Константин агафонов с новыми представлениями об относительности
С того времени, как за теорию относительности принялись математики, — признавался Эйнштейн, — я её уже сам больше не осознаю. И не страно, что около СТО вот уже 100 лет не утихают ожесточённые споры её «непонимающих».
Введение
Отечественный генетический опыт говорит, что настоящий физический мир характеризуется трёхмерным единым пространством-временем. Это указывает, что перемещение материального объекта в таком мире возможно обрисовано в декартовой совокупности координат, любая из трёх осей которой есть пространственно-временной x,y,z ~ t = f(t).
Последнее обусловлено тем, что перемещения в пространстве и вне времени, равно как и перемещения во времени и вне пространства, не бывает.
СТО в математической обработке Минковского имеет дело с четырёхмерным миром, в котором в дополнение к трём координатам настоящего пространства-времени вводится четвёртая координата – cit, где с — скорость света, i — мнимая единица.
Тем самым, настоящий мир наделяется ещё одним — не настоящим либо мнимым временем it — и преобразуется в заведомо нереальный и потому парадоксальный и непонятный.
К этому направляться добавить, что эйнштейновская концепция СТО есть изначально ущербной, как минимум, в двух качествах: во-первых, она имеет дело с идеализированным равномерным и прямолинейным инерциальными системами и движением тел отсчёта, каковые в природе практически не видятся; во вторых, — претендует на описание перемещения материального тела (массы либо заряда) в пространстве-времени, игнорируя наряду с этим ответственного посредника между теломи пространством-временем.
Данный посредник — физическое либо силовое поле, окружающее тело, которое кроме этого есть материальной структурой с определёнными физическими особенностями.
Так, задача пребывает в том, дабы выстроить релятивистскую теорию перемещения, адекватную настоящему трёхмерному миру, наполненному вращающимися материальными объектами, для которых преобразования Лоренца и инерциальные системы отсчёта неприменимы.
А для этого, со своей стороны, свободную материальную частицу направляться наделить природной свойством к самовращению. И вопрос в том, как обосновать такую свойство — естественное перемещение «небесного вещества» по Аристотелю, — не входя в несоответствие с принципом инерции.
Тут вероятны варианты. Возможно обратиться к мировому эфиру либо физическому вакууму, наделив их соответствующими особенностями и забрав за аналог вращательное перемещение заряда в магнитном поле.
А возможно сохранить хорошее понятие вакуума как полной пустоты, но приписать таковой темперамент перемещения сотрудничеству свободной частицы с собственным силовым полем.
Тогда, например, различие между вращением электрона в магнитном поле и в пустоте при сотрудничестве с довольно не сильный собственным магнитным полем направляться признать чисто количественным.
Мы отдаём предпочтение последнему варианту по той несложной причине, что он не требует введения дополнительных догадок.
Наоборот, вместе с инерциальными совокупностями отсчёта выясняется невостребованным один из главных постулатов СТО — особый принцип относительности Эйнштейна, а сама теория радикально упрощается.
Обобщённый закон инерции
Перемещение тел в настоящем физическом пространстве осуществляется при наличии и под влиянием внешних и собственных силовых полей разной физической природы, с которыми тела непрерывно обмениваются энергией; в этом сущность современной полевой трактовки физических сотрудничеств.
Дабы обрисовать такое перемещение в общем виде, обратимся к частному случаю: перемещению заряженной частицы во внешнем электромагнитном поле. Оно описывается уравнением Лоренца:
F + q + mdu/dt = 0
и осуществляется, как мы знаем, по винтовой траектории с переменной скоростью.
Тут F —внешняя электрическая сила, q — заряд частицы; u — скорость частицы; B — индукция магнитного поля; mdu/dt — сила инерции частицы, обусловленная её массой m и ускорением du/dt.
В отсутствие энергообмена с внешней средой имеем некую разновидность перемещения частицы по инерции (F = 0) с постоянной неизменным радиусом и поступательной скоростью винтовой траектории.
Обобщим последний случай, дабы включить в него перемещение свободной частицы с учётом сотрудничества с собственным силовым полем, реальность и природа которого обусловлены наличием у частицы массы либо заряда.
Для этого введём вектор K = qcB, где c —скорость распространения деформаций (света) в пустоте; имеем
(1) + mdu/dt = 0.
Сейчас первое слагаемое уравнения — обобщённая сила Лоренца — высказывает векторную форму закона Гука для упругого деформирования частицей либо зарядом собственного силового поля как необычной материальной среды (не отождествлять с неподвижным мировым эфиром), в котором направляться — модуль упругости (жёсткость) силового поля, u/c — относительная либо релятивистская его деформация.
Видно, что природа этого деформирования обусловлена конечной скоростью распространения света в пустоте: при c = inf (бесконечность) упругая сила в уравнении (1) исчезает.
Так, мы пришли к определению обобщённого закона инерции (1) либо полевой форме его, которая провозглашает вращение в качестве природного свойства материальных частиц.
Наряду с этим хороший закон инерции Галилея предстаёт в качестве предельного случая, отвечающего не сильный влиянию силового поля частицы при перемещении с дорелятивистскими скоростями.
Модель свободного движения
На основании перестановочного свойства векторного произведения уравнение (1) представим в следующей форме:
(2) [iK, iu/c] + mdu/dt = 0;
тут i — мнимая единица. Схема сил, действующих на свободную частицу в соответствии с уравнениям (1) и (2), изображена на рис. 1.
Тут сложное пространственное перемещение частицы по винтовой траектории радиуса r представлено в виде комбинации (сложения) двух несложных перемещений с взаимно перпендикулярными и однообразными по модулю векторами скорости: плоского (двухмерного) вращения около оси 0X с окружной скоростью iu = dr/dt =(рис. 1, а) при центростремительном ускорении
du/dt = [(iu)2/r]r0,
где r0 — единичный радиус-вектор; и одномерного поступательного перемещения со скоростью u = idr/dt =(рис. 1, б).
Сечения а и б изображают положение частицы в моменты, перемещённые на величину шага винтовой траектории. Наряду с этим с поступательным перемещением оказываются связанными мнимая частота iw и мнимое время it, тогда как настоящие (настоящие) параметры w и t характеризуют вращение.
Вводя потом определение для скорости деформирования силового поля как скорости трансформации радиуса цилиндрической поверхности винтовой траектории частицы
(3) c = dr/dT = Const,
где dr — приращение модуля радиуса-вектора (рис. 1, б), T — период обращения частицы, приобретаем выражение для относительной деформации силового поля
(4) u/c = dir/dr =/ 1,0.
Из рис. 1, а видно, что вращение свободной частицы со скоростью iu ведет к происхождению радиальной вращающейся силы [iK, iu/c], обусловленной упругими особенностями K поля. Эта сила уравновешивает радиальную (центробежную) составляющую силы инерции, связанную с наличием центростремительного ускорения частицы:
(5) [iK, iu/c] = [m(iu)22/r]r0)
А из рис. 1, б направляться, что поступательное перемещение частицы порождает циркуляцию силового вектора , что уравновешивает силу инерции частицы в направлении касательной к окружности вращения
(6) (iu/c)K = mdu/dt.
Указанные составляющие полной упругой силы и снабжают самоподдержание режима свободного винтового перемещения частицы.
Энергия силового поля и частицы
Из уравнения (5) имеем следующее соотношение:
(7) E = Kr = pcr0,
где p — модуль импульса частицы в направлении поступательной скорости. Физически оно определяет полную энергию деформирования силового поля в режиме вращения частицы.
Определим сейчас энергию деформирования силового поля в направлении поступательного перемещения частицы. Для этого умножим слагаемые уравнения (6) поступательного перемещения частицы на скаляр dr = cdt; при подстановке Kdr = dE = mcdu в соответствии с (7) в следствии интегрирования приобретаем:
(8) pc – iW = iE0 .
Тут iW = muiu — полная энергия частицы; постоянная интегрирования iE0 = im0 c2 2w0 задаёт внутреннюю либо собственную энергию частицы и утверждает энергии и эквивалентность массы.
Её величина выяснена для условия u = 0 при сохранении не равного нулю импульса mu и отвечает режиму заторможенного состояния частицы на протяжении оси 0X при одновременном вращении с предельной скоростью iu = ic.
Слагаемые векторы уравнения (8) графически представлены на рис. 2.
Для перехода от векторных размеров к скалярным левую и правую части уравнения (8) возведём в квадрат. При учёте обоюдной перпендикулярности векторов pc и iW приходим к главному уравнению релятивистской динамики СТО, устанавливающему соотношение между полной энергией частицы, импульсом её поступательного перемещения и внутренней энергией
W2= p2 c2 + (m0 c2)2.
При подстановке размеров W2 = E2 (u/c)2 и p2 c2 = E2оно разрешается довольно полной энергии совокупности частица-поле
iE = m0 c2(1– u2/c2 )–1/2,
вектор iE которой сходится по направлению с вектором поступательной скорости частицы (см. рис. 2).
Соотношение показывает на неограниченный рост величины энергии, потребной для разгона частицы до световой скорости, замечаемый на практике при изучениях на ускорителях заряженных частиц.
Трёхмерная структура пространства-времени
Из рис. 1 видно, что перемещение частицы по инерции в соответствии с принятой модели осуществляется в настоящем трёхмерном пространстве-времени, в отличие от четырёхмерного, виртуального в СТО. Причём, это пространство-время есть безотносительным, другими словами, по определению (3), базирующемуся на опыте, характеризуется постоянством скорости c распространения деформаций в нём.
Это, со своей стороны, свидетельствует, что время и пространство как раздельные категории смогут и не быть полными: им «дано» изменяться так, дабы отношение черт dr и dT постоянно оставалось постоянным, равным скорости света в пустоте.
Путём разделения переменных соотношения (4) и интегрирования по частям находим
cir = ru + cr,
где cr — постоянная интегрирования для случая перемещения частицы по инерции при r = Const. Это соотношение легко приводится к виду
ir/r – u/c = 1,0.
При возведении левой и правой частей в квадрат приобретаем интересующее нас соотношение для чёрта пространства как независимой категории
(9) ir = r0 (1 – u2/c2)1/2
А интегрирование определения (3) скорости света даёт соотношение r = cT, подстановка которого в (9) ведет к выражению для чёрта времени как независимой категории
(10) iT = T0(1 – u2/c2)1/2
Физический суть соотношений (9) и (10) прозрачен: для частиц, движущихся с релятивистскими скоростями, расстояния, обусловленные собственными деформируемыми силовыми полями, уменьшаются, а время преодоления этих расстояний соответственно значительно уменьшается.
На рис. 1 этому соответствует уменьшение шага (сжатие) винтовой траектории движущейся частицы, сокращение периода iT и повышение частоты iw её колебаний в направлении поступательной скорости.
Соотношения (9) и (10) являются аналогами кинематических формул СТО, взятых Эйнштейном на базе математических преобразований Лоренца. На них базируется эйнштейновское представление об относительности пространства и времени как раздельных категориях, каковые противопоставляются ньютоновской модели их безотносительного характера.
В нашем случае такое противопоставление выясняется некорректным, потому, что речь заходит не о пространстве и времени, а о деформировании силового поля либо траектории материальной частицы.
Разумеется, что между силовыми полями как пространством и материальными объектами существует глубокое и различие: первые личны и бесчисленны, второе есть неспециализированным и единственным.
Силовые поля заполняют пространство, но не сводятся к нему. А эффект деформирования времени (10), со своей стороны, не даёт оснований для важного дискуссии пресловутого парадокса близнецов: мы живём в полном пространстве-времени, а поделили его на время и пространство, исходя из сугубо практических мыслей.
Неприятность времени в нашем случае обнаруживает одну особенность. В соответствии с рис. 1, перемещение физического объекта является комбинациейбезотносительного вращения с настоящей частотой w в настоящем времени t и прямолинейное относительное перемещение при частоте iw во времени it, каковые являются мнимыми размерами.
При оценке времени судьбе элементарной частицы либо другого материального (биологического) объекта из двух ответов, настоящего либо настоящего и мнимого, возможно признано реализуемым лишь одно.
Мы полагаем, что это должны быть настоящие параметры. Жизнь человека, например, измеряется числом циклов (лет) обращения его вместе с Почвой около Солнца. Тогда неприятности парадокса близнецов и автомобилей времени лишаются настоящей земли и становятся проблемами мнимыми в буквальном смысле этого слова.
По указанным обстоятельствам нам представляется уместным сказать о субъективности оценки событий в безотносительном пространстве-времени: в силу объективных событий, которые связаны с процессом измерения, любой наблюдатель, двигаясь с определённой скоростью, должен оценивать события в пространстве и времени по-своему, в соответствии с чертями (9) и (10) релятивистского деформирования силового поля собственной совокупности отсчёта.
Страно, что таковой двойственный темперамент либо дуализм пространства-времени оставался незамеченным для физиков долгое время, не смотря на то, что он вытекает уже из элементарного анализа определения постоянства скорости света (3).
Разумеется, что оно возможно честным лишь при одном-единственном условии: в то время, когда для расстояния и релятивистской частицы dr, и промежутки времени dT изменяются по одному и тому же закону. Этому условию отвечают и ньютоновские полные время и пространство, и относительные их характеристики (9) и (10).
Эйнштейновские характеристики относительности пространства и времени грубо противоречат определению (3). Нелишне напомнить вследствие этого, что последнее есть одним из исходных постулатов СТО Эйнштейна. Другие подробности на данный счёт представлены на отечественном сайте.
Константин Павлович Агафонов, инженер с двумя летним опытом и 47-высшими образованиями работы в разных отраслях индустрии. На данный момент является государственным патентным специалистом в Русском Патентном ведомстве (ФИПС). Связаться с автором статьи возможно по адресу agafonovkp@narod.ru.
