Парадоксы теории относительности

Реально должны отставать все процессы, связанные с системой, от процессов, идущих в системе (. В том числе должны отставать и биологические процессы организмов, находящихся вместе с часами В. Должны замедляться физиологические процессы в организме человека, путешествующего в системе, в результате чего организм, находившийся в системе в момент ее возврата в точку 1, окажется менее постаревшим, чем организм, оставшийся в системе (.

Парадоксальным представляется здесь то, что один из часов реально отстают от других. Ведь это кажется противоречащим самому принципу относительности, т.к. согласно последнему любую из систем (иможно считать неподвижной. Но тогда представляется, что лишь в зависимости от нашего выбора реально отстающими могут стать любые из часов, А и В. Но последнее явно абсурдно, т.к. реально отстают часы В от часов А.

Ошибочность последнего рассуждения состоит в том, что системы (ифизически не равноправны, т.к. система (все время инерциальна, система же некоторый промежуток времени, когда производится изменение ее скорости на обратную, неинерциальна. Следовательно, вторая из формул (v) для системы неправильна, т.к. во время ускорения ход удаленных часов может сильно измениться за счет инерциального гравитационного поля.

Однако и это совершенно правильное объяснение представляется весьма поразительным. Ведь в течение большого промежутка времени обе системы движутся друг относительно друга прямолинейно и равномерно. Поэтому, с точки зрения системы, часы А, находящиеся в (, отстают (но не уходят вперед) в полном соответствии с формулой (v). И лишь за малый промежуток времени, когда в системе действуют инерциальные силы, часы, А быстро уходят вперед на промежуток времени, вдвое больший, чем. При этом, чем большее ускорение испытывает система, тем быстрее бежит время на часах А. Наглядно суть полученных выводов может быть разъяснена на плоскости Минковского.

Рис. 5.

Отрезок 0b на этом рисунке изображает покоящиеся часы А, ломаная линия 0ab — движущиеся часы В. В точке a действуют силы, ускоряющие систему часов В и изменяющие ее скорость на обратную. Точки, расставленные на оси 0b, разделяют единичные промежутки времени в неподвижной системе (, связанной с часами А.

Точки на ломаной 0ab отмечают равные единичные промежутки времени, измеряемые часами В, находящимися в системе. Из рисунка видно, что число единичных отрезков, укладывающихся на линии 0b, больше чем число таких же, но относящихся к системе, отрезков, укладывающихся на ломаной 0ab. Следовательно, часы В отстают от часов А. Согласно рисунку «неподвижные» часы, А также отстают от часов В вплоть до того момента, изображаемого точкой a. Одновременно с этим моментом является момент a1, однако до тех пор, пока часы В еще движутся со скоростью (. Но через малый промежуток времени, требуемый для замедления часов В и сообщения им скорости -(на часах В практически останется тот же момент a, но одновременным с ним моментом в системе (станет момент a2. То есть, почти мгновенно время системы (как бы перескочит на конечный интервал a1a2.

Этот перескок времени не является, однако, реально наблюдаемым эффектом. Действительно, если из системы (регулярно, через единичные интервалы посылать в систему световые сигналы, то они совершенно регулярно будут приниматься системой (, сперва более редко, а затем, после изменения скорости на обратную, более часто. Никакого разрыва в показаниях часов, А в системенаблюдаться не будет.

Таким образом, «парадокс часов» также является лишь непривычным для обычных представлений о пространстве и времени следствием псевдоевклидовой геометрии четырехмерного пространственно-временного многообразия.

3.

2. Парадокс линейки Рассмотрим теперь парадокс линейки. Пусть имеются две инерциальные системы отсчета K и K', движущиеся друг относительно друга со скоростью v. В системе К покоятся два наблюдателя снабженные одинаковыми линейками. Один из наблюдателей переходит в систему K'. Сравнивая длины движущейся и неподвижной линеек первый наблюдатель системы K обнаружит, что его линейка длиннее, чем линейка у наблюдателя в K'. Но инерциальные системы равноправны. Поэтому наблюдатель системы K', сравнив длины линеек, станет утверждать обратное: его линейка длиннее, чем линейка наблюдателя системы K.

В какой системе отсчета линейка длиннее?

Известный ученый Бриджмен так писал о «равноправии» интервалов времени и длин масштабов, измеренных в различных инерциальных системах отсчета: «было бы жестоко снабжать физиков резиновыми линейкам и исключительно неправильно идущими часами». Можно не принимать операционализм Бриджмена, но с данным остроумным замечанием нельзя не согласиться.

3.

3. Конвективный потенциал Вновь рассмотрим две инерциальные системы отсчета K и K', движущиеся друг относительно друга со скоростью v. В одной системе отсчета у наблюдателя имеется заряженный конденсатор (Траутон), который покоится относительно наблюдателя. В другой также имеется наблюдатель (Нобл) со своим заряженным конденсатором.

Траутон, опираясь на СТО, говорит Ноблу: «Сэр! Мой конденсатор уравновешен, а Ваш не уравновешен. Я вижу, что на него действует момент сил, и Ваш конденсатор должен повернуться согласно законам механики».

Нобл возражает ему: «Увы, сэр! Это „барахлит“ Ваш конденсатор. Он должен повернуться. Мой конденсатор в порядке. На него не действует никакой момент сил».

Кто из них прав? В чьей системе отсчета конденсатор должен повернуться?

3.

4. Парадокс рычага Опять рассмотрим двух наблюдателей, расположенных в разных инерциальных системах отсчета K и K'. У каждого из наблюдателей имеется уравновешенный рычаг.

Наблюдатель системы K будет утверждать, что рычаг в системе K' не уравновешен, и он наблюдает момент М, который обязан повернуть рычаг в системе K'. Но его собственный рычаг уравновешен и не вращается.

Наблюдатель системы K' будет утверждать прямо противоположное: его рычаг уравновешен, а на рычаг системы K действует нескомпенсированный момент сил.

Кто из них прав? В какой системе отсчета рычаг должен действительно повернуться?

Вывод Как видно из изложенных парадоксов, их логическая структура идентична и, как следствие, должно быть единообразное объяснение. Общая логическая структура парадоксов свидетельствует о наличии в них общей логической (гносеологической) ошибки. Что касается объяснений, то они и различны (выдвигаются свои объяснения для каждого из парадоксов), и неудовлетворительны (некорректные объяснения). Нам остается найти эту логическую ошибку в СТО.

Чтобы это сделать, можно изложить обычный «парадокс», который по своей логической структуре идентичен этим трем парадоксам.

Рис. 4.

Пусть два джентльмена одинакового роста входят в комнату, разделенную прозрачной невидимой перегородкой. Они не знают, что эта перегородка представляет собой большую двояковогнутую линзу. Первый джентльмен видит, что его коллега ниже ростом. Второй джентльмен, сравнивая свой рост с ростом своего коллеги, убеждается, что выше он. Кто из них прав? Кто из них «выше» на самом деле?

Ответ на последний парадокс очевиден. Нельзя принимать мнимое изображение (явление) за действительный рост. Отождествление кажущегося роста джентльмена с его действительным есть истолкование явления как сущности. Мы не будем останавливаться на этой типичной ошибке. Она существует, например, в известной теории Птолемея. Разрешение предыдущих парадоксов можно найти по аналогии или познакомиться с этим в тех же статьях. Остается посочувствовать студентам, которым «вешают лапшу на уши».

Заключение

Мы убедились, что существует только видимость объяснения парадоксов. А ведь мы рассмотрели далеко не все из них. Однако уже сейчас можно сделать однозначный вывод. Теория относительности внутренне противоречива и не может считаться научной теорией. Дни ее сочтены. Она может держаться только административных «на штыках» догматиков и апологетов.

Мы здесь не будем решать вопрос: а что дальше? Что заменит эту ошибочную теорию? Вариантов много. Кандидатами среди гипотез на роль ведущей теории являются: теории на основе эфира, теории на основе гипотезы Ритца, теории на базе замены преобразования Лоренца другим преобразованием и правильной интерпретации нового преобразования и т. д. Все это еще впереди. Но об этом нужно думать уже сейчас.

Список литературы

Бриллюен Л. Новый взгляд на теорию относительности. — М.: Мир, 2003.

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов вузов / В. В. Горбачев. М.: ООО «Изд-во «Мир и образование», 2003.

Корнева М.В., Кулигин В. А. Парадоксы теории относительности на одно лицо. М., 2000.

Лоренц, Пуанкаре, Эйнштейн и Минковский. Принцип относительности. М., 1995 г.

Мандельштам Л. И. Полное собрание трудов. Том 5. М., 2000.

Пановски В., Филипс М. Классическая электродинамика. -М.: ГИФМЛ, 2003.

Терлецкий Я. П. Парадоксы теории относительности. М., 1995 г Угаров В. А. Специальная теория относительности. — М.: Наука, 1999.

Лоренц, Пуанкаре, Эйнштейн и Минковский. Принцип относительности. М., 1995 г. С. 134.

Там же. С. 51.

Мандельштам Л. И. Полное собрание трудов. Том 5. М., 2000. С. 172.

Лоренц, Пуанкаре, Эйнштейн и Минковский. С. 192.

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов вузов / В. В. Горбачев. М.: ООО «Изд-во «Мир и образование», 2003. С. 206.

Угаров В. А. Специальная теория относительности. — М.: Наука, 1999.

Пановски В., Филипс М. Классическая электродинамика. М.: ГИФМЛ, 2003.

Бриллюен Л. Новый взгляд на теорию относительности. — М.: Мир, 2003.

Терлецкий Я. П. Парадоксы теории относительности. М., 1995 г. С. 72.

Бриллюен Л. Новый взгляд на теорию относительности. — М.: Мир, 2003. С. 65.

Корнева М.В., Кулигин В. А. Парадоксы теории относительности на одно лицо. М., 2000. С. 123.