Специальная теория относительности А Эйнштейна - величайшая афера в истории физики (стр. 2 из 23)

Во-первых, из неё следует невозможность для материальных тел двигаться относительно мирового эфира со скоростью, выше скорости распространения световых волн (свободных упругих колебаний) в этой же среде. Поскольку классический закон сложения скоростей в концепции Лоренца-Фиджеральда сохраняется, относительная скорость двух материальных тел в ней может приближаться к 2C. Это когда два материальных тела движутся навстречу друг другу, каждый со скоростью, близкой к скорости света относительно эфира. Две световые волны, движущиеся навстречу друг другу, имеют относительную скорость 2C.

Во-вторых, несмотря на то, что линейные размеры движущихся материальных тел сокращаются в направлении движения согласно формуле (10), самому участнику движения обнаружить это затруднительно, поскольку в равной степени будет сокращаться длина измерительной линейки.

В-третьих, если в движущейся системе пройденный путь будут измерять собственным эталоном длины, то из-за сокращения его размеров в направлении движения фактически пройденный путь будет меньше измеренного. Соответственно и фактическая скорость (расстояние, пройденное в единицу времени) окажется меньше измеренного при помощи сократившегося собственного эталона длины движущейся системы.

Рассмотрим две Декартовы системы координат K и K’ (Рис. 5), оси которых параллельны и однонаправлены. Пусть система K покоится относительно эфира, а система K’ движется относительно него прямолинейно и равномерно со скоростью V вдоль оси x.

K K’ x'

V

0 Vt x

Рис. 5

Расположим в движущейся системе некий материальный объект так, чтобы начало его совпадало с началом отсчёта системы координат K’, а конец с некоторой координатой x’ в этой системе. В классической физике переход от координат системы K к координатам в системе K’ и обратно описывается преобразованиями Галилея:

x=Vt+x’ (11).

x’=x-Vt (12).

Как предположение, сделанное Лоренцем и Фиджеральдом, отразится на преобразованиях Галилея? Если просто представить себе некую воображаемую движущуюся систему, не содержащую материальных объектов, то никак. Параметры пространства и времени в концепции Лоренца – Фиджеральда никак не изменяются относительно классических представлений. Однако если в системе, движущейся относительно мирового эфира, присутствует какое-либо материальное тело, то его размеры претерпят продольное сокращение согласно (10), что покажет измерение эталоном неподвижной системы. Но в подвижной системе одновременно с длинной объекта сократится и эталон длины. Поэтому измеренная этим эталоном длина объекта не будет изменяться, с какой бы скоростью ни двигался материальный объект. Будем считать, что величина x’, это есть именно длина материального объекта, измеренная в подвижной системе K’ собственным эталоном длинны. Тогда с учётом сокращения Фиджеральда (10) для движущихся материальных тел преобразования Галилея (11), (12) в рассматриваемом нами случае приходят к виду:

Выражения (13) и (14) впервые выведены Лоренцем и именно их следует называть “Преобразованиями Лоренца”. Они соответствуют преобразованиям Галилея в классической физике при условии, что величина x’, это длина материального объекта в направлении движения относительно мирового эфира, измеренная в подвижной системе собственным эталоном длины.

Какая скорость соответствует скорости V, если пройденный путь измерять эталоном длины подвижной системы? Для выяснения этого вопроса рассмотрим процесс движения K’ относительно K вблизи момента времени t=0. Из (13) или (14)

Продифференцируем обе части равенства по времени:

откуда:

Следующий шаг в развитии концепции Лоренца и Фиджеральда сделал Макс Планк. (В литературе упоминаются ещё несколько авторов, независимо сделавших такой же вывод.) При этом он исходил из принципа относительности Галилея. Галилей когда-то высказал его в таком неформальном виде: “В каюте корабля летают бабочки, из сосуда в сосуд падают капли, люди бросают друг другу фрукты …. Все эти многообразные движения, совершающиеся в каюте, происходят совершенно одинаково, покоится ли корабль или движется равномерно”. То, что механические явления протекают одинаково в системах, движущихся относительно друг друга прямолинейно и равномерно (инерциальных системах), считается твёрдо экспериментально установленным фактом. В КЛФП в системе, движущейся относительно мирового эфира, для реализации принципа относительности Галилея должны буквально выполняться законы механики: в частности, второй закон Ньютона и закон сохранения энергии, причём независимо от скорости движения системы. Пусть, например, материальный объект, движущийся вместе с системой K’, имеет массу m. Приложим к нему силу F на отрезке пути dS. В движущейся системе должен буквально выполняться второй закон Ньютона: F=d(mV’) / dt. Однако реально пройденный относительно эфира путь составит dS=V×dt. Тогда изменение кинетической энергии тела составит:

Подставив сюда значение V’ из (15), получим:

Откуда после интегрирования обоих частей уравнения получим:

При b=0, Ek=0, следовательно, const= -mC2. Если представить полную энергию тела в виде суммы кинетической и некой “нулевой” энергии: Eп=Ek+E0, то Ek=Eп-E0. Сопоставляя это выражение с (17) можно прийти к выводу, что

E0= mC2 (19).

Формулы (18), (19) приведенным способом выведены выдающимся немецким физиком Максом Планком, как видим, строго в рамках концепции Лоренца-Фиджеральда.. Поэтому его так же можно с полным правом считать соавтором этой концепции. Официально формулы ложно приписываются А. Эйнштейну. Справедливость формулы (19) была подтверждена в ядерной физике, где дефект массы между исходными компонентами и продуктами ядерных реакций выражается в соответствующем выделении энергии.

Формулы (18) и (19) выводились с учётом замедления движения материальных тел относительно мирового эфира по сравнению с классическими представлениями. Но в самой подвижной системе, где для измерения пройденного пути имеется только собственный эталон длины, классические законы механики продолжают выполняться буквально, независимо от скорости движения. Действительно, если в (16) вместо фактически пройденного расстояния относительно эфира dS = Vdt, взять величину пройденного пути, измеренную собственным эталоном длины подвижной системы dS = V’dt, то получим:

то есть, имеем классическое значение кинетической энергии.

В шутливой форме картину, которую рисует КЛФП, можно было бы представить примерно так: По дороге едет мужик на телеге, запряжённой лошадью. На увеличение скорости телеги затрачивается мощность в одну лошадиную силу. Мужик измеряет пройденный путь одометром, а время секундомером. И всё у него идёт прекрасно. Вычисленная скорость телеги увеличивается в строгом соответствии со вторым законом Ньютона. Никакого ограничения скорости не ощущается. Вот она уже превысила скорость света и продолжает расти, стремясь к бесконечности. И всё бы было хорошо, но тут мужик замечает, что верстовые столбы вдоль дороги попадаются не так часто, как следует из его расчётов, и, если вычислить скорость по количеству верстовых столбов, пройденных в единицу времени, то окажется, что она не выше скорости света. А без шуток в КЛФП буквально выполняется принцип относительности движения, неформально высказанный Галилеем. Если движущаяся система замкнута, изолирована от внешнего мира и является инерциальной, то механические явления протекают в ней в соответствии с классическими законами, независимо от скорости движения относительно мирового эфира. Внутри движущейся изолированной системы движущееся материальное тело имеет меньшую фактическую скорость, чем в классической механике, но в равной степени сокращается и расстояние. Поэтому оно достигает одних и тех же точек за одинаковые промежутки времени независимо от скорости подвижной инерциальной системы. (Пользуясь терминологией СТО, можно сказать, что в КЛФП инвариантным в инерциальных системах является время протекания процессов.) То есть механические явления согласно КЛФП протекают в изолированных инерциальных системах в полном соответствии с законами классической механики. В ПРИЛОЖЕНИИ №4 показано, что с учётом эффекта Доплера в изолированной инерциальной системе частота и длина волны оптических источников, находящихся внутри системы, воспринимаются такими же, как и в системе, неподвижной относительно мирового эфира. Там же показано, что тонкими экспериментами в области оптических явлений движение инерциальной системы относительно мирового эфира всё же может быть обнаружено. Попытки трактовать принцип относительности Галилея в форме “никакими экспериментами не может быть обнаружено” являются неправомерными. Гениальность Галилео Галилея заключается в том, что он сказал не больше, но и не меньше того, что сказал. Освещённость каюты корабля, вид пассажиров и бабочек, цвет фруктов не зависят от скорости его движения, а про более тонкие оптические эксперименты Галилей ничего не упоминал.