Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

ИСААК НЬЮТОН

АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН

жения. Двигаясь навстречу световому лучу, мы должны измерить большую скорость, чем при движении вдоль него. Тогда, по аналогии с механическим движением, мы сделали бы вывод, что при движении вдоль луча со скоро­стью света наблюдатель увидел бы этот луч неподвижным.

В конце прошлого века было поставлено множество опытов, определявших скорость света при разных условиях: и когда он идет навстре­чу к наблюдателю и когда он уходит от него. Наиболее точный опыт впервые поставил амери­канский ученый Майкельсон в 1881 г. В этом и во всех дальнейших экспериментах результат был один и тот же: скорость света остается постоянной и не зависит от движения наблю­дателя (или источника света).

Этот вывод резко противоречил всему, что было известно в классической механике. Если мы двигаемся навстречу автомобилю, его ско­рость складывается с нашей; если двигаемся от него, то вычитается.

А вот со светом получается иначе. Двигаем­ся ли мы навстречу световому лучу или убегаем от него, в любом случае его скорость относи­тельно нас остается одной и той же: округлен­но — 300 000 км/сек! Было сделано много попы­ток объяснить такое странное явление, но все они оказались неудовлетворительными.

Только у Эйнштейна хватило научного му­жества заявить, что здесь мы имеем дело с но­вым законом природы: скорость света есть инвариантная величина, не зависящая от дви­жения наблюдателя. Простые алгебраические расчеты показывают, к каким революционным изменениям в наших представлениях о про­странстве и времени привело это, казалось, «простое» утверждение.

Пусть, как и раньше, мы имеем две системы отсчета: одну — неподвижную и вторую — двига­ющуюся относительно первой со скоростью v, как только подвижный и неподвижный на­блюдатели оказываются рядом, вспыхивает све­товой сигнал.

Согласно Эйнштейну, скорость распростра­нения этого сигнала одинакова и в первой и во второй системе отсчета.

Путь, пройденный светом в первой системе отсчета, будет: х=ct, путь, пройденный светом в подвижной системе, будет: x1=ct1 (с=300000 км/сек).

Легко показать, что преобразования Галилея несовместимы с законом постоянства распро­странения света. Действительно, по Галилею, х1=х-vt1, и, следовательно, х1=(с-v)t1, т. е.

в подвижной системе отсчета скорость света получается иной, что противоречит закону неза­висимости скорости света от скорости наблю­дателя.

Предположение Эйнштейна, что скорость света не зависит от скорости источника или наблюдателя, было тщательно проверено. Вы­воды оказались почти фантастическими. Ока­зывается, преобразования Галилея верны лишь приблизительно, их можно применять, когда скорость наблюдателя во много раз меньше скорости света. Но если наблюдатель будет дви­гаться с огромной скоростью, приближающейся к скорости света, начнут проявляться такие явления, о которых классическая механика и не подозревала,— так называемые релятивист­ские эффекты.

Во-первых, с точки зрения неподвижного наблюдателя геометрические размеры всех про­летающих мимо него тел изменяются: в направ­ления движения они сокращаются, «сплющивают­ся». Например, при очень большой скорости пролетающий мимо шар превратится в плоский блин. Во-вторых, и это, пожалуй, самое неожи­данное, время у двигающегося наблюдателя идет медленнее, чем у неподвижного (рис. 8), при

Рис. 8. Время у движуще­гося наблюдателя идет мед­леннее, чем у неподвижного.

этом чем больше скорость, тем больше замед­ляется время. Если бы можно было достичь скорости света, время в полном смысле этого слова остановилось бы! В-третьих, масса дви­гающихся тел тоже оказывается не постоянной, а растет вместе со скоростью.

Из теории относительности следует важный вывод о предельном значении скорости света. Тела не могут двигаться быстрее света.

Не следует думать, что выводы теории отно­сительности — фантастика. Увеличение массы двигающихся тел начинает играть существен­ную роль в ускорителях ядерных частиц. При конструировании этих ускорителей уже прини­мают специальные меры, чтобы преодолеть

33