А если их(часы) синхронизировать в одной точке и разнести в противоположные от этой точки стороны на одинаковое расстояние...
Да, это не так просто, как кажется. Синхронизация часов в разных точках пространства и измерение скорости света "в одну сторону" - это не две разных, а одна и та же задача. Первое невозможно без второго и наоборот. Вот простой пример, почему это именно так.
Как всегда, вы стоите на перроне, а я еду в вагоне. Чтобы все было нагляднее, представим себе, что вы расставили вдоль пути поезда множество фотоаппаратов, которые фотографируют вагон, когда он проезжает мимо каждого из них. После того, как поезд проехал мимо всех фотоаппаратов, вы просматриваете фильм, составленный из этих фотографий. В этом фильме вагон никуда не едет и постоянно находится в центре кадра, а вы можете прямо видеть все те эффекты, про которые говорит СТО.
В этом фильме вы видите, как я в сжатом вагоне и в замедленном темпе синхронизирую свои часы. Например, я знаю, что медленное разнесение часов, синхронизированных в одной точке пространства, почти не влияет на их синхронизацию. Поэтому я синхронизирую в средней точке вагона трое часов, а затем одни из них медленно несу в передний конец вагона. Но в фильме вы видите, что как бы медленно (и даже бесконечно медленно) я их не переносил, они прямо в процессе переноски начинают заметно отставать от часов, оставленных посередине вагона. Когда же я несу вторые часы в задний конец вагона, они точно так же начинают явно опережать часы, оставленные посередине. Вы даже легко можете вычислить, что если скорость вагона
, а собственная длина вагона
, то рассинхронизация часов при их бесконечно медленном (для меня) разнесении по разным концам вагона составит:
Т.е. величина рассинхронизации просто пропорциональна расстоянию между часами. Это совершенно общий результат, который не зависит от того, каким способом я синхронизировал часы в своем вагоне. Если я применил любой корректный способ синхронизации для часов, которые в итоге оказались разнесенными на собственное расстояние
, то их рассинхронизация в этом фильме составит
.
Затем вы видите, как я проверяю синхронизацию своих часов, медленно обходя их и сверяя их показания со своими ручными часами. Вы видите, что я обязан прийти к выводу, что все часы в вагоне синхронные, т.к. мои ручные часы начинают идти медленнее, когда я иду по ходу вагона и быстрее - когда против. Вы даже видите, что если я хожу взад и вперед вдоль вагона с одинаковой (как считаю я) скоростью, то в этом фильме я иду быстрее против хода вагона и медленнее - по ходу. Для вас это не слишком удивительно - ведь когда я иду по ходу вагона, я двигаюсь быстрее вагона. Соответственно, мои шаги в этом фильме замедляются сильнее, чем когда я двигаюсь против хода, т.е. медленнее вагона.
Затем вы видите, что приближенное решение меня не устраивает, и я хочу проверить синхронизацию часов при помощи двух пуль, выпущенных из двух одинаковых пистолетов, стреляющих одновременно из центра вагона. Пули попадают в часы на концах вагона и останавливают их, а я затем проверяю, показывали ли они одинаковое время в момент попадания пуль. В этом фильме вы видите, что в соответствии с релятивистским законом сохранения импульса пуля по ходу движения вагона летит медленнее, чем пуля против хода движения. Вы видите, как мои пули летят из центра вагона с разными скоростями и не одновременно попадают в мои рассинхронизированные часы так, что в итоге часы останавливаются в точности с одинаковыми показаниями времени. Я проверяю их и лишний раз убеждаюсь, что они были синхронными.
Наблюдая за моими действиями в этом фильме, вы приходите к выводу, что я никаким способом не могу заметить то, что очевидно для вас. Часы у меня всегда рассинхронизированы, скорости всех тел (включая свет) в разных направлениях у меня всегда разные, и даже я сам замедляюсь и ускоряюсь по разному в зависимости от моих действий. Но все это нисколько не мешает мне рассуждать и действовать так, как будто мои часы строго синхронизированы, скорости всех тел во всех направлениях одинаковы, а я сам не ускоряюсь и не замедляюсь.
Допустим, вы говорите мне: ты должен учитывать собственную скорость вагона и делать поправки на разные скорости всех тел по и против движения, поправки на рассинхронизацию часов по длине вагона и т.д. Короче, ты должен учесть
вагона и организовать все так, чтобы в моем фильме все выглядело правильно. И тогда мне придется специально установить часы в начале вагона на опережение, а в конце - на отставание, учитывать, что мои ручные часы идут с переменной скоростью, учитывать, что пули летят с разной скоростью в противоположных направлениях и т.д. А весь результат состоит в том, что теперь, с учетом
, мне стало гораздо сложнее понимать, что происходит у меня в вагоне, хотя раньше я это понимал гораздо проще и с тем же успехом, не впутывая сюда
вообще.
И вы думаете - ведь между этими представлениями просто нет разницы. Представлять ли скорость света разной по разным направлениям (как это выглядит в вашем фильме), или одинаковой (как это выглядит для меня в вагоне) - это все равно. Это просто соглашение. Оно определяет, что такое синхронные часы в разных точках пространства, а это определяет все остальное.
