4.2. Анализ специальной теории относительности (часть первая).
Как известно, специальная теория относительности (СТО) основана на двух постулатах Эйнштейна и двух уравнениях Лоренца, а именно:
x'= Y(x- vt) (4.2.1)
t'= Y(t- vx/c2) (4.2.2)
где: Y[гамма]– безразмерный коэффициент
Y = 1/[корень квадратный](1-v2/c2) (4.2.3)
x и t – пространственная и временная координаты события в неподвижной системе К
x' и t' – аналогичные координаты в системе К', движущейся относительно системы К со скоростью v.
Поскольку вопрос предстоит решить принципиальный, то мы должны анализировать СТО в рамках ее математики и не более, не давая возможности сторонникам СТО упрекнуть в предвзятом отношении.
Пусть в неподвижной системе К зафиксированы два пространственно-разобщенные события (t1, x1) и (t2, x2). Применяя преобразования Лоренца(4.2.1) и (4.2.2), получаем:
x'2-x'1= Y[(x2-x1)- v(t2-t1)] (4.2.4)
t'2-t'1= Y[(t2-t1)- v(x2-x1)/c2] (4.2.5)
Введем понятие скорости протекания процесса U в неподвижной системе К:
U= (x2- x1 )/(t2-t1 ) (4.2.6)
Тогда уравнения (4.2.4) и (4.2.5) примут вид:
x'2-x'1= (x2-x1)Y(1- v/U) (4.2.7)
t'2-t'1= (t2-t1)Y(1- vU/c2) (4.2.8)
Теперь введем безразмерные величины:
P= (x'2-x'1 )/( x2-x1) (4.2.9)
g= (t'2-t'1) /( t2-t1) (4.2.10)
Используя (4.2.7) и (4.2.8), перепишем (4.2.9) и (4.2.10) в виде:
P= Y(1- v/U) (4.2.11)
g= Y(1- vU/c2) (4.2.12)
С учетом (4.2.3), формулы (4.2.11) и (4.2.12) можно переписать в виде:
P= Y-с/U[корень квадратный](Y2-1) (4.2.13)
g= Y- U/с[корень квадратный](Y2-1) (4.2.14)
Как видно из формул (4.2.11), (4.2.12), а также (4.2.13) и (4.2.14), при фиксированном значении v, т.е. при Y = const, параметры P и g зависят только от скорости протекания процесса U в неподвижной системе К как:
P=f(1/U)
g=f(U)
Используя формулы (4.2.11) и (4.2.12), построим графики зависимостей P=f(U) и g=f(U), изображенные на Рис 4.2.1 а) и б) соответственно (скорость v – фиксированная).
Как видно из Рис. 4.2.1 а) и формулы (4.2.11), Р=О при U=v. Именно это значение U берется в СТО для определения лоренцева сокращения времени x'2-x'1=Y(x2-x1)
Отсюда возникает вопрос: глядя на Рис. 4.2.1 а, разве не видно, что U определено в диапазоне от минус бесконечности до плюс бесконечности совершенно равноправно, так почему появилась такая избирательность значения U, причем ничем не обоснованная? Разве U не может принимать других значений кроме U=v?
Идем дальше. Из того же Рис 4.2.1 а) и формулы (4.2.11) видно, что при:
1) U равно минус бесконечности
2) U равно плюс бесконечности
параметр Р принимает значение Р=гамма, т.е. Р вырождается в асcимптоту.
Опять же, в СТО значение U равно плюс-минус бесконечности при котором Р=Y, берется за основу декларации лоренцова сокращения длины движущегося тела. Тогда как быть с постулатами Эйнштейна? Ведь именно постулат постоянства Эйнштейна запрещает все процессы, протекающие быстрее скорости света, а в данном случае возник нонсенс: U равна плюс-минус бесконечности! Получается, что сторонники СТО правой рукой пишут постулаты, а левой рукой их зачеркивают. Ведь именно при U равном плюс-минус бесконечности из (4.2.9) получаем x'2-x'1= Y(x2-x1)
А из этого преобразования следует фундаментальная формула современной физики:
E=mc2
как будто ее нельзя вывести из определения полной энергии как суммы потенциальной и кинетической энергий при движении со скоростью света с (mc2/2 + mc2/2 = mc2).
Совместим графики Рис 4.2.1 а) и б). Мы имеем право так поступить по тем причинам, что P и g обе безразмерные и обе отражают один и тот же процесс.
Точки пересечения P и g получаем из условия P = g. Из (4.2.11) и (4.2.12)следует:
U = c
U = -c
Напомним: все то, что мы только что сделали, называется «аналитическая геометрия», основоположником которой является величайший математик Декарт. Из аналитической геометрии следует, что кривые имеют общее решение только в точках пересечения. А это значит, что при U не равном ± с одно из уравнений Лоренца может, образно говоря, описывать погоду над Магаданом, а другое – переход Суворова через Альпы, и только при U = ± с оба уравнения описывают один и тот же процесс (например, высота сугроба в Магадане и в Альпах в определенный день и час и в фиксированных местах).
Разумеется, это еще не бесспорное доказательство чего-либо, поэтому продолжим.
Введем понятие скорости протекания процесса W в подвижной системе К':
W = (x'2-x'1 )/(t'2-t'1) 4.2.15
и разделим (4.2.7) на (4.2.8) с использованием (4.2.6). После несложных преобразований последнего выражения окончательно получаем:
W = C2(U-V)/(C2-UV) 4.2/16
Итак, из преобразований Лоренца (4.2.1) и (4.2.2) мы получили формулу(4.2.16), связывающую четыре величины, а точнее – четыре скорости:
1) U – скорость протекания процесса в неподвижной системе К (процесс назовем «эталонным»);
2) W – скорость протекания эталонного процесса в подвижной системе К';
3) v – скорость движения подвижной системы К;
4) с – максимальная скорость протекания физического процесса в природе.
Формула (4.2.16) не зависит от гамма, поэтому смело положим v =с, откуда следует W= -с, а U при этом может принимать абсолютно любые значения. Но это – очередной парадокс СТО, так как w по своей сути является отражением U. И только при U=с мы получаем W=c, что
является прямым отражением постулата о постоянстве скорости света в системах К и К'. При этом v принимает любые значения, но U=W=с. Очевидность парадокса видна уже при скорости v, стремящейся к скорости света с (ультрарелятивизм).
Полный анализ полученной формулы проведем отдельно.
Однако, опять же: проведенные рассуждения не являются бесспорным доказательством чего-либо. Нам необходимо найти первопричину, то есть тот момент, откуда следуют все недоразумения теории относительности, и, в итоге, поставить точку, расставляющую все по своим местам в СТО. Для этого обратимся к параметрическому выводу преобразований Лоренца-Энштейна, а, именно, непосредственно к моменту определения функции [ню], приводящей к вводу в уравнения Лоренца скорости света с.
При определении [ню] происходит обращение к постулату постоянства скорости света. Для этого рассматривается плоская световая волна, распространяющаяся вдоль оси Х. В системе К уравнение волнового фронта имеет вид:
x-ct=0 (4.2.17)
а в подвижной системе К':
x'-ct'=0 (4. 2.18)
А теперь преобразуем (4.2.17):
x-ct=t(x/t-c)=0
Так как в общем виде U = x/t
где: x2=x; x1 =0; t2=t; t1 =0.
то получается, что вместе с определением функции [ню] мы определяем значение U:
U=с
Проведя аналогичные действия с (4.2.18), получаем:
W=с
где: x2'=x'; x1'=0; t2'=t'; t1'=0.
Следовательно, СТО имеет право оперировать с процессами, происходящими в системах К и К' со скоростями U=W=с и ничего более.
Когда рассматривается процесс, протекающий с другой скоростью, необходимо заново определять величину [ню] и доказывать, что полученное значение [ню]=c2 действительно имеет место в природе как конечное. Кроме того, из (4.2.17) и (4.2.18) следует бесспорное тождество U=W=с, поэтому случаи U не равное W указывают либо на ложное определение [ню ], либо на категоричный запрет излучения таких процессов в рамках СТО.
Таким образом, мы тремя способами проанализировали математическую основу теории относительности и пришли к заключению,что СТО должна заниматься только теми процессами, которые протекают в системах К и К' со скоростью света. В этом случае уравнения (4.2.11) –(4.2.14) преобразуются к виду p=q (точки пересечения графиков). A это значит, что уравнения (4.2.7) и (4.2.8) примут вид эффекта Доплера в релятивистской форме:
(x'2-x'1 )=(x2-x1)[корень квадратный из выражения][(1-v/c)/(1+v/c)] (4.2/19)
(t'2-t'1)=( t2-t1)[корень квадратный из выражения][(1-v/c)/(1+v/c)] (4.2/20)
Таким образом, преобразования Лоренца в СТО (4.2.1) и (4.2.2) имеют незавершенный вид. В конечном виде СТО - это эффект Доплера в релятивистском виде. В этом случае рассматривать можно только процессы, происходящие со скоростью с. Подтверждение тому - ГЛОНАС и другие релятивистские эффекты. При скоростях, меньше скорости света с, СТО не имеет физического смысла. Следовательно, формулы (4.2.19) и (4.2.20) - это уже конечный результат преобразований (4.2.1) и (4.2.2) соответственно.
И, вообще: из релятивистского эффекта Доплера ТАКОГО НАВОРОТИЛИ!!!!!!
СТО нужно переписывать относительно других параметров, но только не относительно ограничения скоростью света. Скорость света квантуется. Это следует из ЭМТГ. Экспериментальное подтверждение - опыты с нейтрино. Мат.анализ нынешней СТО показывает, что СТО - это эффект Доплера в релятивистском виде. Мы уже переросли тот уровень, чтобы эффекту Доплера придавать такое фундаментальное значение для объяснения накопившихся физических и астрофизических данных. Нужно двигаться вперед, досконально разобравшись с СТО. Но, повторяю, разборки должны быть на новом уровне: дело в том, что при истинно научном анализе СТО, с учетом границ раздела неподвижной системы отсчета, среды и подвижной системы отсчета, СТО трещит по швам.
Немного истории: в 1934 году в СССР было принято «Постановление ЦК ВКП(б) по дискуссии о релятивизме», в котором противники теории относительности причисляются к «идеалистам» и к «уклонистам». В 1964 году неприкосновенность «священной коровы» физики в СССР достигла своего апогея – было принято специальное Постановление Академии Наук СССР, приравнивающее любую критику теории относительности к изобретательству вечного двигателя. В конце прошлого столетия при Президиуме Российской Академии Наук была создана комиссия по борьбе с лженаукой, одной из основных задач которой является защита теории относительности Эйнштейна от всевозможной критики. Спрашивается: почему так происходит? Ответ прост: СТО имеет еще и теологическую и идеологическую подоплеку. Но, об этом позже...
Пояснения:
1)цифры при пространственно-временных координатах x1, x2, x'1, x'2, t1, t2, t'1 и t'2 обозначают индекс координаты.
2)цифра в выражениях v2 и с2 означает скорости v и с в квадрате.
3)запись [корень квадратный] означает, что в этом месте формулы стоит корень квадратный из последующего выражения.
Данные неудобства возникли из-за "непрочтения" данным редактором публикуемых формул.