Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
3. Вихідні дані до роботи: законодавчі та нормативні акти України, праці вітчизняних та зарубіжних вчених-економістів, періодичні видання, підручники...полностью>>
'Сценарий'
1 ведущий. Сегодня наша встреча посвящена знаменательной дате. 23 февраля – День защитника Отечества отмечается в нашей стране 1918 года. Этот день –...полностью>>
'Презентация'
Достаточно грамотный и достаточно квалифицированный персонал не всегда правильно реагирует на запрос. Не в каждой торговой точке ответ на вопрос: «Ко...полностью>>
'Документ'
В истории Университета и Гимназии выдающееся место принадлежит великому русскому ученому и организатору образования М. В. Ломоносову. Около 30 лет ег...полностью>>

Главная > Документ

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Новая интерпретация преобразования Лоренца

Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А.

(Исследовательская группа АНАЛИЗ, )

Аннотация. Дана новая интерпретация преобразования Лоренца. Это преобразование дает отображение объектов с помощью световых волн из одной инерциальной системы отсчета в другую. Оно не отвергает преобразование Галилея, которое применимо для материальных тел. Преобразование Лоренца, как и Галилея, опирается на общее для всех инерциальных систем пространство и единое для них время. Это положение позволяет развить волновой вариант теории Ритца (галилеевская электродинамика). Показано, что преобразование Лоренца, сохраняющее уравнения Максвелла инвариантными, имеет дело с действительным объектом и его положением в пространстве и с мнимым отображением этого объекта световыми лучами. Угол аберрации это угол между направлением на действительное положение объекта и направлением на видимое (мнимое) его положение. Ошибка Эйнштейна в том, что он не принял во внимание это обстоятельство. Все «искажения» относятся к мнимому объекту.

Введение

Современная релятивистская теоретическая физика оказалась в тупике не сейчас. Корни кризиса уходят в конец XIX века, когда агрессивный позитивизм буквально задавил материалистическое миропонимание. Стремление к поиску научной истины стало подменяться служению авторитетам и их точке зрения. Не останавливаясь на известных фактах истории, отметим, что СТО является интерпретацией преобразований Лоренца, предложенной Эйнштейном.

Анализ показал [1], что в своих гениальных «мысленных экспериментах» Эйнштейн допустил ошибки. Эти ошибки обусловлены слабым пониманием сущности физических процессов. Особенно отчетливо противоречия проявляются при интерпретации явлений, связанных с вращательным движением (парадокс Эренфеста и др. парадоксы).

Тем не менее, благодаря рекламности (пиару, как принято говорить сейчас) эта теория прочно заняла свое место в физике вопреки здравому смыслу и логике. Теория относительности Эйнштейна буквально извратила содержание физики от ньютоновской механики до квантовой электродинамики. Сказки о «предельном переходе» при малых скоростях движения это миф, поскольку предельный переход – явление не только формально-математическое. При переходе должно существовать и концептуально-понятийное соответствие, которого не существует.

Здесь нам следует упомянуть о соответствии СТО экспериментам. Их буквально «притягивают за уши» к СТО и ОТО [2]. Не упомянули мы о многих предрассудках и заблуждениях, порожденных теорией относительности.

Мы проанализировали много вариантов решения этой тупиковой проблемы (баллистическая гипотеза Ритца, различные «эфирные» теории и т.д.). Наиболее интересным оказалась гипотеза о том, что электромагнитная волна в вакууме представляет собой самостоятельный вид материи и для нее должно быть свое преобразование. Что касается механики, то преобразование Галилея здесь отвечает физике явлений. Этот вариант мы назвали «Волновым вариантом гипотезы Ритца».

В данной работе дана новая интерпретация преобразования Лоренца, которая радикально меняет взгляд на релятивистские явления и устраняет противоречия в их объяснении. Вскрыты ошибки в теории относительности А. Эйнштейна.

  1. Два способа отображений

Теория относительности А. Эйнштейна, несмотря на критику, достаточно долго удерживается «на плаву» только по утверждению, что ее «подтверждает» теория ускорителей элементарных частиц и эксперименты, проводимые на них. Вопрос этот не простой, поскольку ни одна из альтернативных гипотез не смогла привести достаточно убедительную альтернативу в свою пользу. Мы попробуем изложить свою точку зрения и аргументы, опираясь на волновой вариант теории Ритца.

Этот вариант сохраняет мгновенное дальнодействие и преобразование Галилея для материальных объектов. Для всех видов материи пространство является общим, а время – единым (в том числе и для света). Баллистическая гипотеза в теории Рица отклоняется и заменяется другой: свет в вакууме рассматривается как особая форма материи. Только для света справедливо преобразование Лоренца.

Сначала необходимо дать предварительные пояснения, поскольку за 100 лет выводы из СТО уже столь основательно «вбиты» в сознание обывателя, что осмысление нового превращается в трудную работу. Итак, существует два вида отображений [3]

  1. 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.

  2. Отображение с помощью световых лучей. Иное дело – световые лучи. Они тоже способны передавать информацию. Однако эта информация в отличие от мгновенного отображения может восприниматься с искажениями. Преобразование Лоренца как раз и описывает такой способ. Заметим, что не случайно ни один «мысленный эксперимент» А. Эйнштейна не обходится без световых лучей. Сейчас наша задача будет состоять в том, чтобы проанализировать этот способ и сравнить его с классическим.

  3. Однако эти способы отображения не являются взаимоисключающими. Они взаимосвязаны. Всегда можно перейти от одного способа описания к другому, от мгновенного отображения к отображению с помощью световых лучей и обратно.

Замечание 1. Особенность преобразования Лоренца в том, что оно отображает механическое перемещение объектов с помощью световых лучей и дает отображение волнового процесса с сохранением постоянства скорости света во всех инерциальных системах. Это обстоятельство накладывает определенные условия на интерпретацию явлений электродинамики.

Допустим, на футбольном поле футболист А пасует мяч бегущему футболисту В. Мяч летит со скоростью V. В системе отсчета «поле» мяч и футболист В встречаются в точке В*. Мяч проходит расстояние АВ*.

Рис. 1

В системе отсчета, связанной с бегущим футболистом В, мяч проходит расстояние А*В, которое отличается от АВ* (рис. 1).

Какое расстояние мяч пролетел в действительности, если его замерить в момент приема футболистом В? При мгновенном отображении (преобразование Галилея) этот вопрос теряет смысл. В каждой системе отсчета мяч пролетает свое расстояние.

Со светом картина иная, поскольку скорость света постоянна в любой инерциальной системе отсчета. Расстояние, пройденное светом от источника к наблюдателю, не зависит от выбора системы отсчета наблюдателя, а скорость света должна быть постоянна. По этой причине следует относиться с осторожностью к применению «механических» аналогий. Они не всегда бывают корректны.

Замечание 2. Отображение с помощью световых лучей (преобразование Лоренца) пространственных отрезков и интервалов времени из одной инерциальной системы отсчета в другую имеет кинематический характер. Оно не связано с реальным изменением отображаемых объектов.

Сопоставляя системы отсчета наблюдателя и источника света, мы можем выделить базовую систему отсчета. Это та система отсчета, в которой световой источник неподвижен. В базовой системе отсчета отсутствует эффект Доплера, аберрация света и другие явления. Параметры, измеренные в базовой системе отсчета, являются как бы эталонами (стандартами).

Наблюдаемые изменения (искажения), возникающие при отображении, когда наблюдатель переходит из одной инерциальной системы отсчета в другую, относятся к явлениям (о явлении и сущности см. в [4]). Например, наблюдаемое сокращение движущегося отрезка или наблюдаемое изменение темпа времени есть явление, т.е. искаженное отображение неподвижного отрезка или интервала времени из базовой системы в систему отсчета движущегося наблюдателя. Заметим, что в СТО А. Эйнштейна такой подход отсутствует. В ней явления истолковываются как реальные изменения, а не как кинематические явления.

Параметры, которые мы будем относить исключительно к базовой системе, мы будем помечать индексом «0».

Замечание 3. Электромагнитная волна отличается от материальных объектов. После излучения электромагнитной волны источником эта волна уже не зависит от «судьбы» породившего ее источника. Она может дифрагировать, отражаться, рассеиваться материальными телами и т.д. Казалось бы, что после излучения мы, рассматривая электромагнитную волну, можем «забыть» об источнике. Однако это не совсем так.

Когда порождается световой луч, в момент излучения в этот луч источником закладывается определенная информация, например, диаграмма направленности излучения, поляризация, амплитуда, частота, фаза и т.д. То, что будет воспринимать наблюдатель, зависит, как известно, от относительной скорости инерциальных систем источника излучения и наблюдателя.

Если источник света движется в системе отсчета наблюдателя, то могут возникать искажения при регистрации наблюдателем характеристик светового сигнала, например, могут возникнуть явления аберрации света, эффект Доплера и др. Теперь мы можем перейти к описанию явлений, которые возникают при движении источника света относительно наблюдателя.

Замечание 4. Пусть, наблюдатель N движется относительно источника света S со скоростью V, как показано на рис. 2. Базовая система отсчета (x0, y, z, t0).

В момент излучения светового импульса источником S наблюдатель будет находиться в точке N*. В точке N световой импульс и наблюдатель встречаются. Из-за движения направление фронта световой волны наблюдатель будет воспринимать искаженным. Воспринимаемый наблюдателем фронт не будет перпендикулярен направлению SN. Из-за этого наблюдатель будет регистрировать положение источника в точке S* (аберрация света).

Рис. 2. V – скорость движения наблюдателя относительно источника; S* - мнимое изображение источника в момент приема светового сигнала; S – действительное положение источника в тот же момент времени; R – расстояние, измеренное наблюдателем в момент приема сигнала; R0 – действительное расстояние между источником и наблюдателем в момент приема сигнала наблюдателем.

Это интересный и важный факт. Поскольку наблюдатель воспринимает фронт волны в искаженном виде (повернутым), он как бы «достраивает» объект с его характеристиками, продолжая лучи перпендикулярно фронту. Это не субъективный, а объективный факт. То же делает и измерительный прибор, связанный с наблюдателем.

Фактически наблюдатель имеет дело с двумя объектами: с действительным объектом (сущность) и с его мнимым изображением (явление). Это важное обстоятельство релятивисты обходят. Действительное положение объекта описывается с помощью мгновенного отображения, а мнимое – с помощью достроенных световых лучей. Если же его принять во внимание, то вся эйнштейновская интерпретация релятивистских явлений разваливается как «карточный домик». Любые релятивистские эффекты (замедление времени, сжатие масштаба, эффект Доплера и т.д.) представляют собой явления, относящиеся только к мнимому положению объекта.

Это не случайное обстоятельство. Мах тоже не понял различия между сущностью и явлением. В результате он пришел к идеалистическим выводам, которые были разгромлены Лениным в книге «Материализм и эмпириокритицизм» [5]. Эйнштейн, объявлявший себя поклонником Маха, так не смог превзойти своего кумира. Это укор тем, кто ставит себя выше материалистического миропонимания и третирует материалистическое мировоззрение (да и любую философию естествознания), кто стремится «избавить физику от любой философии» и поставить себя выше философии.

Итак, наблюдатель имеет дело с двумя объектами. Первый или реальный объект, который создает световую волну, воспринимаемую наблюдателем. В силу конечной скорости распространения и относительного движения наблюдатель его не видит (положение S). Второй (наблюдаемый) объект является мнимым изображением, построенным на продолжении лучей (положение S*). В базовой системе (рис. 2) все явления, воспринимаемые наблюдателем (аберрация, эффект Доплера и др.), формируются в точке приема N.

Перейдем в систему отсчета наблюдателя (рис. 3). Здесь мы также сталкиваемся с явлением аберрации. Свет от источника S*, идущий под углом Θ к оси x, будет распространяться к наблюдателю конечное время. За время этого распространения

Рис. 3 Явления, происходящие в системе отсчета наблюдателя.

источник переместится со скоростью V в новое положение S. Таким образом, в момент приема светового сигнала источник будет находиться уже в другом месте по отношению к наблюдаемому исследователем положению. Наблюдатель будет видеть мнимое изображение. Это явление носит название аберрации света.

Таким образом, имеются два эквивалентных объяснения явления аберрации, но оба они опираются на существование реального объекта и его мнимого отображения.

2. Количественные выражения для явлений

Мы не отвергаем математический формализм преобразования Лоренца, а даем ему новую интерпретацию. Поэтому мы не будем здесь выводить известные соотношения, описание которых имеется в любом учебнике. Рассмотрим явления.

Как и преобразование Галилея, преобразование Лоренца описывает кинематические явления, т.е. явления, обусловленные относительным движением наблюдателя и объекта наблюдения [4]. Преобразование Лоренца показывает, как отображаются с помощью световых лучей линейные отрезки, пространственные интервалы и т.д. из базовой системы отсчета в систему отсчета наблюдателя. Вся эта отображенная информация относится к мнимому объекту. Она является объективной.

Из-за относительного движения наблюдателя и источника пространственные отрезки и временные интервалы отображаются светом с искажениями. Исследования показали, что преобразование Лоренца является частным случаем более общего преобразования [6].

Существует два подхода к интерпретации преобразования Лоренца.

Первый подход опирается на аналогию с преобразованием Галилея. Он опирается на классические представления о пространстве и времени. Пространство является общим для всех инерциальных систем отсчета, а время для них единым. Свет рассматривается как переносчик информации, который передает эту информацию с искажениями. Сразу же отметим, что в этом подходе «парадокс близнецов» исчезает. Темп их жизни не зависит от выбора системы отсчета и одинаков (время едино!). Кажущееся «замедление» темпа жизни движущегося близнеца есть следствие эффекта Доплера.

Второй подход опирается на постулаты Эйнштейна. Специальная теория относительности это авторская (эйнштейновская) интерпретация преобразования Лоренца. Позже мы покажем ошибки, сделанные Эйнштейном в его мысленных экспериментах. Они обусловили часть известных парадоксов СТО.

Классический подход, связанный с признанием действительного положения объекта и его наблюдаемого (мнимого) положения, противоречит СТО Эйнштейна, т.к. этим отрицается многомерный пространственно-временной формализм. Сейчас мы не будем «ковыряться» в этих противоречиях.

Мы начнем обсуждение явлений, вытекающих из преобразования Лоренца. Повторим, что при новой интерпретации пространство является общим для всех инерциальных систем, а время – единым. Ниже мы приведем результаты исследований, снабдив их краткими комментариями.

1. Наблюдаемая скорость движения объекта (явление). Пусть источник излучения покоится в базовой системе отсчета К0, а наблюдатель в движущейся системе К. В работе [6] дан вывод выражения для наблюдаемой скорости v движения мнимого источника в К. Эта скорость зависит от угла наблюдения Θ. Скорость vлор это скорость, входящая в преобразование Лоренца в качестве относительной скорости инерциальных систем отсчета. Наблюдаемая скорость равна

(2.1)

Она может превышать скорость света в вакууме.

Рис. 4

Полученный результат имеет интересные следствия. Когда мнимый источник света виден наблюдателю под углом Θ = 90о, мы имеем vнабл = vлор. Здесь наблюдаемая скорость совпадает с той скоростью, которая входит в преобразование Лоренца. Но это не означает, что скорость vлор является действительной скоростью относительного движения. Она искажена эффектом Доплера.

2. Критический угол наблюдения. В преобразовании Лоренца здесь существует критический угол наблюдения, при котором отсутствует эффект Доплера. Этот угол равен

(2.2)

Интересно отметить следующее.

  1. Во-первых, что при критическом угле наблюдения отсутствуют искажения при отображении интервалов времени и длин отрезков (нет явлений «замедления» времени и «сжатия» масштаба Δx = Δx0; Δy = Δy0; Δz = Δz0; Δt = Δt0). Это говорит о том, что для всех инерциальных систем отсчета пространство является общим, а время в них едино. Тем самым исчезает «парадокс близнецов» и ряд других.

  2. Во вторых, существование критического угла позволяет всегда осуществлять «синхронизацию часов» двух инерциальных систем (одна из проблем СТО), если посылать сигналы под этим углом.

  3. В третьих, можно найти действительную скорость относительного движения инерциальных систем отсчета. Для этого обратимся к рис. 4, где приведен график наблюдаемой скорости.

Действительная скорость относительного движения инерциальных систем наблюдается только при критическом угле наблюдения. Только при этом угле наблюдения отсутствуют искажения отрезков и интервалов времени: Δx = Δx0; Δy = Δy0; Δz = Δz0; Δt = Δt0. Действительная скорость относительного движения не зависит от угла наблюдения (в отличие от наблюдаемой скорости), постоянна и равна

(2.3)

Выражая в преобразовании Лоренца скорость vлор через V, можно записать модифицированное преобразование, которое имеет вид

(2.4)

Скорость V, входящая в преобразование, это скорость относительного движения двух объектов: наблюдателя и объекта наблюдения. Она вычисляется по классическому правилу сложения скоростей (правило параллелограмма). По этой причине нет необходимости в применении формулы сложения скоростей Эйнштейна и в использовании групповых свойств преобразования Лоренца (нет необходимости в последовательном использовании этого преобразования при переходе из одной системы отсчета в другую). И еще. Обратите внимание на первое соотношение в (2.4). Скорость V входит безо всяких «релятивистских корешков».

Итак, наблюдаемая скорость и критический угол, выраженые через скорость V, имеют вид:

Иллюстрация. Введение действительной скорости относительного движения позволяет дать новую интерпретацию релятивистским явлениям, например, «увеличению времени жизни» мезонов, как бы «подтверждающему» СТО. Расстояние, проходимое мезонами, равно

Мы можем эту формулу интерпретировать иначе. Время жизни мезонов не зависит от выбора инерциальной системы отсчета, а их действительная скорость относительного движения не зависит от угла наблюдения и может превышать скорость света.

3. Искажение наблюдаемого расстояния (явление). Расстояние R0 это расстояние между наблюдателем и положением источника света в момент приема (мгновенное отображение), а R – расстояние от наблюдаемой точки излучения до наблюдателя в момент приема (рис. 3).

(2.5)

4. Закон «преломления». Выражение (2.5) напоминает закон Снелиуса при прохождении света из одной среды в другую [4]. Поэтому по аналогии величину отношения синусов мы назовем законом «преломления» и введем «показатель преломления» nлор. Этот параметр нам будет часто встречаться в дальнейшем.

    (2.6)

5. Искаженное отображение скорости света (явление). Обратимся к выражению (2.5). Здесь возникает интересная ситуация.

  1. Свет в любой инерциальной системе отсчета имеет одну и ту же скорость с.

  2. Время T0 = R0/c , затраченное на прохождения расстояния R0, должно быть тем же и системе отсчета наблюдателя и источника (время едино!).

  3. В силу того, что расстояние R отличается от R0, мы вынуждены признать, что наблюдаемое (мнимое) расстояние R свет проходит с другой (мнимой) скоростью.

    В силу того, что наблюдаемое расстояние R изменилось, а фактическое время осталось тем же, изменилась и мнимая скорость света.

    Наблюдатель может заявить, что свет прошел расстояние R (S*N) за время T0. Следовательно, свет должен был бы распространяться как бы со скоростью (рис. 5), в то время как реально наблюдатель будет измерять в своей системе скорость c. Эта «трансформация» скорости возникла из-за относительного движения, из-за искажения фронта волны в точке ее приема.

    Рис. 5

    Запишем выражение для этой скорости

    (2.7)

Заметим, что волновое число k0 при распространении вдоль SN в системе отсчета наблюдателя не претерпевает изменений. Изменяется лишь направление вектора k0.

4. Эффект Доплера (явление). Выражение для эффекта Доплера. Его можно получить стандартным способом, но можно воспользоваться тем, что волновое число k0 сохраняет свою величину (но не направление!) в системе отсчета наблюдателя.

или (2.8)

5. Аберрация света (явление). Угол аберрации, определим как угол, связанный с изменением направления фронта волны воспринимаемого движущимся наблюдателем по отношению к направлению фронта волны в базовой системе отсчета.

(2.9)

6. Явление изменения ракурса движущегося источника (явление). С явлением изменения направления наблюдаемого фронта волны прямо связано явление изменения ракурса наблюдаемого источника. В системе отсчета источника лучи к наблюдателю распространяются под углом Θ0. Благодаря относительному движению наблюдатель будет воспринимать фронт волны так, как будто лучи подходят к нему под углом Θ (рис. 5). Из-за этого наблюдаемый объект будет казаться для него повернутым на угол аберрации [4], как показано на рис. 6. Это явление, поскольку мы говорим о мнимом изображении, сам же объект не меняет своей ориентации в пространстве.

Рис. 6. 1 – направление лучей в системе отсчета источника излучения; 2 – направление лучей воспринимаемых наблюдателем в своей системе отсчета.

Явление изменения ракурса имеет прямую связь с явлением либрации.

Теперь необходимо обратиться к «мысленным экспериментам» А. Эйнштейна.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Корнева М. В., Кулигин В. А., Кулигина Г. А (3)

    Документ
    Аннотация. Математически строго доказано, что уравнения Максвелла инвариантны относительно параметрического варианта преобразования Галилея. Это положение позволяет развить волновой вариант теории Ритца (галилеевская электродинамика),
  2. Корнева М. В., Кулигин В. А., Кулигина Г. А (2)

    Документ
    Аннотация. Показано, что преобразование Лоренца, сохраняющее уравнения Максвелла инвариантными, имеет дело с действительным объектом и его положением в пространстве и с мнимым отображением этого объекта в пространстве световыми лучами.
  3. Два вида зарядов в электродинамике

    Документ
    Аннотация. Доказано, что заряды в уравнениях Максвелла существуют два вида зарядов. Показано, что учет этих зарядов ведет к разделению уравнений на две независимых группы: уравнения для волн и уравнения для полей зарядов.
  4. Переход от явления к сущности

    Реферат
    Показана связь между философскими категориями «условие – явление – закономерность - сущность». Установлены признаки, отличающие сущность от явлений. Проанализирована сущность теории относительности.
  5. Все шедевры мировой литературы в кратком изложении сюжеты и характеры русская Литература XIX века олимп act москва 1996

    Литература
    В 84 Все шедевры мировой литературы в кратком изложении. Сюжеты и характеры. Русская литература XIX века: Энциклопедическое изда­ние. — М.: Олимп; Издательство ACT, 1996.

Другие похожие документы..