Рис. 70.1
точки (рис. 70.1). Пусть в эти моменты показания часов
равны соответственно
показания часов
Вводя соответствующие промежутки времени
и замечая, что в системе X положение часов С не изменяется, т. е.
из (69.4) выводам
или
Таким образом, промежуток времени, отмечаемый движущимися часами, оказывается меньшим, т. е. ход часов замедляется. Это означает, что в неподвижной системе отсчета все процессы в движущихся объектах протекают замедленно. Вследствие равноправия систем
этот эффект должен быть обратимым, т. е. не только ход часов С замедляется по отношению к ходу часов С системы X, но и, наоборот, наблюдение в системе X должно показать замедление хода часов С по отношению к ходу часов С. Непротиворечивость этого утверждения можно пояснить следующим образом.
При измерении хода часов С системы
из движущейся системы X мы должны иметь в X двое часов
расположенных в некоторых точках
и сравнивать их показания с показаниями часов С в те моменты, когда положения последних суть
(рис. 70.2). Так как эта процедура не отличается от предыдущей, проделанной в системе
то не удивительно, что получается тот же результат, что и в (70.1). Как видно, все вновь сводится к относительности одновременности пространственно-разобщенных событий: совпадающие показания часов
не будут таковыми в системе
и, наоборот, совпадающие показания часов
оказываются различными в движущейся системе отсчета
Обратимый характер соотношения (70.1) наглядно иллюстрируется следующими задачами.
Рис. 70.2
Рис. 70.3
Как мы убедились, эффект замедления хода движущихся часов можно получить из эффекта сокращения движущихся масппабов, и поэтому относительный, обратимый характер обоих эффектов обусловлен одной и той же причиной — относительностью одновременности пространственно разобщенных событий.
Формула (70.1) впервые была экспериментально проверена при исследовании космического излучения. В верхних слоях атмосферы оно представляет собой в основном быстрые протоны. При их торможении происходит интенсивное рождение более легких заряженных частиц, в частности электронов
позитронов
и
-мезонов (мюонов). Последние нестабильны и распадаются по закону
переходя в пару нейтрино-антинейтрино
и электрон (позитрон). Период полураспада для медленных мюонов составляет примерно
За это время мюоны, даже если бы они двигались со скоростью света, сумели бы проникнуть в атмосферу лишь на глубину
т. е. не достигли бы поверхности Земли. На самом же деле интенсивный поток быстрых мюонов обнаруживается и вблизи Земли, что говорит об увеличении времени жизни быстрых мюонов по сравнению с медленными.
Замедление времени, выражаемое формулой (70.1), повседневно проверяется при измерениях времен жизни нестабильных элементарных частиц, порождаемых в экспериментах с высокоэнергичными частицами, получаемыми на ускорителях.