Главная > Физика > Азбука теории относительности
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Гипотеза Эйнштейна

Эйнштейн выдвинул два общих принципа, или аксиомы:

1. Равномерное движение через эфир не поддается обнаружению.

2. При любом волновом процессе скорость распространения волны не зависит от скорости источника.

Остановимся на смысле этих аксиом.

Измерить скорость одного тела по отношению другого не представляет труда. Все наши представления о скорости по существу являются представлениями об относительной скорости: речь идет либо о скоростях различных предметов относительно нас самих, либо о нашей собственной скорости по отношению к чему-либо еще. Например, водитель, глядя на дорогу, по которой он ведет машину, по всей вероятности, оценивает свою собственную скорость относительно дороги.

По бессмысленно ставить вопрос о скорости относительно эфира, ибо нет никакой возможности отличить один участок эфира от другого. Можно опознать вещество, находящееся в эфире, но сам эфир не поддается отождествлению. И поскольку эфир, образно выражаясь, нельзя разметить верстовыми столбами, то утверждение, что тело движется через эфир, не содержит никакой информации о движении, или, иными словами, не имеет смысла по отношению эфира.

Смысл второй аксиомы, по-видимому, более прозрачен. Представим себе паровоз, идущий по прямолинейному участку пути с постоянной скоростью в совершенно тихую погоду. Если машинист бросит вперед камень, то человек, стоящий у железнодорожного полотна, увидит, что скорость камня равна скорости, которую ему сообщил машинист, плюс скорость паровоза. Чем быстрей идет поезд, тем быстрей будет двигаться камень, хотя усилие машиниста останется прежним. Таким образом, скорость камня в воздухе зависит от скорости источника, в данном случае машиниста.

Допустим, что паровоз дает гудок, который слышен человеку, оставшемуся далеко позади. Мы знаем, что звук распространяется в воздухе в виде волн со скоростью примерно 340 м/сек. Движение звуковой волны не похоже на движение камня: скорость распространения звука в воздухе не зависит от скорости паровоза в момент, когда дается гудок, т. е. не зависит от скорости источника. Скорость поезда повлияет на высоту звука, т. е. на музыкальный тон. Однако время, через которое волна достигнет наблюдателя, не зависит от скорости движения паровоза. Если теперь движущееся тело испускает свет, то скорость распространения световых волн в эфире никак не будет связана со скоростью тела.

Пусть точки расположены на фиксированном расстоянии друг от друга, равном 300 000 км. Я занимаю позицию в точке посылаю световой сигнал вдоль и измеряю время, за которое свет достигнет точки Если расстояние фиксировано относительно эфира (допустим на момент, что эта фраза

имеет смысл), то время окажется равным 1 сек. Если в результате моих измерений получится, скажем, лишь сек, то я могу прийти к выводу, что световой сигнал прошел через эфир лишь

Фиг. 11.

Следовательно, точка должна была переместиться за то же время сек на навстречу сигналу. Это означает, что наш отрезок движется со скоростью Но поскольку я остаюсь в точке то и моя скорость относительно эфира также составляет

Однако этот результат противоречит первой аксиоме, которая утверждает, что такого рода измерение невозможно. Таким образом, мы вынуждены признать, что время распространения света на это расстояние всегда и при всех условиях будет равно 1 сек. Совместная формулировка аксиом Эйнштейна приводит нас к следующему важному результату:

Каждый, кто будет экспериментально измерять скорость света в пустоте, всегда получит один и тот же результат (конечно, в пределах ошибок эксперимента). Скорость света в пустоте является абсолютной константой.

Этот вывод может потрясти каждого, кто тщательно продумает его смысл, и впечатление не ослабнет, если мы рассмотрим значение этого вывода для задачи с лодками.

Существенно, конечно, отметить фундаментальное различие световых волн в эфире и звуковых волн в воздухе. Если наблюдатель, измеряя скорость звука, получает результат, отличный от стандартного

(примерно 340 м/сек), то это дает ему право вычислить скорость распространения звука в воздухе. Нет причин, почему он не мог бы это сделать. Кроме того, он может сравнить свой результат с данными, полученными другими методами. Однако с эфиром дело обстоит совсем иначе; наблюдатель не может определить свою скорость относительно эфира, и это обстоятельство связано с тем, что измеренная им скорость распространения света должна совпадать со стандартным значением.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление