Содержание

Главная >> Физика. 11 класс. Пурышева

Глава 5. Основы специальной теории относительности

Проблема одновременности (окончание)

Таким образом, события, одновременные в одной системе отсчёта, оказываются неодновременными в другой системе отсчёта, движущейся равномерно и прямолинейно относительно первой, т. е. одновременность — понятие относительное. Эйнштейн показал, что для каждой системы отсчёта, движущейся равномерно и прямолинейно относительно другой системы отсчёта, существует своё собственное время.

В рассмотренном примере скорость вагона имела тот же порядок, что и скорость света, поэтому разница между временем наступления двух событий для наблюдателя на платформе была заметной. Обычно мы имеем дело со скоростями, значительно меньшими скорости света, поэтому события, одновременные для наблюдателя в неподвижной системе отсчёта, будут одновременными и для движущегося наблюдателя.

Относительность для двух событий понятий «раньшеи «позже»

2. Если изменить описанный мысленный эксперимент и в том же движущемся со скоростью 250 000 км/с вагоне поместить лампочку не посередине, а на расстоянии 2 200 000 км от передней стенки вагона, то можно показать, что с точки зрения наблюдателя, находящегося в вагоне, свет встретится с передней стенкой вагона раньше, чем с задней. С точки зрения наблюдателя, находящего на платформе, свет встретится с задней стенкой вагона раньше, чем с передней.

Следовательно, понятия «раньше» и «позже» являются относительными. Посмотрим, для всех ли событий это утверждение справедливо.

Пусть в какой-то точке Галактики вспыхнула «новая» звезда. Через некоторое время свет от этой звезды дойдёт до наблюдателя на Земле. Здесь попадание света в глаз наблюдателя является следствием рождения «новой» звезды, а рождение звезды является причиной попадания света в глаз наблюдателя; эти два события связаны причинно-следственной связью. Из какой бы системы отсчёта ни велось наблюдение, никогда распространение света от звезды не может предшествовать её рождению, т. е. никогда следствие не может наступить раньше причины.

Итак, если события связаны причинно-следственной связью, то для них понятия «раньше» и «позже» являются абсолютными.

Если события не связаны причинно-следственной связью, как в примере с вагоном, то понятия «раньше» и «позже» являются относительными. В этом случае изменение порядка чередования событий во времени не противоречит закону причинности, т. е. следствие не наступает раньше причины.

Вопросы для самопроверки

1. Сравните понятие одновременности в классической физике и в теории относительности.

2. В каком случае понятия «раньше» и «позже» являются относительными, а в каком абсолютными?

Упражнение 28

1. Что означает выражение «события А и В одновременны»?

2. Докажите, что понятия «раньше» и «позже» являются относительными. Для этого представьте, что вагон длиной 6 600 000 км движется со скоростью 250 000 км/с. В вагоне вспыхивает лампочка, висящая на расстоянии 2 200 000 км от передней стенки вагона.

3. При каком условии понятия «время» и «одновременность» можно считать абсолютными (инвариантными) для всех инерциальных систем отсчёта?

4. Почему для синхронизации часов используют световые сигналы?

<<< К началу