Поздравляя Камо Сероповича с восьмидесятилетием, мне случилось присутствоать на его интересном докладе по Специальной Теории Относительности(сто). Кто из нас в icon

Поздравляя Камо Сероповича с восьмидесятилетием, мне случилось присутствоать на его интересном докладе по Специальной Теории Относительности(сто). Кто из нас в





Скачать 60.26 Kb.
НазваниеПоздравляя Камо Сероповича с восьмидесятилетием, мне случилось присутствоать на его интересном докладе по Специальной Теории Относительности(сто). Кто из нас в
Дата конвертации18.02.2013
Размер60.26 Kb.
ТипДоклад
Поздравляя Камо Сероповича с восьмидесятилетием, мне случилось присутствоать на его интересном докладе по Специальной Теории Относительности(СТО). Кто из нас в раннем или позднем возрасте не пытался безуспешно понять эту теорию? Ниже приводится весьма краткое изложение первых двух глав новой книги Камо Сероповича Демирчяна, с рукописью которой он позволил мне ознакомиться. Эта книга по теории относительности в представлении К.С.Демирчяна раскрывает также теорию электромагнитного поля движущегося заряда по Максвеллу и Эйнштейну.


Красивой легенде сто лет

В

конце позапрошлого и в начале прошлого века, казалось, физика зашла в тупик: закачались устои классической механики, возникли необъяснимые вопросы, вызванные успехами практической и теоретической электротехники, теории электрических и магнитных полей, электромагнитных волн, а также начавшимися исследованиями микромира. В классическое русло не укладывалось отсутствие сложения скорости подвижного излучателя и скорости его света, так как последняя во всех случаях оставалась постоянной и равной с=(00)-0,5const., где 0 и 0 - константы, электрическая и магнитная проницаемость вакуума. Современники знают аналогичное положение со скоростью звука: если бы скорость распространения звука самолета вырастала на величину скорости самолета, мы бы никогда не слышали хлопушек преодоления самолетом звукового барьера. Однако в прошлые времена ставился серьезный вопрос о свойствах эфира (вакуума, воздуха, среды). Лучшие умы, такие как Пуанкаре, Лоренц и другие, искали тогда ответы на поставленные практикой вопросы, в результате чего, в частности, появилась предложенная Эйнштейном специальная теория относительности (СТО). К числу поразительных эффектов, вытекающих из СТО, на который указывал Эйнштейн и многочисленные его интерпретаторы в прошлом веке, является эффект "сжатия" времени и пространства. В соответствии с эффектом "сжатия" времени космический путешественник может заманчиво обогнать время и, возвратясь, заглянуть в будущее. Воспитанник политехнического института академик К.С.Демирчян показал, что эффекты сжатия времени и пространства относятся к области фантастики. Дело в том, что положения СТО Эйнштейн иллюстрировал решением задачи расчета напряженности электрического поля, создаваемого движущимся зарядом. В этом расчете Камо Серопович обнаружил неточности и, естественно, обратил внимание на саму теорию относительности. В процессе тщательного изучения этой теории он нашел ряд ошибок и неточностей в трактовке ее отдельных положений. Вот их краткое содержание.

В эвклидовом пространстве движение инерциальных систем отмечается траекториями, в которых в явном виде время отсутствует, но может быть задано параметрически в виде меток времени на траектории. Это представляет определенные неудобства, так как для вычисления меток времени требуется решение уравнений движения. Поэтому как ранее, так и теперь часто исследователи прибегают к помощи четырехмерного пространства, в котором к трехмерному эвклидовому пространству добавляют четвертую временную координату. Это псевдоэвклидовое пространство может иметь наглядное представление, если воспользоваться описанием эвклидового пространства в цилиндрических (R,H,φ) или в сферических (R,φ,ψ) координатах. В этом случае трехмерное эвклидовое пространство можно описать плоскостью (R,H) с параметром φ, либо линией (R) с параметрами φ и ψ. Тогда четырехмерное псевдоэвклидовое пространство отображается либо трехмерным с эвклидовой плоскостью, либо двухмерным с эвклидовой линией. К четырехмерному псевдоэвклидовому пространству с временной четвертой координатой предъявляются два основных требования: во-первых, четвертая координата должна быть ортогональна ко всем эвклидовым координатам или ортогональна в упрощенных вариантах к эвклидовой плоскости и к эвклидовой линии, а во-вторых, размерность всех координат должна быть одинаковой. Для выполнения второго условия временную координату умножают на некоторую константу. В качестве константы можно использовать любую постоянную скорость, но удобнее всего, как будет видно позднее, использовать для этого максимальную из известных физике скоростей - скорость света с. В таком случае все координаты псевдоэвклидового пространства получают одинаковую размерность расстояния. К.С.Демирчян называет такое четырехмерное пространство псевдоэвклидовым с постоянной скоростью света.

Теперь рассмотрим, как отображается движение инерциальной системы в псевдоэвклидовом пространстве.



Рис. 1

На Рис.1 изображена псевдоэвклидовая плоскость, в которой обозначены координаты: Rэ - эвклидовая линия, Lt - ось времени t, умноженного на постоянную скорость света с, т.е , ось, имещая размерность расстояния. Пусть далее в эвклидовом пространстве вдоль эвклидовой линии от начала координат О движется точка со скоростью vэ и проходит за время t расстояние lэ =vэ t. В псевдоэвклидовой плоскости с постоянной скоростью света с (Рис. 1) отрезок эвклидовой линии lэ есть проекция расстояния 1, пройденного светом за то же время t, т.е. отрезок ОО′, имеющий направляющий косинус cosα=vэ/c. Другая проекция отрезка ОО′ на ось времени составит отрезок lt=lsinα=l(1-v2э/c2)0,5 . В соответствии с масштабом оси времени отрезок Olt луч света пройдет за время, равное t0=lt/c. Таким образом, имеют место соотношения

lt=l(1-vэ2/c2)0,5, t0=t(1-vэ2/c2)0,5

Эти соотношения, по форме совпадающие с известными преобразованиями Лоренца, в специальной теории относительности Эйнштейна трактуются как "сжатие" пространства l и времени t. Величина "сжатия" определяется соотношением скорости движения подвижной системы vэ и скорости света. При vэ>c "сжатие" становится мнимым, чем и определяется предпочтение в выборе нормирующего множителя оси времени в виде скорости света.

Эффект "сжатия" времени Эйнштейн формулирует в виде теоремы (в наших обозначениях).

“Если в точке А находятся двое синхронно идущих часов и мы перемещаем одни из них по замкнутой кривой с постоянной скоростью до тех пор, пока они не вернутся в А (на это потребуется, скажем, время t сек), то эти часы по прибытию в А будут отставать по сравнению с часами оставшимися неподвижными, на 0.5·t(vэ2/c2) сек”.

Эту теорему Эйнштейн доказывает приближенным разложением

t0=t(1-vэ2/c2)0.5≈t(1-0,5vэ2/c2)=t-0.5t(vэ2/c2)

Здесь допускается неточность в трактовке "сжатого" времени t0. В соответствии с Рис.1 время t0 не имеет прямого отношения к реальному времени и обозначает время, за которое свет пройдет проекцию Оlt на ось времени расстояния l. Таким образом, ни время t0, ни отрезок lt не представляют собою реальное время и реальное расстояние, пройденное подвижной системой, и поэтому говорить в интерпретации СТО об их сжатии нельзя. Реальным расстоянием является отрезок lэ, который проходит подвижная система за реальное время t cо скоростью vэ. Реальным временем t, отсчитанным по оси времени является

t=lt/vt=(lsinα)/(csinα)=l/c=ct/c=t

Вот и конец красивой легенды.

Во второй главе книги сравниваются теории движения заряда по Максвеллу и Эйнштейну. В простейшем изложении исходным по Максвеллу является уравнение результирующей напряженности электромагнитного поля движущегося заряда q

E=Eст - dA/dt - [vB]

Здесь Eст - статическая напряженность неподвижного заряда q, А - вектор магнитного потенциала, [vB] - векторное произведение скорости движения и вектора индукции магнитного поля. Ортогональный направлению движения вектор [vB] формирует составляющую силы ортогональную скорости движения. Первые два слагаемых образуют результирующую напряженность электромагнитного (т.е. электрического и магнитного) поля, совпадающую с направлением движения. В скалярном случае эти слагаемые составляют:

Ест=-gradu=q/4πε0r2

A=μ0qv/4πr=vq/4πε0rc2 в силу с2=1/ε0μ0

dA/dt= -qv2/4πε0r2c2=Eстv2/c2,

а результирующая напряженность принимает вид

Е=Ест(1-v2/c2)

Это выражение соответствует картине физическиз процессов, протекающих при движении заряда. В силу изменения векторного магнитного потенциала среда (вакуум, пустота), в которой движется заряд, создает на границе заряда так называемый связанный заряд, экранирующий действие подвижного заряда. В итоге, результирующий заряд оказывается меньше исходного q на величину qv2/c2. В предельном случае при v=c напряженность поля движущегося с такой скоростью заряда равна нулю.

В соответствии со специальной теорией относительности напряженность электромагнитного поля движущегося заряда рассчитывается с помощью γ - фактора

Е=γЕстст(1-v2/c2)-0.5,

т.е. с увеличением скорости движения заряда результирующая напряженность неограниченно возрастает.


Интересующийся читатель найдет в книге К.С.Демирчяна более строгие и более общие доказательства, положения и выводы. В заключение популярного изложения хочется еще раз отметить, что знакомство с книгой доставляет истинную радость, хотя бы потому, что теперь отпадает необходимость в бесплодных попытках продлить жизнь с помощью "сжатия" времени.


Профессор, д.т.н. С.Л.Чечурин

Добавить документ в свой блог или на сайт
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:

Поздравляя Камо Сероповича с восьмидесятилетием, мне случилось присутствоать на его интересном докладе по Специальной Теории Относительности(сто). Кто из нас в icon§§ 75 126 (стр. 226 373). Вопросы к зачету: Постулаты специальной теории относительности (сто): инвариантность скорости света, принцип относительности Эйнштейна
">