150541 (766870), страница 2
Текст из файла (страница 2)
То же самое можно сказать и о «сжатии пространства» в рамках специальной теории относительности. Никакого реального «сжатия» не существует. Пространство является евклидовым и общим для всех инерциальных систем отсчета [3].
Способы отображения
Явление связано с отображением характеристик реального процесса или характеристик материального объекта в систему отсчета наблюдателя. В физике в основном используются два вида отображений.
Классическое отображение. Со школьной скамьи, решая физические задачи механики, мы привыкли к тому, что положение тела в пространстве в данный момент времени отображается объективно (без каких либо искажений). Такое отображение опирается по своей сути на «мгновенное взаимодействие» (мгновенную передачу информации). Оно никогда и ни у кого не вызывало подозрений в некорректности, хотя никто и никогда не предлагал физической модели реализации этого способа.
Отображение с помощью световых лучей. Такой способ отображения предметов и процессов для человека является основным, поскольку мы постоянно используем для этой цели свое зрение. В отличие от классического способа световые лучи могут передавать информацию с искажениями. Например, мы пользуемся лупой для увеличения изображения объекта. Это связано с искажениями фронта волны. Кривые зеркала в «комнате смеха» также пример искажений фазового фронта световой волны. Помимо этого, движение источника светового сигнала относительно наблюдателя обуславливает явление аберрации и эффект Доплера. Таким образом, информация, доставляемая световыми лучами, может быть искажена, т.е. принимаемая информация не всегда соответствует информации, посланной источником сигнала. Она может существенно отличаться от информации, получаемой классическим способом отображения.
Однако оба способа не являются независимыми. Мы, зная скорость относительного движения систем отсчета, направление светового потока и т.д., всегда можем сделать переход от одного вида отображения к другому. Например, учитывая скорость распространения световых лучей, мы можем перейти от классического способа отображения к отображению явления световыми лучами. И обратно, можно всегда перейти от отображения световыми лучами к классическому отображению явлений.
Примером может служить явление аберрации. Видимое положение движущегося объекта – явление, получаемое с помощью световых лучей. Однако существует действительное или истинное положение этого объекта. Угол между действительным и истинным положением есть угол аберрации. Нетрудно понять, что скорость видимого движения и скорость действительного движения могут не совпадать друг с другом! Заметим, что действительное положение объекта и его действительная скорость соответствуют мгновенной передаче информации.
Как известно, ни один «мысленный эксперимент» А. Эйнштейна не обходится без световых лучей. Это не случайно. Сейчас наша задача будет состоять в том, чтобы проанализировать вывод преобразования Лоренца, предложенный Эйнштейном.
В своей работе «К электродинамике движущихся тел» [5] он устанавливает связь между двумя инерциальными системами следующим образом: «Если мы положим x’ = x – vt …». Здесь x, x’ – координаты двух систем, которые движутся друг относительно друга со скоростью v.
Кажется очевидной «правомерность» такого введения скорости относительного движения v в специальной теории относительности. Но это только «кажется » . Как измерить эту скорость и каков ее действительный физический смысл? Измерить скорость v можно несколькими способами. Рассмотрим один из них [6].
Пусть в некоторой инерциальной системе покоится источник, который излучает световые импульсы через равные промежутки времени Т. В инерциальной системе отсчета, где находится неподвижный наблюдатель, этот источник будет двигаться относительно наблюдателя с некоторой постоянной скоростью вдоль оси х. Поскольку относительная скорость инерциальных систем отсчета постоянна, неподвижный наблюдатель будет видеть вспышки, причем точки вспышек будут располагаться на равном расстоянии L друг от друга. Измеряя время между соседними вспышками (tn – tn-1), и зная, что расстояние между ними равно L, он может вычислить скорость для различных участков оси х.
Рис. 1
Оказывается, что эта скорость v = L / (tn – tn-1) не будет постоянной. Она будет убывать по мере движения источника световых вспышек вдоль оси х мимо наблюдателя, поскольку
t2 – t1 < t3 – t2 < t4 – t3 < … < t7 – t6 .
Причина в том, что длительность интервала времени между соседними вспышками искажена эффектом Доплера. Вычисленная таким способом скорость, не может являться действительной скоростью относительного движения инерциальных систем отсчета. Это кажущаяся (наблюдаемая, измеряемая) скорость относительного движения инерциальных систем отсчета (явление).
Только когда мы исключим эффект Доплера, мы сможем вычислить действительную скорость относительного движения инерциальных систем отсчета V. Она будет равна отношению V = L / T, и уже не будет зависеть от выбора места измерения этой скорости на оси х [6]. Скорость V есть действительная скорость относительного движения (характеристика сущности). Она соответствует мгновенной передаче информации от объекта наблюдения к субъекту.
Итак, хотя вывод преобразования Лоренца проведен Эйнштейном формально правильно, он дал неправильную интерпретацию скорости v, которая вошла в преобразование Лоренца. Он истинную скорость относительного движения инерциальных систем отсчета V подменил кажущейся скоростью v (явлением). При этом кажущаяся скорость соответствует случаю, когда световые лучи от источника направлены к наблюдателю перпендикулярно траектории движения источника. Вновь мы сталкиваемся со старой гносеологической ошибкой - подменой сущности явлением.
В теории относительности много «парадоксов» (логических противоречий). Если подробно рассмотреть эти «парадоксы», нетрудно заметить, что все они имеют единую структуру [7]. Пока существует один наблюдатель, результаты преобразования Лоренца имеют «объяснение». Но как только появляется второй наблюдатель, между заключениями этих наблюдателей возникает противоречие (конфликт). Примером тому может служить известный «парадокс» близнецов. Внутри специальной теории относительности он не имеет логически непротиворечивого объяснения. Поэтому для его «объяснения» автору пришлось использовать совершенно иную теорию – Общую теорию относительности.
Переосмысление основ теории относительности
1. 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 [8]:
«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. 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, т.е. является 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. Существует большой класс аналогичных преобразований, сохраняющих неизменной форму уравнений Максвелла.
2. Другим явился постулат о существовании предельной скорости взаимодействий. Этот постулат вытекал из релятивистского множителя в преобразовании Лоренца. Как мы установили, в преобразование Лоренца входит наблюдаемая с помощью световых лучей (кажущаяся) скорость движения материального тела. По нашему мнению пользоваться характеристикой явления v неразумно, когда имеется возможность использовать сущностную характеристику – галилеевскую скорость V. Что касается эйнштейновского постулата, он отражает не объективную сущность, а только кажимость. Наблюдаемая с помощью световых лучей (кажущаяся) скорость 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 [9]. 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
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.
3. 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 имеет пределы применимости, т.е. является объективной, а не абсолютной истиной. По этой причине обобщать ее положения на все без исключения явления материального мира неправомерно.
4. Как известно, специальная теория относительности опирается на классическую электродинамику. Анализ электродинамики показал следующее:
Поля зарядов и электромагнитные волны суть различные материальные объекты, обладающие различными свойствами. Поля зарядов обуславливают инерциальные свойства заряженных частиц [10]. В то же время, плотность энергии электромагнитной волны такими инерциальными свойствами не обладает.
Предельного перехода от волновых явлений к квазистатическим явлениям не существует вопреки сложившемуся мнению [11].
Все это и ряд других фактов приводит к следующему выводу. Материальные объекты принадлежат определенному виду материи. Электромагнитная волна представляет собой другой самостоятельный вид материи, отличный от материальных объектов. Эти два вида материи существуют объективно, имеют принципиально отличные свойства, а потому каждый из этих видов должен удовлетворять своим преобразованиям. Электромагнитная волна преобразуется с помощью преобразования Лоренца, выраженного через галилеевскую скорость. Для материальных тел справедливо преобразование Галилея. В обоих преобразованиях фигурирует одна и та же галилеевская (классическая) скорость. При этом пространство и время сохраняются классическими:
Пространство является евклидовым. Оно однородно, изотропно и является общим для всех инерциальных систем отсчета.
Время однородно и является общим для всех инерциальных систем.
Инерциальные системы равноправны, а потому законы природы должны иметь одинаковую формулировку в любой инерциальной системе отсчета. В частности, скорость света не зависит от выбора инерциальной системы отсчета.
Явления отображаются из одной системы отсчета в другую симметрично.
Такой подход, названный «волновым вариантом теории Ритца », устраняет «парадоксы», (логические противоречия) существующие в современной физике, делает ее последовательной и логичной [12]. В волновом варианте теории Ритца пространство и время сохраняют свою материалистическую сущность, оставаясь «коренными формами бытия материи », а не свойством материальных объектов и скорости их относительного движения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
