Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik.

Наши социальные сети

Синхронизация часов и относительность одновременности

Содержание:

    Интересно, что понятие времени характерно и актуально исключительно для физики. Но именно это привлекает исследователей, которые хотят узнать и понять его концептуальное устройство. Среди таких учёных особое место занимает А. Эйнштейн, именно его принято считать новатором в данном вопросе. Он первым обратил внимание на два понятия: "синхронизация часов" и "одновременность". Обращаясь к длительности процессов и учитывая их пространственную протяжённость, то его определяют в различных сегментах протяжённости или точках. Это достаточно логично, особенно со стороны установленной в релятивистской механике тесной связи протяжённостей и длительностей.

    Подобная взаимосвязь находит своё выражение в каком-то специфическом понятии. Этим понятием и стала "синхронизация часов", которое предложил А. Эйнштейн. Часы, которые находятся в различных точках различных систем отсчёта, должны находиться в согласованности друг с другом – это первый постулат, а второй в том, что данное согласование должно выражать концептуальное устройство специальной теории относительности.

    Пример 1

    А. Эйнштейн выдвинул идею синхронизации часов. Она заключалась в следующем: предположительно часы находятся в точке А, они показывают время t1. Луч света, направленный из точки А в точку В, где он отражается от зеркальной поверхности и возвращается в А ко времени t3. Логично сделать вывод, что точки В свет достиг ко времени t2.

    Таким образом, логично сделать вывод, что в момент прихода сигнала на часах, которые расположены в точке В, должно быть выставлено время t2. Применяя данную процедуру синхронизации, все часы данной системы можно привести в соответствии друг другу.

    Становится ясным, что требование расставить часы по всем точкам системы на деле не представляется возможным. Но на этом никто и не настаивает. Достаточно применять понятие синхронизации часов в любой ситуации, когда определяется длительность объекта. Процедура синхронизации часов, которую предложил А. Эйнштейн, предлагает использовать некоторые динамические факторы. Исходя из этого становится ясным, что она по самому своему существу является динамической.

    Историческое положение процесса синхронизации часов

    Еще до того, как на синхронизацию часов обратил внимание А. Эйнштейн, об этом говорил А. Пуанкаре, который за семь лет до этого использовал подобные практические методы, но остановился в пределах понимания электродинамики Максвелла-Лоренца.

    В этом же контексте А. Эйнштейн чётко соблюдал концепцию, которую сам же создал и развивал в специальной теории относительности. Стоит отметить, что предпринималось огромное количество попыток, чтобы признать специальную теорию относительности, и корректировать его воззрения.

    В такой плоскости важное значение придавалось рассуждениям Г. Рейхенбаха. Он, относясь к числу высококлассных логиков, заметил следующее обстоятельство. Опираясь на логику недопустимо с помощью световых сигналов сначала синхронизировать часы, а после на опираясь на данные показания определить скорость самого света в прямом и обратном направлении. Г. Рейхенбах полагал, что логический круг в рассуждениях, касающихся скорости света, преодолевается посредством введения некоторых соглашений.

    Опиши задание

    Скорость света в данной ситуации приобретает форму постулата, тем самым показывает прохождение всего пути от точки А к В и от В к А за конкретный промежуток времени Δt. Опираясь на формальную логику, можно предположить, что скорость света в прямом и обратном направлениях не может быть одинаковой. Одинаковость скорости света в обеих направлениях показана коэффициентом ε = 1/2. Со всей строгостью нужно сказать, что его значения располагаются в интервале (0–1). Формула Рейнбаха представляет собой:

    где ε – некоторый произвольный коэффициент, t3 – последовательные моменты времени.

    Случай ε = 1/3 отвечает условию, что свет по направлению от A к В двигался со скоростью, большей постоянной с, а по направлению от В к А – со скоростью, меньшей чем с.

    Таким образом, Г. Рейнбах сделал вывод, что значение скорости света весьма условно, чем нашёл поддержку среди многих философов, которые были его современниками. Хотя учёные-физики опровергали результаты его исследований. Ошибочность его мнения видели в том, что скорость света является инвариантной величиной в силу того, что она отвечает требованиям второго постулата специальной теории относительности. Более того, у учёных появляются вопросы относительно природы света. Главное сомнение заключалось в том, насколько она является неоднородной, раз свет может двигаться в разных направлениях с разными скоростями, и насколько эти скорости могут отличаться.

    Замечание

    Разные учёные совершенно по-разному реагировали на данные вывод. Точки зрения А. Пуанкаре и А. Эйнштейна имели принципиально разные позиции.

    Споры учёных относительно синхронизации часов

    А. Пуанкаре выдвигал предположение, что экспериментальные данные не противоречат соглашению об инвариантности скорости света. А. Эйнштейн напротив, говорил о том, что равенство скоростей света для встречных направлений не выступает причиной или гипотезой о природе света. Именно в силу этого, он придерживался мнения, что действительная скорость света является достаточно конкретной величиной. Рассуждения Г. Рейхенбаха в этом отношении ближе к позиции логики и не имеет физического смысла.

    Ещё одно мнение сформулировал по данному вопросу Г. Малыкин. Его воззрения достаточно глубокие относительно этой проблемы. Он, полагаясь на идеи Б. Болотовского и В. Гинзбурга, которые предполагали, что есть возможность применения для синхронизации часов световых зайчиков. Элементарные расчёты наглядно показывают пример того, как скорость перемещения зайчика по данной плоскости может превышать скорость света в вакууме в значительной степени.

    Это положение подчёркивает то, что они не противоречат специальной теории относительности, в основе которой лежат взаимодействия и они не могут распространяться быстрее, нежели не связанные друг с другом точки в силу отсутствия связей и причинных отношений.

    Г. Малыкин предложил для синхронизации часов использовать световые зайчики. Это позволит при помощи эксперимента проверить равенство скоростей света во всех встречных направлениях. Таким образом, логический круг, о котором упоминал Г. Рейхенбах, размыкается. Как следствие происходит отрицание конвенциальных возможностей, о которых так часто фантазировали множество философов.

    Автор предполагает, что метод световых зайчиков не отрицает тезис об условном характере скорости света. Сложность в данной ситуации появилась не от маленькой скорости света, а из-за необходимости определения скорости при помощи опоры на концепт времени. Эти самые зайчики не отрицают такой необходимости. Их применение остаётся исключительно в пределах специальной теории относительности.

    Как итог, А. Эйнштейн, отрицая положение от условности скорости света в вакууме, был верен в своих суждениях. Руководствуясь динамическим принципом, учёный обязан внести ясность в возможность распространения света в вакууме с различной скоростью. Отказавшись от данного объяснения, он показал своё непринятие динамического принципа, однако это недопустимо. В корне неверно признавать специальную теорию относительности вместе с её динамическим принципом и сопровождать отрицанием данного принципа при характеристике скорости света. Тот логический круг, который упоминался выше, актуален только до тех пор, пока содержание динамического принципа не учитывается.

    Понятие синхронизации часов и понятие одновременности органично связаны между собой. Два события можно считать одновременными только в том случае, если они происходят при одинаковых показаниях синхронизированных часов.

    Мысленный эксперимент, который проводил А. Эйнштейн, говорит о том, что понятие одновременности носит относительный характер.

    Пример 2

    Предположим, что внутри одного вагона поезда, который движется равномерно по рельсам платформы, причём точно в его середине, произошла вспышка света. Скорость света одинаково как относительно платформы, так и по отношению к стенкам вагона. Тот, кто наблюдает за этим зрелищем, находится внутри вагона, фиксирует одновременное достижение лучом света двух противоположных стенок. Совершенно иную ситуацию может наблюдать человек, который находится на платформе. Он видит, как свет качается стенки, которая не удаляется от наблюдателя, а приближается к нему.

    Из всего этого следует, что одновременность похожа со скоростью механического перемещения играет роль отношения, и никак не влияет на свойства времени, которые не зависят от системы отсчёта. Очевидно, что нет мировой одновременности, которая множеством людей, не понимающим специальной теории относительности, принимается одинаково на интуитивном уровне.

    Исходя из всего вышесказанного, можно сделать следующие выводы:

    • Одновременность похожа на скорость и является отношением.
    • Суть измерения времени базируется на принципе инвариантности максимальной скорости распространения взаимодействий.
    Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

    Навигация по статьям

    Наши социальные сети

    Не получается написать работу самому?

    Доверь это кандидату наук!

    Ваш email уже зарегистрирован. Чтобы оформить заявку, пожалуйста, авторизуйтесь в личном кабинете.
    {$ $select.selected.title $}
    Осталось указать: Вид работы Тему Почту
    Я даю согласие на обработку своих персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности
    и принимаю условия договора публичной оферты