К столетнему юбилею Специальной теории относительности (СТО)

Итак, все параметры и характеристики, полученные с помощью преобразования Лоренца, относятся к разряду явлений и не всегда совпадают с действительными параметрами и характеристиками, измеренными в системе отсчета, связанной с исследуемым объектом. Однако при преобразовании Лоренца некоторые величины остаются неизменными (инвариантными). Среди них:

1. Сохраняется действительное равноправие в

сех инерциальных систем отсчета.

2. Физическое время остается общим и единым для всех ИСО. Это единое мировое время.

3. Общим для всех ИСО остается трехмерное пространство.

4. Скорость света и сечение светового луча остаются неизменными (инвариантными) для всех ИСО.

Наблюдаемые "замедление" времени и "сжатие" масштаба - суть объективные явления, т.е. искаженные отображения истинного темпа времени (единого для всех ИСО) и масштаба координатной оси пространства (общего для всех ИСО).

Уже сам принцип равноправия инерциальных систем предполагает, например, единство времени во всех ИСО. В противном случае различие в темпах изменения времени могло бы служить критерием для дифференциации различных ИСО.

6. Наблюдаемая и истинная скорость объекта

Хотя этот вопрос уже обсуждался нами в [1], [2], [3], мы вновь рассмотрим вопрос о наблюдаемой (явление) и истинной (характеристика сущности) скоростях частиц и их различии, поскольку этот вопрос имеет важнейшее значение для физики.

Пусть мимо наблюдателя по прямой линии движется материальная точка со скоростью v. В собственной системе отсчета K' (ее координата x' постоянна) она дает световые вспышки через равные интервалы времени Δto. Эти вспышки регистрируются неподвижным наблюдателем в системе K. Мы можем мысленно представить прямолинейную траекторию, которая как бы разбита на равные отрезки длиной Δx светящимися точками. За время Δto система К успеет переместиться относительно K' на это расстояние Δx.

Используя преобразования Лоренца, найдем расстояние Δx между вспышками.

,

где ΔТ это наблюдаемое в системе К время между двумя вспышками, определенное с помощью преобразования Лоренца

.

Введем угол θ, образованный двумя векторами: вектором скорости v, направленным вдоль оси x, и вектором направления световых лучей от движущегося объекта к наблюдателю. Благодаря эффекту Доплера наблюдаемый интервал между световыми вспышками будет также зависеть от угла наблюдения θ. Учитывая искажение интервалов времени эффектом Доплера, найдем наблюдаемый интервал времени между вспышками, которые видны под углом θ в системе К. Он равен:

где ΔТD - наблюдаемый интервал времени между вспышками, искаженный эффектом Доплера; ΔТ- тот же наблюдаемый интервал времени, когда θ=90о.

Теперь, выражая в (6.1) интервал Δto через ΔТD, получим:

.

Отсюда нетрудно найти наблюдаемую (кажущуюся) скорость, которая зависит от угла наблюдения θ:

Полученный результат имеет интересные следствия.

Во-первых, мы будем видеть неравномерное движение источника световых импульсов, скорость которого постоянно уменьшается. Наблюдаемое "ускорение" равно

где у - координата движущейся точки.

В частности, при θ=90о ускорение равно .

Это ускорение существует "на самом деле" или же нам это "кажется" (объективная "кажимость")? Означает ли это, что на движущуюся частицу действуют какие-то силы? "Реальны" ли эти силы или же они тоже "кажущиеся"? Как быть с принципом причинности?

Ответ очевиден. Световые лучи, передавая информацию, искажают ее.

Во вторых, рассмотрим случай, когда θ=90о, т.е. когда генератор проходит мимо наблюдателя (как показано на рис. 6), мы имеем vobs=v (observed=наблюдаемый). Здесь кажущаяся скорость совпадает с относительной скоростью движения инерциальных систем К' и К, которая входит в преобразование Лоренца. Итак, мы неожиданно обнаруживаем, что скорость v есть кажущаяся скорость относительного движения инерциальных систем отсчета! Теперь становится ясной причина появления “ускорения”. Это кажущееся ускорение, которого нет в действительности.

Истинную скорость мы определим ниже.

С эйнштейновской же точки зрения следует, что при θ=90о свет передает информацию абсолютно точно. Он точно передает “истинные размеры” движущегося тела (сокращение масштаба) и ”истинный темп времени” (замедление времени) в движущейся системе отсчета. Другими словами, то, что мы видим (измеряем) при таком угле наблюдения, есть именно то, что происходит в системе K' "на самом деле" (сущность). Совпадение между птолемеевским и эйнштейновским подходами здесь имеет принципиальное значение, поскольку в основе совпадения лежит одна и та же гносеологическая ошибка.

Замедление скорости имеет интересные следствия. Если v/c > 0.5, то при малых углах наблюдения θ наблюдаемая скорость движения объекта будет превышать скорость света в вакууме. Как это согласуется с постулатами Эйнштейна о существовании предельной скорости распространения взаимодействий?

Покажем принцип определения наблюдаемой скорости с точки зрения теории познания.

В отличие от наблюдаемой скорости, в определение которой входит характеристика явления, истинную скорость V (как инвариантную величину) мы должны определить как отношение двух инвариантных проявлений сущности. Она не должна зависеть от условий наблюдения v и θ. Это есть именно та скорость, с которой движутся инерциальные системы относительно друг друга. Скорость v, входящая в преобразование Лоренца, это кажущаяся скорость, но не действительная или истинная скорость относительного движения инерциальных систем.

Напомним, что длины отрезков, интервалы времени, времена жизни частиц, измеренные в их собственной системе отсчета, являются инвариантными проявлениями сущности (или кратко - "сущность"). Те же длины и интервалы времени, наблюдаемые из системы движущегося наблюдателя, будут явлениями, т.е. отображением искаженных движением их действительных значений.

Истинная скорость V системе К определяется отношением двух "сущностей": реального пути, пройденного частицей в системе отсчета наблюдателя[2] к интервалу времени, единому для всех ИСО, за который этот путь пройден. Это инвариантный отрезок Δx и инвариантный интервал времени Δto.

Истинная скорость (ее условно можно назвать "галилеевской") не зависит от условий наблюдения, т.е. от угла θ, постоянна и может превышать скорость света в вакууме. “Ускорения”, которое, как мы установили, присуще кажущейся скорости v, для истинной скорости V не существует. Нетрудно видеть, что истинная скорость V и кажущаяся скорость v, входящая в преобразование Лоренца, связаны между собой:

 Скачать реферат