Содержание. Введение. Рассматриваемое событие. Путь света в движущемся вагоне. Путь света для наблюдателя на платформе. Дополнение. Выводы. .
Введение
В предыдущих постах мы рассмотрели парадоксальный вывод СТО о замедлении времени в движущемся объекте. Рассмотрим теперь парадокс относительности одновременности. Он заключается в том, что любые два события, одновременные в одной системе отсчета (для пассажира в поезде), не будут таковыми в иной системе (для человека на платформе). Этот парадокс основан (как и другие) на том, что в СТО скорость света постоянна и не зависит от скорости источника и приёмника (света).
Рассматриваемое событие
Пусть событиями будет достижение светом передней и задней стенок движущегося вагона от вспышки света в лампе, висящей в середине вагона. Будут ли эти два события одновременны для пассажира в вагоне и для наблюдателя на платформе? Пассажир сидит в центре вагона (под лампой).
Путь света в движущемся вагоне
Вспышку света в центре вагона выполняют, когда наблюдатель на платформе будет против центра вагона, то есть напротив лампы и пассажира. Свет для них включился одновременно. Свет в вагоне идёт от центра вспышки (лампы), движущейся вместе с вагоном. Для пассажира (в середине вагона) передняя и задняя стенки вагона находятся на равных расстояниях от источника света. И для него свет дойдёт до передней и задней стенок вагона одновременно. Это и так ясно, поэтому я не буду пояснять сказанное рисунком.
Путь света для наблюдателя на платформе
Для наблюдателя 1 на платформе источник света 2 в момент вспышки находится против него (рис. 1, а). И свет движется для него из этой точки 2 с равной скоростью в обе стороны, но уже независимо от движения вагона. То есть свет для наблюдателя на платформе движется уже из неподвижного для него источника, который на рис.1расположен на вертикальной линии, проведённой от наблюдателя на платформе.
Рис.1. Движение света в вагоне для наблюдателя на платформе 1 (жёлтые линии): а) момент вспышки света 2 в середине вагона. б) свет дошёл до задней стенки вагона; 1-- наблюдатель на платформе, 3 -- место пассажира (наблюдателя) в вагоне.
Для наблюдателя на платформе задняя часть движущегося вагона приближается к месту (точке) вспышки, а передняя – удаляется от неё. Поэтому свету, движущемуся к задней стенке вагона, надо пройти меньшее расстояние, чем свету к передней стенке вагона. Для него (вид с платформы) вспышка света достигнет задней стенки вагона раньше, чем передней – не одновременно (рис. 1, б). То есть в соответствии с СТО эти события, одновременные для пассажира, будут не одновременными для наблюдателя на платформе.
Дополнение
Для света это представить трудно в связи с его огромной скоростью. Для проверки этого положения, стоя на остановке, мысленно включите на асфальте перед собой два предмета, которые начнут двигаться в разные стороны с одинаковой скоростью (как свет) в момент начала движения поезда. И предмет, который движется навстречу задней стенке, встретится с ней раньше, чем движущийся вперед – с передней.
Выводы
Свет от лампы в центре движущегося вагона дойдёт до переднего и заднего конца вагона для пассажира, сидящего в середине вагона одновременно, а для наблюдателя на платформе не одновременно. В этом и заключается относительность одновременности в СТО.
Разное по времени достижение светом стенок вагона есть только с точки зрения наблюдателя на платформе То есть этот парадокс фактически показывает, что результат для наблюдения из неподвижного объекта не соответствует тому, что происходит в подвижном объекте.
Использованные источники.
Эйнштейн А. Теория относительности, избранные работы / А. Эйнштейн. —Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000.
