К столетнему юбилею Специальной теории относительности (СТО)

а) закон "преломления" светового луча в СТО;

б) независимость поперечных координат (y =y' и z =z') от выбора инерциальной системы отсчета в СТО. На рис 6 показан принцип построения формы движущегося куба, а на рис 7 приведены измеряемые формы движущегося куба для нескольких углов наблюдения q.

Из рис 7 видно, что объективно движущийся куб имеет отнюдь не кубическую форму. Он б

удет иметь форму параллелепипеда со скошенными торцами. При этом наблюдаемая форма куба будет меняться при его движении. Меняется и цвет куба. Поэтому необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Форма движущегося куба меняется на самом деле (сущность) или же наблюдаемая форма куба есть явление, обусловленное искажением фронта световой волны, а с кубом на самом деле не происходит никаких изменений?

2. Связано ли изменение формы куба с изменением свойств пространства или же с изменением направления фронта светового луча?

3.Связано ли изменение цвета куба с эффектом Допплера или же с различным темпом времени в двух инерциальных системах отсчета K и K'?

Ответ очевиден, но чтобы правильно разобраться в этих вопросах, не ссылаясь на интуицию и "очевидность", необходимо знать признаки, отличающие сущность от явления, т.е. необходимо понимать и уметь применять теорию познания объективной истины.

4. Явление и сущность

Вопрос о взаимосвязи и признаках, отличающих явление от сущности, рассмотрен в [1], [2], [3]. Здесь мы опишем кратко эти признаки. Предположим, что, наблюдая явления, мы можем менять некоторые параметры, влияющие на явление. В рамках СТО есть два таких параметра: относительная скорость движения двух инерциальных систем отсчета v и угол наблюдения движущегося объекта q. Каждой совокупности этих параметров соответствует свое объективное явление, которое чем-то отличается от других явлений данной совокупности. Сущность есть инвариантное (т.е. не зависящее от q и v) представление о протекающих процессах и наблюдаемых явлениях. Есть такое правило [1], [2], [3]:

ЯВЛЕНИЕ ЗАВИСИТ ОТ УСЛОВИЙ ЕГО НАБЛЮДЕНИЯ

СУЩНОСТЬ ОТ ЭТИХ УСЛОВИЙ НЕ ЗАВИСИТ.

Таким образом, изменяющаяся длина линейки, замедление времени, искажение формы объекта суть объективные явления.

Эйнштейн фактически предложил считать, что при угле наблюдения q=90о все явления отображаются из системы K’ в систему K без каких-либо искажений. При q=90о мы видим, что в системе K’ время течет «медленнее», чем в K, а продольные размеры объектов «сокращаются» в раз.

Интересно, что бы он сказал об искажениях формы объекта? "Искривил" бы он пространство еще сильнее, чтобы объяснить искажение формы объекта?

Заметим, что установленная связь между явлением и сущностью позволяет дать классификацию физических законов (см. Приложение 1).

5. Пространство и время в преобразовании Лоренца

Чтобы проанализировать проблему связи времен различных инерциальных систем отсчета (ИСО), обратимся к рис 8, на котором представлено взаимное расположение наблюдателей в сопоставляемых системах отсчета А и В. В каждой из систем имеется генератор, задающий световые сигналы через равные промежутки времени Т, и наблюдатель, регистрирующий временные интервалы между импульсами (вспышками).

Будем считать, что при относительной скорости инерциальных систем А и В, равной нулю, выполняется условие ТА = TВ = Т'A = Т'B. Рассмотрим теперь случай, когда относительная скорость движения инерциальных систем А и В отлична от нуля. Очевидно, что значения интервалов ТA и ТB не изменятся, т.к. это характеристики сущности. Преобразование Лоренца это линейное алгебраическое преобразование.

Оно устанавливает взаимно-однозначную связь между точками xi системы К и точками x'i системы К'. Эта связь не зависит от способа перехода наблюдателя из К в К' и обратно [1]. Иными словами, наблюдатели не увидят изменения частоты собственного генератора, даже испытывая ускорения. Здесь мы имеем в виду «идеальные» часы, точно регистрирующие время в собственной системе отсчета.

Рис. 8.

ТА и TВ - интервалы времени, измеренные в собственных ИСО, являющиеся характеристиками сущности; Т'A и Т'B - интервалы времени, наблюдаемые их "чужих" систем (явления).

Изменятся наблюдаемые "чужие" интервалы времени Т'A и Т'B (явления). В соответствии с преобразованием Лоренца будем иметь:

I) ТA< Т'B (система А), 2) TB < T'A (система В).

Для полного определения логической связи между 4-мя величинами (ТА; TВ; Т'A; Т'B) двух записанных нами неравенств недостаточно. Необходимы еще два условия.

А. Эйнштейн предложил считать, что Т'A есть собственное время системы А, т.е. ТА, а Т'B есть собственное время системы В, т.е. ТВ. Эта связь не зависит от инерциальной системы отсчета.

3) Т'A= ТA 4) T'B =TB

Так Эйнштейн подошел к своему пониманию и объяснению физического смысла преобразования Лоренца. Очевидно, что система из четырех соотношений оказалась логически противоречивой. Выражения 1) и 2) примут вид:

I) ТA< ТB , 2) TB < TA .

Гносеологический анализ, проведенный в [4], [5], показал, что Эйнштейн подобно Птолемею допустил типичную гносеологическую сшибку. Наблюдаемое явление (Т'A и Т'В) он истолковал как сущность (ТA и ТВ).

Птолемей утверждал, что, поскольку мы видим движение солнца по небосводу, это и есть на "самом деле" движение его вокруг Земли.

Точно так и Эйнштейн истолковывал явления "сокращения" масштабов и "замедления" времени. Коль скоро мы "видим" эти изменения (т.е. они следуют из преобразования Лоренца), это так есть "на самом деле" (такова сущность пространства и времени). Эта гносеологическая ошибка называется: подмена сущности явлением или истолкование явления как сущности.

Ошибочное истолкование породило ряд логических противоречий, например, парадокс близнецов и другие. То же самое можно сказать и об интерпретации "сжатия" масштаба.

Единственно возможным вариантом, который не противоречит равноправию инерциальных систем отсчета и логике, является вариант, опирающийся на соотношения:

1) ТА < Т'A; 2)TВ <Т'B; 3) Т'A= Т'B; 4) ТА= TВ

Смысл его очевиден. Собственное время во всех инерциальных системах отсчета едино, т.е. течет в одном ритме, темпе (ТА= TВ). Явления обладают симметрией (Т'A= Т'B; ТА< Т'A; TВ < T'B). Это и есть реализация принципа равноправия инерциальных систем отсчета.

Именно здесь выявляется различие между эйнштейновской и новой интерпретациями сущности преобразования Лоренца.

а) Эйнштейновский (= птолемеевский) подход. Замедление времени, которое мы наблюдаем (явление), есть "действительное" замедление времени. Время в движущейся системе отсчета действительно течет медленнее, чем в неподвижной (сущность).

б) Материалистический (= коперниканский) подход. Замедление времени есть объективное явление, которое мы наблюдаем и регистрируем в нашей инерциальной системе. Однако в самой движущейся системе время течет в том же темпе (сущность), что и в неподвижной. Кажущееся замедление времени обусловлено свойствами преобразования Лоренца (эффект Допплера).

 Скачать реферат