отнюдь не являются “плавающими” в “Божьей коробке” — едином огромном неподвижном и пустом контейнере предмета. Они представляют собой два малых s- пространства, среди множества малых иных s -пространств, движущихся относительно друг друга. То же окажется верным и для пешехода с пассажиром поезда. Вселенная, где обитают все эти персонажи, сотворена “из бесконечного числа пространств, движущихся относительно друг друга”.
Возможно, подобное смещение акцента в базовом представлении о природе “пространства” не кажется столь драматичным, но открываемые им потенциальные возможности — огромны. Они привели Эйнштейна к пересмотру и других фундаментальных представлений о Вселенной.
Вызов второй — базовым предположениям об “одновременности”
Классическое измерение “пространства” зависит от измеряющего — наблюдающего за началом и концом какого-либо опыта при помощи прибора измерения, например линейки. Эйнштейн осознавал, что за определением “одновременности” стоит фундаментальное предположение одновременности происходящих событий: и начало, и конец наблюдаемого объекта на линейке видны в одно и то же время. Хотя это предположение вполне соответствует нашему нормальному (хотя и ограниченному) восприятию мира, но как быть с очень большими расстояниями (до планет и до звезд) и очень малыми (расстояние между атомами), сверхскоростями (скорость света) или с движением двух “пространств” относительно друг друга?
Эйнштейн понимал, что вся физика и в основном все способы восприятия людьми мира строились на определенных предположениях об измерении. Например, как вы определите, с какой скоростью мчится всадник на световом луче? Как вообще мы измеряем что-либо на земле? Берем измерительный прибор-линейку, измерительную ленту и т.п., устанавливаем единицу измерения и отмечаем, где начало и где конец.
А если объект, который я измеряю, движется очень быстро? Я мог бы видеть его левый край в начале линейки, скажем, во время -1 (t1), но, когда я переведу глаза, чтобы увидеть, где этот объект заканчивается, он сдвинется. Иными словами, если я начну измерять объект (например доску), концентрируясь на одной лишь его стороне во время t1, и в тот момент, когда я посмотрю на линейку и на измеряемую часть доски, чтобы проверить: совпадают ли деления, доска начнет двигаться. Тогда я смогу измерить лишь некоторую часть предмета от действительного его размера.
Если бы вы, находясь на астероиде, попытались измерить линейкой нечто движущееся, в то время, когда вы будете переводить взгляд с одного конца линейки на другой, ваш объект улетит на весьма существенное расстояние.
Чтобы получить более “ясную картину” данной концепции и открыть, какие же кажущиеся бесспорными положения стоят за ней, Эйнштейн рисует символический образ:
Молния ударила в рельсы на железнодорожном полотне в точках А и В , расположенных далеко друг от друга. В дополнение скажу, что эти две вспышки произошли одновременно. Если я спрошу вас, есть ли смысл в этом утверждении, вы решительно ответите “да”. Но если я попрошу вас точнее объяснить мне смысл этого явления, то, подумав, вы сочтете, что все не так просто, как казалось с первого взгляда.
Возможно, какое-то время спустя прозвучит ответ: “Значимость подобного утверждения ясна сама по себе и в дальнейших объяснениях не нуждается. Возможно, надо все-таки поразмыслить и, еще лучше, понаблюдать, чтобы уверенно заявить об одновременности событий”.
Я не удовлетворен ответом, и вот почему. Представим, что некий метеоролог делает открытие: молнии всегда ударяют в точки А и В одновременно. Нам нужно проверить этот теоретический результат на практике. И с подобной трудностью мы сталкиваемся во всех утверждениях в физике, где идет речь об “одновременности”8.
Итак, заявлению “значимость утверждения ясна сама по себе и не нуждается в дальнейших объяснениях” подписан приговор. Объяснение все-таки нужно.
Эйнштейн продолжает рассуждать:
Обдумав этот вопрос, вы предложите следующий проверочный тест: расстояние /АВ / надо измерить и поместить стороннего наблюдателя посередине М (срединная точка). У наблюдателя имеются два зеркала, наклоненные под углом 90°, что позволяет ему видеть А и В одновременно. Если он увидит две вспышки молнии в одно и то же время, они и будут одновременными.
Мне очень приятно слышать это рассуждение, но я не могу счесть дело решенным, поскольку вынужден возразить: ваше определение можно было бы признать верным, если бы я знал, что свет, воспринимаемый наблюдателем в пункте М движется от А до М с той же скоростью, что и от В до М . А это исследование можно провести только в том случае, если в нашем распоряжении будут средства измерения времени. Таким образом, мы движемся по логическому кругу.
Подумав еще немного, вы смерите меня презрительным взглядом и изречете: “Я выдвинул мое предыдущее определение, потому что в действительности в нем ничего не говорится о свете. Речь идет об одновременности, и только, и в каждом реальном случае правота концепции доказывается эмпирически. Этому требованию мое определение, несомненно, отвечает”.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
До того, как человек осознает, насколько сложная мысленная конструкция получится, пространство будет казаться ему неограниченной средой или контейнером, в котором плавают материальные объекты. С этого момента надо запомнить еще и то, что пространств существует бесчисленное множество и все они двигаются относительно друг друга7.
Итак, мы представляем Вселенную “безграничной средой или контейнером, заполненным движущимися материальными объектами” — будто Господь Бог разместил в одной огромной коробке все материальные объекты, составляющие нашу Вселенную. Но если задуматься глубже, то придется признать, что это объяснение “слишком простое”. Потенциальных коробок с заключенным в них пространством множество, и не существует единственного большого S -пространства для дрейфующего в нем s -малого. Скорее большее S -пространство — это система взаимоотношений между всеми малыми s -пространствами.
Эйнштейн говорит: “Мы полностью исключаем смутное слово “пространство”, коему, надо честно признаться, не можем найти ни малейшего объяснения, и заменяем его словосочетанием “движение, относительно практически неподвижного тела отсчета”.
Таким образом, наш всадник на световом луче и наблюдатель с астероида отнюдь не являются “плавающими” в “Божьей коробке” — едином огромном неподвижном и пустом контейнере предмета. Они представляют собой два малых s- пространства, среди множества малых иных s -пространств, движущихся относительно друг друга. То же окажется верным и для пешехода с пассажиром поезда. Вселенная, где обитают все эти персонажи, сотворена “из бесконечного числа пространств, движущихся относительно друг друга”.
Возможно, подобное смещение акцента в базовом представлении о природе “пространства” не кажется столь драматичным, но открываемые им потенциальные возможности — огромны. Они привели Эйнштейна к пересмотру и других фундаментальных представлений о Вселенной.
Вызов второй — базовым предположениям об “одновременности”
Классическое измерение “пространства” зависит от измеряющего — наблюдающего за началом и концом какого-либо опыта при помощи прибора измерения, например линейки. Эйнштейн осознавал, что за определением “одновременности” стоит фундаментальное предположение одновременности происходящих событий: и начало, и конец наблюдаемого объекта на линейке видны в одно и то же время. Хотя это предположение вполне соответствует нашему нормальному (хотя и ограниченному) восприятию мира, но как быть с очень большими расстояниями (до планет и до звезд) и очень малыми (расстояние между атомами), сверхскоростями (скорость света) или с движением двух “пространств” относительно друг друга?
Эйнштейн понимал, что вся физика и в основном все способы восприятия людьми мира строились на определенных предположениях об измерении. Например, как вы определите, с какой скоростью мчится всадник на световом луче? Как вообще мы измеряем что-либо на земле? Берем измерительный прибор-линейку, измерительную ленту и т.п., устанавливаем единицу измерения и отмечаем, где начало и где конец.
А если объект, который я измеряю, движется очень быстро? Я мог бы видеть его левый край в начале линейки, скажем, во время -1 (t1), но, когда я переведу глаза, чтобы увидеть, где этот объект заканчивается, он сдвинется. Иными словами, если я начну измерять объект (например доску), концентрируясь на одной лишь его стороне во время t1, и в тот момент, когда я посмотрю на линейку и на измеряемую часть доски, чтобы проверить: совпадают ли деления, доска начнет двигаться. Тогда я смогу измерить лишь некоторую часть предмета от действительного его размера.
Если бы вы, находясь на астероиде, попытались измерить линейкой нечто движущееся, в то время, когда вы будете переводить взгляд с одного конца линейки на другой, ваш объект улетит на весьма существенное расстояние.
Чтобы получить более “ясную картину” данной концепции и открыть, какие же кажущиеся бесспорными положения стоят за ней, Эйнштейн рисует символический образ:
Молния ударила в рельсы на железнодорожном полотне в точках А и В , расположенных далеко друг от друга. В дополнение скажу, что эти две вспышки произошли одновременно. Если я спрошу вас, есть ли смысл в этом утверждении, вы решительно ответите “да”. Но если я попрошу вас точнее объяснить мне смысл этого явления, то, подумав, вы сочтете, что все не так просто, как казалось с первого взгляда.
Возможно, какое-то время спустя прозвучит ответ: “Значимость подобного утверждения ясна сама по себе и в дальнейших объяснениях не нуждается. Возможно, надо все-таки поразмыслить и, еще лучше, понаблюдать, чтобы уверенно заявить об одновременности событий”.
Я не удовлетворен ответом, и вот почему. Представим, что некий метеоролог делает открытие: молнии всегда ударяют в точки А и В одновременно. Нам нужно проверить этот теоретический результат на практике. И с подобной трудностью мы сталкиваемся во всех утверждениях в физике, где идет речь об “одновременности”8.
Итак, заявлению “значимость утверждения ясна сама по себе и не нуждается в дальнейших объяснениях” подписан приговор. Объяснение все-таки нужно.
Эйнштейн продолжает рассуждать:
Обдумав этот вопрос, вы предложите следующий проверочный тест: расстояние /АВ / надо измерить и поместить стороннего наблюдателя посередине М (срединная точка). У наблюдателя имеются два зеркала, наклоненные под углом 90°, что позволяет ему видеть А и В одновременно. Если он увидит две вспышки молнии в одно и то же время, они и будут одновременными.
Мне очень приятно слышать это рассуждение, но я не могу счесть дело решенным, поскольку вынужден возразить: ваше определение можно было бы признать верным, если бы я знал, что свет, воспринимаемый наблюдателем в пункте М движется от А до М с той же скоростью, что и от В до М . А это исследование можно провести только в том случае, если в нашем распоряжении будут средства измерения времени. Таким образом, мы движемся по логическому кругу.
Подумав еще немного, вы смерите меня презрительным взглядом и изречете: “Я выдвинул мое предыдущее определение, потому что в действительности в нем ничего не говорится о свете. Речь идет об одновременности, и только, и в каждом реальном случае правота концепции доказывается эмпирически. Этому требованию мое определение, несомненно, отвечает”.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45