Миронов В.В. Современные философские проблемы естественных_ технических и социогуманитарных наук (2006) (1184475), страница 29

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

Однако Лоренц не осознал глубокого физического смысла этих преобразований, пытаясь совместить их с классическими представлениями о пространстве и времени. !04 2. Философские пробасив естествознания Мы не будем заниматься здесь выводом преобразований Лоренца, а сразу выпишем их: 0 0 х' = (х — рг)/(! рг 'с2) а; у = у; г' = б; г' = (г — (с/с2)л)/(! — р2/с2) и Эти уравнения позволяют выразить координаты в движущейся системе (К') через координаты в неподвижной. Рассмотрим следствия из этих преобразований. В преобразования Лоренца пространство и время входят равноправным образом. Пространственная координата в движугцейся системе (К') зависи~ и от пространственной и от временной координат в неподвижной системе (К).

Это же справелливо и в отношении временной координаты в системе К'— она зависит и от временной, и от пространственной координат в системе К. Таким образом, уже здесь зафиксирована фундаментальная связь пространства и времени друг с другом. Из преобразований Лоренца следуют важнейшие выводы об относительности длины и временного промежутка. Возьмем для простоты стержень, лежащий на оси Х Его длина в системе К будет!= х2 — хп где х! и х2 — координаты начала и конца стержня. Можно показать (этот вывод есть в любом учебнике физики), что в движущейся системе отсчета длина стержня сокращается. Наибольшую длину )р стержень имеет в системе, где он покоится. В движущейся системе он сокращается в (! — р2/с2) Праз. Этот эффект называется релятивистским сокращением длины.

Можно показать также, что промежуток времени будет наименьшим в той системе, где события происходя~ в одной и той же точке пространства, т.е. как бы покоятся. Поэтому промежуток времени будет наименьшим в покоящейся системе, а в движущейся системе он возрастает в (1 — р2/с2) " раз. Это положение часто формулируется как тезис о замедлении течения времени в движущейся системс отсчета, а сам эффект называется релятивистским замедлением течения времени.

Для характеристики этого эффекта обычно пользуются также понятием собственного времени. Собственным временем т называют время. измеренное по часам, движугпимся вместе с системой отсчета, т.е. покоящимся в ней. По отношению к часам неподвижной лаборатории промежуток собственного времени будет всегда меньше промежутка лабораторного времени и может быть найден по формуле т = г (1 — р2/с2) и . Таким образом, согласно теории относительности, длина и промежуток времени утрачивают свой абсолютный характер, какой они носили в классической механикс. Ллина и временной промежуток перестают быть характеристиками объектов самих по себе, они ста- 2.1. Философские проблемы физики 105 новятся относительными, выражающими отношение объектов друг к другу. Природа релятивистскихз4фектов.

Остановимся болееобстоятельно 1ш рассмотрении природы релятивистских эффектов, ибо в этом вопросе стачкиваются различные философские взгляды и его решение занимает центральное место в философской интерпретации специальной ~сории относительности (СТО). На наш взгляд, здесь существуют три наиболее общие концепции; !) динамическая, 2) субъективистская и 3) соответствующая действительному содержанию теории относительности — релятивистская.

Рассмотрим эти концепции. 1, Динамическая концепцию Динамическая концепция исторически ~ предшествует теории относительности и берет начало от предложенной Лоренпем и Фицджеральдом для объяснения отрицательного результата опыта Майкельсона так называемой гипотезы сокрашения. Лоренц и срицджеральд выдвинули предположение, что все тела в направлении своего движения сокращаются в (! — рт/сз) 'раз; с чисто математической точки зрения — это то же самос выражение, что и в теории относительности.

Однако физический смысл сокращения Лоренца — Фицджеральла совершенно иной. Лоренцево сокращение — это абсолютное измененис абсолютной длины, оно вызвано динамическими причинами, силовыми воздействиями на тело. Грубо говоря, оно носит такой же характер, как, скажем, тепловое расширение тел, т.е, характеризует не свойства пространства, а силы, действующие на тела. В выражении 1= 1~1(1 — рз/сз) "по гипотезе Лоренца — Фицджеральда 1о — абсолютная длина тела, покоящегося по отношению к эфиру. При движении через эфир в результате взаимодействия составляющих тело электронов с эфиром возникают электрические силы, которые и вызывают сокращение.

Сокращение носит абсолютный характер и вместе с тем принципиально ненаблюлаемо. Оно ни в чем себя не обнаруживает, кроме опыта Майкельсона, для объяснения которого н было специально придумано. Лоренц оставил без внимания фундаментальной важности факт постоянства скорости света. Он считал, что фактически скорость света не постоянна, но ее измененис в системах, движущихся в эфире, компенсируется соответствуюшим «сжатием» всех линейных размеров, так что фактически наблюдаемое явление регистрируется как постоянство скорости света.

Таким образом, наблюдаемый факт обьяснялся как феноменологический результат двух взаимно компенсирующих и принципиально ненаблюдаемых эффектов: изменения скорости света и изменения линейных размеров в направлении движения. Хотя Лоренцеао сокращение и бьто прелложено до появления теории относительности, попытки истолковать релятивистское сокраше- !Об 2. Философские проблемы естествознания ние в духе Лоренца не прекрашались и в последующий период в связи с намерениями опровергнуть теорию относительности. Динамическое истолкование релятивистских эффектов с философской точки зрения выполнено в духе механистического материализма, поскольку связано с концепцией абсолютного пространства и стремится сохранить абсолютность основной метрической характеристики пространства — длины.

В действительности релятивистская формула! = (о( ! — рз/сз)" как раз утверждает, что любое тело, как бы быстро по отношению к некоторой системе отсчета оно ни двигалось, при измерении наблюдателем, покоящимся относительно этого тела, оно всегда будет иметь одну и ту же длину (о, называемую собственной длиной. 2. Субьективистская концепция. Субъективистское истолкование основано на признании длины и временного промежутка зависящими от субъекта и им определяемыми. В этой связи следует обратить внимание на два обстоятельства. Первое — это «язык», на котором излагается теория относительности.

В работах самого Эйнштейна и ряда крупных физиков и особенно в работах бесчисленных популяризаторов теории относительности без нужды часто (для наглядности) говорится о наблюдателях, измеряюших длины, массы, временные промежутки. На самом деле суть здесь не в наблюдателе, а в системе отсчета, с которой он связан. И строго говоря, например, выражение: «Длина космического корабля с точки зрения земного наблюдателя — 50 м, а с точки зрения космонавта — 100 м» вЂ” является неточным.

Правильнее было бы сказать: «Длина космического корабля в системе отсчета, связанной с Землей, — 50 м, а в системе отсчета, связанной с самим кораблем,— 100 м». Система же отсчета отнюдь не есть нечто, порожденное субъектом, — это всегда некая объективная система координации событий, обязателъно связанная с материальным (вешественным) телом (даже электромагнитное поле не может быть системой отсчета).

Когда физик говорит о зависимости, например длины, от точки зрения наблюдателя, то он фактически всегда имеет в виду систему отсчета, с которой связан наблюдатель, а отнюдь не зависимость от наблюдателя как субъекта познания. Второе обстоятельство, на котором базируется субъективистское истолкование, — это отождествление относительного с субъективным. Только абсолютному присваивается атрибут реального, относительное лишается такового. В действительности это, конечно, не так, Относительные величины реальны не в меньшей степени, чем абсолютные,— их отличие отнюдь не в степени реальности.

Мы фактически подошли к третьему истолкованию природы релятивистских эффектов, которое лучше всего и назвать релятивистским. 3. Релятивистская концепция. Обэединение проетранетви и времени в единый пространственно-временной континуум. Релятивистское истолкова- 1О? 2.1. Философские проблемы физики ние исходит из того, что сокращение длины и замедление времени суть реальные, но относительные эффекты. Например, бессмыслен вопрос: какая длина космического корабля — ! 00 м или 50 м — реальна? В определенном смысле длина аналогична, например, скорости. Не существует скорости тела самого по себе, это понятие выражает отношение тела к системе отсчета, и одно и то же тело в разных системах объективно имеет разные значения скорости, Подобное понимание скорости уже давно вошло в повседневный обиход и не вызывает возражений, но с понятиями «длина», «промежуток времени» и «масса» дело обстоит сложнее.

Длина не есть характеристика тела самого по себе, как считала классическая физика, она выражает отношение тела к системе отсчета и имеет смысл лишь в связи с той или иной системой отсчета. Временнбй промежуток не есть свойство событий самих по себе, а опять-таки выражает их отношение к системе отсчета и только в ней имеет смысл. Причем эта зависимость становится сколько-нибудь заметной лишь при околосветовых скоростях, и поэтому нам так трудно освободиться от иллюзии абсолютной длины и абсолютного времени.

Характеристики

Список файлов книги