Пространство и время глазами дилетанта

Все попутчики, естественно, отвечают, что двери откроются одновременно, так как для света оба пути (к передней двери и к задней) одинаковы, а скорость света постоянна, значит, он пройдёт их за одинаковые промежутки времени. Естественно, они оказались не правы. Вернее, правы, но только относительно пассажиров вагона, в котором распространяется свет. (Кстати, все их аргументы тоже очень наглядно иллюстрируются мультипликацией.) А вот для дачников на платформе или для начальника станции всё будет выглядеть по-другому. Для них скорость света тоже не зависит от скорости поезда, поэтому с их точки зрения лучи света пойдут от середины поезда с одинаковой скоростью к разным дверям. Но задняя дверь идёт навстречу сигналу, поэтому свет достигнет её раньше, а передняя дверь уходит от сигнала, и, соответственно, свет достигнет её позже. Получается, что задняя дверь откроется раньше, а передняя позже.

«Не уловил, ещё раз, пожалуйста», – говорит один из пассажиров. Женщина-физик ещё раз объясняет то же самое (и снова мы видим тот же мультик). Пассажир удивляется, говоря «Черт-те что. Действительно так. Выходит, события, одновременные для одних людей, могут быть не одновременными для других». Затем он для верности показывает всё это на спичечном коробке и приходит к выводу, что всё логично: с точки зрения пассажиров вагона свет прошёл один путь, а с позиции начальника станции другой.

И ведь, вроде, действительно всё логично! Но это если судить совсем поверхностно и не задавать лишних вопросов. А вопросы возникают, и никуда от них не деться. Первый вопрос – почему начальник станции видит, что передняя дверь уходит от луча света (а задняя, соответственно, движется навстречу ему), а пассажиры не видят этого? Ведь в вагоне, как и положено, есть окна, а это значит, что пассажиры, как и начальник станции, видят, что их вагон движется, и что передняя дверь уходит от луча света. Ну, хорошо, допустим, окна наглухо закрыты и пассажиры считают, что вагон стоит на месте. И что? Свет должен распространяться по-другому только потому, что он теперь тоже «не знает», что вагон движется? А если для всех окна закрыты, а у некоторых в окнах есть щель и они могут видеть, что вагон движется, то как будут распространяться лучи света в этом случае? Да и вообще, почему, собственно, распространение света должно зависеть от того, знает ли кто-то о движении вагона или не знает?

Вообще-то, здесь, очевидно, положено учитывать «удивительную загадку света», о которой женщина-физик так скомкано и невнятно упомянула. А именно, – тот факт, что свет распространяется с одинаковой скоростью относительно любой системы отсчёта. Пассажиры сидят в вагоне, видят, что свет зажёгся в вагоне, значит, для них именно вагон является системой отсчёта, относительно которой распространяется свет. А начальник станции стоит на платформе, и для него платформа является той системой отсчёта, относительно которой распространяется свет. И относительно всех свет распространяется с одинаковой скоростью. Вроде так. Но, опять же, если пассажиры не знают, что вагон движется, если… Всё равно ерунда какая-то.

Прошу прощения за занудство, но давайте заострим внимание и ещё на одном нюансе, которого мы уже немного касались. Пассажиры в вагоне видят, что человек движется по вагону со скоростью пять километров в час, а начальник станции видит, что он движется со скоростью шестьдесят пять километров в час. Но это так «положено» видеть. А на самом деле начальник станции видит эти скорости одновременно. То есть, видит, что пассажир, идущий по вагону, движется относительно этого вагона со скоростью пять километров в час, а относительно платформы шестьдесят пять километров в час. Он воспринимает не отдельно скорость пассажира относительно вагона или его скорость относительно платформы, а то и другое одновременно. Поясняем. Допустим, вы едете на автомобиле, а впереди вас едет такой же автомобиль с такой же скоростью. Относительно вас он неподвижен, но вы не воспринимаете его неподвижным, вы воспринимаете его движущимся с такой же скоростью, как и вы. И обязательно соблюдаете дистанцию, иначе может случиться очень большая неприятность. А вот когда этот автомобиль остановится перед светофором, то вы смело подъедете к нему вплотную. Он по-прежнему неподвижен относительно вас, но вы видите принципиальную разницу с той, прежней «неподвижностью». А если вы идёте на обгон, то и тогда вы учитываете (проще говоря, просто видите), что автомобиль движется не только относительно вас, но и относительно дороги, и не будете обгонять, если впереди поворот, или ваша скорость не сильно больше скорости обгоняемого автомобиля. Если бы вы воспринимали свою скорость только относительно обгоняемого автомобиля, не учитывая, что он тоже мчится (если считали бы, что он неподвижен), вас бы не очень волновало, что ваша скорость слишком мала. Другими словами, вы всегда «видите» обе скорости одновременно, по-другому попросту не получается.