Вольдемар Смилга - Очевидное? Нет, еще неизведанное…
Поэтому можно сказать: «Длина предмета изменилась в действительности, если изменились соотношения между каким-либо предметом и всем семейством эталонов длины».
Точно так же, установив изменение соотношения между солнечными сутками и всем семейством эталонов времени (звездными сутками, периодами полураспада радиоактивных элементов, периодами колебаний пьезокварцевой пластинки и т. д.), мы говорим, что в действительности изменяется продолжительность солнечных суток.
Но в эти слова мы вкладываем совсем другой смысл, чем Ньютон. Он говорил об изменении продолжительности суток по отношению к некоему неведомому «абсолютному времени». Мы же говорим об изменении продолжительности суток по отношению к семейству эталонов времени. Этот и только этот смысл имеют слова «в действительности».
Очень существенно отметить вот что.
Уточнив понятие эталона, введя понятие семейства эталонов, мы уже не субъективно рассуждаем о неизменности свойств эталона, а используем объективные свойства реального мира. Неизменность соотношений между эталонами — совершенно реальный факт реального мира, и поэтому утверждение, что свойства семейства остаются неизменными, совершенно объективно.
Можно, однако, предложить неприятный, хотя и достаточно странный вопрос.
Разбирается некий пример, принадлежащий, очевидно, какому-либо агностику.Представьте себе, что жители туманности Андромеды (если верить И. А. Ефремову, они значительно опередили в своем развитии жителей нашей планеты), обладая значительно более мощными, чем мы, телескопами, установили, что с их точки зрения доступная нашему обозрению часть вселенной непрерывно пульсирует. Измеряя своими эталонами, они убедились, что все наши предметы и расстояния между предметами совершенно единообразно увеличиваются и уменьшаются.
Допустим, «с их точки зрения» все линейные размеры, и в том числе, конечно, линейные размеры семейства эталонов длины, абсолютно единообразно периодически уменьшаются и возрастают в 100 раз.
Для жителей туманности Андромеды этот факт будет таким же объективным и реальным, как для нас утверждение, что линейные размеры семейства эталонов длины остаются неизменными.
Действительно, поскольку согласие внутри семейства эталонов не нарушилось, мы не заметили бы, что все линейные размеры периодически изменяются.
Что происходило бы «в действительности»? Не с нашей точки зрения, не с точки зрения гипотетических жителей этой самой туманности Андромеды, а в реальном, объективном мире, который, как известно, не зависит ни от каких точек зрения?
Может быть, ответ мы получим, вспомнив, что есть физические законы, связанные с расстоянием и с другими физическими свойствами. Это, например, законы взаимодействия частиц, закон всемирного тяготения, закон Кулона, законы межмолекулярных взаимодействий. Ведь поскольку с нашей точки зрения все физические законы и свойства остаются неизменными, жители туманности Андромеды увидели бы, как периодически меняется масса тел, закон всемирного тяготения, законы межатомных взаимодействий — словом, все физические свойства и законы нашей части вселенной. Они говорили бы, что эта часть вселенной — удивительный мир, законы которого поразительно странны.
А мы были бы уверены, что все законы природы остаются неизменными. Может ли так случиться? Ну что ж, такое предположение еще более странно, но чем черт не шутит…
Возможно, ученые двух миров, встретившись между собой где-нибудь на нейтральной почве — скажем, в районе туманности Лиры, — увидели бы что-то совершенно, новое (допустим, пульсировали бы оба мира).
Так что же все-таки происходило бы в действительности в реальном, совершенно не зависящем от любого из наблюдателей едином мире?
А в мире совершенно реально, совершенно независимо от наблюдателей происходило бы вот что: изменялись бы вполне определенным образом все физические соотношения между частями вселенной. И каждый из наблюдателей описывал бы эти изменения, используя те понятия и законы, которые он установил, изучая свою часть вселенной.
Все наблюдатели опирались бы на вполне объективные факты, на свои совершенно объективные определения основных физических понятий. И каждый рассказал бы, что происходит в действительности, на своем языке, потому что физические понятия и физические законы — это наш язык для описания реального мира.
Таким образом, в рассматриваемом совершенно невероятном случае были бы правы и жители туманности Андромеды и мы, жители Земли.
Почему мы склонны считать, что рассмотренный пример абсолютно фантастичен? Только поэтому, и никаких других оснований нет, что ни один опыт не заставляет нас предположить что-либо подобное.
И мы уверенно говорим, что звездные сутки неизменны в действительности. Хотя твердо помним, какой смысл имеют эти слова, и не будем слишком поражены, узнав, что с точки зрения наблюдателя, находящегося в других физических условиях, это неправильно. Мы быстро договоримся с этим наблюдателем, с какой точки зрения описывать реальный мир. Вероятно, будет избрана наиболее простая и логически более стройная система законов. Но это уже другой вопрос. Важно, чтобы оба описания отражали реальность.
Впрочем, и звездные сутки сейчас «скомпрометированы». Самые надежные эталоны — кварцевые, молекулярные и атомные часы.Как видите, для выяснения, казалось бы, абсолютно четких слов «в действительности» потребовался сложный анализ.
Почему стоило потратить на это время?
Только для того, чтобы по возможности ясно представить природу физических понятий. После этого идеи и выводы Эйнштейна не должны особенно смущать. Так что сейчас мы страдаем для будущего.
…Теперь дадим рецепт измерения времени и покончим с этим понятием.
Чтобы измерить длину, необходимо было уметь делить эталон длины на сколь угодно малые равные части. Аналогично, чтобы измерить время, необходимо уметь делить на малые равные части эталон времени.
Возвращение к рецепту измерения времени. Этот отрывок имеет особое значение для понимания теории Эйнштейна.С длиной было сравнительно просто — нас выручила геометрия. Но понятие времени в геометрии отсутствует, и придется обойтись без помощи математиков.
Разбить эталон любой физической величины на равные отрезки — значит ввести, по существу, в семейство эталонов новый, меньший эталон. Мы всегда сможем его найти среди бесчисленного числа физических процессов, нас окружающих[13].
Если есть эталон — часы, то, чтобы измерить продолжительность любого физического процесса, достаточно засечь показания часов одновременно с его начальным и конечным моментами. Интервал времени, прошедший на часах, и определяет продолжительность исследуемого явления.
Но что значит, что два физических события произошли в одной точке пространства одновременно? Кажется, это довольно очевидно. Однако, чтобы читатель знал, что его страдания не напрасны, заметим: это «очевидное» понятие — центральный пункт теории Эйнштейна.
Дадим строгое определение:
Определение 1. Два события, происшедших в одной и той же точке пространства, и таких, что, вообще говоря, любое из них может быть причиной или следствием другого, называются одновременными в том единственном случае, когда ни одно из них не может быть причиной или следствием другого.
Это определение остается и в теории Эйнштейна.Ясно и логично. Не так ли? После такого определения нам не составит никакого труда сравнить, например, ход двух часов, находящихся в одной точке пространства.
А как это сделать с часами, находящимися в разных точках?
Кажется, тоже ясно. Надо одновременно засечь показания обоих часов.
Но как это сделать? Ведь мы определили понятие «одновременности двух событий, происшедших в одной точке». А что означает: «два события произошли одновременно в разных точках пространства»?
Приходится дать еще одно определение.
Определение 2. Два события, происшедших в разных точках пространства, называются одновременными в том единственном случае, когда ни одно из них не может быть причиной или следствием другого.
А вот это определение пришлось существенно изменить.Итак, определение дано. Но вот что осталось неясным. Пусть в одной точке пространства X1 произошло событие A. Вообще говоря, пройдет некоторое время, прежде чем в другой точке — X2 — смогут узнать, что это событие произошло.
