2.9: Рамка ракети

чи в русі? або це той, хто все відпочиває?

Нехай дві опорні рамки представляють собою дві різні решіткироботи метрових паличок і годинників, одна рухається рівномірно щодо іншої, і таким чином, щоб один ряд годин в кожному кадрі збігався по напрямку відносного руху двох кадрів (рис.\(\PageIndex{1}\)). Одну з таких кадрів називають лабораторним каркасом, а інший - переміщається вправо щодо лабораторії рами-рамою ракети. ¹ Ракета не працює і берегів разом з постійною швидкістю по відношенню до лабораторії. Нехай ракетні та лабораторні решіткироботи перекриваються в тому сенсі, що існує загальна для обох кадрів область простору-часу. Тестові частинки рухаються через цю загальну область просторучасу. З руху цих тестових частинок, зафіксованих його власними годинниками, лабораторний спостерігач перевіряє, що його кадр вільний (інерційний). З руху тих самих тестових частинок, записаних її власними годинниками, спостерігач ракети перевіряє, що її кадр також вільний (інерційний).

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Лабораторні та ракетні рами. Ще секунду тому дві гратчасті роботи були переплетені.

Тепер ми можемо описати рух будь-якої частинки по відношенню до лабораторного кадру. Ті самі частинки і - якщо вони зіткнулися - ті ж зіткнення можуть бути виміряні і описані щодо рами ракети з вільним поплавком, а також. Ці частинки, їх шляхи через просторовий час та події їх зіткнень мають існування незалежно від будь-яких фреймів, в яких вони спостерігаються, записуються та описуються. Однак описи цих загальних шляхів та подій зазвичай відрізняються для різних фреймів із вільним плаванням. ² Наприклад, лабораторні та ракетні спостерігачі можуть не погоджуватися про напрямок руху даної досліджуваної частинки (рис.\(\PageIndex{2}\)). Кожна доріжка, яка є прямою, як нанесена відносно одного опорного кадру, є прямою також відносно іншого кадру, оскільки обидва є фреймами з вільним плаванням. Така прямолінійність в обох кадрах можлива лише тому, що один кадр з вільним плаванням має рівномірну швидкість відносно будь-якого іншого перекривається кадру з вільним плаванням. Однак напрямок цього шляху відрізняється від лабораторного до ракетного каркасу, за винятком особливого випадку, коли частка рухається по лінії відносного руху двох кадрів.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Серія «знімків» типової тестової частинки, виміряної з лабораторних і ракетних кадрів з вільним поплавком, представлених циліндрами вирізу. Почніть знизу і читайте вгору (час прогресує знизу вгору).

Скільки різних рамок ракет з вільним плаванням може бути в певній області простору-часу? Необмежена кількість! ³ Будь-яка ракета без потужності, що рухається через цю область в будь-якому напрямку, є прийнятною рамкою з вільного плавання, з якої можна робити спостереження. Більше: Немає нічого унікального в жодному з цих кадрів, якщо кожен з них є вільним плаванням. Всі «ракетні» кадри непотужні, всі рівнозначні для проведення експериментів. Навіть так званий «лабораторний кадр» не є унікальним, ви можете перейменувати його «Rocket Frame Six» і ніхто ніколи не дізнається різниці! ⁴ Всі free float (інерційні) кадри є рівнозначними аренами, на яких можна проводити фізичний експеримент. Це логічна основа спеціальної теорії відносності, яка більш повно описана в главі 3.

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Ракета несе петарду. Петарда вибухає. Чи відбувається ця подія-вибух - в рамі ракети або в лабораторному кадрі? Який «домашній» кадр для заходу? Друга петарда, спочатку перебуваючи в стані спокою в лабораторному кадрі, вибухає. Чи відбувається ця друга подія в лабораторному каркасі або в рамі ракети?

Примітка

Події є первинними, найважливішими матеріалами Природи. Опорні кадри є вторинними, розробленими людьми для пошуку та порівняння подій. Дана подія відбувається в обох кадрах - і у всіх можливих кадрах, що рухаються у всіх можливих напрямках і з усіма можливими постійними відносними швидкостями через область просторучасу, в якому відбувається подія. Апарат, який «викликає» подію, може перебувати в стані спокою в одному фреймі з вільним плаванням; інший апарат, який «викликає» другу подію, може перебувати в стані спокою у другому вільному плавучому кадрі в русі відносно першого. Неважливо. Кожна подія має своє унікальне існування. Жоден з них не «належить» жодному кадру взагалі.

Іскра стрибає на 1 міліметр від антени проїжджаючого космічного корабля Марії до ручки в кишені Джона, який лежить у дверному отворі лабораторії (Розділ 1.2). «Апарат», який робить іскру, має деталі, що знаходяться в різних еталонних рамах - перо в лабораторній рамці, антена в рамі ракети. Стрибок іскри - в якому кадрі відбувається ця подія? Це не власність Марії, не власність Іоанна - не власність будь-якого іншого спостерігача в околицях, незалежно від того, що його або її стан руху. Подія spark-jump надає дані для кожного спостерігача.

Вбити сталевий геодезичний кіл в землю, щоб відзначити кут земельної ділянки. Це «Денний кіл» або «Нічний пакет»? Ні! Це всього лише кілок, що позначає локацію в космосі, арену геодезичної зйомки. Аналогічно подія не є ні «лабораторною подією», ні «ракетною подією». Це просто подія, що позначає локацію в просторічасі, арену науки.

Лабораторна рама або рама ракети: Яка з них є «первинною» рамкою з вільним плаванням, та «справді» у спокої? Немає ніякого способу сказати! Ми застосовуємо назви «лабораторія» та «ракета» до двох вольєрів у міжзоряному просторі. Хтось перемикає шильдики, поки ми спимо. Коли ми прокидаємося, немає ніякого способу вирішити, що є. Ця реалізація призводить до принципу відносності Ейнштейна та доказу інваріантності інтервалу, як описано в главі 3.

---

1 Рама ракети визначена

2 Різні кадри призводять до різних описів

3 Багато можливих фреймів з вільним плаванням

4 Немає унікальної рамки з вільним поплавком