§ 24. Відносність часу
Час у різних системах відліку. Послідовний розгляд наслідків із постулатів спеціальної теорії відносності веде до аналізу найфундаментальніших понять фізики: простору і часу. У класичній механіці час, що відповідає певній події, єдиний у всіх системах відліку. Задавши час, можна знайти нескінченно велику множину подій, яким можна приписати одну і ту саму часову координату. У класичній механіці достатньо одного годинника, оскільки перебіг часу однаковий для всіх спостерігачів у всіх інерціальних системах відліку. Такі поняття, як «тепер», «раніше», «пізніше», «одночасно» мають абсолютне значення, незалежне від вибору системи відліку.
Причиною неспроможності класичних уявлень про простір і час є неправильне припущення про можливість миттєвої передачі взаємодії та сигналів із одної точки простору в іншу. Існування граничної швидкості передачі взаємодії викликає необхідність глибокої зміни звичних житейських уявлень про простір і час, заснований на повсякденному досвіді.
Уявлення про абсолютний час, який тече раз і назавжди заданим темпом незалежно від матерії та її руху, виявляється неправильним, неспроможним.
Коли ми переглядаємо телевізійну передачу, то розуміємо, що події на екрані телевізора відбуваються не в момент їх спостереження (навіть під час прямій трансляції). Електромагнітне випромінювання поширюється зі швидкістю світла. Це означає, що випромінювання, що виходить від телевежі, що знаходиться на відстані, наприклад, l1 = 30 км від будинку, доходить до антени-приймача за час
t1
=
c.
Отже, ми спостерігаємо на екрані події з минулого, хоча й дуже близького. Дивлячись у вікно на зоряне небо, ми ніби «зондуємо» минуле різної давності. Адже світло від Місяця доходить до Землі за 1,3 с, від Марса – за 5 хв, від Сонця – за 8 хв. Одні зорі так, як «тепер» виглядали декілька років тому, інші – мільйони років тому і т. п.
Дві події, одночасні в одній інерціальній системі відліку, не є одночасними в іншій інерціальній системі відліку.
Одночасність – не абсолютна характеристика явищ. Різні спостерігачі можуть мати різні уявлення про одночасність подій.
У звичайних практичних масштабах часу можна знехтувати тим часом, за який сигнал доходить із одного місця до іншого (див. вище).
Уявлення про те, що одночасність подій і тривалість інтервалів часу не є абсолютними, а залежать від швидкості руху і видаються такими, що суперечать «здоровому глузду», тобто щоденному досвіду. Так і є насправді.
У повсякденному житті ми зустрічаємося тільки з рухом тіл зі швидкостями, набагато меншими за швидкість світла, коли всі релятивістські4 ефекти практично непомітні. Ми звикли до повільних рухів і позбавлені можливості уявити собі процеси за швидкостей, близьких до швидкості світла. Такі процеси недоступні ні нашим органам чуттів, ні нашій уяві. Лише з допомогою науки, яка спирається на могутність розуму та оригінальні експериментальні установки, вдалось досягти знання про закони природи за величезних швидкостей руху.
Запитання для самоперевірки
Чому, дивлячись на зоряне небо, ми ніби згадуємо минуле?
Наведіть приклад того, що одночасність – не абсолютна характеристика явищ, а відносна, залежна від положення в просторі спостерігача.