Философия оптимизма

В классической физике принимали как нечто само собой разумеющееся, что некоторое единое, тождественное, одно и то же мгновение наступает повсюду во всей Вселенной. Из таких одновременных мгновений состоит охватывающий Вселенную поток абсолютного времени. Но что, собственно, означает физически тождественность двух мгновений, одновременность событий, происшедших в эти мгновения? Эйнштейн отказывает в физическом смысле понятию одновременности событий в отдаленных точках пространства, если нет возможности синхронизировать события, доказать, что часы в точках, где они происходят, идут синхронно. Ньютон мог говорить о такой синхронизации. Он допускал мгновенное, происходящее с бесконечной скоростью распространение сил. Если Солнце притягивает Землю и их взаимодействие распространяется мгновенно, то можно говорить об одновременности: в одно и то же мгновение импульс исходит от Солнца и воздействует на Землю. Такую же возможность идентификации мгновений и синхронизации отдаленных событий дал бы мгновенно движущийся световой сигнал. Можно было бы также синхронизировать часы в одной точке и часы в другой точке, соединив их абсолютно жестким валом. Но все это, строго говоря, иллюзии. В природе и силовые поля, и световые сигналы, и напряжения в валах передаются с конечной скоростью. Остается отождествить мгновения: 1) выхода сигнала из одной точки и 2) прихода его в другую точку минус время, затраченное на движение сигнала. Это легко сделать, если указанные точки неподвижны по отношению к эфиру или если их движение отнесено к эфиру. Но опыт показал, что покой и движение относительно эфира не имеют смысла. Если же время распространения сигнала измеряется в различных движущихся одна относительно другой системах, то получаются различные значения для этого времени. Если на палубе корабля, в ее центре, зажечь свет и осветить экран, расположенный на носу корабля, то легко сверить часы на носу и в центре палубы: достаточно внести поправку на скорость света относительно корабля, вычесть из времени, когда осветился экран, время, в течение которого свет распространялся от источника до экрана. Это и будет время вспышки света. Но при наблюдении света и освещенного экрана с берега, вдоль которого движется корабль, путь, пройденный светом, и время его прохождения окажутся большими: экран как бы уходит от света. Поэтому подобная синхронизация возможна только в том случае, когда тела, на которых расположены отдаленные точки и происходят синхронизируемые события, неподвижны по отношению друг к другу либо рассматриваются в одной и той же системе отсчета. Но, как показал Эйнштейн, их с тем же правом можно рассматривать в другой системе; тогда то, что казалось неподвижным, окажется движущимся, и наоборот; соответственно синхронизация дает другие результаты. Согласно теории относительности то, что представляется одновременным в одной системе, будет неодновременным в другой. Абсолютной одновременности, независимой от системы отсчета, нет.

Устранение мгновенных процессов заставляет расстаться с классическим представлением о соотношениях пространства и времени. Если в природе может существовать мгновенный процесс, т. е. процесс, развертывающийся только в пространстве в ноль времени, то понятие трехмерного пространства обладает физическим смыслом. Но в релятивистской физике, т. е. в физике, исходящей из теории относительности, это понятие теряет подобный физический смысл. Все, что происходит в мире, — это движения с конечной скоростью, движения в пространств и во времени. Физическим эквивалентом обладают не пространство и время в отдельности, а только четырехмерное пространство-время. Каждое элементарное событие— пребывание частицы в данной точке в данный момент — характеризуется четырьмя координатами: тремя пространственными координатами точки и четвертой временной координатой, т. е. временем указанного события.

Четыре числа (три пространственные координаты и четвертая временная) образуют мировую точку, они определяют пространственно-временную локализацию частицы. Смена таких локализаций — движение частицы — изображается четырехмерной мировой линией, совокупностью мировых точек. Эти понятия уже упоминались и первой части книги.

Таким образом, «углубление разума самого в себя», конструирование новых логико-математических форм (в данном случае многомерной геометрии) получило физический смысл, слилось с объяснением новых фактов, с «продвижением разума вперед».

Эйнштейн показал, что скорость света — это предельная скорость, к которой может приблизиться и с которой может совпасть скорость движущегося физического объекта — того, что Эйнштейн назвал сигналом. Через подобные сигналы осуществляется причинная связь в природе. Цепи причин-следствий — это процессы в пространстве-времени, они обладают предельной скоростью, равной скорости света. Эти замечания дают представление о релятивистской причинности.