        |
|
Предположим, что человек, движущийся в космическом корабле (система S'), установил в двух концах корабля часы. Как синхронизовать ход часов? Расположимся посередине между часами. Из этой точки пошлем в обе стороны световые сигналы. Они будут двигаться в обе стороны с одинаковой скоростью и достигнут обоих часов в одно и то же время. Вот этот-то одновременный приход сигналов и можно применить для согласования хода. Положим, что человек в системе S' таким способом согласует ход часов. Посмотрим, согласится ли наблюдатель в системе S с тем, что эти часы идут одинаково. Наблюдатель в системе S сразу рассудит: если корабль движется, то часы на носу корабля удалились от светового сигнала, и свету пришлось пройти больше половины длины корабля, прежде, чем он достиг часов; часы же на корме, наоборот, двигались к световому сигналу - значит, его путь сократился Итак, в другой системе координат одинаковым t' отвечают разные значения t. В этом и состоит эффект связи пространства и времени в теории относительности.
В связи с последним часто используют понятие "четырехмерного события" ("точечного события"), описывающего "нечто, происходящее в данной точке пространства в данный момент времени (например, выстрел, распад элементарной частицы)", или просто нахождение частицы в данном месте. Событие определяется местом, где оно произошло. Таким образом, событие, происходящее с некоторой материальной частицей, определяется тремя координатами этой частицы и моментом времени, когда происходит событие. Затем вводится понятие интервала между двумя событиями, равного квадратному корню из разности квадратов расстояния и времени (умноженного на скорость света) между этими событиями:
| s12=[(x1-x2)2+(y1-y2)2+(z1-z2)2-c2t2]-1/2 |
Для света интервал всегда равен нулю. Если он больше нуля, то существует такая система отсчета, в которой оба события произошли в одном и том же месте. Такой интервал называют "времениподобным". Если он меньше нуля, то существует такая система отсчета, в которой оба события произошли в одно и то же время, и интервал называется "пространственноподобным". Соответственно относительно произвольного события "световой конус", выходящий из этого события, разбивает пространство событий на "абсолютно прошедшие", "абсолютно будущие" (верхняя и нижняя внутренние части светового конуса) и "абсолютно удаленные" (внешние части светового конуса). Отметим, что два события могут быть связаны причинным образом друг с другом только в том случае, если интервал между ними "времениподобный".
Представление движения частицы как совокупности таких четырехмерных событий называют "мировой линией". Поскольку движение всех известных частиц происходит со скоростями меньше скорости света, то любые два события (две точки) "мировой линии", отвечающей движению частицы, являются "времениподобными".
Все эти свойства - следствие принятых в теории относительности процедур измерения, использующих скорость света. Кроме релятивизации понятия одновременности, других существенных изменений в привычных представлениях о пространстве и времени не происходит (*).
|