Переосмысление основ теории относительности
Существуют три разных подхода, определяемые типом преобразований, используемых в теории:
1. Любые процессы и явления должны подчиняться единому преобразованию, сохраняющему форму уравнений Максвелла неизменной. К таким теориям относится теория относительности Эйнштейна. Есть теории, в которых использовалось видоизмененное преобразование Лоренца для того, чтобы попытаться обойти противоречия («парадоксы»), присущие эйнштейновской теории.
2. Волновой вариант теории Ритца. В нем, в отличие от баллистической гипотезы Ритца, электромагнитная волна рассматривается как самостоятельный вид материи. Ее параметры и характеристики подчиняются модифицированному преобразованию Лоренца. Для материальных тел используется преобразование Галилея. Пространство является однородным, изотропным (евклидовым), а время единым для всех инерциальных систем отсчета.
3. Любые процессы и явления должны подчиняться только преобразованию Галилея. При этом пространство является однородным, изотропным (евклидовым), а время единым для всех инерциальных систем отсчета. К такому типу относится баллистическая гипотеза Ритца, и многочисленные гипотезы, опирающиеся на эфир, как на среду распространения электромагнитных волн.
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.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 161; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!