СТО - прекрасная теория, но у нее есть один небольшой недостаток: она не объясняет, каков физический смысл релятивистских эффектов.
Споры физиков
По этому поводу среди физиков сразу после появления СТО вспыхнули жаркие споры (и идут до сих пор). Одни из них (в частности, Паули) полагали, что релятивистское сокращение длины подразумевает, что пространство буквально, физически, сжимается - так что сжимаются атомы, молекулы и все-все-все. Другие, напротив, полагали, что сокращение длины - это нечто вроде иллюзии или оптического эффекта. То есть никакого сокращения длины или замедления времени "на самом деле" не происходит - они только кажутся наблюдателю из его системы отсчета.
Против первого взгляда можно возразить, что если бы в движущейся системе происходило физическое изменение длины и замедление времени, то они, согласно СТО, должны были бы происходить по-разному для разных наблюдателей (в зависимости от относительной скорости между системами отсчета). А это, очевидно, невозможно: атомы не могут одновременно сжиматься по-разному. Против же второго взгляда можно возразить, что если бы изменение длины и замедление времени были чем-то вроде иллюзии, то вряд ли на основе такой иллюзии стоило бы выстраивать целую физическую теорию (и всю физику). Нет, здесь что-то гораздо более серьезное.
Суть релятивистских эффектов
Точнее всего, как мне представляется, суть релятивистских эффектов сформулировал сам Эйнштейн:
«Вопрос о том, реально ли лоренцево сокращение или нет, 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».
В самой движущейся системе отсчета ничего не происходит: время идет, как и шло раньше, расстояния остаются теми же самыми. Атомы и молекулы никуда не сжимаются, электроны вращаются вокруг ядер с той же скоростью.
Но если мы соизмерим время и расстояния (длину) в движущейся СО с оными в СО неподвижного наблюдателя - мы найдем, что они изменились. И это изменение, при определенных условиях (когда у нас появляется возможность непосредственно соизмерить длины или время в двух системах отсчета), может быть установлено физически, как вполне реальное физическое изменение. Причем это изменение будет зависеть от наблюдателя - от того, с какой скоростью СО движется относительно данного наблюдателя. И именно отсюда возникают многие "парадоксы" СТО ("парадокс двух близницов", "парадокс Белла", "парадокс Эренфеста" и другие).
И ранее я показал, что релятивистские эффекты правильней всего понимать как "поворот" пространства-времени в движущейся системе отсчета относительно неподвижной. То есть как изменение проекции одной системы отсчета (ее масштаба времени и расстояния) относительно другой системы отсчета. При таком понимании в движущейся системе отсчета никаких физических изменений не происходит, она остается той же самой (атомы не сжимаются, электроны летают вокруг ядра с той же скоростью), но для неподвижного наблюдателя время и длина в движущейся системе изменяются, так как неподвижный наблюдатель фиксирует некую проекцию движущейся системы отсчета на свою систему отсчета, некий поворот движущейся системы отсчета в пространстве-времени. И этот поворот пространства-времени движущейся системы отсчета относительно неподвижного наблюдателя - не какая-то иллюзия или оптический эффект, он вполне физически реален.
Проекция предполагает угол
Но если мы говорим о повороте пространства-времени в движущейся СО относительно неподвижной СО - это предполагает какой-то угол поворота.
И простейшая проекция прямой на плоскость также предполагает угол - угол между прямой и той плоскостью, на которую проецируется прямая.
А стало быть, в СТО, в преобразованиях Лоренца, также должен фигурировать некий угол - угол поворота, угол проецирования одной СО (ее пространства-времени) на другую. А он там есть?
Угол в преобразованиях Лоренца
Да, есть. Странно, что никто из физиков этого не замечает.
Возьмем формулу замедления времени:
Вот этот корень в знаменателе, как нетрудно заметить, очень сильно напоминает тригонометрическое соотношение. В самом деле, поскольку V/C всегда находится в отрезке от 0 до 1, мы можем обозначить V/C=sin A, где A - некий угол, принимающий значения от 0 градусов до 90 градусов.
И поскольку (sin A)^2 + (cos A)^2=1, отсюда получаем, что корень в знаменателе это просто cos A. И тогда:
То есть фактор Лоренца - это просто 1/cos A. Отсюда получаем: dt(0)=dt*cos A, где угол A=arcsin (V/C).
Вот и все. Вот вам и проекция. Проекция времени в одной системе отсчета на время в другой системе отсчета. И такую же формулу (таким же образом) можно получить и для длины.
И теперь нам нужно лишь понять, каков же физический смысл этого угла A, равного арксинусу V/C.
Продолжение: