Фейнман - 02. Пространство. Время. Движение (1055661), страница 5
Текст из файла (страница 5)
И еще потом добавляют: «В физике было доказано, что явления зависят от системы отсчета». Можно услышать немало подобных вещей, но трудно понять их смысл. По-видимому, системы отсчета, о которых идет речь, — это те системы координат, которыми мы пользовались в анализе теории относительности. Итак, тот факт, что «все зависит от системы отсчета», оказывает могучее влияние на современную ч 2. Парадокс близнецов $3.
П „бразоваппе ~ коро~ тей ф '~, Релятивистская магга й 5. Ре«игп»впстская энергия мысль. Остается только удивляться, почему? Ведь прежде всего сама идея: «зсе завпсит от точки зрения» — настолько проста, что, несомненно, не было нужды обременять себя анализом трудностей физической теории относительности, чтобы открыть ее. Всякий, кто идет по тротуару, знает, что все, что он видит, зависит от его системы отсчета. Сперва он видит лица прохожих, а уж потом — их затылки.
И почти во всех философских заключениях, о которых говорят, что опи проистеклн из теории относительности, нет ничего более глубокого, чем утверждения типа: «Пешеход выглядит спереди иначе, нежели сзади». Известный рассказ о нескольких слепых, споривших, на что похож слон, тоже весьма напоминает теоршо относительности с точки зрения таких философов. Но в теории относительности, пожалуй, есть кое-что п поглубже, чем наблюдение, что человек спереди выглядит иначе, чем сзади.
Принцип относительности куда глубже этого, ведь с его помощью мы ложем делать определенные предсказания. Но было оы более чем странно, если бы только зто наблюдение позволило нам предсказывать поведение природы. Есть и другая школа «философов». Эти чувствуют себя очень неуютно из-за теории относительности, которая заявляет, что нельзя определить свою абсолютную скорость, не гляда ни на что снаружи корабли. Они восклицают: «Вполне понятно, что никто не может изморить своей скорости, не выглядывая наружу. Само собой очевидно, что бессмысленно говорить о чьей-то скорости, если не глядеть по сторонам.
Глупцы были те физики, которые думали иначе, Их вдруг осенило, вот они и рады; но если бы мы, философы, представляли, какие проблемы стояли перед физиками, мы их давно решили бы чисто мозговым усилием и сразу же поняли бы, что невозможно определить скорость, не выглянув наружу. И мы сделали бы громадный вклад в зту пх физику». Эти философы всегда топчутся около нас, они мельтешат на обочинах науки, то и дело порываясь сообщить нам что-то. Но никогда на самом деле они не понимали всей тонкости и глубины наших проблем. Наша неспособность засечь абсолютное движение — зто результат оп»ивов, а не итог плоского философствования. Это легко пояснить. Начать с того, что еще Ньютон считал, что действительно невозможно узнать свою скорость, если движешься прямолинейно п равномерно.
Ведь первым-то провозгласил принцип относительности именно Ньютон (мы цитировали его слова в предыдущей главе). Почему же в те, ньютоновы времена философы не поднимали такого шума о том, что «все относительное и так далее и тому подобное? Л потому, что пока Максвелл не развил свою электродинамику, существовали физические законы, позволявшие утверждать, что можно изморить свою скорость, даже и не выглянув наружу; но вскоре после Максвелла экспериментально было установлено, что это невозможно. Л теперь скажите, действительно ли так уж абсолютно и определенно необходимо с философской точки зрения, чтобы невозможно было знать свою скорость, не посмотрев по сторона»«? Одним нз следствий теории относительности явилось развитие философии, которая утверждала: «Определять можно только то, что поддается измерению! Так как ясно, что нельзя измерить скорость, не видя, по отношению к чему она измеряется, то естественно, что понятие абсолютной скорости смысла не из»еет.
Физики обязаны понять, что можно говорить только о том, что поддается измерению». Но в этом-то и весь вопрос: сказать, можем ли мы определить абсолютную скорость,— это всо равно, что решить, можно или нельзя выяснить иэ эксперимента, дви;кетов ли корабль, не выглядывая в иллюминатор. Иными словами, нельзв априори утверждать, что что-то изморимо, а что-то нет; это решает не рассуждение, а эксперимент. Немного найдется философов, которые хладнокровно объявят очевидным, что если скорость свата внутри автомобиля равна 300000 км!еек, а скорость самогоавтомобиля достигает 100 000 км1сек, то свет проносится мимо наблкь дателя на дороге тоже со скоростью 300 000 км~сек.
Для них это потрясающий факт; даже те из них, для кого относительность разумеется сама собой, обнаруживают, когда вы предъявляете им конкретный факт, что это совсем не так уж очевидно. И наконец, ость даже «философы», утверждающие, что вообще мы не в состоянии обнаруживать никакого движения, не выглядывая наружу. А уж это просто неверно. Действительно, нельзя заметить равномерного движения по прямой ливии, но если бы вся комната вертелась. мы бы определенно об этом знали, потому что все в ней разлеталось бы к стенкам — наблюдались бы всяческого рода «центробежные» эффекты. Тот факт, что Земля наша вращается вокруг своей оси, моя«но обнаружить, не глядя на звезды, скажем, с помощью так называемого маятника Фуко.
Стало быть, неверно, что «все относительно»; нельзя обнаружить только равномерное движение, не выглядывая наружу. Равномерное вра«а ние вокруг фиксированной оси обнаружить »южно. А когда вы это скажете философу, он очень огорчится, что прежде этого не донимал; ему, видите ли, казалось, что просто невозможно установить вращение вокруг оси, не наблюдая внешний мир. Правда, если он достаточно сообразителен, то через некоторое время он может воркуться и заявить: «Понял! На самом деле никакого абсолютного вращения не существуег. Видите ли,— скажет он,— на самом деле мы вращаемся относительно эвезд. И вследствие какого-то невыясненного влияния, оказываемого на тела звездами, возникаот центробежная сила».
25 Ну что ж! Судя по всему, это верно; в настоящее время у нас пет способа узнать, существовала бы центробежная сила, если бы не было эвезд и туманностей. Не в наших силах сделать такой эксперимент — убрать все туманности, а затем измерить наше вращение; значит, тут мы ничего сказать не можем. Мы должны допустить, что философ может оказаться прав. Он тогда расцветает от удовольствия и изрекает: «И вообще совершенно необходимо, чтобы все в мире в конечном счете подчинялось тому же принципу: абсолютное вращение — это бессмысленно, можно говорить только о вращении по отношению к туманностям». И тут-то мы ему ответим: «А тогда скажи, друг мой, само собой ичи не само собой разумеется, что равномерное движение по прямой линии относительно туманностей не должно никак чувствоваться внутри автомобиля?» И тепорь, когда двия«ение уже больше не абсолютное, когда оно стало движенвем относительно туманностей, вопрос оказывается темным и на него можно ответить, лишь поставив эксперимент.
Но в чем же в таком случае выразились философские влияния теории относительности? Какие новые идеи и предложения внушил физикам принцип относительности? Если ограничиться только этого рода влияниями, то их можно описать следующим образом. Первое открытие, по существу, состояло в том, что даже те идеи, которые уже очень долго держатся и очень точно проверены, могут быть ошибочными. Каким это было большим потрясением — открыть, что законы Ньютона новерны, и это после того, как все годы они казались точными! Теперь, конечно, ясно, что не опыты были неправильными, а просто все они проделывались в слишком ограниченном интервале скоростей — таком узком, что релятивистские эффекты невозможно было заметить. И все же теперь мы взираем на наши законы физики куда более смиренно — ведь любой из ннх может оказатьсв ошибочным! Во-вторых, если возникают некие «странные» идеи, вроде того, что когда идешь, то время тянется медленнее и т. д., то неуместен вопрос: нравшпся ли это нам? Единственно уместен здесь другой вопрос: согласуются ли эти идеи с тем, что показал опыт» Иначе говоря, «странные идеи» должны быть согласны только с вкепериментом.
Едянственный резон, почему мы должны обсуждать поведение часов и т. и., состоит в следующем: мы должны доказать, что, хотя определение растяжения времени и очень странно, с нашим способом измерять время оно вполне согласуется. И наконец, теория относительности подсказала нам еще кое-что; может быть, это был чисто технический совет, но он оказался чрезвычайно полезным при изучении других физических законов. Совет состоял в том, что надо обрил?лиль вни- 26 мание на симметрию законов, или, более определенно, искать способы, с помощью которых законы можно преобразовать, сохраняя при этом их форму. Когда мы обсуждали теорию векторов, мы отмечали, что основные законы движении не меняются, когда мы особым образом изменяем пространственные и временные переменные (пользуемся преобразованием Лоренца).
Идея изучать операции, при которых основные законы ие меняются, оказалась и впрямь очень полезной. ф М. Оарадокс б»гсз»«вдов Чтобы продолжить наше изучение преобразований Лоренца и релятивистских эффектов, рассмотрим известный «парадокс» — парадокс близнецов, скажем, Петера и Пауля, Подросши, Пауль улетает на космическом корабле с очень высокой скоростью. Петер остается на Земле. Он видит, что Пауль уносится с огромной скоростью, и ему кажется, что часы Пауля замедляют свой ход, сердце Пауля бьется реже, мысли текут ленивео.
С точки зрения Петера, все за»«краст. Сам же Пауль, конечно, ничего этого не замечает. Но когда после долгих странствий он возвратится на Землю, он окажется моложе Петера! Верно ли это? Да, это одно из тох следствий теории относительности, которые легко продемонстрировать. Мюмезоны живут дольше, если они движутся; так и Пауль проживет дольше, если будет двигаться.
«Парадоксом» это явление называют лишь те, кто считает, что принцип относительности утверждает относительность всякого движения. Они восклицают: «Хе-хе-хе! А не можем ли мы сказать, что с точки зрения Пауля двигался Пещер и что именно Петер должен был модлеинее стареть? Из симметрии тогда следует единственный возможный вывод: при встрече возраст обоих братьев доля ен оказаться одинаковым». Но ведь чтобы встретиться и помериться годами, Пауль должен либо остановиться в конце путегиествия и сравнить часы, либо, ещо проще, вернуться.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
