«Мы знаем все больше и больше о том,
что мы никогда не сможем понять»
В этой статье хотелось попробовать применить методы Реальной натурфилософии на зеркале теоретической физики двадцатого столетия, Теории относительности. Но уже в ходе сбора материалов не удалось набрать четких артефактов, которые полностью подтвердили бы или опровергли основные выводы исследуемой теории. Поэтому было принято решение несколько сузить тематику исследования и исключить из названия философское обоснование. Отсюда тема исследования «Время в Специальной теории относительности, в настоящем и прогноз на будущее».
Специальная теория относительности
Специальная теория относительности (СТО) была опубликована в 1905 году.
Вот список десяти ключевых фигур, связанных со специальной теорией относительности:
Альберт Эйнштейн – немецкий физик-теоретик, который сформулировал специальную теорию относительности в своей работе «К электродинамике движущихся тел» (1905). Он предложил концепцию пространства-времени и принцип эквивалентности массы и энергии.
Хендрик Лоренц – нидерландский физик, который разработал преобразования координат и времени для описания движения объектов при высоких скоростях. Эти преобразования позже стали известны как преобразования Лоренца.
Анри Пуанкаре – французский математик и физик, внесший значительный вклад в развитие теории относительности. В своих работах он также обсуждал принципы симметрии и инвариантность законов природы относительно преобразований Лоренца.
Джозеф Томсон – британский физик, открывший электрон в 1897 году. Его исследования электрических зарядов и их взаимодействия с электромагнитными полями заложили основу для развития электродинамики движущихся тел.
Герман Минковский – немецкий математик, предложивший геометрическое представление пространства-времени, известное как пространство Минковского. Это позволило объединить пространственные и временные координаты в единую четырехмерную структуру.
Макс Планк – немецкий физик, основоположник квантовой механики. Хотя его основной вклад был в области квантовой теории, его идеи о квантах энергии оказали влияние на дальнейшее развитие физики, включая теорию относительности.
Эрнест Резерфорд – новозеландский физик, известный своими работами по атомной структуре. Его модель атома послужила основой для дальнейших исследований субатомных частиц и взаимодействий.
Нильс Бор – датский физик, разработавший первую квантовую модель атома. Его работы по квантовой механике помогли понять природу микромира и взаимосвязь между различными физическими теориями.
Пол Дирак – английский физик-теоретик, объединивший квантовую механику и специальную теорию относительности в уравнении Дирака, которое описывает поведение электрона.
Давид Гильберт – Немецкий математик-универсал внес значительный вклад в создание и развитие математического аппарата Теории относительности.
Основными постулатами СТО являются:
- Принцип Галилея: Все механические процессы протекают одинаково в любых инерциальных системах отсчета. Это означает, что невозможно определить абсолютное движение или покой какой-либо системы отсчета исключительно на основе наблюдений механических явлений внутри нее.
- Из принципа Галилея первый постулат СТО. Относительность одновременности: Для наблюдателей, движущихся с разной скоростью, события, которые могут казаться одновременными для одного наблюдателя, могут происходить в различное время для другого.
- Второй постулат. Скорость света как универсальная константа: В вакууме скорость света постоянна и одинакова для всех наблюдателей, независимо от их движения. Это означает, что никто не может преодолеть скорость света, которая составляет примерно 299,792 километров в секунду.
Методология и аппарат специальной теории относительности теории использовался во многих физических и инженерных исследованиях. Но следует отметить, что и эту теорию не миновали критические стрелы. Как указывалось ранее, мы ограничим рамки исследования темой «Время в Специальной теории относительности». Из множества критических работ по данному вопросу больше всего понравилась статья Атабека Амангалиева "Время в теории относительности" (https://my.mail.ru/community/time_power/2B7D4BA7A5E996A0.html).
Критика определения Времени в СТО
Не залезая глубоко в колючие заросли теоретической физики автор (Атабек Амангалиев) зафиксировал следующие претензии к определению времени СТО.
Текст представляет собой глубокий анализ специальной теории относительности (СТО), предложенной Альбертом Эйнштейном, с акцентом на научную обоснованность этой теории и ее соответствие реальным физическим явлениям. Автор исследования утверждает, что хотя данная теория была поистине революционной и оказала значительное влияние на развитие современной физики, она также сталкивается с рядом серьезных трудностей и внутренних противоречий.
При изменении расстояний, массы, перемещений, т.е. свойств системы, - масштаб времени (приращения времени) тоже изменяется.
Время, даже в инерциальной системе, зависит от скорости гораздо сложнее, чем в специальной теории относительности.
Особое внимание уделено критическому разбору второго постулата Эйнштейна, который гласит, что скорость света в вакууме является постоянной величиной независимо от движения источника света или наблюдателя. Автор считает, что этот постулат вступает в конфликт с принципами классической механики, сформулированной Галилеем, и приводит к возникновению парадоксов. Одним из таких парадоксов является невозможность однозначного определения центра волнового фронта светового излучения. Кроме того, приводятся результаты экспериментов, проведенных такими учеными, как Оле Ремер и Джеймс Брэдли, которые подтверждают классический закон сложения скоростей, что противоречит положениям СТО.
Если сравнить с постулатом, введенным Эйнштейном, то окажется, что в классической механике, время зависит от характера и скорости движения тел гораздо сложнее, чем в специальной теории относительности, если считать его (время) величиной неизвестной. Кроме того, окажется, что оно зависит от конкретных расстояний и скоростей в самих инерциальных системах, а не от скорости света и скорости относительного движения систем.
Понятно, что расстояние между телами в различных инерциальных системах будут разными, как разными будут и скорости, которые будут вызываться одним и тем же телом, но с различного расстояния.
Далее автор выражает сомнения относительно идеи предельной скорости света и предлагает мысленный эксперимент, демонстрирующий возможность достижения скоростей, превосходящих скорость света, особенно при рассмотрении движений космических объектов с очень большими скоростями. Это вызывает серьезные вопросы касательно фундаментальности второго постулата теории относительности.
Кроме того, обсуждается ряд проблем, возникающих при попытках применения теории относительности к таким областям, как космология и ядерная физика. Например, указываются трудности, связанные с объяснением увеличения массы частиц по мере возрастания их скорости, а также с интерпретацией наблюдаемого красного смещения спектральных линий.
Следует подчеркнуть, что оба принципы постулируются и не доказываются, являясь аксиомами, к тому же они ниоткуда не вытекают.
О том, что существуют скорости превышающие скорость света, говорят исследования астрофизика Тома ван Фландерна. Он изучал действие гравитации на основании данных двойного пульсара PSR 1913 + 16 и пары пульсаров PSR 1534 + 12. В результате анализа погрешностей измерений он выяснил, что минимальная скорость силы тяготения в десять миллиардов раз больше скорости света.
Секретами ядерной энергии человечество овладело без теории относительности. А определение внутренней энергии связи ядер через дефект масс с помощью формулы эквивалентности массы и энергии – всего лишь изящные математические упражнения, кстати, имевшие место уже после запуска ядерного реактора Э. Ферми в 1942 году.
В заключении автор подчеркивает, что, несмотря на огромное значение теории Эйнштейна для прогресса научных знаний и стимулирования интереса к физике, многие аспекты данной теории остаются предметом дискуссий и требуют дополнительного анализа и возможного пересмотра.
А что желается определить в будущих исследованиях
1. Разобраться с вопросом: Скорость света является предельной, или же ее нельзя определить приборами, использующими наше восприятие светового потока.
2. Определиться четко с траекторией распространения света, как в пустоте, так и в космическом пространстве.
3. Гораздо более обоснованно определить, что же за сущность время. Определение времени, как четвертой координаты пространства дает очень большую погрешность в измерении.
4. Само определение времени в различных шкалах и философских трудах необходимо привести к какой-то общей, понятной формулировке.
5. Первые четыре пункта итогов требуют серьезного развития математического аппарата. Понятно, Дэвид Гильберт Гений, его «Основания математики» очень трудно оспорить, но это багаж уже нуждается в обновлении.