Четырехмерный мир

В своей частной теории относительности Эйнштейн основывал­ся на результатах наблюдений Майкельсона и Морли о постоянстве скорости света (с) независимо от движения наблюдателя. Он не выяснял причин, а рассматривал следствия, вытекающие из этого странного факта. Что такое пространство и время? В нашей повсед­невной жизни постоянство скорости света не играет никакой роли; наше представление о том, что имеет значение, вытекает из повсед­невного опыта, для которого многие особенности окружающего нас мира скрыты. Фактически, привычная формула «скорость = рас­стояние/время» показывает, что скорость света может быть для всех одинаковой только в том случае, если пространство и время связаны между собой таким способом, который никто не мог предположить.

>

Взаимосвязь координат пространства и времени означает, что мы живем в четырехмерном мире особого типа (см. врезку 14.1). По своей природе время отличается от трех пространственных из­мерений (длина, ширина, высота), причем не только потому, что мы измеряем время с помощью часов, а расстояние — с помощью линейки. Герман Минковский (1864-1909), один из учителей Эйн­штейна, объяснял это в 1908 году следующим образом: «Отныне пространство само по себе и время само по себе должны обратиться в фикции, и лишь некоторый вид соединения обоих должен еще со­хранять самостоятельность».

У каждого наблюдателя есть его собственное четырехмер­ное пространство время, которое тем сильнее отличается от пространствавремени другого наблюдателя, чем быстрее проис­ходит их относительное движение. Обычно эта разница становит­ся заметной, только когда относительная скорость приближается к скорости света. Но поскольку в обычной жизни таких скоростей не бывает, нам не удается заметить истинной связи между простран­ством и временем. Мы полагаем, что наше время течет с той же ско­ростью, что и время соседа, но это верно только до тех пор, пока мы движемся так же, как наш сосед.

>

Из теории относительности следует совершенно неожиданный факт. Два наблюдателя могут получать абсолютно разные результа­ты измерения расстояний в пространстве и интервалов во времени между двумя событиями, если они движутся друг относительно дру­га. Формулы для связи между разными значениями этих величин, так называемые преобразования Лоренца, были выведены еще в 1887 году Вольдемаром Фогтом (18501919) на основе уравнений Максвел­ла, а позднее — Хендриком Лоренцом (см. 14.3), заложившим математический фундамент для теории относительности. Как мы помним, константа с появилась уже в уравнениях Максвелла. Любо­пытно, что первой релятивистской теорией была электромагнитная теория Максвелла, созданная еще до самой теории относительности! Когда Максвелл выводил свои знаменитые уравнения, он не подозре­вал, что в них скрыто сокровище — теория относительности.