Новая интерпретация теории относительности (стр. 3 из 7)

На фиг. 1 можно явно показать величину скорости v . Так как

, что является уравнением окружности, то мы получаем фиг. 1б. Из фиг. 1б видно, что при мы имеем

что является переходом от преобразований Лоренца к преобразованиям Галилея. При v > c наша модель теряет смысл.

В модели можно определить и так называемое пространство событий . Очевидно, что им является полуплоскость над прямой ДД ` , где каждая точка может быть охарактеризована временем и местом. Рассмотрим, как в модели интепретируется проблема одновременности двух событий. Пусть из точки М (фиг. 1а), лежащей посредине между А и В , в системе K в точки A и B испущены световые сигналы. В собственной системе отсчета K наблюдатель в Д обнаружит, что эти сигналы придут в точки A и B одновременно. Однако с точки зрения наблюдателя в Д ` , эти сигналы в точки A` и B` придут неодновременно. Таким образом, понятие одновременности становится относительным в зависимости от того, по отношению к какой системе отсчета рассматривается этот процесс.

Далее, согласно СТО, чтобы измерить длину движущегося стержня относительно неподвижной системы отсчета, необходимо определить координаты конца и начала стержня в этой системе отсчета, но обязательно одновременно. Это требование одновременности ведет к тому, что длина стержня при измерении его в системе отсчета, относительно которой он движется, оказывается меньше, чем при измерении его в системе отсчета, где он покоится. То есть

Каким образом эта ситуация отображается в модели СТО ? Если из точки М (фиг. 1), расположенной посредине стержня AB , в точки A и B послать световые сигналы, то наблюдатель в Д обнаружит, что по его часам эти сигналы придут в точки A и B одновременно. По отношению же к стержню A`B` световые сигналы придут одновременно в точки A` и B``.. Но расстояние A`B`` и есть длина

, численно равная, согласно фиг. 1, величине

Таким образом, по отношению стержню A`B` модель СТО адекватно отображает сокращение первоначальной длины

, имеющее место и в реальной ситуации. Причем, как и в СТО, в модели СТО (фиг. 1) указанное сокращение также связано с понятием одновременности.

В СТО физическая скорость света определяется из выражения

. Как эта ситуация отображается в модели ? В этом случае для наблюдателя в Д длина стержня AB равна нулю, т. е. собственной системы отсчета больше не существует. Остается только световой сигнал. Движение светового сигнала соотносить не с чем. Модель СТО показывает, что световой сигнал системой отсчета являться не может. Для светового сигнала не существует собственной системы отсчета. Если часами считать сам свет, то эти часы не идут, они стоят. Почему это происходит ?

В свое время Ньютон задался целью искуственно выделить некоторую основную всеобщую систему референции , к которой можно было бы отнести все наблюдаемые величины. В соответствии с этим замыслом Ньютон и построил систему абсолютного пространства-времени. Современная физика отказалась от ньютоновской системы референции и избрала новую скорость света. Именно к ней теперь относятся все наблюдаемые величины. Но, как можно видеть из модели СТО, световой сигнал не может в качестве системы отсчета, системы референции избирать самого себя. Отсчет временного процесса (движение луча света) может происходить только по отношению к стержню AB , но не по отношению к самому себе.

В модели СТО можно отобразить ситуацию, когда одна из систем отсчета движется равномерно-ускоренно (фиг. 2)

В этом случае величина c ` (на фиг. 2 справа) будет иметь вид

где

- равномерное ускорение, x -текущая координата. Величина же скорости света c` (на фиг. 2 слева ) по прежнему имеет вид . Как видно из фиг. 2, симметрия двух систем отсчета (их равноправие) уже теряется. Из фиг. 2 также видно, что переход системы отсчета K` из состояния равномерного и прямолинейного движения в состояние ускорения изменяет внутренние отношения в ускоренной системе отсчета K` из-за изменения величины скорости света c` , в то время как в СТО (фиг. 1) скорость света c` изменялась из-за перемены внешних отношений между двумя системами отсчета K и K` . В общем же случае в неравномерно-ускоренных системах отсчета или в гравитационных полях величина скорости света обобщается и принимает вид

или, развернуто

где

, - метрические коэффициенты или гравитационные потенциалы , a

Отсюда величина инвариантного интервала равна

(10)

что является первой ступенью для построения общей теории относительности. Однако в (10) величина

есть скорость света в ускоренной системе отсчета K` с точки зрения условно-неподвижного наблюдателя. Она и определяет собой скорость всех временных процессов в K` .

В равномерно-ускоренной системе отсчета имеем

или в соответствии с фиг. 2.

Таким образом, наша модель вполне адекватно отображает пространственно-временные отношения в СТО и, изучая ее, мы можем глубже понять сущность этой теории.

Подведем предварительные итоги :

1. Псевдоевклидовое пространство-время является следствием пространственно-временных отношений между структурными элементами физической материи и связывающих их полей. Утверждение о том, что электродинамика Максвелла-Лоренца выявляет псевдоевклидов характер пространства-времени, неверно по сути. Поля, распространяющиеся со скоростью света, не выявляют псевдоевклидовую геометрию, якобы существующую до этого, а организуют, формируют ее. Метрика пространства-времени не дана заранее, а создается безмассовыми полями посредством установления пространственно-временных отношений между массивными материальными объектами.

2. Инвариантная величина

есть истинная неизменяемая протяженность движущегося тела потому она и инвариантна. Описывается же она через пространственно-временные характеристики светового сигнала. И только благодаря неуничтожимому движению светового сигнала пространство и время объединяются в единое пространственно-временное многообразие.

3. Величина

или является скоростью света в движущейся равномерно и прямолинейно или, соответственно, ускоренно системах отсчета с точки зрения условно-неподвижного наблюдателя по отношению к истинной протяженности движущегося стержня, равной . Отсюда . Скорость c` и определяет скорость всех временных процессов в этих системах отсчета.

Таким образом, согласно изложенной выше интерпретации, в СТО нет ничего, кроме описания пространственно-временных свойств безмассовых полей в различных ИСО. Этот вывод, примененный к общей теории относительности, не затрагивая математической структуры ОТО, кардинальным образом изменяет ее интерпретацию, позволяя переосмыслить традиционный геометрический подход в теории гравитации ( [2], c. 28-39).

3. К ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

В современной физике понятие кривизны пространства-времени до сих пор овеществляется. Но является ли кривизна чем-то субстанциональным, наподобие пространственной протяженности и временной длительности - неотъемлемых атрибутов материальных вещей, событий, процессов ?Нет, понятие кривизны отображает совершенно конкретные в каждом отдельном случае пространственно-временные математические отношения. А отношения по природе своей не имеют иного субстрата, кроме того, которым обладают носители данных отношений. Нет и не может быть отношений самих по себе , в виде некоторой субстанции, существующей помимо или наряду со своими носителями. Поэтому искать абстрактное отношение кривизны в "чистом виде" - вблизи звезд или в межгалактическом пространстве - такое же бесполезное занятие, как и попытка отыскать отношение собственности на фасадах домов, на полках магазинов и т. п. Или, например, производственные отношения - на руках и лицах рабочих и интеллигенции. Геометрические отношения, как и любые другие, сами по себе не имеют какой-либо иной объективной реальнности, помимо той, какую дают им носители данных отношений. Поэтому бессмысленными выглядят тезисы типа следующего: "в мире нет ничего, кроме искривленного пространства-времени". Не составляет особого напряжения ума для уяснения того простого и очевидного факта, что кривизна не является атрибутивно-субстратной хараектеристикой пространства-времени, а представляет собой результат определенного отношения геометрических величин, причем не просто двучленного, а сложного и многоступенчатого математического отношения.