Пародоксы теории относительности
Таким образом, одновременность пространственно разобщенных событий перестает быть чем-то абсолютным, как это принято считать в повседневном макроскопическом опыте, а становится зависящей от выбора системы отсчета и расстояния между точками, в которых происходит события. Эта относительность одновременности пространственно разобщенных событий свидетельствует о том, что пространство и время тесно связаны друг с другом, т.к. при переходе о одной системе отсчета к другой, физически эквивалентной, промежутки времени между событиями становятся зависящими от расстояний (нулевой промежуток становится конечным и наоборот).
Итак, постулаты Эйнштейна помогли нам прийти к новому фундаментальному положению в физической теории пространства и времени, положению о тесной взаимосвязи пространства и времени и об их нераздельности, в этом и состоит главное значение постулатов Эйнштейна.
Основное содержание теории относительности играет постулат о постоянстве скорости света. Основным аргументов в пользу этого является та роль, которую отводил Эйнштейн световым сигналам, с помощью которых устанавливается одновременность пространственно разобщенных событий. Световой сигнал, распространяющийся всегда только со скоростью света, приравнивается, таким образом, к некоторому инструменту, устанавливающему связь между временными отношениями в различных системах отсчета, без которого якобы понятия одновременности разобщенных событий и времени теряют смысл. Необходимость такого истолкования содержания теории относительности легко доказывается, если обратиться к одному из возможных выводов преобразований Лоренца, опирающемуся на постулат относительности и вместо постулата о постоянстве скорости света использующему лишь допущение о зависимости массы тела от скорости.
Вывод преобразований Лоренца без постулата о постоянстве скорости света.
Для вывода преобразований Лоренца будем опираться лишь на “естественные” допущения о свойствах пространства и времени, содержавшиеся еще в классической физике, опиравшейся на общие представления, связанные с классической механикой:
1. Изотропность пространства, т.е. все пространственные направления равноправны.
2. Однородность пространства и времени, т.е. независимость свойств пространства и времени от выбора начальных точек отсчета (начала координат и начала отсчета времени).
3. Принцип относительности, т.е. полная равноправность всех инерциальных систем отсчета.
Различные системы отсчета по-разному изображают одно и то же пространство и время как всеобщие формы существования материи. Каждое из этих изображений обладает одинаковыми свойствами. Следовательно, формулы преобразования, выражающие связь между координатами и временем в одной – “неподвижной” системе 
с координатами и временем в другой – “движущейся” системе 
, не могут быть произвольными. Установим те ограничения, которые накладывают “естественные” требования на вид функций преобразования: 
1. Вследствие однородности пространства и времени преобразования должны быть линейными.
Действительно, если бы производные функций 
по 
не были бы константами, а зависели от то и разности 
, выражающие проекции расстояний между точками 1 и 2 в “движущейся” системе, зависели бы не только от соответствующих проекций 
, в “неподвижной” системе, но и от значений самих координат что противоречило бы требованию независимости свойств пространства от выбора начальных точек отсчета. Если положить, что проекции расстояний вида x‘ = 
= 
зависят только от проекций расстояний в неподвижной системе, т.е. от x = 
, но не зависит от 
, то
при 
т.е. 
или 
.
Аналогично можно доказать, что производные 
по всем другим координатам 
также равны константам, а следовательно, и вообще все производные по 
суть константы.
2. Выберем "движущуюся" систему 
таким образом, чтобы в начальный момент 
точка, изображающая ее начало координат, т.е. 
совпадала с точкой, изображающей начало координат "неподвижной" системы, т.е. 
, а скорость движения системы была бы направлена только по 
Если мы также учтем требование изотропности пространства, то линейные преобразования для системы отсчета , выбранной указанным образом, запишутся в виде 
Здесь отсутствуют члены, содержащие 
и 
в выражениях 
и 
, в силу изотропности пространства и наличия единственного выделенного направления вдоль оси , соответственно постановке задачи. На этом же основании в выражениях для 
и 
отсутствуют члены, пропорциональные, соответственно, и , а коэффициенты 
при и одинаковы. Члены, содержащие и 
, отсутствуют в выражениях для и в силу того, что ось все время совпадает с осью . Последнее было бы невозможно, если бы и зависели от и .
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9