Относительность одновременности

Пусть вспышка света происходит в момент совпадения центров движущихся друг относительно друга систем S и S' в центре O = O', Рис.3. За время по часам системы S свет пройдет расстояние от центра O. За такое же время по часам системы S' тот же свет пройдет расстояние от центра O'. Согласование начальных времен можно провести бесконечно удаленным периодическим источником, расположенным перпендикулярно линии д вижения. Можно заранее договориться о периодических вспышках по часам системы S, например, каждый миллион лет, а систему S' "организовать" за мгновение до выбранной заранее вспышки.

Согласно уравнениям Максвелла световой фронт от источника до приемника проходит последовательно все промежуточные точки пространства. Именно с этим свойством приходит в противоречие понятие относительности одновременности.

Пусть первый наблюдатель в системе S' движется к источнику вспышки со скоростью . Поскольку расстояние до точки вспышки миллион световых лет, то за миллион лет оба наблюдателя разойдутся на большое расстояние. По формулам СТО время прихода сигнала для каждого наблюдателя будет одинаковым. В какой точке первый наблюдатель "пропустил" световой фронт для второго наблюдателя? А если бы он весь миллион лет держал зеркало, а за 1 секунду до приема сигнала убрал его? По мнению второго наблюдателя сигнал отражен первым наблюдателем где-то впереди. А что отражал первый наблюдатель, если его приборы еще не реагировали на вспышку? Аналогично, третий наблюдатель может удаляться от второго с той же скоростью , но направленной от источника. Увидит ли третий наблюдатель свет, если второй будет держ ать зеркало миллион лет без одной секунды?

Рис. 3. Противоречия относительности одновременности.

С одной стороны, так как в формулы СТО входит только квадрат скорости, то второй наблюдатель будет считать одинаковым время получения сигнала первым и третьим наблюдателем. Пусть каждый наблюдатель при получении исследуемого сигнала сразу отправляет дополнительно свой сигнал. Тогда, если расчеты второго наблюдателя верны, он должен одновременно получить сигналы от первого и третьего наблюдателей (задача симметрична). Однако с другой стороны, согласно уравнениям Максвелла свет распространяется непрерывно и второй наблюдатель получит сигнал от первого одновременно с тем, как и сам увидит исследуемый сигнал. По мнению второго наблюдателя свет к этому времени еще не дошел до третьего наблюдателя. Таким образом, второй наблюдатель приходит в противоречие сам с собой: расчеты по релятивистским формулам противоречат расчетам по уравнениям Максвелла. Очевидно, вспышку наблюдатели увидят не одновременно, а последовательно, поскольку пространственный путь света един: источник, первый наблюдатель, затем второй, и, наконец, третий наблюдатель.

В ариант2

Относительность одновременности§

Если два разнесённых в пространстве события (например, вспышки света) происходят одновременно в движущейся системе отсчёта , то они будут неодновременны относительно «неподвижной» системы . При из преобразований Лоренца следует

Если , то и . Это означает, что, с точки зрения неподвижного наблюдателя, левое событие происходит раньше правого . Относительность одновременности приводит к невозможности синхронизации часов в различных инерциальных системах отсчёта во всём пространстве.

§

С точки зрения системы S

§

§

С точки зрения системы S'

Пусть в двух системах отсчёта, вдоль оси x расположены синхронизированные в каждой системе часы, и в момент совпадения «центральных» часов (на рисунке ниже) они показывают одинаковое время.

Левый рисунок показывает, как эта ситуация выглядит с точки зрения наблюдателя в системе S. Часы в движущейся системе отсчёта показывают различное время. Находящиеся по ходу движения часы отстают, а находящиеся против хода движения опережают «центральные» часы. Аналогична ситуация для наблюдателей в S' (правый рисунок).