Тема: Заметка вторая: "Об одновременности событий"
Автор: VadimPro
Дата: 15/05/2006 11:48
 
Относительность одновременности

Эпиграф

"Представим себе двух людей, проходящих друг мимо 
друга на улице. События в туманности Андромеды 
(ближайшей большой галактики, находящейся на 
расстоянии 20 000 000 000 000 000 000 км от нашей 
собственной галактики - Млечного пути), одновременные, 
по мнению двух этих прохожих, в том момент, когда они 
поравняются друг с другом, могут отстоять по времени 
друг от друга на несколько суток. То есть в то время 
как для одного из прохожих космический флот, 
отправленный с заданием уничтожить всё живое на Земле, 
уже находится в полёте, для другого прохожего само 
решение относительно отправки космического флота в 
рейд ещё не принято." (Р.Пенроуз "Новый ум короля" 
УРСС 2003, Москва, стр. 168).

Прочитав в своё время вот это утверждение одного из 
самых именитых физиков-теоретиков современности, 
профессора Оксфордского университета, возглавляющего в 
нём кафедру математики, почётного профессора многих 
университетов и академий мира, члена Лондонского 
королевского общества сэра Роджера Пенроуза, я 
окончательно утвердился во мнении, что все 
физики-теоретики, начиная с Альберта Эйнштейна, были 
и являются потенциальными пациентами клиники Кащенко 
(или чьё, бишь, имя носят клиники такого рода в Англии 
и Америке?). Думаю, что, читая подобные утверждения 
современных физиков-теоретиков, субъективисты должны 
довольно потирать руки: вот, мол, оно - учёные 
подтверждают их, субъективистов, правоту, поскольку 
для каждого субъекта существует свой собственный Мир 
со своей собственной хронологией событий.

Я, конечно, понимал, что к субъективизму сии 
утверждения профессора Оксфордского университета 
отношения иметь не могут. Ноги человека, рассуждал я, 
движутся с разными скоростями - нога, выносимая 
вперёд, имеет относительно земли скорость примерно в 
два раза большую, чем средняя скорость человека, а 
опорная нога так и совсем покоится, следовательно, 
можно утверждать, что из специальной теории 
относительности следует вывод: для одной ноги одного и 
того же пешехода космический флот уже в пути, а для 
другой ноги адмиралы "Тёмной армады" всё ещё решают 
судьбу человечества. Нет, слова Пенроуза - это даже не 
субъективизм, полагал я, это хуже, это помешательство 
иного рода. И, конечно, думал я, физика не может 
находиться вечно под властью душевно нездоровых 
личностей - физику нужно срочно спасать. 

Я стал читать подряд все, какие только мог найти 
работы по теории относительности - труды Эйнштейна, 
Пуанкаре, Паули и пр. Вскоре от меня начали шарахаться 
люди, замечавшие летом на пляжах Турции в моих руках 
вместо книжки Дарьи Донцовой том собрания научных 
трудов Альберта Эйнштейна (его удалось приобрести по 
случаю в букинистической лавке). 

Впрочем, если бы дело ограничивалось только чтением, 
то это было бы только полбеды. Всё усугублялось тем, 
что меня стали преследовать собственные навязчивые 
идеи - просыпаясь по ночам, я всё чаще ловил себя на 
мысли, что и во сне продолжаю думать о теории 
относительности. Хуже того, я начал периодически 
рисовать некие бессмысленные знаки - разноцветные 
линии с рядами цифр. Увы, мой ум оказался не готовым к 
столь серьёзному испытанию, изначальная нестойкость 
убеждений и чрезмерное нервное напряжение привели к 
тому, что через некоторое время я стал замечать, что - 
о, ужас - уже понимаю тексты релятивистов (в виду 
имеются, конечно не философы-релятивисты, а 
физики-сторонники теории относительности), ранее 
казавшиеся мне бессмысленными. Закончилось всё 
печально: ещё один донкихот сломал своё копьё о 
мельничные крылья теории относительности. 

Потому сейчас я считаю своим долгом предупредить 
возможных читателей моих "Записок сумасшедшего": если 
Вам дорого своё душевное здоровье - остановитесь, пока 
не поздно, не читайте далее ни строчки, а то, неровен 
час, и Вам привидятся два тела, каждое из которых 
короче другого, или двое часов, идущих друг медленнее 
друга.

______________________________________________________


Если Вы всё же читаете данные строки, то это означает, 
что Вы не вняли моему предупреждению, сделанному выше. 
По-видимому, Вы очень смелый или безрассудный человек 
(что, судя по всему, одно и тоже). Ну что ж, смелость 
города берёт, и Ваша смелость должна быть 
вознаграждена. Потому лично Вам я сообщу, что на самом 
деле написанное мной выше является по большей части 
шуткой - никогда ранее я не испытывал такого душевного 
спокойствия, как после осознания сути теории 
относительности. "Безумный мир Эйнштейна" вдруг снова 
стал тихим спокойным миром, каким он и был во времена 
Ньютона. Впрочем, похоже, моё вступление слишком уж 
затянулось, пора приступать к делу.

Почему же столь странный на первый взгляд вывод об 
относительности одновременности, следующий из теории 
относительности, был спокойно принят основоположниками 
данной теории, которые, как я показал в первой своей 
"Заметке", посвящённой вопросам гносеологии, 
субъективистами себя не признавали, и верили в 
существование объективного общего для всех субъектов 
Мира? Если вернуться к рассмотрению описанного в 
эпиграфе случая с двумя встретившимися прохожими, 
которые по-разному воспринимают одновременные события, 
то легко заметить, что события в туманности Андромеды, 
одновременные для каждого из прохожих, происходят на 
огромном расстоянии от того места, где бредут друг 
мимо друга двое наших прохожих, и "в тот момент 
времени", когда пешеходы проходят друг мимо друга, 
события в туманности Андромеды никаким образом не 
оказывают воздействия ни на самих прохожих, ни на весь 
окружающий их земной мир. Мало того, данные события не 
смогут оказать никакого влияния на материю в 
окрестностях Земли в ближайшие две тысячи лет, пока 
какое-либо взаимодействие (точнее, действие), имеющее 
конечную скорость распространения, вышедшее из 
туманности Андромеды, не достигнет Земли. Можно 
утверждать, что в случае Земли и туманности Андромеды 
мы имеем дело с двумя непроницаемыми друг для друга 
мирами, между которыми "в настоящий момент времени" 
нет никакой материальной связи. То бишь миры эти, как 
я уже отмечал, соприкоснутся только в будущем, когда 
действие от одного из них дойдёт до другого. Но когда 
через несколько тысяч лет космический флот 
воинственных обитателей туманности Андромеды достигнет 
Земли, то этот чёрный для обитателей Земли день 
наступит одновременно для останков обоих прохожих, 
несмотря на то, что вылет инопланетной эскадры каждый 
из прохожих считал одновременным разным событиям на 
Земле. 

Теория относительности не вмешивается в 
последовательность протекания событий в каждой 
конкретной точке мирового пространства, она не 
переставляет местами порядок следования 
причинно-связанных событий. Согласно теории 
относительности, зависимым от скорости движения 
инерциальной системы отсчёта (ИСО), из которой 
производятся наблюдения, оказывается лишь порядок 
сопоставления во времени причинно не связанных, не 
влияющих друг на друга событий. Написанное мной выше 
- это пока ещё не разъяснение сути теории 
относительности, а всего лишь констатация некоторых 
вытекающих из неё фактов.

Что же тогда возмущает наш здравый смысл в описанной 
Пенроузом ситуации, если события в каждой точке 
пространства происходят независимо от наших прохожих 
(ну, конечно, кроме тех событий, в которых прохожие 
как часть материального мира принимают 
непосредственное участие), если от того, какие события 
каждый прохожий посчитает одновременными, не зависит 
ничего в Мире? Как мне кажется, нашему здравому смыслу 
тут противно то, что если посчитать выводы из теории 
относительности соответствующими действительности, то 
мы оказываемся не в состоянии зафиксировать состояние 
Мира на определённый момент времени. Точнее, это 
состояние Мира оказывается разным для систем отсчёта, 
движущихся с разной скоростью.

Но давайте разберёмся: имеем ли мы вообще право 
вести речь о состоянии Мира в определённый момент 
времени как о чём-то объективном? Другими словами, 
существует ли Мир в виде одновременного состояния всех 
его элементов?

Как я уже отмечал в первой своей заметке, взгляды 
создателей новой физики отличало от ранее 
господствовавших в физике стихийно-материалистических 
взглядов то, что при несомненном признании 
существования объективного мира создатели новой физики 
шли к познанию объективного в мире через субъективные 
ощущения человека. И замечу, этот путь познания 
объективного есть единственно возможный путь. Разум 
человека, даже если человек этот до мозга костей 
материалист, никогда не имеет дело непосредственно с 
элементами объективного мира. Разум человека всегда 
имеет дело лишь с их отражениями, созданными органами 
чувств, а потому достаточно трудно представить себе 
то, как разум может идти от объективного мира к 
субъективным ощущениям - что, например, считал 
единственно правильным для материалиста В.Ленин:

"От вещей ли идти к ощущению и мысли? Или от мысли и 
ощущениям к вещам? Первой, то есть материалистической, 
линии держится Энгельс. Второй, то есть 
идеалистической, линии держится Мах" (В.И.Ленин 
"Материализм и эмпириокритицизм").

Возможно, конечно, что Ленин тут вовсе и не имел в 
виду то, что мы должны познавать мысли и ощущения 
человека через вещи (доступ к которым помимо наших 
ощущений и мыслей для нас закрыт), а пытался донести 
ту мысль, что ощущения и мысли человека суть 
производные от вещей. 

Но ведь и "эмпириокритики", утверждая, что нужно идти 
от ощущения к вещи, тоже не имели в виду (во всяком 
случае Пуанкаре - точно), что вещь и есть лишь 
ощущение или что вещь есть производное от наших 
ощущений. Создатели новой физики, предтечей которой 
стал Мах (сам, кстати, теорию относительности так и не 
принявший), отдавали себе отчёт в том, что не все те 
представления, которые имеются в нашей голове, суть 
прямые отражения объективного мира, и что каждое наше 
представление, прежде чем оно может быть включено в 
картину объективного мира, должно пройти серьёзный 
анализ на объективность, то есть мы должны критически 
проанализировать свой опыт. Сам Мах проделал такой 
анализ в отношении абсолютного пространства и 
абсолютного времени, но тщательного анализа требуют и 
представления человека об одновременности событий, и 
представления о состоянии вещи, и, тем более, 
представления о состоянии целого Мира в определённый 
момент времени. И я сейчас попробую провести свой 
собственный анализ этих понятий, ибо анализ этих 
понятий, представленный в работах Пуанкаре или 
Эйнштейна, не кажется мне достаточным.

Посмотрим же, откуда у нас изначально берётся 
представление о некоем состоянии окружающего мира.

Мы оглядываемся вокруг - и видим постоянно изменяющийся
мир. Но нам всё же кажется, что в любой момент времени 
мы можем зафиксировать некоторое состояние этого мира, 
и мы уверены, что делаем именно это, фиксируя 
состояние мира в своей памяти, на полотнах художников 
или на фотопленке. В наших представлениях Мир 
существует в некотором состоянии, называемом 
нами "Настоящим". Затем весь Мир разом переходит из 
этого состояние в другое, и тогда то, что было 
настоящим состоянием Мира, становится его прошлым 
состоянием - точнее, уходит в небытие, и у Мира 
наступает новое состояние, новое настоящее. И так 
повторяется мгновение за мгновением.

Однако давайте посмотрим, "настоящее" ли мира 
фиксирует наше сознание в каждое мгновение нашего 
бытия, давайте вдумаемся, глядя на фотографию, 
одновременное ли состояние окружающего мира мы видим 
на ней?

Все окружающие нас вещи, образы которых фиксирует наше 
сознание или фотопленка, находятся на разных 
расстояниях от наших глаз или объектива фотоаппарата, 
а это означает, что световой сигнал (да и любой другой 
материальный сигнал - например, гравитационный), 
донёсший до нас образы этих вещей, покинул их в 
совершенно различные, по нашим же понятиям, моменты 
времени. Мало того, что то, что мы фиксируем в 
своём сознании (или на фотопленке) не есть настоящее, 
а всего только прошлое (даже в момент фиксации), так 
ещё и запечатлённым оказывается не одновременное 
состояние окружающего нас мира, а сложная комбинация 
образов "разновременных" состояний его элементов. 
Итак, элементарный анализ показывает, что, несмотря на 
то, что человек имеет некоторое понятие об 
одновременном состоянии окружающего его мира, на 
практике человек никогда не имеет дела с этим самым 
одновременным состоянием.

Но, может быть, проблема тут только в том, что это 
именно человек лишён возможности воспринимать 
окружающий его мир как одновременное состояние его 
элементов, но само это одновременное состояние имеет 
какой-то физический смысл, и мы вправе говорить о 
состоянии Мира в определённый момент времени?

Легко показать, что существование элемента Мира есть 
некое его проявление для других элементов. В Мире 
существует только то, что хоть как-то себя проявляет, 
что взаимодействует с другими элементами Мира. 
Говорить о том, что нечто существует, но при этом не 
может быть воспринято ни одним элементом мира - это 
значит бессмысленно сотрясать воздух. Итак, 
существование элемента Мира - это проявление, это 
действие элемента Мира на другой его элемент.

В первом томе "Теории общества" Александра Хоцея - 
современного философа-материалиста, - а также в ряде 
других его работ показано, что сущее суть вещи или их 
колонии, что Мир представляет собой совокупность вещей 
различных уровней организации, а любую вещь следует 
рассматривать как целое, как определённым образом 
упорядоченное взаимодействие других вещей - вещей 
более низкого относительно рассматриваемой вещи 
организационного уровня. Считая такие взгляды на мир 
самым убедительным сегодня обобщением опыта 
человечества, я в дальнейшем своём изложении буду 
исходить именно из таких представлений об объективном 
Мире.

Нетрудно показать, что ни один материальный сигнал не 
может передать мгновенное действие одной вещи на 
другую, пространственно от неё удалённую (а любые две 
вещи пространственно разделены - это обязательное 
условие существования вещи как отдельной единицы 
бытия). Следовательно, любые две вещи в каждый 
определённый момент времени ничего "не знают" о 
существовании друг друга в этот самый момент времени,
они "знают" только о неких прошлых состояниях друг 
друга. Одна из вещей в определённый момент времени 
может прекратить своё существование (может оказаться 
уничтоженной) - и это никак не отразится на 
одновременном этому событию состоянии другой вещи, 
поскольку, повторяю, две вещи в одновременных 
состояниях никак не действуют друг на друга, то есть 
не существуют друг для друга в прямом смысле этого 
слова.

Но этого мало, в "одновременном состоянии" вещь не 
существует и сама для себя.

Поскольку каждая вещь-целое состоит из 
взаимодействующих друг с другом и пространственно 
разделённых вещей-частей, то каждая часть вещи-целого 
в определённый момент времени сама не оказывает 
никакого действия на одновременные ей состояния других 
частей вещи-целого и не получает обратное действие от 
одновременных ей состояний других частей 
вещи-целого. Иными словами, в любой момент времени 
часть вещи-целого не существует для других 
одновременных ей состояний частей вещи-целого. И это, 
подчёркиваю, не метафора: существование вещи без какой 
то её части - немыслимо, вещь проявляет себя в 
отношении окружающего мира именно как совокупность 
частей, которая больше чем целое, но если какая-либо 
часть вещи в какой то момент времени может быть 
удалена из вещи (уничтожена, разложена на 
составляющие, выведена из состава вещи и т.д.), и при 
этом все остальные части вещи в этот самый момент 
никаким образом не почувствуют этого, а будут 
"существовать" и далее как ни в чём ни бывало, то 
можно ли такое мгновенное состояние вещи называть 
собственно вещью, можно ли такой мысленной 
конструкции человека, как мгновенное одновременное 
состояние вещи, приписывать такое свойство, как 
существование? На мой взгляд, нет - существование вещи 
есть процесс взаимодействия её частей, находящихся в 
разных временных "состояниях". В один и тот же момент 
времени на каждую часть вещи-целого передаются 
действия других частей вещи, и эти действия 
инициируются  в разные моменты времени. 

Более того, действие вещи на разные точки пространства 
вокруг себя представляет собой совокупное действие 
частей вещи, также находящихся в разных временных 
"состояниях", потому как действие частей вещи, 
дошедшее до некоторой точки пространства, вышло от 
разных частей вещи в разные моменты времени. Следует 
помнить, что сам термин "состояние", используемый мной 
в отношении части вещи-целого, есть абстракция, 
приближение в рамках задачи. Действие, оказываемое 
одной частью вещи на другую часть вещи, само не есть 
действие части, находящейся в определённом состоянии, 
оно представляет собой совокупность действий частей 
части (частей, из которых состоит сама рассматриваемая 
часть вещи), также находящихся в "разновременных 
состояниях". 

Рассматривая состояние вещи или её части в 
определённый момент времени, мы считаем возможным 
абстрагироваться от времени, необходимого на передачу 
действия от одной части вещи к другой части вещи, 
точнее, абстрагироваться от того, что действие вещи-
целого на другие вещи есть скооперированное действие 
её частей, находящихся в "разновременных состояниях".

Итак, я прихожу к заключению, что само понятие 
мгновенного состояния вещи (то есть представление о 
вещи как совокупности состояний всех её частей в 
определённый момент времени) есть всего лишь мыслимая 
человеком абстракция, в Мире никогда не реализуемая. 

Что уж тогда говорить о мгновенном состоянии целого 
Мира? Не только человек оказывается не в состоянии 
воспринять окружающий его мир как одновременное 
состояние элементов этого мира, но и вообще ни одна 
вещь в Мире не воспринимает Мир как одновременное 
состояние его элементов, и сама эта вещь не 
воспринимается другими вещами Мира как одновременное 
состояние её частей. Устройство, которое могло бы 
фиксировать образ окружающего мира как совокупность 
его элементов в одновременных состояниях, есть 
невозможное устройство, оно запрещено природой - точь 
в точь как вечный двигатель.

Конечно, не имея возможности непосредственно 
воспринять Мир в "одновременном состоянии" и даже не 
имея возможности создать материальный объект, 
способный фиксировать одновременное состояние Мира (и 
даже всего лишь малой части Мира), человек, тем не 
менее, может себе представить это одновременное 
состояние Мира как набор элементарных "ячеек" бытия, 
находящихся в определённом состоянии. Эти ячейки 
оказываются никак не связанными друг с другом, не 
влияющими друг на друга, ибо между ними нет и по 
определению не может быть никакой материальной 
связи. Такой Мир представляет собой что-то вроде 
экрана моего LCD монитора, каждая ячейка которого в 
определённый момент времени имеет некоторое значение. 
Но для того чтобы в таком Мире было возможно какое-то 
изменение состояний его ячеек, необходим некий внешний 
этому Миру механизм, управляющий этим изменением, как 
это и имеет место быть с LCD монитором, состояние 
ячеек которого изменяет компьютер и внутренний 
(скрытый от меня как наблюдателя) механизм монитора. 
Более того, для наблюдения такого Мира в 
"одновременном" его состоянии требуется внешний Миру 
наблюдатель, способный в единое мгновение воспринять 
все разобщённые не связанные друг с другом элементы 
Мира. Я намекаю на то, что только некий мифический 
разум, некий "демон" (как принято называть такое 
существо в физике) или бог оказывается способным 
"ощутить" и зафиксировать мгновенное состояние такого 
Мира - как, впрочем, только демону или богу 
оказывается по силам перевести такой Мир из одного 
состояние в другое. Так что материалистам, похоже, 
придётся постараться обойтись без такого 
метафизического понятия как "одновременное состояние 
Мира" и признать, что Мир существует не в виде некого 
состояния, называемого "настоящее", а как совокупность 
взаимодействующих элементов, находящихся, по понятиям 
человека, в разновременных состояниях. И прошу 
читателей этих строк отметить, что данный вывод 
следует вовсе не из теории относительности, а из 
гораздо более общих и, как мне кажется, вполне 
материалистических соображений.

Но вернёмся ещё ненадолго к рассмотрению понятия 
мгновенного состояния вещи. Как я уже показал выше, 
любая вещь действует на другую вещь как совокупность 
частей, находящихся в "разновременных состояниях". При 
этом действие каждой части есть действие, зависимое от 
других частей вещи-целого, а потому можно утверждать, 
что любое мгновение существование вещи имеет некую 
длительность (как принято обозначать в физике dT - 
дельта те). И сама эта длительность мгновения 
определяется пространственной локализацией (размером) 
вещи и скоростью передачи взаимодействия. Если 
условный диаметр вещи обозначить буквой D, а скорость 
передачи действия в материальном мире буквой C, то 
тогда для вещи, покоящейся в некоторой системе отсчёта 
(в той, в которой скорость распространения действия 
равна С), длительность мгновения получится равным 
dT=D/С. Физический смысл этой величины заключён в том, 
что при рассмотрении промежутков времени меньших, чем 
данный, вести речь о состоянии вещи уже не 
представляется возможным, - тут можно вести речь лишь 
о состоянии частей вещи. 

Если же рассматривать вещь в движении, то следует 
учитывать ещё и смещение частей вещи за время 
прохождения материального сигнала внутри этой вещи - 
то есть движущаяся в пространстве вещь оказывается не 
имеющей не только точной локализации во времени, но и 
точной локализации в пространстве. Единственное 
утверждение о вещи, которое мы оказываемся в состоянии 
сделать, заключается в следующем: в определённый 
интервал времени вещь находилась в определённом объёме 
пространства. Не правда ли, данный вывод явно что-то 
напоминает - что-то из области квантовой механики?

Впрочем, дабы не распылять свои силы, оставим пока 
квантовую механику в стороне и ограничимся 
рассмотрением только теории относительности, 
представления которой о Мире требуют гораздо более 
глубокого анализа, чем только что мной проделанный. 
Внимательный читатель мог заметить, что, рассуждая 
о существовании, точнее, несуществовании в Мире 
одновременного состояния вещей, я так и не дал 
определения тому, что же это, собственно, такое - 
одновременность событий? Я пользовался тут тем, что 
у человека уже есть некоторое представление об 
одновременности, и этого представления на первых 
порах было вполне достаточно. Но настало время 
подвергнуть более детальному анализу и само понятие 
одновременности.

Представления об одновременности событий, равно как 
и любые другие представления человека, заключены в 
его голове, то есть это в первую очередь не 
физический, а именно психологический феномен. 
Соответственно, наша задача заключается в том, чтобы 
определить: есть ли нам что сопоставить этому 
психологическому феномену в объективном мире? Но для 
начала нужно разобраться в том, как представления об 
одновременности событий формируются в голове человека.

Все свои впечатления мы можем ранжировать по критериям 
"до" и "после" в порядке их возникновения в нашей 
голове, и только впечатления столь тесно друг с другом 
связанные, что мы оказываемся не в состоянии 
определить, которое из них возникло до, а которое 
после другого (от изменения порядка следования которых 
в нашем сознании картина наших впечатлений не 
изменится) мы и называем одновременными.

Но мы верим, что порядок следования впечатлений в 
нашем сознании есть порядок воздействия на наши органы 
чувств феноменов внешнего мира, вызывающих данные 
впечатления. Таким образом, говоря об одновременности 
впечатлений, мы говорим об одновременности поступления 
в некую точку пространства (в которой мы, как одна из 
наиболее сложно организованных вещей Мира, 
располагаемся) материальных сигналов от неких событий, 
происходящих с вещами в окружающем мире. Таким 
образом, психологический феномен одновременности 
впечатлений имеет в объективном мире вполне реальный 
прообраз - одновременность поступления некоторого 
материального действия в точку пространства. Если мы 
оказываемся не в состоянии различить порядок 
поступления неких двух материальных действий в 
определённую точку пространства (к определённой вещи), 
если мы в равной степени можем утверждать как то, что 
вещь после своего изменения под действием А приняла на 
себя действие Б, так и то, что вещь после своего 
изменения под действием Б приняла на себя действие А, 
то тогда мы говорим о том, что действия А и Б на 
рассматриваемую вещь были одновременными, - во всяком 
случае с той точностью, с которой мы способны 
фиксировать изменение вещи.

Обращаю внимание на то, что одновременность событий 
как феномен объективного мира, получивший отражение в 
сознании человека - это одновременность одноместных 
событий (пользуясь терминологией СТО), то есть 
событий, происходящих в одной точке пространства 
(понятно, что точка - это тоже идеализированный 
объект, полученный путём пренебрежение размерами вещи, 
на которую оказывается воздействие). А такая 
одновременность не относительна, а абсолютна даже в 
теории относительности, то есть одноместные 
одновременные события остаются таковыми в любой 
системе отсчёта.

Но встаёт вопрос: что мы имеем в виду, говоря об 
одновременности или неодновременности не одноместных, 
а пространственно разобщённых событий - как, например, 
об одновременности событий в туманности Андромеды 
событиям на Земле?

Этим вопросом Пуанкаре задавался ещё за несколько лет 
до создания теории относительности. Вот, например, его 
размышления на эту тему из работы 1900 года "Наука и 
гипотеза":

"Обычные определения, которые годятся для 
психологического времени, нас уже не могли бы 
удовлетворить. Два одновременных психологических 
факта столь тесно связаны между собой, что анализ не 
может их разделить, не искажая их. То же ли самое 
бывает для двух физических фактов? Не ближе ли моё 
настоящее к моему вчерашнему прошлому, чем к 
настоящему Сириуса? Говорили также, что два факта 
должны рассматриваться как одновременные, если порядок 
их последовательности может быть по желанию 
переставлен. Очевидно, что это определение не может 
быть пригодно для двух физических фактов, которые 
совершаются на больших расстояниях друг от друга, и, 
- что касается их, - непонятно даже то, что такое 
может представлять эта обратимость; впрочем, надо было 
бы определить сначала самую последовательность."

И кое-какой критерий распределения во времени событий, 
произошедших в разных точках пространства, Пуанкаре 
выдвигает в этой же работе:

"Я слышу гром и заключаю, что произошёл электрический 
разряд; я, не колеблясь, смотрю на это физическое 
явление как на предшествовавшее звуковому 
представлению, возникшему в моём сознании, потому 
что я верю, что оно было причиной последнего.
Следовательно, вот правило, которому мы следуем, - 
единственное правило, которому мы можем следовать: 
когда одно явление кажется нам причиной другого, мы 
смотрим на него как на предшествовавшее. Итак, время 
мы определяем через причину."
                             
Вот тот критерий, по которому мы вправе ранжировать 
разобщённые в пространстве события - 
причинно-следственная связь между событиями. Этим 
критерием и воспользовалась в дальнейшем теория 
относительности. Так, Вернер Гейзенберг в своей книге 
"Физика и философия" (М., Наука, 1989) в главе, 
посвящённой теории относительности, разделил все 
происходящие в Мире события по их отношению к 
некоторому рассматриваемому событию на три группы. 
Первая группа - это Прошлое рассматриваемого события, 
к этой группе относятся события, действие от которых 
дошло или могло дойти до рассматриваемого события 
(до точки в пространстве, в которой происходит 
событие, в момент его совершения). Вторая группа - 
Будущее - это события, на которые может повлиять 
рассматриваемое событие, то есть это события в тех 
точках пространства и в те моменты времени, в которые 
до этих точек может дойти действие от рассматриваемого 
события. И, наконец, третья группа - Настоящее - это 
события, которые никаким образом не могут оказать 
воздействие на рассматриваемое нами событие и на 
которые само это событие не имеет никакого воздействия 
(ввиду конечности скорости распространения действия 
любой природы).

На рисунке 1 

Рисунок 1

изображён график, по вертикальной оси которого отложено время t, а по горизонтальной оси отложены пространственные координаты X. Если мы выберем по оси X какую-либо точку пространства, то, перемещаясь по графику в вертикальном направлении, мы будем следить за событиями, происходящими в данной точке в различные моменты времени. Каждую точку на таком графике мы будем называть событием, происходящим в точке пространства с некоторой координатой x в некоторый момент времени t. В центре графика изображено некое событие А, произошедшее в точке пространства с координатой x = 9 в момент времени t = 0. По отношению к этому событию мы и будем рассматривать все остальные события, изображённые на данном графике. Жёлтыми линиями показан путь в пространстве и времени двух световых лучей, приходящих в точку, где происходит событие А, в момент совершения этого события и затем проходящих далее. Эти световые лучи очерчивают собой два конуса (в СТО их называют световыми конусами), расположенных под и над событием А. Несложный анализ показывает, что от всех событий внутри конуса, расположенного под событием А, к событию А может прийти некоторое материальное действие, скорость распространения которого равна или меньше скорости света - то есть события внутри этого конуса оказывают своё влияние на событие А (это прошлое события А). В конусе над событием А расположены события, до которых может дойти действие от события А (распространяющееся со скоростью света или с меньшей скоростью), то есть события, на которые событие А влияет, - это будущее для события А. А вот вне этих двух конусов расположены такие события, которые принципиально не могут оказать никакого воздействия на событие А, и на которые само событие А не может оказать никакого воздействия, поскольку для того чтобы какое-то материальное действие смогло связать эти точки пространства- времени, действие это должно распространяться со скоростью, большей скорости света (что, понятно, невозможно). Вот именно среди событий группы Настоящего, событий, которые не имеют никакой причинно-следственной связи с рассматриваемым событием (то есть не существуют для него) в СТО и выбирают те события, которые можно отнести (по критерию, о котором чуть позже) к одновременным рассматриваемому событию, и выбор этот оказывается зависимым от скорости движения системы отсчёта, из которой мы рассматриваем ситуацию. События, одновременные событию А в условно "покоящейся" системе отсчёта (в системе отсчёта, пространственно-временные координаты которой изображены на самом графике), лежат на оси X. Синие прямые линии, изображённые на этом графике, показывают нам, какие события будут считаться одновременными событию А при рассмотрении их из неких других движущихся систем отсчёта. В зависимости от скорости движения системы отсчёта линия одновременных событий может иметь широкий спектр углов наклона, но всегда будет лежать вне световых конусов Прошлого и Будущего, то есть в зоне Настоящего. На всякий случай отмечаю, что приведение мною примера с данным графиком вовсе не есть моё объяснение сути СТО - так пытаются объяснить СТО физики и математики, начиная с Минковского. На мой взгляд, никаким особым объяснительным потенциалом данные графики не обладают. Полезен же данный график лишь в том плане, что позволяет чётче выделить различия между значениями понятий "прошлое", "настоящее" и "будущее", которые эти понятия имеют в классической физике и в СТО. В классической физике к Прошлому события А относятся все те события, которые лежат ниже оси X, к Будущему события А относятся все те события, которые лежат выше оси X, а к Настоящему события А относятся все те события, лежащие на самой оси X - то есть одновременные события. Множество событий Настоящего и множество одновременных событий (под множеством имеется в виду математическое понятие) в классической физике совпадают. Какие события относятся к Прошлому, Настоящему и Будущему события А в терминологии СТО, я описал выше. Из этого описания видно, что, в отличие от классических представлений, Настоящим для события А являются не только одновременные события. Множество событий Настоящего в СТО значительно шире, чем в классических представлениях, и, наоборот - множества событий Прошлого и Будущего значительно сужены. Такое разграничение множеств событий проводится в СТО строго на основании причинно-следственных связей между событиями, и нетрудно заметить, что при такой классификации можно разделить события только на три группы - четвёртого просто не дано. И, надо признать, классификация событий по признаку причинно-следственной связи кажется мне не менее убедительной, чем классическая, на причинно-следственную связь не опирающаяся, а разграничивающая прошлое и будущее линией событий, одновременных рассматриваемому событию (всё, что ниже линии одновременности - прошлое, всё, что выше - будущее). Подчёркиваю, что всё это только классификация событий, к которой прибегает сам человек, течение же событий в мире от этих манипуляций человека никак не зависит. Как жизнь животных не зависит от споров учёных, к какому семейству их отнести, так и события в Мире не зависят от того, к какой группе в отношении некоего события мы их относим - группе прошлого, настоящего, будущего, или даже посчитаем "одновременными". Спорить можно только о том, какая классификация имеет под собой более убедительные основания и позволяет нам глубже понять отношения между вещами в Мире. Данный график может быть полезен ещё и тем, что из него хорошо видно, что даже с точки зрения СТО события в Мире имеют единую последовательность протекания. Все события (точки на графике) никак не изменяются от перевода рассмотрения картины мира из одной инерциальной системы отсчёта (ИСО) в другую, то есть последовательность протекания событий в каждой конкретной точке пространства не изменяется при смене ИСО, из которой мы рассматриваем события в мире. От смены системы отсчёта зависит только то, как мы проводим по этому графику условную синенькую линию - линию одновременности событий (на всякий случай ещё раз подчёркиваю, что на сами события это наше действие никак не влияет). А вот теперь наконец и настала пора посмотреть: как мы осуществляем выбор событий, одновременных рассматриваемому событию, среди событий пространственно от него удалённых и не связанных с ним непосредственно никакой материальной связью? То есть каков используемый нами критерий одновременности разноместных событий? Получая одновременно два разных впечатления из внешнего Мира, мы понимаем, что те действия в объективном мире, которые вызвали в наших органах чувств эти впечатления, вышли от вещей-источников вовсе не в тот же момент, в который до нас эти действия дошли. Более того, если источники действия находились от нас на разном расстоянии, мы заключаем, что вышли эти действия от источников в разные моменты времени. И только в том случае, когда источники действий, полученных нами одновременно, находились на равных расстояниях от нас, мы заключаем, что и моменты выхода действия были одновременными. Тут мы полагаемся на то, что действие преодолевает одинаковое расстояние за одинаковое время. Обратным образом, если действие от некоего источника проходит при движении к двум точкам пространства одинаковый путь, то мы считаем моменты прихода действия в эти точки пространства одновременными. На рисунке 2

Рисунок 2
Мы считаем моменты прихода светового сигнала к наблюдателям А и Б одновременными (а часы А и Б - синхронизированными), если S1 = S2, то бишь если равны пути, пройденные светом от источника до мест событий

изображена схема синхронизации часов световым сигналом. Если световой импульс вышел из источника и прошёл к двум событиям одинаковый путь, то мы считаем такие события одновременными. Именно так синхронизируют часы в СТО, но и до СТО мы бы, не задумываясь, заключили, что приход света к часам А и Б одновременен. (Хотя предложенный мной способ синхронизации часов несколько отличается от описанного Эйнштейном в его первой работе по СТО "К электродинамике движущихся тел", нетрудно показать, что способ Эйнштейна, опирающийся на отражённый сигнал, и предложенный мной способ полностью эквивалентны - но именно к предложенному, а не к зйнштейновскому способу я прибегаю лишь из-за большей наглядности моего способа). Но если посмотреть на ту же ситуацию не с точки зрения земного наблюдателя, а, например, с точки зрения системы отсчёта, связанной с Солнцем, мы увидим ту же ситуацию уже несколько в ином ракурсе (см. рис 3).

Рисунок 3

Из-за смещения Земли в пространстве, связанного с суточным и годовым вращением Земли, путь, пройденный светом от источника к часам А и путь, пройденный светом от источника к часам Б, оказывается вовсе не равным. То есть события, которые мы считали одновременными в системе отсчёта, связанной с Землёй, в системе отсчёта, связанной с Солнцем, таковыми мы уже посчитать по предложенному нами же критерию мы не можем. Подчёркиваю, что в Мире ничего не поменялось от перенесения рассмотрения ситуации из ИСО Земли в ИСО Солнца - это мы сами в одном случае считаем приход света к часам А и Б одновременным, а в другом случае мы считаем эти события не одновременными. Тут читатели этих строк могут мне возразить, что всё дело в том, что в первом случае, определяя одновременность событий в ИСО Земли, мы совершали ошибку - на самом деле это была не "настоящая" одновременность, ибо мы неправомерно посчитали события А и Б одновременными. Настоящую, подлинную одновременность событий мы сможем определить предложенным способом (по равенству путей, пройденных светом от источника к событиям) только в той системе отсчёта, которая связана с той средой, в которой и распространяется световая волна (в системе отсчёта, связанной с абсолютным пространством, в которой скорость света равна во всех направлениях), а синхронизировать часы на Земле мы должны с учётом движения Земли относительно этого абсолютного пространства. Хорошо, пусть так, я не буду возражать. Но как нам обнаружить это абсолютное пространство? Как нам определить скорость Земли относительно него? Ситуация усугубляется ещё и тем, что ни один эксперимент на Земле не позволяет обнаружить движение Земли относительно светоносной среды (как такое может быть, я разъясню в следующих своих "Заметках"). Но даже если считать светоносную среду существующей в действительности, мы должны понимать, что в СТО часы синхронизируются без отыскания этой среды. Когда в СТО говорят об одновременности событий, то речь ведут об одновременности событий, определённой описанной мной выше способом. Это именно такая одновременность относительна (а не одновременность событий, определённая как-то иначе), это именно такую одновременность в СТО используют для синхронизации часов и измерения времени в движущихся системах отсчёта. Именно такое время, которое измеряется с помощью именно такой одновременности, оказывается замедляющимся на движущихся системах отсчёта относительно покоящихся систем отсчёта (об измерении времени в движущихся системах отсчёта я тоже напишу в следующих "Заметках"). Иными словами, способ определения одновременности событий, принятый в СТО (в моей формулировке он выглядит так: события одновременны в некоей ИСО в том случае, если световой сигнал, дошедший до них от одного источника, прошёл в данной ИСО одинаковый путь), есть конвенция, принятая между людьми для удобства измерения той величины, которую мы называем временем. Мы формулируем обнаруженные в природе закономерности с учётом этой конвенции и с учётом вытекающего из неё способа определения времени в движущихся системах отсчёта - то есть сами формулировки Законов Природы оказываются зависимыми от сделанных нами изначальных положений. Вот что такое "конвенционность" Законов Природы по Пуанкаре. Никакого отношения к субъективизму, к отрицанию объективных закономерностей в Природе эта позиция Пуанкаре не имеет. Да, в Природе есть свои, независимые от человека закономерности - точнее, все процессы в Природе закономерны (то есть имеют причину), но человек сам создаёт собственную "систему координат", через призму которой рассматривает мир, относительно которой пытается фиксировать природные закономерности, и полученный результат в виде Законов Природы есть сложный синтез природных закономерностей и способа фиксирования этих закономерностей, выбранного самим человеком. Подчёркиваю, что так формулировать Законы Природы учёные стали не после тлетворного влияния на них Пуанкаре - всю историю науки Законы Природы формулировались именно так, Пуанкаре же только обратил на это внимание учёных. Что, например, есть закон сохранения энергии, как не конвенция? Заблуждается тот, кто полагает, будто в природе на самом деле есть некая субстанция (или нечто ещё менее понятное), именуемая энергией, которая сохраняется при течении процессов различной природы - понятие энергии не имеет никакого прямого отношения к объективному миру. То есть включение в размышления о мире понятия энергии - это способ фиксирования природных закономерностей, удобный человеку, не более того. Ну, ладно, это я отвлёкся, разговор об энергии может слишком далеко увести от темы настоящей заметки, вернусь лучше к понятию одновременности событий. Итак, приведённая в эпиграфе к настоящей заметке мысль Пенроуза о том, что если для одного прохожего в момент встречи с другим прохожим вылет эскадры из туманности Андромеды одновременен, то для другого прохожего вылет эскадры уже не одновременен, означает не более чем то, что если посмотреть на путь, пройденный светом от некоего источника, расположенного где-то между Землей и туманностью Андромеды, до указанных событий (встречи пешеходов, с одной стороны, и вылета эскадры - с другой) со стороны одного прохожего, то мы увидим, что путь света от источника до Земли был равен пути света от источника до туманности Андромеды (события одновременны), а с точки зрения другого прохожего, пути эти не равны (события разновременны). Надеюсь, то, почему путь одного и того же фотона оказывается разным в разных ИСО, понятно всем? Если нет, то предлагаю обратиться к примеру с движущимся вагоном. Если пассажир сделает несколько шагов в движущемся поезде, то в ИСО поезда он пройдёт всего несколько метров, но если мы будем смотреть на движение пассажира из ИСО, связанной с землёй, то относительно земли пешеход пройдёт уже несколько десятков метров. То же самое происходит со светом и в нашем случае. Из-за движения одного пешехода по направлению движения света, а другого против этого направления, путь, пройденный светом от источника до пешеходов, оказывается разной длины с точки зрения этих пешеходов, а потому и мнения об одновременности или неодновременности событий, синхронизированных этим лучом света, будут различны у разных прохожих. Увы, вся "чудесность" теории относительности улетучивается прямо на глазах (если, конечно, я смог донести свои мысли до читателя правильно). Только не следует думать, что на методе синхронизации событий светом вся СТО и заканчивается - точнее, что все "чудеса" СТО вытекают именно из метода синхронизации событий. Конечно, нет - результат эксперимента Майкельсона-Морли не может быть интерпретирован как следствие конвенции о синхронизации часов. Отделить определённые свойства Мира, вскрытые благодаря СТО, от следствий метода установления одновременности событий, введённом в СТО, я попытаюсь в следующих своих "Заметках". Текст этой моей заметки "Об одновременности событий" оказался достаточно длинным, и возможно, кто-то из читателей начал терять логическую нить по ходу чтения. Потому теперь я кратко и последовательно изложу те основные идеи, которые хотел донести до читателя. 1. Все представления о Мире (в том числе и такие, как "существует ли Мир в виде мгновенного состояния, называемого настоящим, или нет?") нужно брать только из опыта (конечно, не пренебрегая и логическими выводами). 2. Критический анализ опыта показывает, что одновременное мгновенное состояние Мира и даже отдельной вещи никак опытом не обнаруживается. 3. Понятие одновременности событий, имеющееся в голове человека, есть отражение имеющего места быть в объективном мире феномена одновременного поступления действия в некую точку пространства. То бишь одновременность, обнаруживаемая опытом, - это одновременность одноместных событий. 4. Для событий, происходящих в пространственно разделённых точках, мы не имеем непосредственного ощущения, позволившего бы произвести распределение этих событий во времени. Критерий, по которому можно сопоставлять во времени пространственно разделённые события - это логический критерий: причинно-следственная связь. Всё, что было причиной некоего события, есть Прошлое; всё, что станет следствием этого события, есть Будущее. А события, между которыми нет причинно следственной связи, не относятся ни к прошлому, ни к будущему, и их, эту группу событий, в СТО условно называют Настоящим. 5. Мы не имеем непосредственного ощущения одновременности или неодновременности событий для пространственно разобщённых событий, не связанных друг с другом причинно-следственной связью, потому мы сами для целей измерения времени по некоему логическому критерию связываем друг с другом события, которые называем одновременными. 6. В СТО события называются одновременными в том случае, если световой импульс, вышедший из одного источника, по достижении данных событий прошёл одинаковый путь в пространстве. 7. Из-за смещения движущейся системы отсчёта относительно условно покоящейся системы отсчёта длина пути света в покоящейся и движущейся системах отсчёта оказывается разной - следовательно, заключение об одновременности или неодновременности событий, сделанное на основе критерия, изложенного в пункте 6, оказывается зависимым от системы отсчёта, из которой производится рассмотрение событий. 13 мая 2006 г.
 

Просмотр всех сообщений по данной теме
Полный список

Тема Автор Дата
Заметки о теории относительности VadimPro 04/05/2006 15:14
Заметка первая: "Вопросы гносеологии" VadimPro 05/05/2006 08:28
Re: Заметка первая "Вопросы гносеологии" Виктор Вашкевич 16/06/2006 11:12
Заметка вторая: "Об одновременности событий" VadimPro 15/05/2006 11:48
Re: Заметка вторая "Об одновременности событий" М.Галиев 17/05/2006 16:20
Ответ Муниру VadimPro 17/05/2006 16:21
Извинения М.Галиев 17/05/2006 16:24
Заметка третья: "Измерение времени" VadimPro 25/05/2006 22:02
В глазах людей я, наверное, совсем свихнулся... VadimPro 16/06/2006 11:01
Re: Заметка третья: "Измерение времени" Виктор Вашкевич 16/06/2006 11:04
Заметка четвёртая: "Измерение длин" VadimPro 28/05/2006 18:05
Заметка пятая VadimPro 10/06/2006 23:42
Заметка шестая: "Воцарение относительности" VadimPro 02/07/2006 15:43
Продолжение шестой "Заметки" VadimPro 04/07/2006 20:02
О статье Пуанкаре "Пространство и время" VadimPro 11/03/2009 13:45
Re: О статье Пуанкаре VadimPro 11/03/2009 13:45
Приложение к шестой заметке. "Человек и закон" VadimPro 11/03/2009 13:41
Опять меня опередили... VadimPro 11/03/2009 13:43
Небольшое "лирическое" отступление VadimPro 16/07/2006 23:14
Небольшое физическое увёртывание Материалисты 19/07/2006 14:20
Re: Небольшое физическое увёртывание VadimPro 20/07/2006 23:49
Объяснение феномена гравитации Игорь 21/07/2006 12:45
Re: Объяснение феномена гравитации Игорь 21/07/2006 19:45
Re: Объяснение феномена гравитации VadimPro 21/07/2006 21:33
Re: Объяснение феномена гравитации Игорь 24/07/2006 08:34
Об ускорении VadimPro 24/07/2006 19:28
Re: Об ускорении Игорь 25/07/2006 00:53
Re: Об ускорении Игорь 25/07/2006 13:53
Re: Об ускорении Игорь 25/07/2006 17:43
Re: Об ускорении VadimPro 25/07/2006 21:32
Re: Об ускорении Игорь 06/08/2006 19:13
О расширении Вселенной VadimPro 11/08/2006 18:55
Вадиму мимоходом М.Галиев 25/07/2006 11:18
Re: Вадиму мимоходом VadimPro 15/08/2006 09:52
Ответ Вадиму М.Галиев 15/08/2006 09:54
Ответ Муниру VadimPro 15/08/2006 10:01
Re: Ответ Вадиму Мунир Галиев 15/08/2006 10:04
Ответ Муниру VadimPro 15/08/2006 10:08
То ли вопрос, то ли ответ... Мунир Галиев 21/08/2006 14:03
Вот, давно бы так! VadimPro 24/08/2006 22:16
Нет, не солгали предчувствия мне... VadimPro 04/09/2006 20:29
Хочется понять... Мунир Галиев 07/09/2006 15:22
Главное - наличие желания VadimPro 08/09/2006 22:27
Привлекаю на подмогу "авторитетов" VadimPro 28/09/2006 23:52
Желания у меня много, а вот времени... Мунир Галиев 11/09/2006 16:03
А мы никуда и не торопимся.... VadimPro 15/09/2006 23:41
Заметка седьмая:"Возвращение блудного эфира" VadimPro 03/08/2006 00:21
Как надо искать эфир Геннадий 15/09/2006 22:05
Как не надо искать эфир VadimPro 16/09/2006 00:57
Об эквивалентности массы и энергии или ... VadimPro 30/09/2006 00:24
Почему замедляется время? VadimPro 25/07/2009 10:53
Пятимерная система отсчёта Геннадий Твердохлебов 25/07/2009 10:57
Re: Пятимерная система отсчёта VadimPro 25/07/2009 11:06
Re: Пятимерная система отсчёта Геннадий Твердохлебов 25/07/2009 11:08
Re: Пятимерная система отсчёта VadimPro 25/07/2009 11:12
Re: Пятимерная система отсчёта Геннадий Твердохлебов 25/07/2009 11:14
Re: Пятимерная система отсчёта VadimPro 25/07/2009 11:16
Re: Пятимерная система отсчёта Геннадий Твердохлебов 25/07/2009 11:19
Re: Пятимерная система отсчёта VadimPro 25/07/2009 11:20
Re: Пятимерная система отсчёта Геннадий Твердохлебов 25/07/2009 11:22