Очевидное? Нет, еще неизведанное…
Шрифт:
Все, что сказано о методе триангуляции, конечно, относится и к любому другому процессу определения длины, опирающемуся на геометрию.
Итак, зная геометрию мира (и сведя к ней вопрос об измерении длины), мы сразу овладеваем бесчисленным числом рецептов измерения длины, ибо геометрические теоремы доказывают, что все они тождественны основному рецепту — «откладыванию масштаба».
Приведем теперь краткое резюме. Вот что сделано.
Дано определение
Введен постулат, который мог показаться весьма туманным. Но он был необходим, чтобы в вопросах измерения длины неподвижных относительно измерителя тел полностью опираться на геометрию.
Вскользь отмечено, что только опыт показывает, какая геометрия описывает наш мир.
Было установлено, что все рецепты измерения длины неподвижных тел сводятся благодаря геометрии к основному рецепту — откладыванию масштаба.
И в результате… не получено как будто ничего нового.
Мало того, предложенный рецепт измерения не подходит для измерения длины тел, движущихся относительно наблюдателя. Довольно точно, хотя несколько вульгарно, это можно пояснить так: «К движущемуся предмету масштаб не приложить: измеряемый предмет просто-напросто уедет».
Казалось бы, возможно использовать многочисленные косвенные способы измерения, подобные, например, триангуляции. Однако если детально проанализировать все мысленные возможности, окажется, что все способы определения длины движущегося тела в конечном итоге сводятся к следующему рецепту-определению:
Чтобы измерить длину стержня, двигающегося относительно наблюдателя, необходимо одновременно зафиксировать начальную и конечную точки измеряемого стержня на предмете, неподвижном относительно наблюдателя.
После этого откладыванием масштаба измерить расстояние, которое получилось на нашем «неподвижном предмете». Эта длина и есть длина движущегося стержня.
Если выражаться не так учено, то все сводится к следующему.
Вы стоите, скажем, на платформе железнодорожной станции, снабженные всеми мыслимыми измерительными приборами. Мимо вас едет поезд, длину которого необходимо измерить. Тогда вы:
а) отмечаете на платформе две точки, против которых одновременно находились конец и начало поезда;
б) затем измеряете расстояние между этими точками и говорите, что это и есть длина поезда.
Именно такое определение длины движущихся тел бессознательно принималось в классической физике.
Возможно, многие не убеждены в том, что все применяемые физиками способы измерения длины движущихся относительно наблюдателя тел сводятся только к одновременному фиксированию начальной и конечной точек. Но это утверждение придется принять на веру. А сейчас важно отметить другое.
Если поверить, что действительно с принципиальной точки зрения нет другого рецепта измерения длины движущихся относительно наблюдателя
во-первых, необходимо определить, что такое одновременность событий и как вообще измеряют время;
во-вторых, где уверенность, что новый рецепт измерения даст тот же результат, что и старый — откладывание масштаба?
Но прежде чем отвечать на эти вопросы, подчеркнем одно важное обстоятельство, с непониманием которого очень часто связано непринятие теории Эйнштейна.
Так как старое определение длины (откладывание масштаба) не годится для движущихся тел, мы вынуждены были заново определять, что такое «длина стержня, движущегося относительно масштабного отрезка», вводя тем самым новое физическое понятие.
Это понятие определяется новым процессом измерения. И очень важно уяснить, что мы не можем, не имеем права считать, что длина движущегося тела обязательно совпадет с длиной неподвижного тела, которую мы уже определили ранее. И только опыт скажет, будут ли эти длины совпадать или нет [10] .
Но определение длины движущихся тел таково, что никакими логическими доводами не докажешь: «Длина движущегося тела — то же самое, что длина неподвижного тела». По существу, это два различных физических понятия.
10
Забегая вперед, заметим: до Эйнштейна считали самоочевидным, что длина — понятие абсолютное (априорное), хотя основанием к этому была лишь бессознательная апелляция к опыту.
После Эйнштейна стало ясно, что длина тела — понятие относительное. Длина одного и того же отрезка оказывается различной в зависимости от того, из какой системы отсчета мы проводим его измерения. В этом снова убеждает опыт. В классической физике длину считали абсолютной величиной просто потому, что при скоростях, много меньших скорости света, длина движущегося относительно масштаба тела почти точно совпадает с длиной этого же тела, когда оно неподвижно относительно масштаба. И заметить такое отклонение было совершенно невозможно.
Конечно, в классической физике (физике малых скоростей) длину движущихся тел определяли (точнее, бессознательно определили) так, чтобы она совпадала с длиной неподвижного тела. Опыты показывали, что совпадение было. Но когда добрались до скоростей, близких к световой, те же опыты показали уже другое. Оказалось, что на самом деле совпадения нет. Это было очень непривычно, но и не более…
Чтобы разобраться в понятии «длина движущегося тела», необходимо выяснить:
1. Что такое время?
2. Что такое одновременность?
Но перед этим полезно уделить немного внимания эталонам.
Вероятно, все слышали, что в каждом солидном государстве существует Палата мер и весов, где исключительно бережно хранятся эталоны длины, веса, времени и всех прочих физических величин.
Но, возможно, далеко не все задавались вопросом: имеют ли эти палаты какой-либо практический смысл, или они просто являют собой торжество чистой науки?