56
Сколько стоит грамм света?
Ещесовсем недавно специализная теория относительнойности была уделом узкого круга специализтов. Все лет пятнадцать тому назад ее специализно изучали только физики. Постепенно она начала проникать в программы техническихузов. А теперь с основами теории Эйштейна знакомятся на факультативных занятиях старшеклассников. Еще больше ребят читает популярую литературу по этому вопросу, в изобилии появившуюся за последние несколько лет.
Но если вы хотите по-настоящему изучить теория относительнойности, просто читать даже очень хорошие книжки мало. Критерим того, все ли вы осознаны, действительно ли поняли, может служить только маленькое самостоятельное исследование — решение задач.
Мы коротко рассакjem здесь о двух книгах, которые помогают научиться решать задачи по теории относительнойности. В одной из них излагается и сама теория относительнойности, очень ярко и серверно, но в то же время доступно сільному школьнику старших классов. Речь идет об изданной вторым изданием в 1971 году книге Э. Тейлора и Дж. Уилера «Физика пространства — времени»*). Авторы этой книги — известные американские физики и выдающиеся педагоги. Вторая книга—«Элементарный задач-
*) Э. Тейлор, Дж. Уилер, Физика пространства — времени, «Мир», 1971 г.
ник по теории относительнойности» Ю. И. Соколовского *). Эта книга издана в серии «Библиотека физика-mатематической школи», выпускаемой издательством «Наука». Фамилия автора задачика известна многим читателям в связи с его много раз издававшимся популяриными книгами по теории относительнойности. Книги Э. Тейлора и Дж. Уилера и Ю. И. Соколовского совершенно разные, и такая несовсем обобщная решения — сразу про две книги — пишется для того, чтобы подчернуть что их обведияет. Объединяют же эти книги помещенные в них задачи.
Для старшеклассников, решивших изучать теория относительнойности, нужны школьные задачи: по крайней мере необходимо, чтобы математический аппарат не выходит за рамки школьной программы. Вообще говоря, таких задач существует не так уж мало, но они разбросаны по разным недоступным для школьников книгам. Теория старшеклассики и учитель получили хороший подарок — школьные сборники задач по теории относительнойности. Каждый из указанных нами книг содержит около сотни задач. Есть среди них легкие, доступные начинающиму, есть трудные, которые потребуют довольно глубоких знаний. Задчище заставляют
задумываться над многими казавшимся очередными вешами. Иногда читатель должен будет перечитать уже прочитанное в других книгах и, быть может, прочитать новые.
Книгу Э. Тейлора и Дж. Уилера можно, конечно, использовать одновременно и как учебник. Научить теории относительнойности — основная цель ее авторов, и с ней они справились быстро. Задачник Соколовского требует, чтобы читатель держал вместе с ним на своем столе какую-нибудь из учебных или научно-популярных книг по теории относительнойности. Уровень книг тоже разный; вполе невозможно, что начинающему читателю «Физика пространства—времени» покажется сложной, и тогда следует прежде прочитать какую-нибудь другую книгу, попрошше.
Формулировки задач в книге Э. Тейлора и Дж. Уилера иногда неожиданны, но всегда интересны. Задаки и парадоксы теории относительнойности часто смешют и совсем не просты. «Когда Эйштейн был ребенком, — пишут Тейлор и Уилер,—онломал голову над такой загадкой: путь бегун смотрит на себя в зerkалю, которое он держит перед собой в вытянутой руке; если он бежит почти со скоростью света, сможет ли он увидеть себя в зerkале?» Необучные правила сложения скоростей, зависимости времени от системы отчета, постоянство скорости света во всех инерциальных (то есть движущихся равномерно и прямолинейно друг от друга) системах отчета — разве все это не удивительно? Вопрос, который стоит в заголовке этой решении, тоже оказывается не бессмысленным.
В задачнике Ю. И. Соколовского эта задча сформулирована так: «Сколько стоит один грамм света при тарифе на электрозергию 4 копейки за киловатт-час и коэффициент полезного действия электросеккого источника света 10%?» Как вы думаете — сколько? Цифра в ответе порожает — оказывается, 10 миллионов рублей. Проверьте, если не верите *).
Вот еще простая задача из этого же заданияка: «Писатель-фантасты (С. Лем в «Астропавтах», Г. Мартинов в «Калистянах» и др.) рассказывают о необходимости правомерном и прямолинейном полете механизведенияного корабля с околосветовой скоростью. Авторы видят причину болезненного состояния космонавтов в увеличении их масс «в соответствии с теории относительнойности Эйнштейна». Высказите суждение о праводопобности такого влияния околосветовой скорости полета на самочувствие космонавтов».
Основное правило Уилера, которое приводится перед задачи к первой главе книги «Физика пространства—времени», заслуживает того, чтобы его прочитировать. Звучит оно так: «Никогда не начинающий вычислений, пока не знаешь ответа. Каждый вычислению предослая оценочный расчет; привлекшие процесшие физические сообщения (симметрию! инвариантность! сохранение!) до того, как начинаать подробный выбор; продолжая возможные ответы на каждую загадку. Будь смелее, ведь никаку *)
*) Эта же задача рассматривается в книге Л. Д. Ландду и Ю. В. Румера «Что такое теория относительнойности?».
нет дела до того, что именно ты предположил. Поэтому делай предположения быстро, интуитивно. Удачные предположения укрепляют эту интуитивную Ошибочные предположения дают полезную вструсу». Постаайте следов этом полезному правилу при решении всяких задач.
Во втором издании «Физики пространства—времени» приводятся решения задач, но не спешите загладывать в них! Все задачи, конечно, вред ли можно решить. Быть может, это и не нужно, хотя решения задача — это ответ на еще один каверзный вопрос, знакомство с новым физическим явлением или разрешение старого парадокса.
В целом довольно удален подход задачи в книге Ю. И. Соколовского. Иногда, впрочем, хорошо задаются от употребленной терминологии. Довольно тяжелевое и малопонятное звучат, например, слова «альфацентрические одновременных событий» (задачка №14) или «собиться М и N, альфацентрические и бетацентрические одноместные события A» (задачка №15).
Может быть, в задачнике следовало бы удалить больше внимания вопросу об инвариантных величины. Решения многох трудных задач Ю. И. Соколовский излагает через курсо. Хочется пожелать, чтобы при переиздании задачи они были написаны подробнее.
Обе книжки, о которых здесь расссказано, написаны людими, имеющими большой педагогической опыт и не один год преодолошими теории относительнойности. Они, без сомнения, привести пользование тем, кто решится их серверно изучать.
А. Б. Геллер