движения при приближении скорости тел к скорости света в вакууме (300 000
км/с), временные процессы замедляются в быстродвижущихся системах, масса
тела увеличивается.
Находясь в сопутствующей системе отсчета, то есть, двигаясь
параллельно и на одинаковом расстоянии от измеряемой системы, нельзя
заметить эти эффекты, которые называются релятивистскими, так как все
используемые при измерениях пространственные масштабы и части будут
меняться точно таким же образом. Согласно принципу относительности, все
процессы в инерциальных системах отсчета протекают одинаково. Но если
система является неинерциальной, то релятивистские эффекты можно заметить и
изменить. Так, если воображаемый релятивистский корабль типа фотонной
ракеты отправится к далеким звездам, то после возвращения его на Землю
времени в системе корабля пройдет существенно меньше, чем на Земле, и это
различие будет тем больше, чем дальше совершается полет, а скорость корабля
будет ближе к скорости света. Разница может измеряться даже сотнями и
тысячами лет, в результате чего экипаж корабля сразу перенесется в близкое
или отдаленное будущее, минуя промежуточное время, поскольку ракета вместе
с экипажем выпала из хода развития на Земле.
Подобные процессы замедления хода времени в зависимости от скорости
движения реально регистрируются сейчас в измерениях длины пробега мезонов,
возникающих при столкновении частиц первичного космического излучения с
ядрами атомов на Земле. Мезоны существуют в течении 10-6 - 10-15 с (в
зависимости от типа частиц) и после своего возникновения распадаются на
небольшом расстоянии от места рождения. Все это может быть зарегистрировано
измерительными устройствами по следам пробегов частиц. Но если мезон
движется со скоростью, близкой к скорости света, то временные процессы в
нем замедляются, период распада увеличивается (в тысячи и десятки тысяч
раз), и соответственно возрастает длина пробега от рождения до распада.
Итак, специальная теория относительности базируется на расширенном принципе
относительности Галилея. Кроме того, она использует еще одно новое
положение: скорость распространения света (в пустоте) одинакова во всех
инерциальных системах отсчета. Но почему так важна эта скорость, что
суждение о ней приравнивается по значению к принципу относительности? Дело
в том, что мы здесь сталкиваемся со второй универсальной физической
константой. Скорость света - это самая большая из всех скоростей в природе,
предельная скорость физических взаимодействий. Долгое время ее вообще
считали бесконечной. Она была установлена XVX веке, составив 300 000 км/с.
Это огромная скорость по сравнению с обычно наблюдаемыми скоростями в
окружающем нас мире.
Представим себе эксперимент: большой спутник движется по орбите вокруг
Земли, и с него, как с космодрома, запускается ракета - межпланетная
станция к Венере. Запуск производится строго в направлении движения
орбитального космодрома. Из законов классической механики следует, что
относительно Земли ракета будет иметь скорость, равную сумме двух
скоростей: скорость ракеты относительно орбитального космодрома плюс
скорость самого космодрома относительно Земли. Скорости движений
складываются, и ракета получает довольно большую скорость, которая
позволяет преодолеть притяжение Земли и улететь к Венере.
Другой эксперимент: со спутника испускается луч света по направлению
его движения. Относительно спутника, откуда он испущен, свет
распространяется со скоростью света. Какова скорость распространения света
относительно земли? Она остается такой же. Даже если свет будет испускаться
не по движению спутника, а в прямо противоположном направлении, то и тогда
относительно Земли скорость света не изменится.
Эксперимент, который должен был показать изменение скорости света в
движущихся телах и соответственно абсолютных характер движения этих
тел, был выполнен в 1881 г. Майкельсоном (1852 - 1931). В последствии его
не раз повторяли. По существу, эксперимент Майкельсона соответствовал
сравнению скорости сигналов, идущих к экранам на корме и на носу
движущегося корабля, но в качестве корабля была использована сама Земля,
движущаяся в пространстве со скоростью около 30 км/сек. Далее,
сравнивали не скорость луча, догоняющего тело и луча, идущего навстречу
телу, а скорость распространения света в продольном и поперечном
направлениях. В инструменте, примененном в опыте Майкельсона, так
называемом интерферометре, один луч шел по направлению движения Земли - в
продольном плече интерферометра, а другой луч - в поперечном плече.
Различие в скоростях этих лучей должно было продемонстрировать зависимость
скорости света в приборе от движения Земли.
Результаты эксперимента Майкельсона оказались отрицательными. На
поверхности Земли свет движется с одной и той же скоростью во всех
направлениях.
Такой вывод казался крайне парадоксальным. Он должен был привести
к принципиальному отказу от классического правила сложения скоростей.
Скорость света одна и та же во всех телах, движущихся по отношению друг к
другу равномерно и прямолинейно. Свет проходит с неизменной скоростью,
приблизительно равной 300000 км/сек., мимо неподвижного тела, мимо тела,
движущегося навстречу свету, мимо тела, которое свет догоняет. Свет - это
путник, который идет по полотну железной дороги, между путями, с одной и
той же скоростью относительно встречного поезда, относительно поезда,
идущего в том же направлении, относительно самого полотна, относительно