Специальная теория относительности и ее разработка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Создание СТО

2. Постулаты СТО

3. Постулаты расширенной СТО

4. Сущность СТО

4.1 Четырёхмерный континуум -- пространство-время

5. Отношения СТО с другими физическими понятиями

5.1 Классическая механика

5.2 Квантовая механика

6. Эффекты СТО

6.1 Замедление времени

6.2 Сокращение линейных размеров

6.3 «Утяжеление» при движении

Введение

СТО основана на предположении о том, что скорость движения света равна одной и той же величине (примерно 300 тыс. км/сек) независимо от того, с какой скоростью движется наблюдатель, эту скорость измеряющий. Это предположение кажется парадоксальным, если присмотреться к нему внимательнее.

Например, всем известно явление: если вы высунете руку в окно, когда едете в автомобиле, то почувствуете ветер, даже в безветренную погоду. Физики описывают это явление следующими словами: в системе отсчета земли воздух имеет нулевую скорость, то есть, покоится, а в системе отсчета автомобиля - тот же воздух движется с большой скоростью и получается ветер. Физики посчитали, да это и нетрудно понять самому, что скорость такого ветра равна скорости автомобиля, только направлена в противоположную сторону: автомобиль едет вперед, а ветер дует назад.

Важно то, в обычных обстоятельствах, при переходе наблюдателя с неподвижной земли в движущийся автомобиль, скорость автомобиля вычитается из скорости всех ранее наблюдавшихся предметов. Рассмотрим пример. Будем считать скорости движения на север положительными, направленными "вперед", а скорости движения на юг - отрицательными, направленными "назад". Находясь на земле, мы наблюдаем неподвижный воздух (0 км/ч), автомобиль, движущийся на север (+100 км/ч), автомобиль, движущийся на юг (-90 км/ч) и велосипедиста, движущегося на север (+15 км/ч). относительность континуум квантовый замедление

Теперь пересядем в автомобиль, который движется на север со скоростью +50 км/ч. Что мы увидим? Воздух создаст ветер (-50 км/ч (то есть, дующий на юг)). Первый автомобиль будет продолжать двигаться на север, но с меньшей скоростью (+50 км/ч). Второй автомобиль продолжит удаляться на юг, но уже с большей скоростью (-140 км/ч). А вот велосипедист станет отставать, то есть, будет двигаться относительно нас на юг. (-35 км/ч). Понятно, в чем идея? Когда наблюдатель приходит в движение, ему кажется, что весь мир отправляется назад. В численном выражении, его скорость вычитается из скоростей всех предметов.

Однако для света удобно считать, что если он двигался вперед со скоростью +300 тыс. км/с, то и продолжит двигаться с точно такой же скоростью! Если он двигался назад со скоростью -300 тыс. км/с, то и продолжит двигаться с точно такой же скоростью! Такое предположение кажется невероятным, но зато формально оно согласуется со стандартной процедурой пространственно-временных измерений, в которой все измерения осуществляются с помощью света. Многочисленными опытами показано, что в этом случае скорость света действительно не изменяется при выборе разных систем отсчета. При описании движения света с постоянной скоростью в системах отсчета, движущихся с разной скоростью, доказывается относительность понятия одновременности. В частности, получено замедление времени для движущихся систем отсчета.

Действительно со скоростью света происходит путаница. Вот фраза: “Например, всем известно явление: если вы высунете руку в окно, когда едете в автомобиле, то почувствуете ветер, даже в безветренную погоду”. Заметьте, здесь присутствуют два объекта - автомобиль и рука. Потом об автомобиле забывают и подразумевают, что рука движется относительно воздуха. Не помню, кто-то из великих высказал такую мысль, что если бы люди понимали смысл слов, то недоразумений было бы значительно меньше. Дело в том, что рука в данном случае не движется - ее движут. В этом случае, надо обращаться не к теории СТО, а к эмиссионной теории Вальтера Ритца. Выбросьте руку из автомобиля и она, примет скорость воздуха, при отсутствии гравитации. Рука может двигаться только по инерции. У нее нет ни крыльев, ни винта, ни любого другого движителя. Человек, спрыгнувший из автомобиля, поезда или чего-либо другого будет двигаться в своей среде (земля, асфальт, снег и т.п.) со своей скоростью. Эта скорость не слишком велика, а двигать его можно почти с любой доступной технически скоростью. О постоянстве скорости звука в определенной среде не говорит только ленивый. Скорость волны на воде, мазуте и т.д. тоже подчинены физическим свойствам среды (вязкости, гравитации и т.п.). Почему же мы отказываем в этом электромагнитному излучению? В кванте электрическое и магнитное поля индуцируют друг друга, переливают энергию из одной формы в другую и этим методом движутся сами, не теряя и не приобретая энергию. Это свойство материи. Если источник излучения света будет двигаться со скоростью большей, чем скорость 300 000 км/сек, то фотон, оторвавшись от своего источника, будет двигаться со своей скоростью, 300 000 км/сек, если это событие происходит в вакууме. Именно такое явление наблюдаем со звуком.

1. Создание СТО

Предпосылкой к созданию теории относительности явилось развитие в XIX веке электродинамики. Результатом обобщения и теоретического осмысления экспериментальных фактов и закономерностей в областях электричества и магнетизма стали уравнения Максвелла, описывающие все проявления электромагнитного поля и его взаимодействие с зарядами и токами.

Другим следствием развития электродинамики стал переход от ньютоновской концепции дальнодействия, согласно которой взаимодействующие на расстоянии тела воздействуют друг на друга через разделяющую их пустоту, причём взаимодействие осуществляется с бесконечной скоростью, т.е. «мгновенно», к концепции близкодействия, предложенной Майклом Фарадеем, в которой взаимодействие передаётся с помощью промежуточных агентов - полей, заполняющих пространство - и при этом встал вопрос о скоростях распространения как взаимодействий, переносимых полями, так и самих полей. Скорость распространения электромагнитного поля в пустоте вытекала из уравнений Максвелла и оказалась постоянной и равной скорости света.

В связи с этим появляется новый вопрос - относительно чего постоянна скорость света? В максвелловой электродинамике скорость распространения электромагнитных волн (при условии измерения этой скорости с помощью электромагнитных часов и положения часов с помощью света) оказалась не зависящей от скоростей движения как источника этих волн, так и наблюдателя. Аналогичной оказалась и ситуация с магнитостатическими решениями, вытекающими из уравнений Максвелла: статические магнитные поля и силы Лоренца, действующие на движущиеся в магнитных полях заряды, зависят от скоростей зарядов по отношению к наблюдателю, т.е. уравнения Максвелла оказались неинвариантными относительно принципа относительности и преобразований Галилея - что противоречило ньютоновской концепции абсолютного пространства классической механики.

Специальная теория относительности была разработана в конце XIX - начале XX века усилиями Г. А. Лоренца, А. Пуанкаре, Лармора и А. Эйнштейна, и затем представлена Минковским в четырёхмерном формализме, объединяющем пространство и время. Вопрос приоритета в создании СТО имеет дискуссионный характер: основные положения и полный математический аппарат теории, включая групповые свойства преобразований Лоренца, в абстрактной форме были впервые сформулированы А. Пуанкаре в работе 1905 г. «О динамике электрона» на основе предшествующих результатов Г. А. Лоренца, а явный абстрактный вывод базиса теории -- преобразований Лоренца, из минимума исходных постулатов был дан А. Эйнштейном в практически одновременной работе 1905 г. «К электродинамике движущихся сред». Однако Лармор ещё в 1897 г., до работы Лоренца 1899 г., приходит к преобразованиям Лоренца. Он также даёт релятивистскую формулу сложения скоростей .

2. Постулаты СТО

СТО полностью выводится на физическом уровне строгости из пяти постулатов (предположений):

1. Справедлив принцип относительности Пуанкаре-Эйнштейна, являющийся расширением принципа относительности Галилея на все явления.

2. Скорость света не зависит от скорости движения как источников, так и приёмников во всех инерциальных системах отсчёта. Это позволяет дистанционно произвести однозначную первоначальную синхронизацию всех имеющихся часов как в неподвижной, так и в движущейся системе отсчёта.

3. Справедливость симметрий относительно поворотов в пространстве-времени Евклида.

4. Справедливость симметрий относительно сдвигов в пространстве-времени Евклида.

5. Пространственно-временные измерения осуществляются с помощью электромагнитных волн.

Формулировка второго постулата может быть шире: «Скорость света постоянна во всех инерциальных системах отсчёта», но для вывода СТО достаточно его формулировки, записанной выше. Некоторые постулаты сформулированы явно, а другие предполагаются неявным образом как в работах Эйнштейна, так и Пуанкаре, хотя и в разной степени.

Иногда пятый постулат СТО записывают как синхронизацию часов по А. Эйнштейну, но принципиального значения это не имеет: при различных условиях синхронизации изменяется математическое описание экспериментальной ситуации без изменения предсказываемых и измеряемых эффектов. Пятый постулат СТО является ключевым, так как без него скорость света не смогла бы появиться в преобразованиях Лоренца для координат и времени и в других формулах.

Раньше можно было встретить утверждение о том, что СТО обосновывает существование скорости света как предельной скорости распространения сигналов. Естественно, что это не может быть доказано в рамках СТО, которая не является теорией о распространении сигналов, а лишь использует свет в процессе измерений.

3. Постулаты расширенной СТО

Анализ постулатов и результатов СТО показывает следующее. Все инерциальные системы отсчёта в СТО являются полностью эквивалентными. Все эффекты СТО в конечном итоге являются следствием того, что скорость света ограничена. Преобразования Лоренца могут быть выведены разными способами, в разной аксиоматике, в том числе путём использования представлений о математических группах.

Однако стандартная аксиоматика СТО является слишком жёсткой. Она крайне релятивистична, доводя принцип относительности инерциальных систем отсчёта до абсолюта. Из её постулатов нельзя представить себе существование хотя бы одной каким-то образом выделенной инерциальной системы. Принцип независимости скорости света парадоксален и потому с трудом играет роль исходной аксиомы СТО. Действительно, аксиомой, по определению, считается утверждение, не требующее доказательства ввиду своей очевидности. Но с самого начала принцип независимости скорости света от скорости наблюдателя был малопонятен и плохо сочетался с принципом относительности (следует отдать здесь должное гениальным первооткрывателям СТО).

В то же время, до сих пор остаётся неизвестной истинная причина постоянства скорости света в вакууме. Также не определена структура физического вакуума, в котором распространяются электромагнитные волны. Являются ли кванты света самостоятельными автономными объектами, движущимися по инерции в пустом пространстве, или они всё-таки переносят свою энергию и импульс через колебания среды вакуума посредством волнового взаимодействия? Как бы то ни было, теория должна иметь возможность учесть любые эффекты взаимодействия вакуума как некоторой среды с электромагнитным полем и с веществом. Не исключены также и перекрёстные эффекты при движении тел в вакууме, когда внутри этих тел распространяется электромагнитная волна, а вещество тел взаимодействует с вакуумом. Однако стандартная аксиоматика СТО не позволяет учесть подобные эффекты - эфира в СТО, как известно, нет из-за крайней релятивистичности теории. Поэтому в СТО нельзя и говорить о сущностном влиянии вакуума на распространение электромагнитных волн.

В аксиоматике расширенной СТО находятся внутренне непротиворечивые, логически понятные аксиомы теории, преодолевается абсолютизация релятивизма, расширяются возможности теории в описании действительности, с сохранением всех ранее достигнутых в СТО результатов, многократно проверенных на практике.

В расширенной специальной теории относительности (РСТО) система аксиом имеет следующий вид:

1. Выполнение принципа относительности (если все материальные тела физической системы привести в состояние свободного и равномерного прямолинейного движения относительно системы, условно называемой покоящейся, то явления в движущейся системе отсчёта для сопутствующего наблюдателя будут выглядеть так же, как в покоящейся системе отсчёта для неподвижного в ней наблюдателя).

2. Существует такая изотропная система отсчёта, в которой скорость распространения света одинакова по всем направлениям и не зависит от скорости излучателя света.

3. Справедливость симметрий относительно поворотов в пространстве-времени Евклида. В частности, при движении системы отсчёта оси координат считаются остающимися параллельными осям неподвижной системы отсчёта. Также подразумевается независимость скорости света от направления его распространения в поперечном направлении относительно скорости движения инерциальной системы отсчёта.

4. Справедливость симметрий относительно сдвигов в пространстве-времени Евклида. Это означает линейность преобразований координат и времени из одной инерциальной системы отсчёта в другую (все координаты в преобразованиях входят в первой степени, члены с более высокими степенями отсутствуют). Кроме этого считается, что поперечная длина стержня не зависит от знака скорости перемещения этого стержня, а определяется абсолютным значением скорости.

5. Пространственно-временные измерения осуществляются с помощью электромагнитных волн.

По сравнению с СТО, в РСТО делается замена второго постулата СТО о независимости скорости света для любого наблюдателя на аксиому об изотропности пространства. В результате, формулы СТО и его постулат о постоянстве скорости света для всех наблюдателей оказываются выведенными в другой аксиоматике, исходя из РСТО.

Но в чём же ещё заключается преимущество РСТО перед СТО? Для ответа на этот вопрос рассматривается распространение света внутри движущихся тел. В системе отсчёта S', где тело покоится, скорости света внутри тела с₃ и с₄ в противоположных направлениях оси Х' зависят от абсолютного показателя преломления и теоретически могут зависеть ещё от направления и величины скорости движения тела в изотропной системе отсчёта S₀ . Последнее вытекает из того, что движение тела в S₀ может изменить скорости распространения света внутри тела, например, подобно эффекту увлечения эфира. С точки зрения S₀ , скорости света внутри тела будут равны с₅ и с₆. Из вычислений возникают соотношения между направленными в одну сторону скоростями с₄ и с₆, с₃ и с₅. Эти соотношения при упрощающих предположениях переходят в стандартные формулы сложения скоростей в опыте Физо, когда движущаяся вода увлекает свет и эффективно увеличивает его скорость. Но если не делать никаких упрощений, РСТО предполагает возможность появления дополнительных эффектов, за счёт неравенства скоростейс₃ и с₄. Такое неравенство скоростей вполне возможно при больших скоростях или ускорениях движения тела в изотропной системе отсчёта. Подобных предсказаний СТО сделать не может, ввиду излишней жёсткости своих постулатов.

За счёт возможного влияния физического вакуума на показатели преломления света, измерения внутри движущихся и ускоряющихся тел могут привести к другим результатам по сравнению с внешними измерениями промежутков времени и длин этих же тел и по сравнению с измерениями внутри покоящихся в изотропной системе тел. Поскольку фазовая скорость света внутри материальных тел зависит от абсолютного показателя преломления , то через этот показатель и должно проявляться влияние физического вакуума. В теории РСТО преобразования координат и времени имеют вид:

В веществе показатель преломления зависит от угловой частоты волны согласно формуле:

причём волновое число также является функцией от (здесь есть длина волны). В общем случае в преобразования Лоренца вместо скорости распространения света в вакууме следует подставить групповую скорость света в веществе, равную с учётом (2):

Это приводит к преобразованиям (1), отличающимся от частных преобразований Лоренца введением абсолютного показателя преломления и его производной по угловой частоте волны , с целью учёта скорости электромагнитной волны в веществе любого вида.

В РСТО допускается, что пространственно-временные измерения могут производиться не только с помощью электромагнитных, но и гравитационных (или иных) волн. Это означает возможность введения в преобразования Лоренца и в другие формулы СТО вместо скорости света скорости волны, с помощью которой производятся измерения. В результате выбора той или иной волны соответственно изменяется ход наблюдаемых явлений, по-другому интерпретируются результаты экспериментов.

4. Сущность СТО

Следствием постулатов СТО являются преобразования Лоренца, заменяющие собой преобразования Галилея для нерелятивистского, «классического» движения. Эти преобразования связывают между собой координаты и времена одних и тех же событий, наблюдаемых из различных инерциальных систем отсчёта.

В СТО видоизменяются также и законы динамики. Так, можно вывести, что второй закон Ньютона, связывающий силу и ускорение, должен быть модифицирован при скоростях тел, близких к скорости света. Кроме того, можно показать, что и выражение для импульса и кинетической энергии тела имеет более сложную зависимость от скорости, чем в нерелятивистском случае.

Специальная теория относительности получила многочисленные подтверждения на опыте и является безусловно верной теорией в своей области применимости. Учёт достижений экспериментальной физики позволяет утверждать, что в пределах своей области применимости - при пренебрежении эффектами гравитационного взаимодействия тел - СТО является справедливой с очень высокой степенью точности (до 10^?12 и выше) (см. список литературы). По меткому замечанию Л. Пэйджа «В наш век электричества, вращающийся якорь каждого генератора и каждого электромотора неустанно провозглашает справедливость теории относительности -- нужно лишь уметь слушать».

4.1 Четырехмерный континуум - пространство - время

С математической точки зрения, непривычные свойства СТО можно интерпретировать как результат того, что время и пространство не являются независимыми понятиями, а образуют единый четырёхмерный континуум -- пространство-время Минковского, которое являетсяпсевдоевклидовым пространством. Вращения базиса в этом четырёхмерном пространстве-времени, смешивающие временную и пространственные координаты 4-векторов, выглядят для нас как переход в движущуюся систему отсчета и похожи на вращения в обычном трёхмерном пространстве. При этом естественно изменяются проекции четырёхмерных интервалов между определёнными событиями на временную и пространственные оси системы отсчёта, что и порождает релятивистские эффекты изменения временных и пространственных интервалов. Именно инвариантная структура этого пространства, задаваемая постулатами СТО, не меняется при переходах от одного события к другому, и гарантирует независимость результатов экспериментов от используемой инерциальной системы отсчёта.

Аналог расстояния между событиями в пространстве Минковского, называемый интервалом, при введении наиболее простых координат, аналогичных декартовым координатам трёхмерного пространства, даётся выражением:

Обратите внимание: теоретически «квадрат расстояния» между двумя разными событиями может быть не только положительным, но и отрицательным и даже нулём. Именно не знакоопределённость метрики определяет свойства пространства-времени, делая его геометрию псевдоевклидовой.

5. Отношения СТО с другими физическими понятиями

Для учёта влияния гравитации и электромагнитного поля на результаты измерений вначале была разработана теория ОТО как особое расширение теории относительности, в котором допускается кривизна пространства-времени. Следующим шагом стало включение специальной и общей относительности в метрическую теорию относительности (МТО).

Тем не менее, динамика даже в рамках СТО может учитывать гравитационное взаимодействие, пока потенциал гравитационного поля много меньше квадрата скорости света , смотри Лоренц-инвариантная теория гравитации. В некоторых случаях специальная теория относительности перестает работать и в масштабах звёздных и галактических систем, требуя замены на ОТО или МТО. В частности, это необходимо при расчёте явлений в нейтронных звёздах, в ядрах галактик, при попытке распространить теорию относительности на Метагалактику и более крупные объекты.

5.1 Классическая механика

Теория относительности входит в существенное противоречие с некоторыми аспектами классической механики. Например, парадокс Эренфеста показывает несовместимость СТО с понятием абсолютно твёрдого тела. Надо отметить, что даже в классической физике предполагается, что механическое воздействие на твёрдое тело распространяется со скоростью звука, а отнюдь не с бесконечной скоростью (как должно быть в воображаемой абсолютно твёрдой среде).

5.2 Квантовая механика

Специальная теория относительности (в отличие от общей) полностью совместима с квантовой механикой. Их синтезом является квантовая теория поля. Более того, такое квантово-механическое явление как спин без привлечения теории относительности не имеет разумного объяснения. Однако обе эти теории вполне независимы друг от друга. Возможно построение как квантовой механики, основанной на нерелятивистском принципе относительности Галилея (см. уравнение Шрёдингера), так и теорий на основе СТО, полностью игнорирующих квантовые эффекты.

Развитие квантовой теории всё ещё продолжается, и многие физики считают, что будущая полная теория ответит на все вопросы, имеющие физический смысл, давая их в пределах как СТО в сочетании с квантовой теорией поля, так и с учётом ОТО. Скорее всего СТО ожидает такая же судьба, как и механику Ньютона -- будут точно очерчены пределы её применимости. В то же время такая максимально общая теория пока является очень отдалённой перспективой, и не все учёные считают, что её построение вообще возможно.

6. Эффекты СТО

6.1 Замедление времени

Время в движущейся системе отсчета течет медленнее:

,

где - промежуток времени между двумя событиями в движущейся со скоростью системе отсчёта, - промежуток времени между этими же событиями, отсчитываемый в покоящейся системе отсчёта.

С этим эффектом связан так называемый парадокс близнецов.

Обычно парадоксы возникают там, где не все понятно. Что мы знаем о времени? Вариантов ответа на этот вопрос много, но они мало привязаны к физическим явлениям. Что нужно “подкрутить” в природе, чтобы мы дольше жили? Это сладкая мечта. А почему мы живем именно столько лет, а не больше или меньше? Внутри нас происходят химические реакции, то есть одни молекулы и атомы соединяются с другими или наоборот распадаются на части. В каждом человеке эти реакции идут примерно с одной и той же скоростью. А как происходит реакция и от чего зависит ее скорость? Чтобы произошла реакция, электроны молекул должны возбудиться определенным образом для соединения друг с другом. Но никакого другого метода возбуждения молекул кроме как столкновения молекул непосредственно или поглощения или излучения фотона наука не знает, да похоже что его и не существует из-за избыточности. Природа все-таки следует принципу Оккама. Опыт показывает, что возбуждение молекул через фотоны (дальнодействие) более предпочтительно, чем непосредственный контакт (близкодействие). Как не странно на первый взгляд это выглядит, но для генерации (излучения) фотона требуется время. Это и есть одна из составляющих физического времени. Чем дольше генерируются все фотоны, тем дольше проистекает реакция, и тем дольше мы живем. Скорость генерации фотона зависит от скорости генератора (электрона) относительно вакуума. Чем больше скорость электрона, тем дольше с него “скручивается” фотон по той причине, что он длиннее. КВАНТ. А наше восприятие времени строится на относительной длине (энергии) фотонов, а не на абсолютной величине фотонов. Так что мы можем жить со своей скоростью в любой ИСО. Стороннему наблюдателю будет видится, что в одной ИСО люди живут долго, а в другой мало. Но и движения одних людей будут сильно отличаться друг от друга. Выше приведенная формула описывает данное замедление времени в зависимости от скорости генератора.

6.2 Сокращение линейных размеров

Линейные размеры тел в движущейся системе отсчета сокращаются:

, для длины.

, для объема.

Такое сокращение размеров еще называют лоренцевым сокращением.

С сокращением размеров вообще нет никаких проблем, если не выходить за пределы здравого смысла. Еще в начале 20-го столетия Вальтер Ритц говорил: “В частности, может оказаться и так, что часть или вся масса имеет электромагнитное происхождение, однако она будет постоянной и не зависимой от абсолютной скорости. Меняется не масса, но сила. Эксперименты Кауфмана вполне допускают и эту новую точку зрения”. Можно ли представить, что электрон представляет собой некоторый контейнер, в котором содержится электромагнитная энергия в виде фотонов? Потом эта энергия в виде определенного количества излучается при ускорении этого контейнера. Сложная конструкция для природы. Проще предположить, что фотон это часть электрона, и он эту часть теряет при излучении и, естественно, сам становится меньше по размеру. Можно конечно предполагать, что электрон раздувается в результате потери своей части или выдумывать еще что-нибудь, но это малопродуктивно. А раз размеры частиц (возможно, тоже происходит и с протонами и нейтронами) уменьшаются, то логично предположить, что изменяется и общий размер тела, содержащих эти частицы. А уж, в каких пропорциях идет уменьшение размера по осям координат, можно только гадать.

6.3 «Утяжеление» при движении

Релятивистская масса движущегося объекта больше массы покоя:

.

Однако, в современной физической литературе по СТО -- масса частицы (инвариантная масса) не зависит от скорости, являясь инвариантом относительно преобразований Лоренца, и является величиной неаддитивной. В данной формуле речь идет о так называемой «релятивистской массе», которая возрастает с увеличением скорости. «Утяжеление» следует понимать лишь условно, как будто справедлив закон Ньютона, а не аналогичный ему закон релятивистской динамики. В современной физической литературе понятие «релятивисткой массы» практически заменено на понятие «массы-энергии», и встречается в основном в ранних работах по теории относительности.

Следует подчеркнуть обратимость эффектов СТО. Например, эффект замедления времени в движущейся системе отсчёта 2 относительно неподвижной системы 1 отсчёта справедлив и для наблюдателя в движущейся системе - для него его собственная система отсчёта 2 неподвижна, и с его точки зрения замедляться время будет в системе отсчёта 1, движущейся в противоположную сторону. Это же касается и видимого сокращения размеров движущихся тел. Данные эффекты являются следствием принятой в СТО процедуры измерения времени и размеров посредством электромагнитной волны и процедуры установления одновременности, то есть связи между пространственной координатой тех или иных часов и временем регистрации события этими часами.

С релятивистской массой несусветная путаница. А ведь прояснение этого явления содержится в самом слове - релятивистская. Относительно чего происходит “утяжеление”? Все, буквально все, понимают это “утяжеление” абсолютно, то есть масса растет абсолютно. Электрон ускорился, излучил фотон, стал меньше размером и в тоже время стал более тяжелым. Чепуха какая-то. А дело обстоит так. Электрон представляет собой заряд, который обладает массой. Если представить электрон в виде некоторого шара (это не принципиально), то увидим, что этот шар окружен электрическим полем. Поле обладает не линейной радиальной напряженностью. Чтобы придать ускорение электрону необходимо воздействовать на поле электрона другим каким-то полем. Допустим воздействующее поле равномерное и плоское. Сила воздействия на электрон зависит также и от площади сечения заряда. Чем больше площадь сечения заряда и, естественно, напряженности поля на этой площади, тем с большей силой внешнее поле воздействует на электрон. При воздействии этого поля на поле электрона, последний получит ускорение и излучит фотон. В результате этого электрон потеряет часть массы и часть заряда. Может оказаться так, что масса изменяется по одному закону, а площадь сечения поля заряда по другому закону. И если окажется, что сечение убывает быстрее чем масса, то для придания одного и того же ускорения, после излучения фотона (приобретения другой скорости электроном) потребуется увеличить плотность внешней силы. То есть, масса электрона абсолютно уменьшилась, но относительно воздействующей на его внешней силы, масса увеличилась. Возможно, и сила может уменьшиться абсолютно, но относительно возрастет. Выше приведенная формула и отражает данное относительное “утяжеление”. В этом случае масса при увеличении скорости не возрастает до бесконечности, а, напротив, масса стремится к нулю. В физическом плане это означает, что при надлежащем ускорении вся масса электрона “развернется” в фотон, то есть в электромагнитную энергию. Электрон просто испарится, а мы будем думать, что нашей внешней силы недостаточно, чтобы продвинуть электрон к регистрирующему устройству. Все это можно отразить в математике, возможно, мы и получим предложенную формулу изменение массы от скорости. Но где найдешь математика? Все заняты более серьезными делами. Не до релятивистской массы.

Размещено на Allbest.ru