Увлекшись интересным делом или читая занимательную книгу, мы порою не замечаем, как летит время; когда же занимаемся скучным делом, время тянется долго. Однако каждому ясно, что в этом повинно не действительное физическое время, а только наше субъективное ощущение времени. Как же обстоит дело с физическим временем, какова скорость его течения? Велика она или мала? Более тщательное рассмотрение показывает, что ответить на этот вопрос невозможно, точно так же как человеку, находящемуся в изолированном помещении, невозможно решить, верно ли идут его единственные часы. О ходе часов можно судить, сравнивая их с какими-нибудь другими часами. О скорости течения времени можно судить, лишь сравнивая его с течением какого-то другого времени.
Увлекшись интересным делом или читая занимательную книгу, мы порою не замечаем, как летит время; когда же занимаемся скучным делом, время тянется долго. Однако каждому ясно, что в этом повинно не действительное физическое время, а только наше субъективное ощущение времени. Как же обстоит дело с физическим временем, какова скорость его течения? Велика она или мала? Более тщательное рассмотрение показывает, что ответить на этот вопрос невозможно, точно так же как человеку, находящемуся в изолированном помещении, невозможно решить, верно ли идут его единственные часы. О ходе часов можно судить, сравнивая их с какими-нибудь другими часами. О скорости течения времени можно судить, лишь сравнивая его с течением какого-то другого времени.
Поставить вопрос о скорости течения времени можно, например, так: как велика скорость течения времени в соседней комнате по сравнению со скоростью течения времени в нашей комнате или как велика скорость течения времени на летящем реактивном самолете по сравнению со скоростью течения времени на аэродроме? На эти вопросы можно ответить, если, например, сравнить ход идеально точных часов на самолете с ходом таких же часов на аэродроме. Если такое сравнение произведет наблюдатель, находящийся на аэродроме, и найдет, что во время полета часы летчика отстают от часов па Земле, то он может сказать: «Время на самолете относительно земной поверхности течет медленнее, чем на земле».
Как видно, для решения вопроса о скорости течения времени прежде всего необходимы идеальные часы, т. е. такие часы, которые идеально точно отражают скорость течения времени — без погрешностей, обусловленных несовершенством механизма. В качестве часов пригоден всякий регулярный процесс природы, например распад радиоактивных веществ. Для каждого радиоактивного элемента характерен свой период полураспада, т. е. время, в течение которого число атомов вещества успевает уменьшиться наполовину. Период полураспада радия, например, составляет 1590 лет. За это время половина атомов радия превращается в атомы другого элемента — радона. Последние, в свою очередь, распадаются дальше. Для сравнения течения времени на самолете и на аэродроме представим себе, что на них помещено по кусочку радия (которые служат часами). Предположим, что к тому моменту, как самолет возвратится обратно, на аэродроме распалась одна миллионная часть радия. Если в тот же момент измерить количество радия, оставшегося на самолете, и если окажется, что на самолете тоже распалась одна миллионная часть радия, то это будет означать, что и на Земле, и на самолете время протекало одинаково. Если же число распавшихся атомов на самолете окажется меньше, то это покажет, что на самолете время протекало медленнее, чем на Земле.
Читатель сразу же заметит, что в приведенном примере для сравнения часов были созданы благоприятные условия: самолет в нужный момент вернулся на аэродром. Как же сравнить часы, если самолет, скажем, все время удаляется от аэродрома равномерно и прямолинейно? Чтобы ответить на этот вопрос, остановимся несколько подробнее на сравнении часов.
Если часы находятся «в одной и той же точке пространства» (практически это означает, что расстояние между часами ничтожно мало), то для их сравнения требуется только взглянуть на циферблаты. Луч света донесет изображения обоих часов до глаза, и мы увидим стрелки часов в том положении, в котором они находятся одновременно — как раз это и существенно при сравнении часов.
Если часы находятся на некотором конечном расстоянии друг от друга и неподвижны друг относительно друга, то в этом случае сравнить их несложно. Для этого наблюдатель должен расположиться на равных расстояниях от обоих часов. Так как лучи света от одних часов дойдут до наблюдателя за то же время, что и от других часов, то наблюдатель увидит стрелки часов в положениях, относящихся опять-таки к одному и тому же моменту времени. Существенно лишь, чтобы при этом наблюдатель оставался неподвижным относительно часов. Иначе возникнут те же недоразумения, что и при определении одновременности событий.
Поставить вопрос о скорости течения времени можно, например, так: как велика скорость течения времени в соседней комнате по сравнению со скоростью течения времени в нашей комнате или как велика скорость течения времени на летящем реактивном самолете по сравнению со скоростью течения времени на аэродроме? На эти вопросы можно ответить, если, например, сравнить ход идеально точных часов на самолете с ходом таких же часов на аэродроме. Если такое сравнение произведет наблюдатель, находящийся на аэродроме, и найдет, что во время полета часы летчика отстают от часов па Земле, то он может сказать: «Время на самолете относительно земной поверхности течет медленнее, чем на земле».
Как видно, для решения вопроса о скорости течения времени прежде всего необходимы идеальные часы, т. е. такие часы, которые идеально точно отражают скорость течения времени — без погрешностей, обусловленных несовершенством механизма. В качестве часов пригоден всякий регулярный процесс природы, например распад радиоактивных веществ. Для каждого радиоактивного элемента характерен свой период полураспада, т. е. время, в течение которого число атомов вещества успевает уменьшиться наполовину. Период полураспада радия, например, составляет 1590 лет. За это время половина атомов радия превращается в атомы другого элемента — радона. Последние, в свою очередь, распадаются дальше. Для сравнения течения времени на самолете и на аэродроме представим себе, что на них помещено по кусочку радия (которые служат часами). Предположим, что к тому моменту, как самолет возвратится обратно, на аэродроме распалась одна миллионная часть радия. Если в тот же момент измерить количество радия, оставшегося на самолете, и если окажется, что на самолете тоже распалась одна миллионная часть радия, то это будет означать, что и на Земле, и на самолете время протекало одинаково. Если же число распавшихся атомов на самолете окажется меньше, то это покажет, что на самолете время протекало медленнее, чем на Земле.
Читатель сразу же заметит, что в приведенном примере для сравнения часов были созданы благоприятные условия: самолет в нужный момент вернулся на аэродром. Как же сравнить часы, если самолет, скажем, все время удаляется от аэродрома равномерно и прямолинейно? Чтобы ответить на этот вопрос, остановимся несколько подробнее на сравнении часов.
Если часы находятся «в одной и той же точке пространства» (практически это означает, что расстояние между часами ничтожно мало), то для их сравнения требуется только взглянуть на циферблаты. Луч света донесет изображения обоих часов до глаза, и мы увидим стрелки часов в том положении, в котором они находятся одновременно — как раз это и существенно при сравнении часов.
Если часы находятся на некотором конечном расстоянии друг от друга и неподвижны друг относительно друга, то в этом случае сравнить их несложно. Для этого наблюдатель должен расположиться на равных расстояниях от обоих часов. Так как лучи света от одних часов дойдут до наблюдателя за то же время, что и от других часов, то наблюдатель увидит стрелки часов в положениях, относящихся опять-таки к одному и тому же моменту времени. Существенно лишь, чтобы при этом наблюдатель оставался неподвижным относительно часов. Иначе возникнут те же недоразумения, что и при определении одновременности событий.