Очевидное? Нет, еще неизведанное… - Вольдемар Смилга
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Строго говоря, проходит еще несколько сотых долей секунды с момента, когда луч света достиг глаза, до мгновения, когда судья нажимает секундомер. Скорость реакции человека сравнительно невысока. Но допустим, что наш судья — идеальный автомат.
15
Мы неоднократно говорили: все ошибочные с точки зрения теории относительности постулаты классической физики вытекают из опыта. С другой стороны, теория Эйнштейна также следует из опыта.
Как это может быть?
Дело в том, что при опытах со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света, классическая физика с высокой степенью точности описывает мир.
Наши постулаты и определения — обобщение именно таких экспериментов. Поэтому-то долгое время и не замечали, что, строго говоря, некоторые из этих постулатов ошибочны.
16
В этот момент относительная скорость частиц воды и стенок сосуда наибольшая.
17
Сила трения.
18
«Гео» — Земля, «Гелиос» — Солнце.
19
Именно это и пришлось сделать физикам, когда была создана теория относительности. Но пока скорости много меньше световой, можно считать, что интервал Δt неизменен во всех системах.
20
Попутно стоит отметить некоторые любопытные свойства подобной модели вселенной. Если каждая пчела соответствует звезде средних размеров, то, поместив одну из них — Солнце — в Москву, чтобы сохранить масштаб, ближайшую пчелу — Проксима Центавра — пришлось бы отправить куда-то в район Ленинграда. А наиболее далекие пчелы роя, изображающего нашу Галактику, оказались бы на расстоянии примерно в два раза большем, чем расстояние от Земли до Луны. И наконец, отдельные рои — галактики — в нашей модели разделены расстояниями в десятки миллионов километров. Земля в такой модели (стыдно сказать!) была бы пылинкой диаметром в сотую долю сантиметра. И может быть, самое обидное, что в нашем масштабе рост человека — приблизительно 10–9 сантиметра — в несколько раз меньше диаметра атома водорода. Такая модель соответствует уменьшению всех масштабов в 1011 раз.
21
Следует еще раз напомнить, что на самом деле t ≠ t1. Но отличие заметно, только если относительная скорость систем отсчета сравнима со скоростью света.
22
Эта фраза не совсем точно отражает суть дела, поскольку сила может характеризовать также взаимодействие тела с полем. Но чтобы не терять времени на обсуждение сложного (правда, едва ли не основного в современной физике) понятия поля, удовлетворимся вышесказанным.
23
О векторах уже упоминалось, но, к сожалению, мы не можем подробно разбирать, что такое вектор. Отметим только замечательное правило сложения векторов — правило треугольника (или, как иногда говорят, правило параллелограмма).
«Чтобы сложить два вектора, надо отложить один из них. Затем из конца первого вектора провести второй. Сумма этих двух векторов — это вектор, проведенный из начала первого вектора в конец второго».
Слова «сила — вектор», в частности, означают, таким образом, что если на данное тело действуют две силы A и B, то результат их действия таков же, как если бы действовала одна сила C. Все это очень нестрого, но не стоит отвлекаться.
24
Снова, забегая вперед, отметим, что это положение верно только приближенно. Но пока скорости много меньше световой, зависимость массы от скорости совершенно незаметная.
25
Надо сказать, что на этих вещах действительно не стоит очень задерживаться, потому что всю механику Ньютона можно построить, используя некоторые очень общие принципы; причем число постулатов и определений сводится до минимума и достигается совершенная ясность.
26
Знакомый с силами Кориолиса читатель легко заметит: установив, что какое-то свободное тело покоится, еще нельзя утверждать, что система отсчета инерциальна. Строго говоря, одного свободного тела вообще недостаточно для проверки системы отсчета «на инерциальность». Необходимо исследовать движение трех тел, движущихся не в одной плоскости. Но это уже тонкости.
27
В реальном опыте Фуко характер «розетки», вырисовываемой маятником, другой, но это связано с несущественными для нас деталями опыта.
28
Можно только заметить, что если, исследуя понятие инерциальной системы в рамках классической механики, как-то удалось свести концы с концами, использовав понятие тела, достаточно далеко удаленного от всех остальных, то с точки зрения теории относительности такая постановка вопроса совершенно неудовлетворительна. Оказывается, что слова «достаточно далеко» вообще не имеют смысла.
Два тела могут находиться «очень далеко» друг от друга, если измерять расстояние между ними в одной системе отсчета. И «очень близко», если измерять расстояние между ними в другой системе, равномерно и прямолинейно движущейся относительно первой. (Это замечание будет понятно для тех читателей, кто доберется до XIII главы.)
Так что на самом деле положение с понятием инерциальной системы еще хуже, чем может показаться на первый взгляд. Правда, известную определенность в этот вопрос внесли работы Эйнштейна, но мы ничего о них не скажем.
29
Пользуясь предельно глубокой аналогией, можно сказать: Декарт постулировал нечто вроде мирового сепаратора.
30
Можно без труда показать, что шар (Земля) притягивает тела так же, как если бы вся его масса была сосредоточена в центре.
31
«Материальной» здесь означает — состоящей из мельчайших частиц.
32
Субтильный — тонкий, хрупкий.
33
Именно кольца Ньютона — первый эффект, в котором проявились периодические свойства света, и именно Ньютон первый это понял.
34
Два луча на выходе получаются тогда, когда соответствующие кристаллографические оси либо совпадают, либо угол между ними составляет 90°. Поэтому, поворачивая нижний кристалл на полный угол в 360°, мы 4 раза будем наблюдать на выходе 2 луча вместо 4.
35
Турмалин тоже двояко преломляющий кристалл, но один из лучей в нем полностью поглощается.
36
Конечно, мы снова отказываемся от разбора этих работ.
37
Наблюдатель, естественно, отмечает момент tT. Момент t1 можно установить только при помощи расчетов, зная также r1 и C.
38
Точное значение, как известно, 299 976 км/сек.
39
Для простоты рассматривается случай, когда звезда находится в плоскости земной орбиты (в плоскости эклиптики).
Несущественная для нас тонкость! Если звезда находится не в плоскости эклиптики, ее видимое движение происходит по эллипсу, подобному земной орбите, как она представляется со звезды.
40
Между прочим, по годичному параллаксу звезды определяют ее расстояние до Земли. В наши дни параллакс определяют с точностью 0,01″. Это угол, под которым человеческий волос виден с расстояния 1,5 километра!
41
«Аберрация» дословно означает «отклонение», «заблуждение». Поэтому не приходится удивляться, что термин «аберрация» используют также для обозначения совершенно отличных по своей природе физических явлений, связанных с искажением хода световых лучей. Существует еще «хроматическая аберрация», «сферическая аберрация», «продольная аберрация» и еще несколько аберраций.
42
Орбитальная скорость Земли была известна — 30 километров в секунду.
43
Следует напомнить, чтó мы понимаем под неподвижным эфиром. Эфир считается покоящимся в системе неподвижных звезд.
44
Отношение скорости Земли к скорости света равно 30 км/сек / 3 · 105 км/сек = 10–4. Тангенс такого малого угла с высокой степенью точности равен самому углу (угол измеряется в радианной мере). Поэтому
φ = v/c.
45
