продолжение первой части. кто не видел
Иными словами, теория относительности покончила с понятием абсолютного времени! Оказалось, что у каждого наблюдателя должен быть свой масштаб времени, измеряемого с помощью имеющихся у него часов, и что показания одинаковых часов, находящихся у разных наблюдателей, не обязательно согласуются. Основываясь на работе Эйнштейна, Минковский пришел к выводу, что Вселенная представляет собой четырехмерную пространственно-временную структуру, и что эта структура является абсолютной и существует независимо от систем отсчета.
Из повседневного опыта мы знаем, что положение точки в пространстве можно задать тремя числами — ее координатами. Можно, например, сказать, что некая точка в комнате находится в двух метрах от одной стены, в метре — от другой и в полутора метрах от пола. Давайте определим некоторые понятия, которые используются в СТО, для описания. Событие — это нечто, происходящее в определенной точке пространства и в определенный момент времени. Следовательно, событие можно характеризовать четырьмя числами, или координатами. Выбор координат будет опять произвольным: можно взять любые три четко определенные координаты и любую меру времени. В теории относительности нет реального различия между пространственными и временными координатами, как нет различия между двумя любыми пространственными координатами. Четыре координаты какоголибо события можно рассматривать как координаты, определяющие положение этого события в четырехмерном пространстве, которое называется пространствомвременем. Четырехмерное пространство представить, к сожалению, нельзя. Так что же нам делать? Нетрудно изображать графически
двумерные пространства, например, поверхность Земли. (Поверхность Земли двумерна, потому что положение любой точки можно задать двумя координатами — широтой и долготой). Для геометрической интерпретации наших явлений вместо четырехмерного пространства-времени тогда вполне достаточно рассматривать двумерные диаграммы пространства-времени, ведь намного проще представлять себе плоскость, а т.к. эффект, например, сокращению длины работает только в направлении движения, а в остальных направлениях изменений не происходит, то нам вполне хватит и плоскости. На диаграммах, которыми я буду, как правило, пользоваться, ось времени направлена вверх, а одна из пространственных осей горизонтальна – Диаграмма Минковского. Два других пространственных измерения либо будут отсутствовать, либо же одно из них я буду иногда изображать в перспективе. Пусть некоторому событию соответствует точка на нашей плоскости пространства-времени с одной временной координатой и одной (можно и двумя-тремя) пространственной координатой. Точка с такими координатами называется мировой точкой.
Последовательности событий, происходящих с песиком на диаграмме Минковского сопоставляется непрерывная линия, называемая мировой линией песика. Точки этой линии определяют координаты песика во все моменты времени. Если, например, песик стоит на месте, то его мировая линия на диаграмме Минковского представляет собой прямую перпендикулярную оси Х. Если песик движется с постоянной скоростью, то его мировая линия представляет собой линейную функцию – тоже прямая. Если песик движется неравномерно, то мировая линия будет искривлена.
Вообще говоря, во вертикальной оси откладывается не просто время, а время, умноженное на скорость света, тогда получается, что и по вертикали у нас размерность, совпадающая с пространственной координатой. Мировая линия светового сигнала, вышедшего из начала координат в момент времени равный 0 и распространяющегося в положительном направлении оси х, имеет уравнение x=ct. А на диаграмме это прямая выходящая под 45 градусов относительно оси х. Под 45 градусов т.к. принято на оси х откладывать шкалу в масштабе световых единиц длины (световая секунда, минута, год), иными словами – расстояние, которое свет проходит за указанную единицу времени.
Мировая линия сигнала, распространяющегося в отрицательном направлении, тоже самое. Вместе они образуют так называемся световой конус.
Можно представить это себе как, световой импульс, испущенный в некоторый момент времени из некоторой точки пространства, с течением времени будет распространяться во все стороны, превращаясь в световую сферу, размеры и положение которой зависят от скорости источника. Картина будет напоминать волны на воде, расходящиеся по поверхности пруда от брошенного камня. Эти волны расходятся, как круг, расширяющийся со временем. Если представить себе трехмерную модель, два измерения которой на поверхности пруда, а одно — ось времени, то в такой модели расходящийся по воде круг будет «следом» конуса с вершиной, находившейся в момент падения камня в той точке на поверхности пруда, в которой камень коснулся воды. Точно так же свет, распространяясь из некоего события в четырехмерном пространствевремени, образует в нем трехмерный конус. Этот конус называется световым конусом будущего для данного события. Можно нарисовать и другой конус, который называется световым конусом прошлого и представляет множество событий, из которых световой импульс может попасть в точку, соответствующую данному событию. Вы можете видеть это на слайде. Световые конусы прошлого и будущего для данного события, находящегося в начале координат, делят пространствовремя на три области:
- Абсолютное будущее данного события — это область, заключенная внутри светового конуса будущего события. Это совокупность всех событий, на которые в принципе может повлиять то, что происходит в точке – начале координат – нарисуй точку, допустим А!!!!!
- Абсолютно удаленное множество событий - события, лежащие вне светового конуса события, недостижимы для сигналов, идущих из точки настоящего, так как ничто не может двигаться быстрее света. Следовательно, на них никак не сказывается происходящее в точке А. Область пространства, не лежащую внутри световых конусов прошлого и будущего, мы будем называть внешней. События, принадлежащие внешней области, не могут ни сами влиять на события в точке А, ни оказаться под влиянием происходящих в А событий.
- Абсолютное прошлое события А - лежит внутри светового конуса прошлого. Это множество всех событий, сигналы от которых, распространяющиеся со скоростью света или с меньшей скоростью, могут попасть в точку А. Таким образом, в конусе прошлого лежит множество всех событий, которые могут влиять на событие в точке А. Зная, что происходит в какойто момент времени всюду в той области пространства, которая ограничена световым конусом прошлого события А, можно предсказать, что должно произойти в самой точке А.
Если, например, Солнце прямо сейчас вдруг перестанет светить, то в настоящий момент это никак не повлияет на земную жизнь, так как мы все еще будем находиться в области, внешней, но отношению к той точке, в которой Солнце потухло, а узнаем обо всем лишь через восемь минут — время, за которое свет от Солнца достигает Земли. Только тогда происходящие на Земле события попадут в световой конус будущего той точки, в которой Солнце потухло. По той же причине мы не знаем, что в данный момент происходит далеко во Вселенной: дошедший до нас свет далеких галактик был испущен миллион лет назад, а свет от самого далекого наблюдаемого объекта шел к нам 8 тысяч миллионов лет. Это значит, что, всматриваясь во Вселенную, мы видим ее в прошлом.
продолжение следует...
