|
движение системы отсчета, мысленно рисовал движущиеся вместе с каким-то телом,
прикрепленные к этому телу измерительные стержни, а также часы. Стержни и часы
позволяют измерить положение каждого тела в каждое мгновение и определить его
скорость. Таким образом, система отсчета рисовалась Эйнштейну в виде реального
тела, к которому прикреплено начало координат, бесконечные координатные оси и
множество сколь угодно длинных стержней, так что любое тело, где бы оно ни
находилось в данный момент, совпадает по своему положению с определенными
отметками на измерительных стержнях, т.е. имеет определенные координаты, причем
"данный момент" один и тот же в каждой точке, ориентированной при помощи
стержней, - мы можем сверить все находящиеся в этих точках часы. Чтобы не
смешивать измерения, сделанные по отношению к данной системе отсчета,
112
с другими, отнесенными к иной системе отсчета, Эйнштейн представил себе
человека, который движется вместе с системой и не видит никаких других систем.
Он наблюдает только, совместились ли тела с отметками на измерительных стержнях
данной системы отсчета. Этот "наблюдатель" фигурирует почти во всех изложениях
теории относительности, но можно было бы обойтись и без него; он представляет
собой столь же воображаемую фигуру, как и координатные оси и измерительные
стержни, прибитые к движущемуся тепу и образующие движущуюся вместе с ним
систему отсчета (систему отсчета, в которой это тело неподвижно). "Наблюдатели"
так же мало затушевывают объективный смысл теории относительности, как
выражение
"если вы протянете веревку от Земли до Солнца..." ставит объективный факт -
определенное расстояние между небесными телами - в зависимость от реальных или
воображаемых измерений. Когда воображение рисует "наблюдателя", то появляется
несколько неясный образ человека, привязанного к летящим в пространстве
измерительным стержням и способного одновременно измерять положения тел при
помощи этих бесчисленных и бесконечных по величине стержней. Этот образ может
быть заменен менее точным, но более представимым образом пассажира в купе
поезда
с задернутыми занавесками на окнах или в каюте корабля (этой каютой пользовался,
как мы помним, Галилей для демонстрации классического принципа относительности).
Представим себе корабль, движущийся с той же скоростью, что и волны на
поверхности моря. Для находящегося на корабле "наблюдателя", т.е. для человека,
который может измерить скорости только по отношению к кораблю, волны покажутся
неподвижными. Не замечая ни неба, ни берегов, "наблюдатель" увидит как бы
застывшую поверхность моря, он ничего не будет знать о движении волн - ведь они
неподвижны по отношению к кораблю. Такие субъективные впечатления "наблюдателя"
лишь условное выражение объективного факта: волны действительно неподвижны по
отношению к системе отсчета, в которой неподвижен корабль (к системе,
"привязанной" к кораблю).
113
Эйнштейна заинтересовал вопрос, сохранится ли неподвижность волн по отношению к
кораблю (к системе отсчета, "привязанной" к кораблю, и к находящемуся на нем
"наблюдателю"), если это будут не волны на водной поверхности, а
электромагнитные волны, т.е. свет. Свет пробегает вдоль Земли со скоростью,
приблизительно равной 300 000 километров в секунду. Пусть корабль движется по
морю с такой же скоростью. Для "наблюдателя" на корабле свет имеет тогда
нулевую
скорость. Но в этом случае оптические процессы на корабле резко изменятся,
например вспышка фонаря не осветит экрана, находящегося на носу корабля.
Электромагнитное поле станет аналогичным застывшей поверхности моря, окружающей
корабль, оно окажется переменным в пространстве, т.е. в пространство будут
чередоваться гребни и впадины, но они не будут сдвигаться с течением времени.
Такое изменение оптических процессов позволит "наблюдателю" зарегистрировать
абсолютным образом движение системы. Вооруженный оптическими инструментами
"наблюдатель" сможет отличить движущийся корабль от неподвижного. Но это
противоречит теории Максвелла, в которой свет всегда представляет собой
движущиеся электромагнитные волны. Противоречит это и интуитивному убеждению в
невозможности зарегистрировать равномерное и прямолинейное движение при помощи
внутренних эффектов в движущейся системе.
Об указанном парадоксе, овладевшем его мыслями в шестнадцать лет в Аарау,
Эйнштейн говорит:
|
|