Предыдущая часть:
Таким образом, преобразования Лоренца и соответствующие релятивистские эффекты - это следствие постоянства скорости света. Следствие того, что скорость света во всех ИСО, независимо от того, с какой скоростью они движутся относительно друг друга, является постоянной. И нам нужно постараться понять, что стоит за этим явлением, каков его физический смысл.
Скорость света - это нечто большее, чем просто скорость света
Прежде всего, отметим, что скорость света в СТО и в современной физике - это, конечно, не просто скорость распространения электромагнитных волн (или фотонов) в вакууме (в пустом пространстве). Это нечто гораздо большее. Ведь с той же предельной возможной скоростью распространяются не только электромагнитные волны, но и все другие поля. И ничто в нашей Вселенной не может двигаться в пространстве быстрее этой скорости.
Просто "так получилось", что физики впервые столкнулись с этой проблемой при изучении электромагнетизма. И, собственно, преобразования СТО и появились поначалу (у Лоренца, Пуанкаре и других физиков) как попытка разрешить некоторые проблемы, связанные с движением систем отсчета в электромагнитном поле. И поэтому первая работа Эйнштейна по СТО, опубликованная в 1905 году, я напомню, называлась «К электродинамике движущихся тел».
Но свет стал лишь наиболее удобной "визуализацией" гораздо более глубокого явления. И ясно, что уже в указанной работе Эйнштейна говорилось о чем-то гораздо более важном и глубоком: не об особенностях исключительно электромагнитных явлений, а о свойствах самого пространства-времени. СТО - это не теория электромагнетизма, это гораздо более фундаментальная теория физики, в которой рассматриваются свойства самого пространства-времени (и систем отсчета, движущихся в пространстве-времени).
Скорость света как скорость причинно-следственных связей между физическими событиями
Суть СТО, если разобраться, состоит вот в чем. Любые события, разнесенные в пространстве и времени, упорядочены в пространстве и времени таким образом, что одно событие, ставшее причиной второго, не может произойти во времени позже второго события или одновременно со вторым событием.
И если между двумя физическими событиями существует причинно-следственная связь, то эта "причинность" не осуществляется мгновенно - одно событие, являющееся причиной второго, не оказывает влияние на второе мгновенно. Причинно-следственная связь между двумя событиями имеет ограниченную скорость, и физически распространяется, движется, в пространстве с ограниченной скоростью (скоростью света). Так, если где-то во Вселенной произошло некое физическое событие (например, вспышка звезды), то это событие не оказывает влияние на всю Вселенную мгновенно - эта причинность распространяется в пространстве с ограниченной скоростью, и все последствия этой причины в точках пространства, удаленных от звезды, наступают спустя некоторое время с момента, когда произошло это событие.
То есть скорость света - это максимальная скорость связи между двумя событиями, одно из которых является причиной другого. Это максимальная скорость причинно-следственных связей между событиями в физическом мире.
Скорость света как скорость времени в пространстве
Но если у причинно-следственных связей на фундаментальном уровне существует некая предельная ограниченная скорость, то из этого понятно, что эта скорость есть скорость самого времени.
В самом деле, что же может быть быстрее времени? Ничего. Ничто не может опередить само время. Если бы это было возможно, тогда можно было бы запросто оказаться в будущем, а это привело бы к разрушению принципа причинности, то есть к разрушению какой-либо связанности физических событий между собой. И если в физическом мире связь между причиной и следствием происходит с ограниченной предельной скоростью, то, очевидно, эта скорость и есть скорость самого времени. Скорость света ограничена, потому что ограничена скорость самого времени в пространстве.
И поэтому если вы хотите понять, как быстро "бежит время" в нашей Вселенной - посмотрите на луч света. Ибо скорость луча света как раз и показывает нам, как быстро "бежит время" в нашей Вселенной в пространстве.
И, собственно, в диаграммах Минковского это так и показано: скорость времени ct - это скорость света. Любая система отсчета "движется во времени" со скоростью света. То есть, что то же самое, для любой системы отсчета время (в пространстве) движется со скоростью света.
Скорость времени в ИСО
И тогда нам уже вроде бы не должно казаться странным то, что время во всех ИСО "бежит" в пространстве с одинаковой скоростью. Если все ИСО равноправны, - то есть во всех ИСО действуют одни и те же законы физики, с теми же константами, - то и время "бежать" во всех ИСО должно с одинаковой скоростью. Ведь эта скорость есть скорость причинно-следственных связей между физическими событиями, скорость самого времени.
Странность здесь вот в чем. Нас не удивляет, что масса, заряд, спин и прочие свойства частиц или тел (то есть материи) остаются инвариантными во всех системах отсчета. Но скорость времени в пространстве - это уже другое. Речь идет уже не о свойствах материи, а свойствах самого пространства-времени. И, строго говоря, эти свойства совсем не обязательно должны быть одинаковыми в разных системах отсчета.
И если скорость времени в пространстве является одинаковой во всех инерциальных системах отсчета, то возникает вопрос, как физически задается эта скорость в пространстве. Материей она задаваться не может - ведь это свойства самого пространства-времени, а не материи. Но если скорость света (то есть скорость времени) одинакова во всех ИСО - значит, время и расстояния (их масштаб) все же каким-то образом физически заданы для пространства-времени в любой ИСО. И нам нужно попытаться прояснить физический механизм такой синхронизации времени и расстояний во всех ИСО. Попытаться понять, что за всем этим стоит на более фундаментальном уровне физической реальности.
Продолжение: