СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Теория Относительности Эйнштейна и ее критика ПОЧЕМУ ТРУДНО ВОСПРИНИМАЮТСЯ ИДЕИ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ?

ПОЧЕМУ ТРУДНО ВОСПРИНИМАЮТСЯ ИДЕИ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ?

© Марк Алескер

Контакт с автором: markal@hot.ee

Вот уже в течение века продолжаются попытки показать несостоятельность специальной теории относительности (СТО). И это несмотря на то, что

  1. в основе СТО лежат всего два простых постулата, из которых теория следует с необходимостью,
  2. СТО имеет математическую модель, что является достаточным доказательством непротиворечивости теории,
  3. СТО подтверждается на практике более, чем какая-либо иная теория.

Такая ситуация сложилась по двум причинам.

Во-первых, идеи СТО выходят за рамки нашего повседневного опыта, и поэтому требуется приложить немало усилий, чтобы понять теорию.

Во-вторых, популяризаторы теории, включая и самого Эйнштейна, допускали небрежности, которые для неискушенного читателя превращались в непреодолимую преграду при его попытке что-либо понять.

В этой работе мы обсудим примеры подобной небрежности. При этом ограничимся рассмотрением некоторых неточностей, имеющихся лишь в трудах самого великого физика.

В работе “О специальной и общей теории относительности” (Собр. научн. трудов, М., Наука, 1965, с.530), кроме прочего, Эйнштейн обсуждает процедуру сложения скоростей двух тел. Обсуждение проводится в три этапа.

На первом этапе рассматривается теорема сложения скоростей в классической механике, и утверждается, что классические рассуждения, приводящие к этой теореме, неверны. Поэтому неверна и сама теорема.

Как будет показано ниже, это не совсем так.

На втором этапе Эйнштейн показывает, что классическое правило сложения скоростей вступает в противоречие с принципом относительности о постоянстве скорости света. На самом деле и этот вывод верен лишь при определенных условиях, о которых Эйнштейн умолчал.

На третьем этапе, наконец, Эйнштейн выводит формулу сложения скоростей, используемую в СТО.

Итак, рассмотрим первый этап. Эйнштейн пишет:

“Пусть железнодорожный вагон, с которым мы уже не раз имели дело, движется по рельсам с постоянной скоростью v. Человек, находящийся в вагоне, идет вдоль вагона со скоростью w в направлении движения вагона. С какой скоростью W передвигается этот человек относительно полотна железной дороги? Единственный возможный ответ может быть дан, по-видимому, из следующего рассуждения. Если бы человек остановился на одну секунду, то он переместился бы вперед относительно полотна дороги на отрезок v, равный скорости движения вагона. Но в действительности человек в течение этой секунды, кроме того, перемещается и относительно вагона, а следовательно, и относительно полотна дороги, на отрезок w, равный скорости его движения по вагону. Таким образом, в течение рассматриваемой секунды он перемещается относительно полотна дороги на расстояние

W = v + w.

В дальнейшем мы увидим, что все это рассуждение, выражающее теорему сложения скоростей в классической механике, неверно и, следовательно, только что записанный закон не соответствует действительности”. (Конец цитаты).

В этом примере не оговорено, кто же измеряет скорости: то ли наблюдатель, покоящийся на платформе, то ли наблюдатель, находящийся в вагоне, то ли и тот и другой.

Если все скорости измеряет наблюдатель на платформе (или в вагоне), то никаких ошибок в рассуждениях приводимого примера нет и равенство

W = v + w

верно, ибо никакая теория, включая и теорию относительности, не может отменить правила арифметики. В этом случае Эйнштейн попросту вводит читателя в заблуждение, будто бы классическое правило сложения скоростей ложно всегда.

Если же скорость вагона измеряет покоящийся наблюдатель, а скорость “человека в вагоне” относительно вагона, измеряет сам человек (именно такую ситуацию, по-видимому, и имел в виду Эйнштейн в этом примере), то, действительно, в приведенном рассуждении есть ошибка: масштабы временных промежутков и пространственных расстояний “при измерении с полотна железной дороги” могут оказаться иными, “чем при измерении в самом поезде” (стр. 544-545 цитируемой работы).

 

Второй этап.

“Пусть вдоль полотна дороги распространяется луч света, который … движется относительно полотна со скоростью с. Пусть по рельсам снова движется со скоростью v наш вагон, притом в том же направлении, в котором распространяется световой луч, но, конечно, гораздо медленнее. Возникает вопрос, какова скорость распространения света относительно вагона? [Сразу обращаю ваше внимание на то, что Эйнштейн не уточняет, с чьей точки зрения его интересует значение скорости света относительно вагона — М.А.]. Нетрудно видеть, что здесь можно применить соображения предыдущего параграфа [предыдущего примера — М.А.]. Теперь роль человека, движущегося относительно вагона, выполняет световой луч. Вместо скорости W человека относительно полотна дороги здесь выступает скорость света по отношению к последнему. Пусть w — искомая скорость света относительно вагона, для которой, следовательно, имеем

w = c - v.

Таким образом, скорость распространения светового луча относительно вагона оказывается меньше c.

Но этот результат противоречит изложенному в § 5 принципу относительности” (конец цитаты).

В этом примере есть все: и умолчания, и логическая ошибка, и соответствующий этим обстоятельствам вывод. Покажем это, для чего рассмотрим исходные условия примера.

Первое условие: “пусть вдоль полотна дороги распространяется луч света, который движется относительно полотна со скоростью c”. Эйнштейн опять умолчал, кто же измеряет эту скорость света. Однако из контекста можно предположить, что она измеряется наблюдателем, покоящимся на полотне дороги. Запомним это.

Второе условие: “Теперь роль человека, движущегося относительно вагона, выполняет световой луч”. Но скорость светового луча в соответствии с первым условием измеряет неподвижный наблюдатель. Скорость же “человека, движущегося относительно вагона” измеряет сам “человек” (это так в случае истинности выводов первого этапа).

Мы видим, таким образом, что второе условие содержит логическую ошибку: как нельзя непосредственно складывать скорости, измеряемые движущимися относительно друг друга наблюдателями (потому что они пользуются при измерении скоростей разными масштабами), точно также нельзя их заменять одну другой.

Если обнаруженную ошибку исключить из рассуждений, то формула (w = c - v) следует из примера очевидным образом. Она абсолютно верна и определяет скорость света относительно вагона с точки зрения покоящегося наблюдателя. Разумеется, при этом она не противоречит “изложенному в § 5 принципу относительности”.

Несколько слов о той цели, ради которой Эйнштейн рассматривает пример на втором этапе. Напомним, цель состояла в том, чтобы показать, что непосредственное суммирование скоростей, если последние измеряются движущимися относительно друг друга наблюдателями и их арифметическая сумма больше скорости света, вступает в конфликт с постулатом СТО о постоянстве скорости света.

На самом деле эта цель не требует никакого логического обоснования. Потому что значение скорости света в 300000 км/сек относительно собственной (инерциальной) системы отсчета наблюдателя — это эмпирический факт, взятый в качестве исходного постулата СТО. И если к указанному значению скорости нечто прибавить или убавить, то полученная цифра не будет иметь никакого отношения к реальным наблюдениям.

Да, отмеченный факт ведет к тому, что скорости, измеряемые разными наблюдателями (движущимися относительно друг друга), требуется складывать не по классическому правилу, а по формулам, найденным Эйнштейном. Однако скорости, которые измеряет один и тот же наблюдатель, всегда должны складываться по классической формуле.

 

Примеры, подобные только что рассмотренным, можно обнаружить в работах и других крупных физиков.

Например, Корнелий Ланцош в лекции “Объединение пространства и времени Эйнштейном и Минковским”, прочитанной им весной 1962 года в Мичиганском университете, говорит об Эйнштейне и классическом правиле сложения скоростей следующее: “Нужно иметь немалое мужество, чтобы провозгласить два постулата, которые в совокупности представляются, на первый взгляд, с точки зрения логики как полная бессмыслица. Сложение скоростей становится совершенно непонятным. Когда мы складываем две скорости света, то в итоге получаем всего одну. Здравый смысл определенно говорит нам, что этого не может быть.” (Конец цитаты).

Здесь все верно сказано о мужестве Эйнштейна. Но все же апелляцию к здравому смыслу следует считать неуместной, так как неискушенный читатель может предположить, что теория относительности не в ладах со здравым смыслом. На самом деле со здравым смыслом, с логикой и арифметикой в теории относительности все нормально. Просто не следует заниматься арифметическим сложением скоростей, измеряемых с помощью разных масштабов (то есть измеряемых наблюдателями, движущимися относительно друг друга). При популярном изложении СТО об этом следовало бы предупредить читателя сразу же после провозглашения ее основных постулатов.

В заключение приведем вопрос, верный ответ на который может показаться ложным только при формальном знакомстве с теорией относительности.

Пусть влево от нас летит ракета со скоростью 200000 км/сек, а вправо - такая же ракета с той же скоростью. Какую скорость ракет относительно друг друга мы будем наблюдать?

СТО, как уже отмечалось, не отменяет правил арифметики, и поэтому в данном случае мы наблюдаем скорость, равную 400000 км/сек, так как через одну секунду ракеты переместятся друг от друга на расстояние 400000 км. Никакого противоречия с пределом наблюдаемых скоростей в 300000 км/сек здесь нет. Потому что этот предел, установленный СТО, касается скорости, которая может быть измерена между движущимся телом и собственной системой отсчета наблюдателя, но никак между какими-нибудь иными телами.

* * *

Вместо выводов.

В течение трех веков, предшествовавших пониманию специального принципа относительности, считалось верным классическое правило сложения скоростей.

Это правило формулировалось следующим образом: если тело В движется относительно тела А с постоянной скоростью VBA , а тело С движется относительно В со скоростью VCB, то скорость тела С относительно А равна VCA = VCB + VBA .

При этом до открытия СТО было само собой разумеющимся, что величина скорости между некоторыми двумя телами не зависит от того, из какой системы отсчета измеряют эту скорость. Поэтому специально не оговаривалось, что все складываемые скорости должен измерять один и тот же наблюдатель. Однако СТО обнаружила, что наблюдатели, движущиеся относительно друг друга, вообще говоря, при измерении скоростей получают разные значения. Поэтому при формулировании классического правила сложения скоростей необходимо обязательно подчеркивать, что правило справедливо только в случае, если скорости измеряет один и тот же наблюдатель. Эта уточненная формулировка вместе с постулатом СТО, устанавливающим предел скорости тел относительно собственной системы отсчета в 300000 км/сек, определяет максимальное значение скорости, которое можно наблюдать между двумя произвольными телами. Это значение равно 600000 км/сек.

Дата публикации: 24 февраля 2004
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.