Навигация
Эйнштейновская теория относительности
62331
знак
0
таблиц
3
изображения
1. Эйнштейновская теория относительности.
До появления уравнений Максвелла (1864 г.) законы механики и электродинамики (законы Ньютона, Кулона, Ампера и др.) удовлетворяли принципу относительности Галилея:
«Механический эксперимент дает одинаковые результаты в неподвижной лаборатории (системе отсчета) и в любой лаборатории, которая движется равномерно и прямолинейно относительно первой».
Иными словами, законы природы и уравнения, описывающие их, не должны меняться при преобразованиях Галилея:
x' = x - Vt; y' = y; z' = z; t' = t
где V - относительная скорость движения двух инерциальных систем отсчета (лабораторий), направленная вдоль оси x, т.е. галилеевская скорость относительного движения.
Уравнения Максвелла " нарушили" этот фундаментальный принцип. Форма уравнений Максвелла уже не сохранялась при преобразованиях Галилея.
Попытки сохранить преобразование Галилея для электродинамики путем ссылки на возможное существование эфира в то время были неубедительны. Лоренц и Пуанкаре длительное время в переписке обсуждали эту проблему между собой. В результате Пуанкаре приходит к выводу о необходимости обобщения принципа относительности Галилея и распространения его на электродинамику. Он следующим образом формулирует принцип, который позже стал одним из важных принципов теории познания [11]:
«Законы физических явлений должны быть одинаковыми как для неподвижного наблюдателя, так и для наблюдателя, движущегося прямолинейно и равномерно, поскольку у нас нет возможности убедиться в том, участвуем ли мы в таком движении или нет».
Несмотря на то, что этот принцип опирался, главным образом, на негативные результаты по обнаружению эфира, существовавшие тогда, он и по сей день играет большую эвристическую ценность. Он ограничивает или отсекает от физики те фундаментальные теории, которые ему не удовлетворяют (например, теории «эфира»). Этот принцип мы назовем принципом Галилея-Пуанкаре. Обратим внимание, что принцип Галилея-Пуанкаре не содержит "привязки" к какому-либо конкретному преобразованию пространственно-временной системы отсчета. Он является общенаучным, т.е. философским принципом.
А. Эйнштейн использовал этот принцип (без ссылки на Пуанкаре) в качестве одного из постулатов свой концепции относительности. Следствием принципа Галилея-Пуанкаре является принцип постоянства скорости света в любой инерциальной системе отсчета. Иными словами, форма уравнений Максвелла не должна меняться при переходе наблюдателя из одной инерциальной системы отсчета в другую.
Лоренц нашел такое преобразование. Оно было положено А. Эйнштейном в основу теории относительности. Как было показано в [6], это преобразование не является единственным.
Другим явился постулат о существовании предельной скорости взаимодействий. Этот постулат вытекал из релятивистского множителя в преобразовании Лоренца. Как мы установили, в преобразование Лоренца входит кажущаяся скорость движения материального тела, наблюдаемая с помощью световых лучей. Эта скорость была абсолютизирована А. Эйнштейном, т.е. рассматривалась в его теории как действительная скорость (?) материальных объектов и инерциальных систем. По нашему мнению пользоваться характеристикой явления скоростью v неразумно, когда имеется возможность использовать сущностную характеристику – галилеевскую скорость V.
Что касается эйнштейновского постулата, он отражает не сущность, а только объективную закономерность, которая характерна для скорости, наблюдаемой с помощью световых лучей (вывод №2). Наблюдаемая (кажущаяся) скорость прямолинейного движения материальных объектов не может превышать скорость света, в то время как действительная (истинная) скорость объекта может быть любой!
Остается добавить, что понятие «предельная скорость распространения взаимодействий» не является корректным. Как уже говорилось, взаимодействие есть процесс сущностного характера, и потому он не зависит от субъективного выбора системы отсчета [12]. Этот процесс может быть охарактеризован интенсивностью течения во времени, но не скоростью в пространстве.
Заметим, что преобразование Лоренца легко выразить через скорость V, пользуясь тем, что кажущаяся скорость v сравнительно просто выражается через истинную (галилеевскую) скорость [8], которая отвечает классическому типу отображения.
или 
(1)
В силу связи скоростей v и V при замене v на V преобразование Лоренца модифицируется, но сохраняет свою структуру. Скорость света в любой инерциальной системе отсчета остается неизменной. При переходе к действительной скорости V теория относительности сохраняет во многом свой количественный математический формализм, но все это требует серьезного переосмысления сути физических явлений и новой интерпретации.
Пример. Известно, что время жизни мю-мезонов T0 ограничено. Они рождаются в верхних слоях атмосферы и достигают поверхности Земли. Считается, что их скорость (кажущаяся скорость в новой интерпретации) близка к скорости света (принцип предельной скорости). Утверждается, что мю-мезоны достигают поверхности земли только благодаря «замедлению времени» в СТО. «Замедленное время жизни» T равно
.
Следовательно, расстояние L, пройденное мю-мезоном будет равно
.
Это как будто подтверждает справедливость СТО.
С точки зрения новой интерпретации действительная скорость движения мю-мезона выражается приведенной выше формулой (1). Следовательно
Таким образом, мы получаем тот же количественный результат, но с новым объяснением. Расстояние L, пройденное мю-мезоном, равно произведению времени его жизни Т0 на его действительную (галилеевскую) скорость V.
Уравнение движения тоже формально не меняется
Никакой зависимости «массы от скорости» не существует и т.д.
Теперь остановимся на эйнштейновском расширении пределов применимости преобразования Лоренца. Эйнштейн предположил, что любые законы природы должны удовлетворять преобразованию Лоренца, т. е должны иметь Лоренц-ковариантную форму. Такое обобщение носит наднаучный, т.е. философский (можно сказать: спекулятивный) характер и не может быть чисто физическим обобщением. Как известно, любая физическая теория или закономерность (в том числе и СТО) имеет пределы применимости, т.е. является объективной, а не абсолютной истиной. По этой причине обобщать ее физические положения на все без исключения явления материального мира, т.е. полагать, что они имеют философскую значимость, неправомерно.
Похожие работы
... позитивистских, а позже – прагматических настроений [14], [15], связанных с отходом от материалистического миропонимания. Поэтому не удивительно, что идея Эйнштейна о необходимости распространения преобразования Лоренца на все без исключения явления материального мира (требование от уравнений физики обязательной лоренц-ковариантной формы) было принято некритически большинством ученых. А было ли ...
... наблюдаемого объекта. Итак, мы познакомились с теми явлениями, которые вытекают из свойств модифицированного преобразования или преобразования Лоренца. Мы описали и те явления, на которые Специальная теория относительности А. Эйнштейна «не обратила» внимания. Теперь мы можем перейти к «мысленным экспериментам» А. Эйнштейна. 3. Слово о «мысленных экспериментах» Во-первых, все исследования мы ...
... еще подлежат осмыслению. Что касается СТО, то эти явления даже не анализировались. Хотя ОТО и не входит в «Gedanken Experiments», все же стоит сказать о ней, как об еще одной физической несуразице. Принцип эквивалентности инерциальной и гравитационной масс, предложенный Эйнштейном, несостоятелен как с философской, так и физической точек зрения. Гравитация – способность материальных объектов ...
... невидима, т.е. будет находиться в другом месте пространства. Угол между направлением на видимое положение звезды (мнимое изображение) и направлением на ее действительное положение называется углом аберрации. Явление звездной аберрации возникает только при наличии относительного движения между наблюдателем и наблюдаемым объектом. Такое относительное движение искажает видимое (мнимое) изображение ...
0 комментариев