Мир приключений, 1961 (№6)

Относительность времени есть одно из следствий теории относительности. А эта теория покоится, как на незыблемой основе, на двух бесспорных фактах.

С первым из них знаком каждый — это равноценность покоя и равномерного прямолинейного движения.

Вы сидите у окна вагона стоящего на станции поезда. В окно виден соседний поезд. Вот он тронулся с места, и вы ловите себя на обмане чувств — вам показалось, что поехал ваш поезд.

Покой и равномерное прямолинейное движение в некоторых ситуациях просто неотличимы. Если на море штиль и теплоход плывет совершенно равномерно, пассажиры в его внутренних салонах могут впасть в иллюзию: корабль покажется им покоящимся. Такой же обман чувств могут пережить и пассажиры на палубе корабля, если последний плывет в открытом море.

Обман чувств испытывает и все человечество: Земля вращается вокруг своей оси так равномерно, что только разумом, а не чувствами мы воспринимаем эту истину, которая тысячелетиями отвергалась.

Примеров явлений подобного рода можно привести сколько угодно. В них выражается тот факт, та особенность объективной реальности, что если какое-нибудь тело движется прямолинейно и равномерно, то все явления на теле или внутри него протекают совершенно так же, как если бы тело покоилось.

В этом заключается принцип относительности покоя и прямолинейного равномерного движения, сформулированный еще Галилеем.

Заметим, что сами понятия покоя и движения также относительны. Эта книга покоится на столе, но она же стремительно движется вместе с Землей вокруг Солнца. Следовательно, одно и то же тело может одновременно и двигаться и находиться в покое — все зависит от того, по отношению к какому другому телу мы рассматриваем его положение.

Поэтому и говорят, что тело находится в относительном покое или относительном движении.

Как это ни странно с точки зрения «здравого смысла», но и траектория движущегося тела также относительна, то есть тело одновременно может двигаться по разным кривым. Все опять зависит от того, по отношению к какому другому телу мы рассматриваем его движение.

Вот, например, вы бросаете из окна вагона мчащегося поезда вертикально вниз какой-нибудь предмет. Вам кажется, что он полетит вниз по прямой (если не учитывать сопротивления воздуха), тогда как стрелочник с неменьшим основанием может утверждать, что брошенный вами предмет летит по параболе. Кто же прав, вы или стрелочник? Нетрудно сообразить, что оба правы, каждый по-своему. По отношению к поезду предмет летит по прямой, по отношению к полотну железной дороги — по параболе.

«Ну, а на самом деле, — спросит читатель, — по какой же кривой летит предмет?»

А что значит — «на самом деле»? В этих словах заключена предвзятая идея о том, что предмет может двигаться только по какой-нибудь одной кривой. Но это все равно, как если бы кто-нибудь взялся доказать, что данное тело только движется или только покоится. Его попытка обречена на неудачу: всегда можно спросить, по отношению к чему, к какому телу рассматривается движение или покой, а тогда сразу станет ясно, что речь идет (и может идти) только об относительном движении.

Запомнив принцип относительности Галилея, обратимся теперь к другому, менее очевидному, но столь же бесспорному факту.

Представьте себе плывущий по морю корабль, на капитанском мостике которого, в точности посередине между носом корабля и его кормой, укреплен колокол. Капитан ударяет в колокол. Где раньше услышат его звук: на корме корабля или на его носу?

Произведем несложные расчеты. Предположим, что корабль движется со скоростью 30 км/час, а его длина равна 60 метрам.

Известно также, что звук распространяется в воздухе со скоростью 340 м/сек.

При движении звука в сторону кормы его скорость складывается со скоростью корабля — матрос, стоящий на корме, движется навстречу звуку. Поэтому звук от колокола на капитанском мостике дойдет до него за 0,08 сек. Наоборот, нос корабля движется вперед со скоростью 30 км/час — звук, догоняя его, дойдет до носа корабля за 0,09 сек.

В конце прошлого века физики были убеждены, что свет во многом похож на звук.

Если звуковые волны распространяются в воздухе, то, по их мнению, световые колебания совершаются в особой, всепроникающей среде — «мировом эфире». Тем удивительнее оказались результаты эксперимента, произведенного американским физиком Майкельсоном в 1881 году.