Гносеологическая ошибка Эйнштейна и кинематические явления (стр. 1 )

Пояснение

к  Части 2. Преобразование Лоренца

статьи «Гносеологическая ошибка Эйнштейна и кинематические явления»

Предлагаемое читателям исследование не является учебником и предназначено для специалистов (физиков и философов). Мы старались уделить большое внимание физической сущности релятивистских явлений, избегая громоздкого математического формализма. Поэтому здесь вы не найдете, например, вывод преобразования Лоренца и интересные физические аспекты, сопутствующие доказательству. Это материал для специальной статьи.

Специалисты, знакомящиеся с нашим исследованием, наверняка знакомы с книгой «специальная теория относительности». Автор добросовестно собрал объемный материал и попытался дать подробное объяснение явлений СТО. Я предлагаю вам сравнить два издания этой книги (издание 1969 г. и издание 1977 г.). Сравнение позволяет уловить общую тенденцию в вопросах интерпретации физических явлений.

В издании 1969 г. автор старается донести до читателя физический смысл явлений. Он пытается объяснить суть парадоксов и «доказать»,  что парадоксы не есть логические противоречия, хотя сделать это логически непротиворечиво было практически невозможно. В издании 1977 г. автор во всю мощь использует тензорный анализ, оставляя меньше времени на выявления физического смысла. Такова общая тенденция авторов современных учебников: подменять математическим формализмом необходимость объяснений. Нагромождение математики создает иллюзию «научности».

Сравните наш и стандартный подходы к описанию релятивистских явлений. Вы убедитесь, что после исправления гносеологической ошибки математический аппарат стал простым, а объяснения изящны и не имеют парадоксов.

Следствия для физики мы не излагаем. Их много, как много разделов в физике. Каждый специалист сможет это сделать для области своих интересов.

Гносеологическая ошибка Эйнштейна и кинематические явления

Часть 2. Преобразование Лоренца

В. Кулигин, М. Корнева, Г. Кулигина

Кафедра электроники

(Исследовательская группа «АНАЛИЗ»), Физический факультет

Воронежский Госуниверситет

Университетская пл.1 Воронеж, 394018, Россия

e-mail: *****@***ru

Аннотация.  В рамках классических пространственных и временных представлений дана новая интерпретация преобразования Лоренца. йнштейна в объяснениях и парадоксах устранены. Обнаружено, что скорость объектов может превышать скорость света. Сделан вывод о необходимости пересмотра релятивистской механики и электродинамики.

Ключевые слова:  гносеологическая ошибка, модифицированное преобразование, пространство, время, релятивистские эффекты.

Введение

В первой части мы объяснили причину парадоксов СТО эпистемологической ошибкой допущенной А. Эйнштейном. Чтобы дать преобразованию Лоренца корректную интерпретацию, мы должны вернуться к классическим представлениям о пространстве и времени. Евклидово пространство является общим для всех инерциальных систем отсчета. Пространство однородно и изотропно. Время является единым для инерциальных систем. Время однородно и непрерывно. Все инерциальные системы равноправны.

Мы используем световые лучи для передачи и восприятия информации. Если существует относительное движение между источником света и наблюдателем, тогда могут возникнуть искажения информации благодаря искажению параметров луча.

Параметрическое преобразование Галилея и преобразование Лоренца описывают искажения, зависящие от относительной скорости движения при сохранении скорости света. Никаких искажений пространства и времени не происходит. Мы продолжим анализ кинематических явлений теперь уже в рамках преобразования Лоренца. Главное внимание мы уделим физическому смыслу явлений, избегая громоздких математических выражений.

Наблюдаемая скорость объекта

Поскольку мы сохранили классическое пространство и время мы можем ожидать качественную аналогию между преобразованием Лоренца и параметрическим преобразованием Галилея.

Пусть мимо наблюдателя N  движется по прямой линии световой источник S. Наблюдатель снабжен часами и линейкой. Он измеряет скорость vнаб видимого объекта S, зависящую от угла наблюдения.

Рис. 1 полностью совпадает с рисунком в [1] при анализе явления аберрации света. Мы не будем обсуждать уже известное нам объяснение аберрации. Оно качественно совпадает с объяснением в [1]. Заметим, что в преобразовании Лоренца истинные скаляры являются характеристиками сущности.

Рис. 1 Явление аберрации.

Итак, наблюдатель получает формулу зависимости наблюдаемой скорости от угла наблюдения.

  (2.1) 

Выражение (2.1) является универсальным. Оно получено непосредственно в системе отсчета наблюдателя. Необходимость в использовании преобразований возникает только при сравнении двух инерциальных систем.

Если реальная относительная скорость движения инерциальных систем постоянна, то мы сможем отделять сущность от наблюдаемого явления, используя угол наблюдения   как условие.  Все значения vнаб есть наблюдаемые явления. Они зависят от .

Когда мы проводили анализ в рамках параметрического преобразования Галилея  [1], скорость v в выражении (2.1) была реальной скоростью относительного движения инерциальных систем отсчета. Эту скорость мы измеряли при . Является ли  теперь скорость v реальной скоростью относительного движения в преобразовании Лоренца? На этот вопрос мы ответим позже. Сейчас скорость v есть vнаб при .

Наблюдаемые и реальные величины

Раньше мы написали универсальное выражение (2.1) для наблюдаемой скорости. Такими же универсальными являются формулы для наблюдаемых длин движущихся отрезков , для наблюдаемых интервалов времени , для эффекта Доплера :

;  ; 

  (3.1)  (3.2)  (3.3)

Являются ли величины , f  и характеристики сущности? Если бы мы использовали параметрическое преобразование Галилея, в котором время не фигурирует в формулах преобразования, тогда мы имели простое решение. Величины , f  иявляются характеристиками сущности.

Но в преобразовании Лоренца время t преобразуется одновременно с координатой x. Мы не имеем уверенности в том, что величины , f  и есть характеристики сущности. Если бы они являлись характеристиками сущности, то мы имели те же результаты, что и в преобразовании Галилея.

Здесь нам понадобятся численные результаты «мысленных экспериментов» А. Эйнштейна: «сжатие масштаба» и «замедление времени». Эйнштейн проводил рассуждения для случая, когда субъект и объект наблюдения находились друг против друга. Такое положение соответствует углу наблюдения .

Сравнивая (3.1) и (3.3) с результатами мысленного эксперимента, мы получаем:

Индекс «0» мы присваиваем величинам, измеренным в системе отсчета неподвижного источника света.  С учетом полученных выражений мы запишем формулы (3.1) – (3.3)

;;    (3.4)

Реальная скорость относительного движения

В предыдущем параграфе мы получили выражения для различных эффектов в рамках преобразования Лоренца. Мы получили выражение (2.1) для наблюдаемой скорости относительного движения двух инерциальных систем отсчета. Мы получили выражения для наблюдаемых интервалов времени и наблюдаемых длин отрезков (3.4). Теперь нам предстоит определить реальную скорость относительного движения инерциальных систем и ответить на другие вопросы.

Нужен специальный ключ чтобы открыть эту научную тайну. Этот ключ есть критический угол наблюдения .

  (4.1)

Критический угол представляет особый интерес. Описания эффектов при имеют весьма простой вид. Выпишем выражения отрезков координат и интервала времени. Обратите внимание на то, что при критическом угле наблюдения пространственные и временные отрезки не искажаются!