Приключения Мистера Томпкинса

Но признают ли одновременными те же события и согласятся ли с оценкой временных интервалов наблюдатели в других системах отсчета? Чтобы ответить на этот вопрос, представим себе две системы отсчета, сооруженные на двух различных платформах (твердых телах), например на двух длинных космических ракетах, летящих в противоположных направлениях каждая со своей постоянной скоростью. Как результаты измерений, производимых в одной системе отсчета, будут соотноситься с результатами аналогичных измерений, производимых в другой системе отсчета? Предположим, что в носовой и кормовой части каждой ракеты находится по наблюдателю и что все четыре наблюдателя хотят прежде всего правильно установить свои часы. Каждая пара наблюдателей, находящихся на борту одной и той же ракеты, может, несколько видоизменив описанный выше способ правильной установки часов, поставить нуль на своих часах в тот момент, когда световой сигнал, посланный из середины ракеты (середина ракеты может быть установлена с помощью мерного стержня), достигнет соответственно носа или кормы ракеты. Таким образом, каждая пара наших наблюдателей устанавливает в соответствии с принятым выше определением критерий одновременности в своей собственной системе отсчета и «правильно» (разумеется, со своей точки зрения) свои часы.

Предположим теперь, что наши наблюдатели решили выяснить, согласуются ли показания часов на борту их ракеты с показанием часов на борту другой ракеты. Например, будут ли часы двух наблюдателей, находящихся на борту различных ракет, показывать одно и то же время, когда ракетам случится пролетать мимо друг друга? Проверить это можно следующим способом. В центре (геометрической середине) каждой ракеты наблюдатели, устанавливают заряженный конденсатор с таким расчетом, что когда ракеты пролетают мимо друг друга, между конденсаторами проскакивает искра и из центра каждой платформы к ее концам (носу и корме) одновременно начинают распространяться световые сигналы. К тому времени, когда световые сигналы, распространяющиеся с конечной скоростью, достигнут наблюдателей, ракеты изменят свое относительное расположение и наблюдатели 2А и 2В окажутся ближе к источнику света, чем наблюдатели 1А и 1В.

Ясно, что когда световой сигнал достигнет наблюдателя 2А, наблюдатель 1B будет позади него и, чтобы достигнуть наблюдателя 1B, световому сигналу понадобится некоторое дополнительное время. Следовательно, если часы наблюдателя 1В поставлены так, что показывают ноль часов ноль минут в момент прихода сигнала, то наблюдатель 2А будет настаивать на том, что часы его коллеги 1В отстают от правильного времени.

Точно так же другой наблюдатель 1А придет к заключению, что часы наблюдателя 2В, до которого световой сигнал дойдет раньше, чем до него, спешат. Поскольку согласно принятому определению одновременности каждый из наблюдателей считает, что его часы поставлены правильно, наблюдатели на борту ракеты А согласятся с тем, что между часами наблюдателей на борту ракеты В имеется различие. Не следует, однако, забывать о том, что наблюдатели на борту ракеты В по точно тем же причинам будут считать, что их часы поставлены правильно, а часы наблюдателей на борту ракеты А рассогласованы.

Поскольку обе ракеты совершенно эквивалентны, разногласия между двумя группами наблюдателей можно разрешить, только если признать, что правы обе группы — каждая со своей точки зрения, но что вопрос о том, кто из них прав, «абсолютно» не имеет физического смысла.

Боюсь что я утомил вас этими длинными рассуждениями, но если вы внимательно следили за ходом моей мысли, то вам должно быть ясно, что как только наш способ пространственно-временных измерений принят, понятие абсолютной одновременности полностью утрачивает смысл и два события, происходящие в различных местах и одновременные с точки зрения одной системы отсчета, разделены конечным временным интервалом с точки зрения другой системы отсчета.

Это утверждение звучит весьма странно, в особенности для тех, кто слышит его впервые, но так ли странно покажется вам, если я скажу, что, обедая в вагоне-ресторане идущего поезда, вы съедаете свой суп и десерт в одной и той же точке вагона-ресторана, но в различных точках железнодорожного полотна, разделенных достаточно большим расстоянием? Между тем утверждение о вашей трапезе в поезде можно сформулировать и так: два события, происходящие в различное время в одной и той же точке одной системы отсчета, разделены конечным пространственным интервалом с точки зрения другой системы отсчета.

Сравнив это «тривиальное» утверждение с предыдущим «парадоксальным» утверждением, вы увидите, что они совершенно симметричны и переходят друг в друга, если слово «временной» заменить на «пространственный» (и наоборот).