О динамике масштабов длины и времени в СТО

Рассмотрена суть парадоксов длины и времени
Автор
Сообщение
Aleksei38
#22789 2015-11-22 19:04 GMT

Известно, что экспериментальная проверка парадоксов длины и времени специальной теории относительности (СТО) является задачей технически сложной и затратной, поэтому поиск моделей, на которых можно наглядно пояснить указанные парадоксы, является актуальным.

Комментируя парадоксы СТО, Лоренц отмечал, что парадоксы сопровождаются физическими изменениями, а А.Эйнштейн, в свою очередь, отмечал, что они возникают в результате принятой методики измерения, есть результат измерения, представляют собой лишь следствие нашего способа рассматривать материальные объекты, а не какое-то изменение физической действительности.

Укорочение линейки происходит исключительно в силу различных способов измерения длины в двух системах отсчета. Следовательно, реально никакого укорочения нет.

Следует подчеркнуть, что изменение хода часов не имеет ни малейшего отношения к какому - либо нарушению темпа часов в той или иной системе. Как и в случае изменения длины линеек, речь идет просто о разных способах измерения времени.[1]

Поэтому, ключом к пониманию этих парадоксов СТО является проблема измерения физических величин (в данном случае длины и времени), которая считается достаточно сложной и еще мало изученной.

Представление о физической величине является полным только тогда, когда она измерена. Измерить физическую величину – значит сравнить её с однородной величиной, условно принятой за единицу измерения. Единица же измерения – это величина, произвольно выбранная людьми для количественных оценок, сравнений, нужных при осмысливании происходящего вокруг нас [2].

Расстояние и время являются понятиями относительными, в силу этого, относительными являются и единицы их измерения.

Численное значение физической величины и единица ее измерения находятся в обратном отношении, т.е. во сколько раз крупнее единица, измеряющая данную величину, во столько раз меньше число, которым эта величина выражается. И наоборот.

Велик биллиардный шар или мал? Понятно, что он чрезвычайно велик по сравнению с атомом, но очень мал по сравнению с Землей. Аналогично, единица времени секунда велика по сравнению с микросекундой, но мала по сравнению с часом.

Поэтому можно сказать, что выбранная первоначально единица длины (один метр) численно, в относительном плане будет изменяться в широких пределах, если за единицу длины брать 1 сантиметр, 2м, 1км, и т.д. Так, при выборе за единицу длины расстояние в два метра, значение метра будет равно ½ = 0.5. При выборе за основу интервала времени в 2 секунды (вместо одной секунды), значение одной секунды становится равным ½ = 0.5. Таким образом, диапазон изменения относительного значения первоначально выбранных единиц длины и времени (метра и секунды) лежит в широких пределах - от 0 до ∞ и зависит от выбранных для сравнения масштабов.

Известно, что преобразования Лоренца (ПЛ)

Xα = (Xβ + tβ * tha ) * cha, tα = (tβ + Xβ * tha ) * cha, (1)

Xβ = (Xα – tα * tha ) * cha, tβ = ( tα – Xα * tha ) *cha,

(где, tha = V – релятивистская скорость, cha = K – релятивистский коэффициент),

указывают (в том числе) на связь масштабов длины и времени в неподвижной и движущейся системах отсчета. Изменение масштабов длины и времени при переходе от неподвижной системы к движущейся и наоборот происходит по причине, отчетливо указанной в выражениях (производных от ПЛ)

- относительное расстояние ∆Х = sqrt ((∆σ)2 + ( ∆t)2) (2)

- относительное (координатное) время t = sqrt ((∆τ)2 + (∆Х)2), (3)

где τ - собственное время, σ - собственное расстояние.

При оценке расстояния движущейся системы в неподвижной (выр.2), к расстоянию добавляется еще время, а при оценке времени (выр.3), ко времени добавляется еще расстояние.

Пример. В системе α (рис.1), вдоль оси Хα , движется система β со скоростью Vβ= ОЕ = tha = 0.707 (для этой скорости cha = ОС=1.414, а sha = СВ =1.0). Начало единиц длины и времени систем находится в начале систем координат (точке О). Определим, как изменяются единицы длины и времени системы β, спроектированные в систему α (рис.1а).

Единицу времени в системе β (отрезок ОВ) зададим условием: tβ = 1.0, Xβ = 0. В системе α время будет равно (выр.1)

tα = ( tβ + Xβ * tha ) *cha = (1.0 + 0)*cha = cha = АС = 1.414

Если единица времени системы β (одна секунда) проектируется в систему α значением 1.414, то отношение единицы времени системы α к единице системы β равно tα / tβ = 1/ cha = 1/1.414= 0.707, а tβ / tα = cha =1.414.

Единица длины системы β отрезок ОН ( Xβ =1.0, tβ = 0) проектируется в систему α (выр.1)

Xα = (Xβ + tβ * tha ) * cha = (1.0 +0)*cha = cha = 1.414, т.е отношение единиц длины равно Хα / Хβ = 1/cha = 0.707, а Хβ / Хα = cha = 1.414.

Таким образом, единицы длины и времени (метр и секунда) во всех системах первоначально выбираются одинаковыми, но движение системы β растягивает метр и секунду в К = cha раз, т.е. пропорционально релятивистскому коэффициенту, что и фиксируется в системе α (выр.1).

Причиной растяжения масштаба времени (увеличения интервала времени) в К = cha раз является то, что к единице времени системы β, в системе α плюсуется по теореме Пифагора (выр.3) расстояние Х = ВС =sha = 1.0 между системами, а увеличение интервала времени при движении в СТО интерпретируется как замедление времени.

Причиной роста единицы длины системы β в системе α является то, что к единице длины системы β в системе α плюсуется (выр.2) еще время.

При проектировании (рис.1б) единиц длины (отрезок OF) и времени (отрезок ОА) системы α в систему β, мы получаем отрезки OZ и OM, которые в системе β равны по 1.414, то есть масштабы также возрастают в К = cha = 1.414 раз.

Все рассуждения, изложенные в системе α, симметричны и при нахождении в системе β, когда движется уже система α.

Численное изменение единиц длины и времени (в относительном плане) мы можем наблюдать, просто перебирая различные масштабы (без всякого движения). Например, 1 метр, выраженный в метрах это 1.0, в сантиметрах - 100, в километрах 0.001 и т. д.

Одна секунда – в миллисекундах – равна 1000, в минутах – 1/60, в часах – 1/3600. Но ПЛ как бы «причесывают» эти масштабы, показывают их динамику в зависимости от скорости. Каждой скорости соответствуют вполне определенные масштабы длины и времени.

С ростом скорости V = tha →1.0, масштабы длины и времени в движущейся системе растут пропорционально релятивистскому коэффициенту К = cha → ∞. Соответственно, значение изначально выбранных масштабов (секунды и метра) при сравнении их с другими, увеличенными масштабами, уменьшается пропорционально 1/K = (1/cha) →0 и стремится к нулю.

В плане рассмотренного подхода о физической сущности парадоксов длины и времени СТО, нет необходимости в эксперименте по проверке парадоксов СТО, поскольку суть парадоксов становится очевидной, – это есть сравнение разных по величине единиц измерения (масштабов) длины, либо времени.

Использованные источники

1.Угаров В.А. Специальная теория относительности. - М.:"Наука", 1969.

2. Селезнёв Ю.А. Основы элементарной физики.- М.: ''Наука'',1960.

Никола
#23118 2016-01-09 17:42 GMT

Куча бреда в ФИЗИКЕ:

1.То у вас ВРЕМЯ меняется - каким образом???

2. То у Вас пространство изменяется - нарисуйте как пространстве X,Y,Z меняется )))

3. То в пространстве другие измерения - нарисуйте в пространстве X,Y,Z другое измерение ))))

4. То у Вас масса в КГ, удивительно, но масса ежесекундно меняется - не постоянная величина

5. То у вас скорость света постоянна, и ничто не может быть быстрее, ржу не могу. есть частички, которые летают в милд быстрее скорости света.

...

Удивительно, 1 *** придумал, а СТАДО баранов повторяет.

Novak
#23139 2016-01-13 14:59 GMT

#23118 Никола :

Куча бреда в ФИЗИКЕ:

1.То у вас ВРЕМЯ меняется - каким образом???

2. То у Вас пространство изменяется - нарисуйте как пространстве X,Y,Z меняется )))

3. То в пространстве другие измерения - нарисуйте в пространстве X,Y,Z другое измерение ))))

4. То у Вас масса в КГ, удивительно, но масса ежесекундно меняется - не постоянная величина

5. То у вас скорость света постоянна, и ничто не может быть быстрее, ржу не могу. есть частички, которые летают в милд быстрее скорости света.

...

Удивительно, 1 *** придумал, а СТАДО баранов повторяет.

Вы правы.

Все выводы базируются на очевидных (наблюдаемых) фактах. А очевидное - оно поверхностное (понимание). Тогда, как смысл явления находится в глубине, которая перпендикулярна поверхности или фактам видимым.

Все выводы базируются на том, что все так думают и на взаимной солидарности. А мнение толпы всегда ошибочно. О чём известно. уже, не одно тысячилетие.

Базовые простейшие понятия в математике и физике не выдерживат никакой критики. Например, интегрирование путают с последовательными суммированиями (прибавлениями) и т.д. Но почему, тогда, обратное действие, дифференцирование не назвать неким последовательным вычитанием.

Тогда, как в основе смысла любого явления лежит причина, его породившая. Которая, чаще, невидима.

Скажем, известный закон Ома искусственный и неправомерный, поскольку такой причины не отражает.

Изменение понимают как разницу между последующим и предыдущим значениями параметра. Тогда, как последующее возникает вследствие изменения. То есть, фактически, последнее является самостоятельным параметром. Непонятно и то. как прирастают параметры, целиком или в конце. Например, когда я рос, то рос-прирастал в каждой точке своей высоты. Очевидно, что также прирастают и части радиуса, а не дополнительно появляются новые части и т.д. То есть, длина радиуса не может быть больше-меньше, чем 100%. Поэтому, если удлиняется радиус, то удлиняется, соответственно, его каждый процент длины. Что в корне изменяет физику явления.