Перетворення Лоренца без Ейнштейна
Реферат на тему:
Перетворення Лоренца без Ейнштейна
Вже минуло понад сто років, але дебати з теорії відносності не припинилися до сьогодні. Причина в логічній суперечливості наслідків («парадоксів»), які з СТО. На жаль, критика стосується тількинаслідків, що випливають із СТО, а не вихідних посилок цієї теорії. У попередній статті "Перевіримо "GedankenExperiments" Альберта Ейнштейна" [1] нам вдалося виявити помилки в "уявних експериментах" Ейнштейна. Це важливо, оскільки вони та їх наслідки визначили невдачі теорії відносності (логічні протиріччя, парадокси тощо).
Теорія відносності спирається на два постулати [2]:
1 Усі закони природи однакові в усіх інерційних системах відліку. Як наслідок, усі інерційні системи рівноправні.
2 Жодними експериментами неможливо виявити абсолютну систему відліку. Як наслідок, швидкість світла в будь-якій інерційній системі відліку є постійною і є «граничною швидкістю поширення взаємодій».
Автори різних підручників наводять різні варіанти формулювань цих постулатів, зберігаючи їхню суть. Але вони «не помічають», що існує третій постулат. Він стосується інтерпретації просторово-часових відносин у спеціальній теорії відносності. Саме ейнштейнівська інтерпретація (пояснення), що спирається на «мисленні експерименти», створила ті «парадокси» (точніше: логічні протиріччя), які у кожного, хто прагне розібратися в суті явищ, викликають незадоволення та бажання переосмислити цю теорію.
Будь-яка фізична теорія завжди має межі застосування . Ці межі застосування там, де теоріювикористовують за межами кордонів та отримують абсурдні висновки. Це і межі в часі, коли застаріла теорія змінюється новою, що має ширші межі застосування. Теорія відносності не є винятком. З цієї причини не слід розглядати її постулати, як щось непорушне. Це лише гіпотези (припущення), які можуть бути виправдані практикою або відкинуті їй.
Перетворення Лоренца, що зберігає рівняння Максвелла незмінними в будь-яких інерційних системах, описуютьвластивостісвітлових променів. Теорія відносності А. Ейнштейна є одне з можливих витлумачень (пояснень) сутності та наслідків цього перетворення. Таких пояснень, що спираються на різне світорозуміння (філософію), може існувати безліч.
У цій роботі ми, спираючись на перетворення Лоренца, ми дамо по можливості повний фізичний опис властивостей світлових променів (електромагнітних хвиль), зберігаючи класичні (ньютонівські) уявленняпро евклідовість простору та єдність часу для всіх інерційних систем відліку.При цьому ми не спиратимемося на викладені раніше «постулати» А. Ейнштейна та помилкові положення ейнштейнівської теорії відносності.
1. Способи відображення
Будь-яке спостереження характеристик реального процесу чи характеристик матеріального об'єкта у системі відліку спостерігача євідображенняв цю систему відліку, тобто. явище. У фізиці переважно використовуються два види відображень.
1.Класичне відображення. Зі шкільної лави, вирішуючи фізичні завдання механіки, ми звикли до того, що положення тіла в просторі в даний момент відображається об'єктивно (без будь-яких спотворень або запізнювань). Таке відображення спирається за своєю суттю на миттєвупередачу інформації. Воно ніколи і ні в кого не викликало підозр у некоректності, хоча ніхто і ніколи не пропонував фізичної моделі реалізації цього способу.
2.Відображення за допомогою світлових променів. Такий спосіб відображення предметів і процесів для людини є основним, оскільки ми постійно використовуємо для цього свій зір. На відміну від класичного способу, світлові промені можуть передавати інформацію з спотвореннями. Наприклад, ми використовуємо лупу для збільшення зображення об'єкта. Це з спотвореннями фронту хвилі. Криві дзеркала в «кімнаті сміху» також є прикладом таких спотворень. Крім цього, рух джерела світлового сигналу щодо спостерігача обумовлює явище аберації і ефект Доплера. Отже, інформація, доставлена світловими променями, може бути спотворена, тобто. прийнята інформація який завжди відповідає інформації, надісланої джерелом сигналу. Вона може істотно відрізнятися від інформації, одержуваної класичним способом відображення.
3. Однак обидва способи не є незалежними. Ми, знаючи швидкістьвідносногоруху систем відліку, напрямок світлового потоку і т.д., завжди можемо зробити перехід (перерахунок) від одного виду відображення до іншого. Наприклад, враховуючи швидкість поширення світлових променів, ми можемо перейти від класичного способу відображення до відображення явища світловими променями. І назад можна завжди перейти від відображення світловими променями до класичного відображення явищ. Це дуже важливий факт.
Це становище буде відправною точкою наших досліджень.
2. Дві відносні швидкості інерційних систем
Відомо, що Анрі Пуанкаре за рік до створення А. Ейнштейном СТО дав узагальнення принципувідносності Галілея. Це узагальнення пізніше стало одним із важливих принципів теорії пізнання [3]:
«Закони фізичних явищ повинні бути однаковими як для нерухомого спостерігача, так і для спостерігача, що рухається прямолінійно і рівномірно, оскільки у нас немає можливості переконатися в тому, чи ми беремо участь у такому русі чи ні».
Філософськийпринцип А. Пуанкаре фактично включає обидва постулати А. Ейнштейна (гіпотези). Ці гіпотези були сформульовані Ейнштейном, спираючись на принцип Галілея Пуанкаре, але без згадки імені Пуанкаре. Багато дослідників відзначають цю наукову неохайність. Ми відмовляємося від ейнштейнівських постулатів, оскільки філософський принцип Галілея-Пуанкаре має більш високий науковий статус, ніж приватно-наукові гіпотези, запропоновані Ейнштейном.
Проблема на зорі 20 століття полягала в тому, як застосувати цей принцип до класичної електродинаміки та узгодити її з класичною механікою. На наш погляд Ейнштейн «приватизував» правильний напрям. Однак він так до кінця не зміг осмислити та продовжити розвиток ідеї Пуанкаре. Світоглядні та фізичні помилки породили СТО, повну логічних протиріч (парадоксів). Звісно, кожна людина має право висловлювати свою думку. Але наукова спільнота має вміти чітко відокремлювати «зерна від полови». А для цього необхідно стояти на матеріалістичних світоглядних позиціях та твердо спиратися на матеріалістичну теорію пізнання об'єктивної істини [4].
А. Попередні зауваження. Нагадаємо, що час єдиний для всіх інерційних систем, а простір є спільним для них. Перетворення Лоренца зберігає інваріантну форму рівнянь Максвелла, які описують електромагнітні хвилі (світло). Тому,насамперед, ці перетворення застосовні до світлових явищ. З них ми і розпочнемо аналіз. Перетворення Лоренца зручно виражати через збільшення (інтервалів часу та просторових відрізків):
Воно пов'язує просторові інтервали та інтервали часу в системі відліку, наприклад, джерела світла, з тими просторово-часовими інтервалами, якіпередаватимутьза допомогою світлав систему відліку спостерігача, що рухається, і реєструватися в ній. Те, що інформація передається світлом, є важливим моментом, який завжди слід мати на увазі. Як відомо, під час руху точкового джерела світлового випромінювання мають місце три важливі ефекти: явище аберації світла, ефект Доплера та ефект спотворення фронту світлової хвилі. Через це для розрізнення інтервалів у різних системах відліку ми ставитимемо штрихи у змінних, що належать до системи відліку джерела світла.
Ми розпочнемо обговорення з ефекту Доплера. Значення терміна "Аберація світла" в Енциклопедичному словнику Брокгауза та Ефрона формулюється так:
Аберація світла полягає в тому, що ми, спостерігаючи зірку, бачимо останню не в тому місці, де вона знаходиться, внаслідок руху Землі навколо Сонця і часу, необхідного для поширення світла. Якби Земля була нерухома або якби світло поширювалося миттєво, то й світлової аберації не існувало б. Тому, визначаючи положення зірки на небі за допомогою зорової труби, ми повинні відрахувати не той кут, під яким нахилена зірка, а дещо – втім, дуже мало, як сказано нижче, – збільшивши його у бік руху Землі…».
У момент спостереженнями бачитимемо спостерігається («здається») положення джерела світла, що рухається. Саме джерело зміститься зачас проходження світла від нього до спостерігача, і буде вже в іншій точці. Якщо розглядати дві інерційні системи (система джерела і система спостерігача), виникає питання: яка швидкість їх відносного руху? Він є закономірним, оскільки ми маємо фактично дві швидкості. Одна з нихспостерігаєтьсяшвидкістьv(t), пов'язана з видимим положенням джерела, іншаVпов'язана здійсним> становищем источника.У випадку ці швидкості може бути різні.
Ейнштейн «проґав» цей важливий момент. Він прийнявшвидкуv(t)за дійсну відносну швидкість інерційних систем. Насправді, тільки швидкістьVє дійсною швидкістю відносного руху.