Мясников Владимир Макарович. Ньютон и теория относительности

В 'Началах', в примечании, которое Ньютон поместил непосредственно за своими определениями, он выражает свои взгляды на время и пространство:

'I. Абсолютное истинное и математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью'.

'II. Абсолютное пространство, по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным'. (Цит. по [1], с. 49, 52).

Из 'I.' следует, что время не зависит от пространства, а из 'II.' - пространство не зависит от времени. Сформулирую это в виде утверждения: 'время и пространство взаимно независимы' и назову 'Постулатом ньютоновского времени'. Соответственно, время, удовлетворяющее этому постулату называю ньютоновским или временем классической физики.

Есть ли альтернатива ньютоновскому времени? Да, есть, она очевидна - 'время неразрывно связано с пространством'. Это утверждение я называю 'Постулатом релятивистского времени' и, соответственно, время, удовлетворяющее этому постулату называю релятивистским или временем теории относительности. Обращаю внимание на слово 'неразрывно' в формулировке постулата релятивистского времени, этим я хочу подчеркнуть, что релятивистское время в принципе не может рассматриваться независимо от пространства, ни в каком смысле.

Не существует никакой 'частичной' зависимости между временем и пространством - или время 'абсолютно' не зависит от пространства, и тогда наука физика с необходимостью приходит к классической физике, или же время 'неразрывно' зависит от пространства, и тогда наука физика, строго опираясь на постулат релятивистского времени, с необходимостью приходит к специальной теории относительности.

Я уже имел возможность утверждать ( [6], [7] ), что постулат релятивистского времени в совокупности с принципом относительности Эйнштейна являются необходимым и достаточным условиями для построения специальной теории относительности (имеется в виду, скорее, идеология теории относительности, в рамках которой можно построить СТО Эйнштейна, или мою СТО*-новая редакция, или иную). Основные идеи и этапы доказательства сводятся к следующему : в классической механике скорость, определяемая как 'отношение пути ко времени' (включая и 'математическую скорость' как производную от пути по времени!), правило сложения скоростей, т.н. формулы преобразования Галилея и некоторые другие, связанные с перечисленными, имеют смысл только в случае независимости времени и пространства, т.е. только в рамках 'Постулата ньютоновского времени', когда мы имеем возможность рассматривать тела и их движения в 'нашем' трехмерном пространстве 'как они есть', т.е. без каких-либо искривлений пространства, изменений масштабов и т.п..

Если же 'Постулат ньютоновского времени' заменить 'Постулатом релятивистского времени', то все перечисленные понятия (скорость, правило сложения скоростей, преобразования Галилея и др.) уже не могут использоваться в том же классическом смысле, они просто теряют этот свой смысл в терминах релятивистского пространства и времени и требуют переосмысления. Так 'движение тел' определяется в теории относительности как 'движение системы отсчета, в которой это тело покоится', само движение инерциальных систем определяется как свойство этих систем, описываемых параметром, именуемым 'скорость инерциальной системы' и т.д.

В частности, движение системы отсчета со скоростью V совсем не обязательно интерпретируется как некое механическое движение с классической скоростью V, бессмысленным представляется 'сложение' классической и релятивистской скоростей. Более того, "миссия" скорости, её "назначение", в классической механике и теории относительности совершенно различна, даже -- прямо противоположна. В классической механике скорость объединяет (связывает) пространство и время, принципиально независимые в соответствии с постулатом ньютоновского времени, тогда как в релятивистской физике скорость разъединяет пространство-время (где время и пространство неразрывно связаны в соответствии с постулатом релятивистского времени) на 'квази независимые' пространство и время.

Преобразования Лоренца, обеспечивающие ковариантность уравнений Максвелла, выводятся чисто математически из преобразований Галилея процедурой ортогонализации (при их рассмотрении в пространстве Минковского и при условии 'предельности скорости света' - вот то место, где 'скорость света' с необходимостью появляется в теории относительности), и затем, в физике, эти преобразования берутся из математики уже в готовом виде для обеспечения ковариантности преобразований инерциальных систем отсчета, требуемых принципом относительности Эйнштейна.

Уже сейчас можно сделать важные выводы о соотношении классической физики и теории относительности: Классическая физика и теория относительности являются равноправными физическими теориями (или даже - идеологиями, парадигмами), ни одна из них не является ни обобщением, ни частным случаем (следствием) другой. При этом принцип соответствия имеет место в том смысле, что существует такая область значений параметров (малые скорости и т.п.), в которой физические явления объясняются, как с точки зрения классической физики, так и с точки зрения теории относительности, и тогда в этой области значений параметров возможен переход от одной теории к другой.

Теория относительности (на всякий случай, замечу, что речь пока идет только о специальной теории относительности) столь же проста, или, если угодно, столь же сложна как и классическая (ньютоновская) физика. Не более! И не менее!

Каждому физику, при решении конкретной задачи, следует определиться - или он принимает 'Постулат ньютоновского времени' и решает задачу и делает выводы в рамках классической физики, или же принимает 'Постулат релятивистского времени' и, соответственно, решает задачу методами и средствами теории относительности и делает соответствующие выводы. Нельзя методами классической физики получить какие-либо результаты или 'опровержения' в теории относительности (замечание специально для 'опровергателей' теории относительности. Я полагаю, что все т.н. 'парадоксы', 'противоречия' теории относительности в умах многих современных физиков обязаны также и тому, что знакомство с теорией для них начинается "с конца" (с релятивистских эффектов - сокращение длин, замедление времени и др.) или, в лучшем случае, - 'с середины' (постулаты Эйнштейна, преобразования Лоренца и др.). Я предлагаю делать это с 'начала'.). Строго говоря, результаты, полученные в рамках теории относительности, тоже нельзя распространять на 'классику', но принцип соответствия позволяет обойти этот запрет для некоторых, практически интересных, значений параметров.

Идея зависимости/независимости времени и пространства подсказала подобную же идею зависимости/независимости массы и пространства. Ньютон сформулировал следующее определение массы:

'Определение 1. Количество материи (масса) есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально плотности и объему её ...' ([1], с. 68).

Ньютон не оговаривает специально 'независимость массы от пространства', но эта 'независимость' очевидным образом подразумевается (сама постановка вопроса о зависимости 'количества материи в теле' от пространства вне тела выглядит, во времена Ньютона, бессмысленной). Я полагаю, что ньютоновское определение массы как меры количества материи недостаточно корректно, в частности, выглядит очень неубедительно возможность замены тела в физических моделях материальной точкой, имеющей "то же количество материи", что и тело. Я предлагаю определить массу тела (частицы) просто как некую динамическую характеристику этого тела, оставляя рассмотрение её физического смысла 'на потом'. Теперь и определение материальной точки, и формулировка зависимости/независимости массы и пространства становятся вполне корректными.

Итак, формулирую 'Постулат ньютоновской массы' : 'Масса и пространство взаимно независимы' и альтернативный ему 'Постулат релятивистской массы' : 'Масса и пространство неразрывно связаны'.

Различные комбинации постулатов времени и массы, при строгом следовании этим постулатам, приводят к четырем различным физическим теориям (парадигмам) :

I. 'Постулат ньютоновского времени' + 'Постулат ньютоновской массы' => Классическая физика.

II. 'Постулат релятивистского времени' + 'Постулат ньютоновской массы' => Пространство-время. Специальная теория относительности (СТО* - новая редакция) ([2] гл. XIII, [3], [4] ).

III. 'Постулат ньютоновского времени' + 'Постулат релятивистской массы' => Пространство-масса. Постньютоновский закон тяготения. Классическая Вселенная. Иерархия материи во Вселенной. Принцип Маха. Темная энергия ([2] гл. IV-V, [3], [5]).

IV. 'Постулат релятивистского времени' + 'Постулат релятивистской массы' => 'Специальная общая' теория относительности и Кватерная Вселенная (как "самостоятельная теория относительности"), решающие многие проблемы общей теории относительности для слабых гравитационных полей и релятивистской космологии. Могут рассматриваться как 'ближайшие' предшественники общей теории относительности ([2] гл. XIV, [3], [4] ).

Самой большой моей удачей я считаю введение математических объектов, которые при физической интерпретации определяют новые физические объекты - кватеры (кватернионы специального вида), которые оказались идеальными (адекватными) с точки зрения 'Постулата релятивистского времени' (кватерное пространство-время, [2] гл. II, III) и 'Постулата релятивистской массы' (кватерное пространство-масса, [2] гл. II, IV ). Именно эти объекты, с простой математикой (это просто 'числа'!) и широкими возможностями физической интерпретации, позволили построить указанные теории (и не только!) совершенно естественным путем, без привлечения гипотез ad hoc. Получено множество результатов, хорошо, или не очень, известных, в том числе абсолютно новых и неожиданных, например, зависимость постоянной Планка от скорости в СТО* ( [4] ), позволяющая, как я полагаю, сделать решающий шаг в деле объединения квантовой механики и теории относительности, или доказательство принципа Маха, утверждающего, что силы инерции суть 'слегка замаскированные' гравитационные силы, тем самым устраняется сама необходимость различения инертной и гравитационной масс и утверждается справедливость принципа эквивалентности Эйнштейна ( [5] ), и др.

Приглашаю посетить мой сайт http://Quater1.narod.ru , где вы найдете, кроме перечисленных, много других интересных идей

Мясников Владимир Макарович : другие произведения.

Ньютон и теория относительности

НЬЮТОН И ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

(Мог ли Ньютон создать теорию относительности? Или чем отличается
теория относительности от классической физики.)

©2007 Мясников В.М.

Аннотация.

Комментарии: 3, последний от 21/11/2015. © Copyright Мясников Владимир Макарович (Quater1@yandex.ru) Размещен: 13/01/2007, изменен: 17/02/2009. 14k. Статистика. Статья: Естествознание		Ваша оценка:
Аннотация: Мог ли Ньютон создать теорию относительности? Или чем отличается теория относительности от классической физики.

Мясников Владимир Макарович : другие произведения.

Ньютон и теория относительности

НЬЮТОН И ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

(Мог ли Ньютон создать теорию относительности? Или чем отличается теория относительности от классической физики.) ©2007 Мясников В.М.

Аннотация.

(Мог ли Ньютон создать теорию относительности? Или чем отличается
теория относительности от классической физики.)

©2007 Мясников В.М.