• Главная
• Контакты
• Нашёл ошибку
• Прислать материал
• Добавить в избранное

Принято считать, что первый постулат теории относительности является развитием принципа относительности Галилея. Однако это не так.

Краткое содержание принципа относительности Галилея следующее: никакими опытами внутри изолированной системы невозможно определить, движется ли система равномерно и прямолинейно или покоится. Иными словами: механические, оптические, электромагнитные и другие явления природы во всех инерциальных системах протекают одинаково. Инерциальными называются те системы, которые движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно. Принцип относительности Галилея возник из обобщения наблюдений и опытов. Математическое описание пространственных и временных величин в инерциальных системах движущихся относительно друг друга, называется преобразованиями Галилея и имеет следующий вид в прямоугольной системе координат:

Эти уравнения описывают координаты и время одного и того же точечного тела в системе отсчета Oxyzt — условно неподвижной, и O₁x₁y₁z₁t₁ — движущейся относительно первой вдоль оси Ох со скоростью v. Время отсчитывается от момента совпадения О и О₁.

Согласуясь с принципом относительности Галилея, Ньютон ввел понятия абсолютного, истинного, пространства и абсолютного, истинного, времени, являющегося неизменными безотносительно к чему-либо. Меры этих величин — расстояние между двумя точками прямой и интервал времени между двумя событиями в инерциальных системах — неизменные, они носят название инвариантов преобразований Галилея.

Действительно, возьмем отрезок прямой — ?х и интервал времени — ?t в системе O, и равные им — ?x₁ и ?t₁ в системе О₁. Затем системе О₁ придадим скорость v₁ ? v. В движущейся системе O_1, согласно принципу относительности Галилея, невозможно определить опытным путем новое инерциальное состояние по сравнению с прежним. Из этого следует, что отрезок прямой ?x₁ и интервал времени ?t₁ остаются прежними и равными ?x и ?t.

В качестве иллюстрации проявления принципа относительности Галилея рассмотрим необходимый в дальнейшем изложении пример. Представим две системы отсчета: неподвижную, условную, Oxyzt, и движущуюся относительно первой вдоль оси Ох со скоростью v, O₁x₁y₁z₁t₁. Направление соответствующих осей совпадает, (рис. 15, а). В момент совмещения начала координат в точке ОО₁ происходит вспышка света. Если этот момент принять за начало отсчета времени, то положение фронта распространения света в момент времени t будет описываться уравнением сферы радиуса r равного 

с центром в точке О, если источник был неподвижен относительно системы Oxyzt в момент вспышки. Относительно же центра О₁ скорость света по оси х равна разности (с – V). И наоборот, если источник был неподвижен относительно системы O₁x₁y₁z₁t₁, то центр сферы будет находиться в точке О₁, а относительно О скорость света по оси х равна сумме (с + v), (рис. 15, б).

Рис. 15

Типичное изложение первого постулата теории относительности следующее: механические, оптические и электромагнитные явления во всех инерциальных системах отсчета протекают одинаково [3, 305].

Но изложенная формулировка маскировочная, в постулате заложен совсем иной смысл, чем тот, что дан в определении. Вводя в теорию второй постулат, Эйнштейн приходит в противоречие с принципом относительности Галилея, который несовместим с постулатом с = const. Несовместимость наглядно доказывается следующим образом.

Вернемся к примеру, изображенному на рис. 15. При тех же условиях в момент совпадения начала координат происходит вспышка света (рис. 16), этот момент принимаем за начало отсчета времени.

Рис. 16

Теперь, не учитывая, где находятся источник в системе О, или О₁, так как в обеих системах скорость света от одного и того же источника согласно постулату с = const равна с, имеем, что с одной стороны, положение фронта распространения света в момент времени t будет описываться уравнением сферы радиуса

с центром в точке О, с другой стороны, фронт распространения света в момент времени t₁ будет описываться уравнением сферы радиуса

с центром в точке О₁. Таким образом, в один и тот же момент времени t = t₁ фронт распространения света достигнет различных точек пространства, что лишено смысла.

Создавшееся противоречие Эйнштейн решает отказом от понятий абсолютного, истинного, пространства и абсолютного, истинного, времени Ньютона и введением сформулированных А. Пуанкаре и Г. Лоренцем понятий относительного пространства и относительности одновременности. Этим нововведением производится замена принципа относительности Галилея совсем другим принципом, согласно которому в инерциальных системах отсчета, движущихся относительно наблюдателя, процессы природы протекают уже иначе. Преобразование координат и времени принципа относительности Эйнштейна, записанные в виде уравнений, описывающих координаты и время одного и того же точечного тела в системах, движущихся одна относительно другой со скоростью v по оси Ох, имеют вид:

Здесь в движущейся системе отрезок прямой

а интервал времени

где ? = v/с. Эти уравнения носят название преобразований координат и времени Лоренца. Сокращение ?x₁ в 

и увеличение интервала времени на обратную величину в движущейся системе называются соответственно лоренцевым сокращением пространства и лоренцевым замедлением времени. Инвариантом в этих преобразованиях является c = const. Скорость света — величина, производная от мер пространства и времени, принимается Эйнштейном основной, независимой, а основополагающие понятия — пространство и время напротив, — зависимыми, переменными.

Согласно преобразованиям Лоренца, пример, изображенный выше на рис. 14 при тех же условиях приобретает вид, что изображен на рис. 17.

Рис. 17

Фронт распространения света в системе О имеет форму шара радиуса r = сt с центром в точке О, а в системе О₁, тот же фронт распространения света имеет форму шара радиуса r₁=сt₁, но с центром в точке О₁. Таким образом, имеем один и тот же фронт распространения света формы шара с двумя не совмещенными центрами(!).

Первый постулат теории относительности, или принцип относительности Эйнштейна, в переводе с языка математики на разговорный имеет следующую формулировку: В инерциальных системах, движущихся относительно той, в которой находится наблюдатель, размеры тел сокращаются в направлении движения, а интервалы времени и масса увеличиваются пропорционально отношению скорости движения систем к скорости света c=const, то есть, процессы природы в движущихся системах протекают иначе, чем в системе наблюдателя.

Согласно теории относительности для наблюдателя А, находящегося в неподвижной системе «А», его и все движущиеся инерциальные системы, в том числе одна из них «В», неравноправные. Величина неравноправности для наблюдателя А определяется скоростью движения каждой системы относительно него.

Наблюдатель В находится в движущейся системе «В». Но для него своя система неподвижная, а все остальные — движущиеся, в том числе «А», неподвижная для наблюдателя А. Следовательно, для наблюдателя В инерциальные системы тоже неравноправные, но с точностью наоборот. По его наблюдениям в системе «А» размеры тел сокращаются в направлении движения, а интервалы времени и масса увеличиваются, процессы природы происходят иначе, чем в его системе.

Возникает вопрос: «Есть ли вообще предсказываемые изменения?».

Отвечая на него, Эйнштейн писал так: «Вопрос о том, реально ли лоренцево сокращение, не имеет смысла. Сокращение не является реальным, поскольку оно не существует для наблюдателя, движущегося вместе с телом, однако оно реально, так как оно может быть принципиально доказано физическими средствами для наблюдателя, не движущегося вместе с телом» [2, с. 187, Т.1].

К сожалению, он не указал физические средства, с помощью которых может быть разрешен этот парадокс. Не указал по простой причине, — нет физических средств, с помощью которых можно экспериментально проверить предсказываемые изменения. Если принцип относительности Галилея является результатом обобщения наблюдений и экспериментов, то принцип относительности Эйнштейна опытной проверки не имеет и иметь не может.

Действительно, всякое физическое измерение состоит из двух частей: первая — выбор эталона, меры измерения величины, вторая — проведение измерения по определенной методике (процедура измерения). Внутри инерциально движущейся системы, а скорость системы нами может быть принята любой, согласно релятивистским представлениям сокращается (пространство) или увеличивается (время, масса) всё — и измеряемый объект, и эталон. Поэтому проверить предполагаемые изменения объективно, опытом, независимо от наших суждений, невозможно.

Принцип относительности Эйнштейна, в котором сформулирована сущность теории относительности, самостоятельного значения не имеет. Он является логическим следствием постулата с = const, который противоречит реальности, поэтому и сам принцип относительности Эйнштейна, и теория относительности также противоречат реальности.

Противоречит реальности и общая теория относительности (ОТО), поскольку в её основе находится всё тот же постулат постоянства скорости света. К нему в общей теории добавлен ещё один, произвольный, непонятно откуда взятый постулат: скорость распространения гравитационного поля v_g равна с, то есть, v_g = с = const. Согласно постулату общей теории относительности считается, что скорость распространения гравитационного поля v_g = 300 000 км/с, и эта скорость не подчиняется классическому закону сложения скоростей.

Не являются обоснованными и утверждения о том, что некоторые явления природы находят свое объяснение только как следствия теории относительности, и тем самым доказывают ее правильность и оправдывают необходимость. Напротив, все явления природы, кроме мысленных экспериментов типа «парадокса близнецов», логически непротиворечиво и просто описываются в понятиях классической физики. В качестве примера рассмотрим некоторые из них.