Ответ к МЭ1: Галилеевский МЭ об одновременном падении тел (на с.3).

Уединитесь с кем-либо из друзей в просторное помещение под палубой какого-нибудь корабля, запаситесь мухами, бабочками и другими подобными мелкими летающими насекомыми; пусть будет у вас там также большой сосуд с водой и плавающими в нем маленькими рыбками; подвесьте, далее наверху ведерко, из которого вода будет падать капля за каплей в другой сосуд с узким горлышком, подставленный внизу. Пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте прилежно, как мелкие летающие животные с одной и той же скоростью движутся во все стороны помещения; рыбы, как вы увидите, будут плавать безразлично во всех направлениях; все падающие капли попадут в подставленный сосуд, и вам, бросая какой-нибудь предмет, не придется бросать его с большей силой в одну сторону, чем в другую, если расстояния будут одни и те же; если вы будете прыгать сразу двумя ногами, то сделаете прыжок на одинаковое расстояние в любом направлении. Прилежно наблюдайте все это, хотя у нас не возникает никакого сомнения в том, что пока корабль стоит неподвижно все должно происходить именно так. Заставьте корабль теперь двигаться с любой скоростью и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту и другую сторону) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно. Прыгая, вы переместитесь по полу на то же расстояние, что и раньше, и не будете делать больших прыжков в сторону кормы, чем и сторону нога, на том основании, что корабль быстро движется, хотя за то время, как вы будете в воздухе, пол под вами будет двигаться в сторону, противоположную вашему прыжку, и, бросая какую-нибудь вещь товарищу, вы не должны будете бросать ее о большей силой, когда он будет находиться на ногу, а вы на корме, чем когда ваше взаимное положение будет обратным; капли, как и ранее, будут падать в нижний сосуд, и ни одна не упадет ближе к корме, хотя, пока капля находится в воздухе, корабль пройдет много пядей; рыбы в воде не с большим усилием будут плыть к передней, чем к задней части сосуда; настолько же проворно они бросится к пище, положенной в какой угодно части сосуда; наконец, бабочки и мухи по-прежнему будут летать во всех направлениях, и никогда не случится того, чтобы они собрались у стенки, обращенной к корме, как если бы устали, следуя за быстрым движением корабля, от которого они были совершенно обособлены, держась долгое время в воздухе; и если от капли зажженного ладана образуется немного дыма, то видно будет, как он восходит вверх и держится наподобие облачка, двигаясь без­различно, в одну сторону не более, чем в другую. И причина согласован­ности всех этих явлений заключается в том, что движение корабля обще всем находящимся на нем предметам так же как и воздуху; поэтому-то я и сказал, что вы должны находиться под палубой, так как если бы вы были на ней, т. е. на открытом воздухе, не следующем за бегом корабля, то должны были бы видеть более или менее заметные различим в неко­торых из названных явлений; дым, несомненно, стал бы отставать вместо с воздухом, мухи и бабочки вследствие сопротивления воздухе равным образом не могли бы следовать за движением корабля в тех случаях, когда они отделились бы от него на довольно заметное расстояние; если же они будут держаться вблизи, то, поскольку сам корабль представляет собой сооружение неправильной формы и захватывает с собой ближайшие к нему части воздуха, они без особого усилия будут следовать га кораблем; подобным же образом мы видим при езде на почтовых, как надоедли­вые мухи и слепни следуют за лошадьми, подлетая то и одной, то к другой части их тела; в падающих же каплях различие будет незначительным, а в прыжках или брошенных телах — совершенно нео­щутимым.

Приложение 4.

Текст к МЭ3. Поезд Эйнштейна [19].

«Чтобы наглядно объяснить специальную теорию, Эйнштейн предложил свой знаменитый мысленный эксперимент. Представим себе, сказал он, наблюдате­ля М, который стоит около железнодорожного полот­на. На некотором расстоянии по направлению движе­ния имеется точка Б. На таком же расстоянии против направления движения имеется точка А. Пусть ока­залось, что одновременно в точках А и Б вспыхивает молния. Наблюдатель считает, что эти события од­новременны, так как он видит обе вспышки в одно и то же мгновение. Поскольку он находится посереди­не между ними и поскольку свет распространяется с постоянной скоростью, то он заключает, что молния ударила одновременно в этих двух точках.

Теперь предположим, что, когда ударяет молния, вдоль полотна в направлении от А к Б с большой ско­ростью движется поезд. В тот момент, когда происхо­дят обе вспышки, наблюдатель внутри поезда — назовем его М' — находится как раз напротив на­блюдателя М, стоящего около полотна. Поскольку М' движется в направлении к одной вспышке и уда­ляется от другой, он увидит вспышку в Б раньше, чем в А. Зная, что он находится в движении, он при­мет в расчет конечность скорости света и также сде­лает вывод, что вспышки произошли одновременно.

Все очень хорошо. Но согласно двум основным постулатам специальной теории (подтвержденным опытом Майкельсона-Морли) мы можем с таким же правом предположить, что поезд покоится, тогда как Земля быстро бежит назад под его колесами. С этой точки зрения М, наблюдатель в поезде, придет к заключению, что вспышка в Б действительно про­изошла раньше, чем в А, — в той последовательности, в какой он их наблюдал. Он знает, что находится посередине между этими вспышками и, поскольку считает себя покоящимся, вынужден заключить, что вспышка, которую он видел первой, произошла рань­ше, чем та, которую он видел второй.

М, наблюдатель на Земле, вынужден согласиться. Правда, он видит вспышки как одновременные, но теперь он предполагается движущимся. Когда он примет в расчет скорость света и тот факт, что он движется навстречу вспышке в А и от вспышки в Б, он сделает вывод, что вспышка в Б должна была произойти раньше.

Следовательно, мы вынуждены заключить, что на вопрос, были ли вспышки одновременными, нельзя от­ветить каким-то абсолютным образом. Ответ зависит от выбора системы отсчета. Конечно, если два собы­тия происходят одновременно в одной и той же точ­ке, то можно абсолютно уверенно сказать, что они одновременны. Когда два самолета сталкиваются в воздухе, нет такой системы отсчета, в которой эти са-

молеты развалились бы неодновременно. Но чем больше расстояние между событиями, тем труднее решить вопрос об их одновременности. Дело не в том, что мы просто не способны узнать истинное положе­ние дела. Не существует реального истинного положе­ния дела. Нет абсолютного времени для Вселенной, которым можно было бы измерить абсолютную одно­временность. Абсолютная одновременность событий, происходящих в разных точках пространства, яв­ляется лишенным смысла понятием».

Приложение 5.