7.3. Одновременность событий в различных исо

Пусть в системе отсчета K в точках x₁ и x₂ одновременно происходят два события, т.е. t₁=t₂, где t₁ и t₂ – начала событий в этих точках. В системе отсчета K' начало событий в точках x₁ и x₂ определяется соотношением (7.2):

.

Отсюда с учетом того, что t₁=t₂, получим

.

Таким образом, пространственно разобщенные события, одновременные в системе K, являются неодновременными в системе K'. Какое событие происходит раньше (или позже), зависит от знака . Для разных систем отсчета знак этого выражения может быть разным. Поэтому при переходе от одной системы отсчета к другой может измениться последовательность событий. Таким образом, такие понятия, как "раньше" или "позже", имеют относительный характер.

7.4. Длительность событий в различных исо

Пусть в одной и той же точке пространства разыгрывается некоторое событие. Длительность этого события в системе K   = t₂-t₁, где t₁ и t₂ – начало и конец события. В системе K', движущейся относительно K со скоростью v, длительность этого же события . Из преобразований Лоренца (7.2) следует

.

или

.

(7.6)

Из (7.6) видно, что '>, т.е. длительность события в подвижной системе больше, чем в неподвижной. Это означает, что часы в подвижной системе отсчета идут медленнее по сравнению с неподвижной, т.е. происходит релятивистское замедление хода часов. Длительность события, происходящего в некоторой точке, наименьшая в той системе отсчета, относительно которой эта точка покоится.

Рис. 7.2.

Рассмотрим этот вопрос подробнее. Пусть для измерения времени используются "часы" следующей конструкции (рис. 7.2). На жестком стержне длиной l размещены лампочка-вспышка S, зеркало R и фотоэлемент . Световой импульс пробегает путь l, отражается от зеркала и возвращается к фотоэлементу, фиксирующему свет и дающему команду для следующей вспышки. Иными словами, в этих часах маятником является световой луч, а период его колебаний .

Поместим аналогичные часы в подвижной системе отсчета, так, чтобы стержень часов и вектор скорости были взаимно перпендикулярными. Наблюдатель, находящийся в неподвижной системе отсчета, увидит, что луч сета в движущихся часах будет двигаться по зигзагообразному пути (рис. 7.2, б), но так как скорость света постоянна, то часы, находящиеся в движущейся системе отсчета, будут идти медленнее. Очевидно, замедление хода часов должно наблюдаться для устройств любого вида. В противном случае можно было бы сравнением их показаний с показаниями световых часов определить скорость движения подвижной системы, что запрещено первым постулатом Эйнштейна.

Таким образом, замедление хода часов есть результат замедления хода течения времени в движущихся системах отсчета. Этот вывод теории относительности был подтвержден прямыми экспериментами. Так, покоящаяся микрочастица -мезон имеет время жизни =2,210^-6 c. Двигаясь со скоростью, близкой к скорости света, такая частица может пройти путь 310⁸2,210^-6=660 м, однако экспериментально было показано, что проходимый ею путь равен 10⁴ м. Это связано с тем, что течение времени для движущихся -мезонов замедляется.

Прогресс в точных измерениях времени позволил провести экспериментальную проверку замедления времени в микроскопических масштабах. В 1970 г. были изготовлены часы с точность измерения времени до 110⁹ c. Такие часы на самолете облетали Землю. Поскольку скорость самолета была известна, рассчитали изменения величины интервала времени и затем сравнили с экспериментальными данными. Результаты были следующими: Расчет – t = (4010)10^–9 с; опыт – t = (5910)10^–9 с.