Физика релятивистских эффектов (стр. 2 из 2)

“А король-то голый! — по закону жанра вновь включается в разговор школьник. — И причина парадокса движения, на мой взгляд, предельно ясна: соотношения (2) и (3) не удовлетворяют сформулированному выше необходимому условию ИДЕНТИЧНОСТИ законов релятивистского деформирования пространства и времени. Математически это требование в данном случае должно выглядеть так:

(4) L/L0 = T/T0 = f(u/c),

где f(u/c) — одна из двух функций, входящих в соотношения (2) и (3). Но какая?”.

4. Ошибка Эйнштейна

“Давайте выберем, — вмешивается учитель, — опираясь на твёрдо установленные факты. А они таковы.

Согласно СТО и данным опыта энергия релятивистской частицы, в частности, движущегося в ускорителе электрона определяется соотношением

(5) E = E0 (1– u2/c2) – 1/2,

где E0 — энергия покоящегося электрона соответственно. А в квантовой механике (КМ) указанным величинам энергии сопоставляются кванты энергии:

(6) E = hv, E0 = hv0 ,

где h – постоянная Планка, v и v0 — соответствующие этим энергиям линейные частоты электрона-волны. Решая (5) и (6) совместно, для периода колебаний T электрона-волны получим выражение

(7) T = T0 (1– u2/c2)1/2,

которое и будем далее использовать вместо соотношения (3). Согласно этому соотношению при увеличении истинной или классической скорости движения тела релятивистское время T сокращается по закону сокращения релятивистского пространства L, а релятивистская скорость изменяется согласно прямой 1 на рис. 1, т. е. совпадает с классической во всём скоростном диапазоне.

В пользу такого выбора говорит и простая логика. Пространство и время по современным представлениям образуют единую физическую категорию пространства-времени. Ибо в реальном физическом мире не обнаружено пространства без времени и времени вне пространства. В таком случае и изменяться пространство-время не может по двум взаимоисключающим законам. В пользу нашего выбора мы приведём позже ещё одно наглядное подтверждение. А сейчас пришло время для глобальных выводов на базе соотношений (2) и (7)”.

5. Абсолютные пространство и время

“Теперь всё просто, — подхватывает школьник. — Совместное решение соотношений (2) и (7) даёт следующий результат:

(8) L/L0 = T/T0 = 1.

Из него, во-первых, следуют равенства

L = L0 и T = T0,

которые определяют абсолютное пространство и время Ньютона. Тем самым фактически провозглашается глобальный характер абсолютного вращательного движения материальных тел. Равномерного и прямолинейного движения тел с его относительностью скоростей в природе просто не существует. Мы спрямляем участки природного вращательного движения тел, чтобы облегчить себе подсчёт скорости движения в той или иной конкретной задаче. Ибо расчёт скорости криволинейного движения требует предварительного определения радиуса траектории тела, что не всегда доступно”.

“Тогда что описывают соотношения (2) и (7) сами по себе, каждое в отдельности? — спрашивает учитель. — Что за “пространство” L и какое такое “время” T сокращаются согласно этим соотношениям?”.

6. Относительные “пространство” и “время”

“Во-вторых, — прерывает школьник, — из соотношения (8) следует постулат (1) постоянства скорости света. По этой причине мы делаем вывод, что соотношения (2) и (7) определяют относительность некоего локального “пространства” и “времени”, например, освещаемого движущимся источником света (светлое пятно на рис. 2). При этом параметры L и L0 задают длину волны света, а T и T0 период колебаний этой волны соответственно в режимах движения и покоя источника.

На рисунке показано, что световое или электромагнитное поле, окружающее излучатель, при движении последнего деформируется: сжимается в направлении движения излучателя, демонстрируя наблюдателю 1 так называемое голубое смещение спектра излучения; и растягивается в противоположном направлении, демонстрируя наблюдателю 2 красное смещение спектра. Эти явления известны как продольный эффект Доплера. Видно также, что наблюдатель 3 в этом случае должен зафиксировать поперечный эффект Доплера в виде более слабого голубого смещения спектра”.

“Здесь уместно заметить, — вмешивается учитель, — что СТО Эйнштейна предсказывает красное смещение спектра в качестве поперечного эффекта Доплера. Это обстоятельство лишний раз свидетельствует в пользу нашего выбора соотношения (7) вместо соотношения Эйнштейна (3)”.

“Нам осталось, — завершает школьник, — перенести полученный результат на другие физические или силовые поля, в частности, на гравитационное, ещё не обнаруженное экспериментально. Как бы не изменялось это поле при взаимодействии со своим носителем — гравитационной или инертной массой, — физическое пространство и время сохранятся абсолютными. Другими могут оказаться только константа скорости распространения гравитационных волн и функция (4) деформирования такого поля. Но относительным будет только “пространство” и “время” локального гравитационного поля. И понятно почему: локальных гравитационных полей бесчисленное множество, их можно сравнивать между собой; а пространство-время одно-единственное, ни с чем не сравнимое, — абсолютное”.

7. Послесловие автора: где Эйнштейн ошибся?

В течение 100 лет мировая научная общественность поклоняется математической мистификации под названием “специальная теория относительности”. И возникает традиционный вопрос: кто виноват? Для ответа на него обратимся к первоисточнику — работе Эйнштейна “О специальной и общей теории относительности (общедоступное изложение)”, в параграфах 11 и 12 которой излагается вывод формул (2) и (3) для сокращения длин и замедления времени. Читаем:

“Наша задача в точной формулировке сводится к следующему. Каковы значения x', y', z', t' некоторого события относительно движущейся со скоростью u системы координат K', если заданы значения x, y, z, t того же события относительно неподвижной системы координат K? Соотношения должны быть выбраны так, чтобы для одного и того же светового луча (причём для любого) относительно K и K' выполнялся закон постоянства скорости распространения света в пустоте. Эта задача для приведённого на рис. 3 пространственного расположения систем координат решается следующими уравнениями:

x' = (x – ut)(1 – u2/c2) – 1/2,

y' = y,

z' = z,

t' = (t – ux/c2)(1 – u2/c2) – 1/2.

Эта система уравнений носит название “преобразования Лоренца”.

В обоснование этой предпосылки Эйнштейн приводит далее следующий пример. “Пусть в положительном направлении оси x посылается некоторый световой сигнал, который распространяется согласно уравнению

x = ct,

т. е. со скоростью c. Согласно уравнениям преобразования Лоренца, это простое соотношение между x и t обусловливает соотношение между x' и t'. В самом деле, если в первое и четвёртое уравнения преобразования Лоренца подставить ct вместо x, то получаем

x' = (c – u)t(1 – u2/c2) – 1/2,

t' = (1 – u/c)t(1 – u2/c2) – 1/2,

откуда путём деления получаем

x' = ct'.

Это уравнение описывает распространение света, когда оно отнесено к системе K'. Таким образом, скорость света равна с также и относительно тела отсчёта K. Аналогичный результат может быть получен и для световых лучей, распространяющихся в любом другом направлении. Это и не удивительно, так как уравнения преобразования Лоренца выведены именно в предположении этого результата”.

“Я кладу метровую линейку, — продолжает Эйнштейн, — вдоль оси x' системы K' так, чтобы её начало находилось в точке x' = 0, а конец — в точке x' = 1. Какова длина этой линейки относительно системы K? Чтобы узнать это, достаточно спросить лишь, где находятся её начало и конец относительно K в определённый момент t в системе K. Для начала и конца линейки из первого уравнения преобразования Лоренца при t = 0 находим

x (начало линейки) = 0 .(1 – u2/c2)1/2,

x (конец линейки) = 1 .(1 – u2/c2)1/2.

Таким образом, расстояние между обеими этими точками равно (1 – u2/c2)1/2. Но относительно K метровая линейка движется со скоростью u. Отсюда следует, что длина твёрдой метровой линейки, движущейся в направлении своей длины со скоростью u, составляет (1 – u2/c2)1/2. Таким образом, движущаяся твёрдая линейка короче, чем та же линейка, находящаяся в покое, причём тем короче, чем быстрее она движется.…

Рассмотрим теперь секундомер, покоящийся длительное время в начале координат (x' = 0) системы K'. Тогда t = 0 и t = 1 соответствуют двум последовательным ударам этих часов. Для этих моментов времени первое и четвёртое уравнения преобразования Лоренца дают:

t = 0,

t = 1/(1 – u2/c2)1/2.

Относительно системы K часы движутся со скоростью u; при наблюдении из этой системы отсчёта между двумя ударами этих часов проходит не секунда, а t =1/(1 – u2/c2)1/2 секунд, т. е. несколько большее время. Часы, вследствие своего движения, идут медленнее, чем в состоянии покоя”. — Видим, что формулы (2) и (3) получены, Эйнштейном путём последовательного и поочерёдного применения преобразования Лоренца к параметрам x и t, связанных прямой зависимостью x = ct.

Далее продолжим рассуждать за Эйнштейна. С помощью той же, используемой Эйнштейном, подстановки t = x/c два последних преобразования Лоренца представим одним выражением:

x'/x = t'/t = (1 – u/c).(1 – u2/c2) – 1/2 .

Оно означает, что преобразования Лоренца удовлетворяют сформулированному школьником необходимому условию (4): параметры x'/x и t'/t описываются одной и той же функцией деформирования, которая с увеличением скорости u/c непрерывно уменьшается, стремясь к нулю при u = с и подтверждая тем самым наш выбор в пользу соотношения (7). Аналогичные же параметры соотношений Эйнштейна (2) и (3) описываются обратными функциями, так что:

L/L0 = T0 /T = (1 – u2/c2)1/2.

Как же такое могло случиться? Здесь уместно заметить, что преобразования или группа Лоренца не являются количественными, а сводятся к сдвигу в пространстве или повороту системы координат относительно её начала. Сдвига во времени (входящего в преобразования или группу Пуанкаре) этими преобразованиями также не предусмотрено: Лоренц не считал t' истинным физическим временем системы K', а рассматривал его как некую вспомогательную величину, имеющую чисто формальный смысл. Тогда ответ на поставленный вопрос может быть таким: преобразования Лоренца, строго говоря, можно применять только к оценке поведения линейки. Подвергать преобразованиям одновременно оба параметра x' и t', связанных простым соотношением x' = ct', нельзя. Если мы преобразовали расстояние x', то поделив преобразованную величину на константу c, мы получим формулу (7) и тем самым преобразуем и время t'. При поочерёдном преобразовании обоих параметров x' и t' происходит двойное преобразование, ведущее к неверному результату. Налицо совершенно нелепая ошибка — результат игнорирования строгого содержания преобразования Лоренца — и давшая нам повод усомниться в надлежащем усердии Эйнштейна в школьные годы. Впрочем, автор его за это не осуждает, ибо сам в школьные годы не отличался особым усердием.

Как видим, соотношения Эйнштейна (2) и (3) в конечном счёте оказываются не согласованными ни с постулатом постоянства скорости света, ни с квантовой механикой, ни с наблюдениями поперечного эффекта Доплера, ни даже с преобразованиями Лоренца, на которые они якобы непосредственно опираются. А СТО — это персональная ошибка А. Эйнштейна, которую мировая научная общественность по каким-то причинам не желает или не в состоянии осознать и исправить. А это — очень просто.

Как мы здесь убедились, всё становится на свои места, если в качестве элементарного объекта физического исследования рассматривать не изолированную материальную частицу (классическая физика), а материальную пару частица-поле. Иными словами, если учитывать наличие важного посредника между материальной частицей или телом и пространством-временем — физическое или силовое поле. Такую физику мы называем неоклассической, и её огромные возможности продемонстрированы на нашем сайте в статье: “Единство физической картины мира или Очерки неоклассической физики” (http://www.neophysics.narod.ru).