На главную
Физика - одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке. Данный ресурс поможет эффективно и интересно изучать физику. Учите физику!
   

Обучение и материалы
Физический справочник
Формулы по физике
Шпаргалки по физике
Энциклопедия
Репетиторы по физике
Работа для физиков
Быстрый устный счет
Виртуальные лабораторные
Опыты по физике
ЕГЭ онлайн
Онлайн тестирование
Ученые физики
Необъяснимые явления
Ваша реклама на сайте
Разное
Контакты
Спецкурс
Фейнмановские лекции

В мире больших скоростей

Введение в теорию относительности

Лекции по биофизике
Лекции по ядерной физике
Ускорение времени...
Лазеры
Нанотехнологии
Книги
полезное
Смешные анекдоты о физике
Готовые шпоры по физике
Физика в жизни
Ученые и деньги
Нобелевские лауреаты
Фото
Видео
Карта сайта
На заметку
Если вам понравился сайт, предлагаем разместить нашу кнопку
Кнопка сайта All-fizika.com
Компьютерные программы
по физике
Программы по физике


Физика и юмор
Физика и юмор


Онлайн тестирование
по физике
Онлайн тестирование по физике



-









5. Причина и следствие

Пусть во дворе мальчишки играют в футбол. Удар ... и раздается звон разбитого стекла. Ясно, что предстоит серьезный разговор. А может быть, мальчишкам удастся избежать неприятности, если они умело используют законы природы? Вот один из юных футболистов объясняет пострадавшему, что тот ошибается: окно разбили не они. Пусть он об этом спросит у только что пролетавшего над двором летчика, который может подтвердить, что сначала разбилось окно, а только потом мальчик ударил по мячу.
 
Мысль сама по себе остроумная: взять в свидетели человека, который наблюдал за событиями, будучи в другой инерциальной системе. Может быть, действительно, в системе отсчета самолета события происходили в обратном порядке? К сожалению, такая надежда не осуществима. Удар мальчика по мячу и его попадание в окно мячом — такие события, временную последовательность которых никак нельзя изменить, независимо от того, в какой бы системе мы их ни рассматривали.
 
Теория относительности показывает, что в природе можно выбрать пары событий, временная последовательность которых во всех инерциальных системах остается одинаковой. Такие события не будут даже одновременными ни в одной инерциальной системе. В этом нетрудно убедиться на приведенном выше примере.
 
Как только мальчик ударит по мячу, сигнал света от этого события начнет распространяться в пространстве по всем направлениям со скоростью с. Скорость мяча значительно меньше скорости света. Сигнал света давно уже минует окно, когда мяч коснется стекла. Сигнал от разрушения стекла также начнет распространяться в пространстве со скоростью света. Так как оба сигнала движутся с одной и той же скоростью, то ясно, что второй сигнал никогда не обгонит первый. Сигналы света не встретятся никогда, всегда впереди будет идти первый, а за ним второй сигнал. Следовательно, любой наблюдатель, как бы он ни двигался, решит, что сначала мальчик ударил по мячу и лишь затем разбилось стекло. Временная последовательность этих двух событий во всех инерциальных системах будет одной и той же. Вопрос причинности — один из интереснейших вопросов природы.
 
Пусть на поверхности Солнца произошла мощная вспышка. На Земле отметили удивительно яркое полярное сияние. Может ли одно из этих событий быть причиной другого? Теория относительности дает путеводную нить для решения вопросов такого рода. Ясно, что причина всегда должна предшествовать следствию. Если в какой-нибудь инерциальной системе вспышка на Солнце происходит до появления полярного сияния, а в другой системе события идут в обратном порядке, т. е. полярное сияние наблюдается раньше вспышки, то ясно, что ни одно из этих событий не может быть причиной другого. Для таких событий временная последовательность вообще не будет определенной, а будет зависеть от того, в какой инерциальной системе мы будем рассматривать эта события. Так, например, описанные в предыдущем параграфе молнии — совершенно независимые друг от друга явления. Ни одно из них нельзя считать причиной другого. Если же вспышка на Солнце происходит в любой инерциальной системе до возникновения полярного сияния в атмосфере Земли, тогда возможно, что сияние было обусловлено вспышкой. Чтобы решить, действительно ли вспышка на Солнце вызвала сияние, требуется, конечно, дополнительное исследование.
 
Пары событий, временная последовательность которых зависит от инерциальной системы, назовем парами событий пространственного типа. Такую пару событий образуют, например, две молнии, описанные в предыдущем параграфе. События в паре пространственного типа не могут быть причинно связанными между собой.
 
Удар мальчика по мячу и попадание мяча в окно образуют пару событий другого типа. Это такие события, временная последовательность которых не зависит от инерциальной системы. Это пара событий временного типа. События, входящие в пары такого рода, могут быть причинно связанными.
 
Каковы же признаки, которые позволяют различать временные и пространственные типы пар событий?
Существенное отличие этих описанных выше пар событий состоит в следующем.
 
Удары молний последовали друг за другом настолько быстро, что вторая молния сверкнула раньше, чем световой сигнал от первой молнии достиг ее места (см. рис. 24). Окно же разбилось только после того, как его уже миновал световой сигнал от удара мальчика по мячу.
 
В паре событий пространственного типа второе событие происходит всегда до того, как туда поступит световой сигнал от первого события. В случае же пары событий временного типа, напротив, второе событие происходит только после того или в тот же самый момент, когда световой сигнал от первого события дойдет до места второго. Причинно связанными могут быть только события, относящиеся к парам последнего типа.
 
Ни одно действие в природе не может распространяться со скоростью, превышающей скорость света. Если действие распространяется точно со скоростью света, то следствие происходит вслед за причиной сразу же, как только световой сигнал от события-причины достигнет места, где происходит событие-следствие. Если же действие распространяется медленнее света, то событие-следствие происходит уже после того, как световой сигнал от события-причины   пройдет   место,   где   совершается   событие-следствие.
 
Так обстоит дело и с полярными сияниями и вспышками на Солнце. Вспышки на Солнце вызывают  полярные сияния на Земле, а также  магнитные  бури,  приводящие к помехам в коротковолновом радио диапазоне.  Эти  явления не  происходят  мгновенно  вслед  за  вспышками  на Солнце. Вспышка порождает вокруг себя сильное магнитное поле; при вспышке в мировое пространство выбрасываются частицы материи,   скорость  которых доходит до нескольких тысяч километров в секунду. Магнитное поле распространяется   в   пространстве   с   такой   же   скоростью, как и электрическое, поэтому уже через 8,3 минуты после вспышки магнитное поле  достигает   Земли.   Этот сигнал о вспышке на Солнце приходит на Землю. Влияние же частиц проявляется не раньше чем через сутки — это время необходимо частицам, чтобы преодолеть расстояние от Солнца до Земли. Наблюдения как раз показывают, что наиболее интенсивные полярные сияния бывают примерно через 24 часа после появления на Солнце новых вспышек и пятен. Этим  подтверждается,  что  причиной  полярных сияний служат частицы материи, выбрасываемые  во время вспышек на Солнце.



ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:


Социальные комментарии Cackle


 
 
© All-Физика, 2009-2016
При использовании материалов сайта ссылка на www.all-fizika.com обязательна.