Диоген Лаэртский (начало III в. н.э.): "Наконец, одни философы называются физиками, за изучение природы; другие — этиками, за рассуждение о нравах; третьи — диалектиками, за хитросплетение речей. Физика, этика и диалектика суть три части философии; физика учит о мире и обо всем, что в нем содержится; этика — о жизни и свойствах человека; диалектика же заботится о доводах и для физики и для этики."

Новая интерпретация специальной теории относительности

Сова Минервы вылетает в сумерки 

 

Новая интерпретация специальной теории относительности

(физико-философский анализ)

 

Александр Климец

 

На основе определенного философского подхода и под новым углом зрения рассматривается специальная теория относительности. Сущность указанной теории раскрывается с помощью метода моделирования. Это позволяет понять действительный смысл преобразований Лоренца. 

 

§ 1. О ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ ОТНОШЕНИЯХ В СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

“В наше время физик вынужден заниматься философскими проблемами в гораздо большей степени, чем это приходилось делать физикам предыдущих поколений. К этому физиков вынуждают трудности их собственной науки”

А. Эйнштейн

Физик может не быть философом, когда теория уже создана и есть готовая техника для расчета явлений. Тогда легко забыть о философских началах, потребовавшихся для создания теории, о ее метафизических предпосылках, которые к тому же не доступны никаким наблюдениям. Однако в переломные периоды развития физики, при формировании новой парадигмы философский анализ играет ключевую роль. Только изменив взгляд на мир и средства его познания, физик может по-новому переосмыслить известные факты и вывести науку на более высокий уровень.

Энциклопедия "Физика"

Философское значение теории относительности признается почти всеми. Это обусловлено прежде всего ее непосредственным отношением к ряду философских категорий: материя и движение, пространство и время и др. Разногласия начинаются с вопроса о том, подкрепляет или отрицает эта теория определенные философские концепции или какие видоизменения она в них вносит.

Зададим следующий вопрос: все ли в мире относительно? Ответ будет следующим: в материальном мире все относительно, кроме самого мира, который не находится во внешнем отношении с чем бы то ни было, представляя, однако, неисчерпаемое многообразие внутренних отношений.

В данном случае относительность изучается, как правило, не в качестве всеобщего универсального свойства (такая задача, да и то отчасти, стоит только перед философией), а в виде совершенно определенных отношений между определенными вещами или же элементами, организованными в целостную систему. В таком случае об относительности говорят, во-первых, в смысле конкретных отношений, а во-вторых, в смысле относимости (отнесенности) определенных свойств, характеристик, параметров и т.д. к одному или всем элементам, находящихся в данном отношении.

При познании объективных природных отношений необходимо учитывать ряд моментов. Прежде всего, нужно иметь в виду неисчерпаемость тех отношений, в которые может вступать любая материальная вещь. В ходе познания неизбежно приходится отвлекаться от бесконечного многообразия этих отношений, вычленяя отдельные из них. Далее. Отношения носят конкретный характер. Принцип конкретности истины позволяет четко определить, о каких отношениях идет речь в каждом отдельном случае. "Отношений вообще" не существует. Это либо материальные, либо идеальные отношения. В свою очередь они подразделяются на : 1. изолированные и взаимосвязанные; 2. внешние и внутренние; 3. двучленные и многочленные; 4. прерывные и непрерывные и т.д.

Наконец, об отношениях и результатах конкретных отношений судят по тем вещам и элементам, которые в данном отношении находятся. Отношения, при котором объекты вступают во взаимодействие, является уже связью. Понятия "отношение" и "связь" нередко употребляются как синонимы, для чего имеются определенные объективные основания. Связь - это всегда отношение, но не всякое отношение реализуется в виде связи. Связь возникает в том случае, если действие определенного объекта приводит к ответному действию со стороны других объектов. В отличие от связи "отношение" - более общее понятие и означает сосуществование конечных материальных объектов, событий, процессов. Естественно, что абстрактных отношений, "отношений вообще" (т.е. ни к чему ни относящихся) в материальной действительности не существует.

Необходимое условие конкретного понимания отношений - различение отношений внешних и внутренних. Существующее между ними различие имеет исключительно важное значение, т.к. закономерности, присущие внешним отношениям не тождественны закономерностям, характеризующим отношения внутренние. Если элементы, образующие внешние, изолированные отношения, не зависят друг от друга, то элементы внутренних отношений связаны между собой в рамках определенной системы. Однако любые внешние отношения могут считаться таковыми только до известного предела: всегда имеется определенная система, по отношению к которой они выступают уже как внутренние. Предельно общей системой для всех объективно-реальных отношений является материальный мир, как единое целое. В виде самостоятельных внешних отношений они способны функционировать лишь до тех пор, пока не подвергаются воздействию со стороны более общей системы. И, наконец, еще один вывод, вытекающий из диалектического понимания взаимосвязи между внешними и внутренними отношениями: если элементы, находящиеся во внешнем отношении друг к другу, начинают взаимодействовать, то они образуют целостную систему и вступают во внутренние отношения.

Таковы некоторые из особенностей, присущих материальным отношениям, а также их специфическому преломлению в форме идеальных мыслительных отношений.

Существо проблемы состоит в следующем: представляют ли отношения нечто единообразное и настолько очевидно, что над ними вовсе не стоит ломать голову, или же, напротив, им присущи характерные особенности, и, как все в материальном мире, отношения подчиняются определенным закономерностям. Ведь зачастую специфика и многообразие отношений нивелируются; даже если и делается различие между внешними и внутренними отношениями, то закономерности, отличающие их друг от друга, отождествляются. Случается, что один из видов отношений возводится в ранг универсальности, абсолютизируется, а свойства, характеризующие конкретную определенность отношений (т.е. их конкретное основание) переносятся на все многообразие отношений, составляющих данное явление. В действительности же отношения одного типа далеко не в каждом случае оказывают непосредственное влияние на отношения другого типа, отличного от первого по конкретному основанию. Подобная абсолютизация и нивелировка заходят еще дальше: отношения, представляющие собой сосуществование определенных элементов, отождествляются с самостоятельным существованием самих элементов или образуемой ими системы. Излагаемый здесь подход позволяет понять действительную суть многообразных объективных отношений, их роль в процессе развития, а также предохраняет от их теоретического гипертрофирования или приписывания не свойственных им функций.

Важную роль играет при этом принцип материальности. Этот принцип указывает на материальную основу объективных отношений и помогает установить конкретный характер данных отношений.

Большинство физических закономерностей получает строгое математическое описание и выражается в виде разнообразных формул. Любая такая формула сама по себе есть определенное математическое соотношение, элементы которого находятся во внешней количественной взаимозависимости. Подобная структура формулы - результат знакового выражения, в то время как сами объективные отношения, описываемые формулами, могут быть не только внешними, но и внутренними. В свою очередь, проекция абстрактно-математического описания на природную действительность помогает точно установить конкретный характер объективных отношений, отображенных в той или иной формуле.

Если исключить принцип материальности из познания природных отношений, то они рискуют превратиться в пустые абстракции, а операции с ними - в акт произвола. Вот почему вопрос о характере и закономерностях объективных отношений представляется исключительно важным.

Переходя к специальной теории относительности (СТО), выделим следующие моменты. Первый постулат Эйнштейна констатирует независимость законов природы от движения инерциальных систем отсчета (ИСО), т.е. закономерности механического перемещения изолируются от всех остальных законов природы и отношения между теми и другими описываются как чисто внешние. Кроме того, в СТО описывается не пространство и время "вообще" (физическое, биологическое, социальное и т.п), а определенные пространственно-временные характеристики конкретных физических событий. Как, например, не существует человека “вообще”, но существуют конкретные люди, так не существует и времени “вообще”, но есть конкретные временные процессы. Поэтому возникает вопрос: насколько оправдан в теории относительности указанный общий подход к понятиям “пространство” и “время” и как в действительности связаны пространственно-временные характеристики конкретных явлений, описываемых СТО и ОТО, с пространственно-временными параметрами других явлений?

Для начала в качестве примера рассмотрим второй закон Ньютона

F = m (DV / Dt ) = ma………………… (1)

Эта формула раскрывает связь между изменением скорости DV , инертной массой m и силой, действующей в течение определенного промежутка времени Dt. Несмотря на универсальность данного закона, здесь время D t означает не любое время, а время, связанное с определенными механическими процессами. Аналогичным образом обстоит дело и с другими формулами, где речь идет не об абстрактном времени “вообще”, а о времени, как характеристике определенных физических процессов. Не составляют исключения и формулы, получаемые из преобразований Лоренца. Например, преобразования Галилея позволяют определять скорость и положение различных ИСО относительно друг друга. В преобразованиях же Лоренца для выполнения той же задачи вводятся дополнительные условия: пространственные величины и временные интервалы вычисляются с учетом закономерностей движения света. Поняв действительный смысл этих преобразований, нетрудно понять и все остальное.

В последующем анализе наиболее существенным оказывается тот факт, что инерциальные системы являются изолированными, т.е. находятся друг с другом во внешнем отношении. Закономерности же объективной относительности таковы, что материальные системы, находящиеся друг с другом во внешнем отношении, не оказывают воздействия друг на друга, на сами системы, на их материальный субстрат и не влияют на внутренние отношения каждой из систем. Это подтверждает и положение о конкретности отношений: как не существует отношения без образующих его элементов, так не существует и отношения без определенного признака, по которому соотносятся эти элементы. Причем изменение отношения по одному признаку не обязательно ведет к изменению отношения по другим признакам.

Это подтверждают и оба принципа, положенные в основу СТО. В обоих случаях констатируется естественный результат внешних отношений, в которых находятся изолированные инерциальные системы.

Что же дает повод считать, что в движущейся изолированной системе отсчета с течением времени и пространственными отрезками происходит нечто отличное от ситуации покоя? С одной стороны очевидно, что две ИСО полностью изолированные, а отношения между ними - чисто внешние. Но с другой стороны, формулы свидетельствуют: в движущейся ИСО временные интервалы “растягиваются”, а пространственные длины “укорачиваются”.

О том, что происходит в движущейся ИСО, позволяют судить математические преобразования. Правда, в случае преобразований Галилея происходит прямое соотнесение инерциальных систем. В случае же преобразований Лоренца такое соотнесение происходит с помощью материального посредника – процесса распространения света. Таким образом, в первом случае имеет место двучленное отношение, а во втором – трехчленное.

Между тем имеется универсальная закономерность, которую можно сформулировать так: отношение (результат сопоставления) двух материальных элементов (систем) не тождественно отношению трех и более элементов (систем). Именно этот факт порождает те, на первый взгляд, необычные пространственно-временные отношения между двумя ИСО, которые возникают в специальной теории относительности.

Для пояснения сказанного рассмотрим следующий пример. Глаз меньше Солнца и на каком бы расстоянии ни находился наблюдатель, объективное двучленное отношение между глазом и Солнцем (отношение их размеров) остается именно таким. Но вот наблюдатель подносит к глазу ладонь и заслоняет Солнце. Тем самым в отношения включается третий элемент. Ясно, что двучленные отношения не тождественны трехчленным. Закономерности тех и других можно выразить и математически, не упуская из виду их конкретности и материальности; в противном случае неверное истолкование математических соотношений приведет к выводу, что ладонь по мере приближения к глазу становится больше Солнца. Уже этот элементарный пример показывает, что интерпретация математических соотношений может быть правильной или неправильной и какую из них мы выберем, совсем не очевидно.

Обратимся теперь к известной релятивистской формуле

D t' = D t0 / (1 - v 2 / c 2 ) 1 / 2 ……………….. (2)

Какую реальную физическую нагрузку несут ее символы? D t0 относится к условно – покоящейся ИСО; D t' и v - к движущейся ИСО. А к какой из этих двух систем относится скорость света “c” ? Ни к какой ! Процесс распространения электромагнитных колебаний – это самостоятельный элемент объективного трехчленного отношения. Свет есть физическое явление, которому следует приписать совершенно самостоятельное существование. В преобразованиях Галилея соотносятся только два материальных элемента - две ИСО. В преобразованиях же Лоренца таких материальных элементов три: две ИСО и электромагнитное поле. Т.е. в первом случае отношение двухчленное, а во втором - трехчленное.

Данный факт хотя и проясняет ситуацию, но еще мало что объясняет. Что же происходит во внешне соотнесенных инерциальных системах, одна из которых условно покоится, а другая удаляется от нее равномерно и прямолинейно? Рассмотрим пример из популярной литературы. Вдоль железнодорожного полотна мчится поезд. Из хвоста поезда по направлению движения испущен световой сигнал (первое событие), который затем отражается от зеркала, находящегося в голове поезда, и возвращается обратно в хвост поезда (второе событие). Скорость светового сигнала одинакова как по отношению к поезду, так и по отношению к полотну. Но события, заключающиеся в отправлении и приходе обратно в хвост поезда светового сигнала, происходящие в различных системах отсчета - движущейся и условно покоящейся, не совпадают: они не одновременны. Подчеркнем, что формулы, получаемые из преобразований Лоренца, описывают определенные события (конкретный физический процесс) – поведение света в различных ИСО. Обычно не придают должного значения тому факту, что в преобразованиях Лоренца описывается световой сигнал, единый для двух ИСО. И условия, заданные этими преобразованиями, предполагают совместное, триединое рассмотрение движения света относительно как покоящейся, так и движущейся систем отсчета. В рамках преобразований Лоренца это - вопрос коренной, центральный, потому что события, описываемые в системах координат, соотносящихся со световым лучом, оказываются вторичными по отношению к главному событию – движению света, представляя собой, по существу, проекцию светового луча на ту или иную систему координат, в результате чего и появляется возможность проводить соответствующие измерения и вычисления.

Если рассмотреть конкретное трехэлементное соотношение, а именно движение светового луча параллельно с движением поезда, то окажется, что один и тот же световой луч пробегает разное расстояние в движущейся и неподвижной системах отсчета: в движущееся системе отсчета длина пробега будет короче или "сокращается". В трехэлементном соотношении

l ' = l 0 (1 - v 2 / c 2 ) 1 / 2 ………………………(3)

сокращается не длина “вообще”, а длина фиксации, то есть измеренная с помощью конкретного физического явления: поведения света в одной из соотнесенных друг с другом инерциальных систем. С самим светом, как и с обеими системами отсчета, ничего не произойдет: длина поезда и зафиксированного отрезка полотна дороги какой была, такой и останется. Но реальная проекция конкретного физического процесса на инерциальные системы будет разной.

Далее. Что же в таком случае означает увеличившийся временной интервал D t' в (2) в движущейся системе. Единственное: в движущейся системе отсчета свету потребуется больше времени, чтобы покрыть расстояние 2l0, одинаковое с зафиксированным отрезком покоящейся системы координат. Один и тот же световой сигнал, данный в определенный момент времени из определенного источника затратит различное время для преодоления одного и того же расстояния в различных системах отсчета и в движущейся системе это время будет тем больше, чем выше скорость системы. В поезде, мчащемся сквозь туннель, такими одинаковыми пространственными отрезками (инвариантами) будет расстояние от хвоста поезда к его голове и обратно и соответствующее расстояние в неподвижной системе туннеля (т.е. 2l0). Для преодоления длины мчащегося поезда и возврата в исходную точку свету потребуется больше времени, чем для преодоления такого же расстояния, отмеренного на железнодорожном полотне. Для того, чтобы свет мог достигнуть головы переднего вагона (ни вагоны, ни поезд в целом при этом длины своей не меняют, они просто перемещаются вперед) и вернуться обратно в точку отправления, потребуется дополнительное время. Естественно, что в совокупности данный временной интервал будет превышать время, которое потребовалось для преодоления того же расстояния в неподвижной системе туннеля. При сравнении же результатов измерения окажется, что временной интервал в движущейся системе как бы "растягивается".[1]

Здесь есть одна тонкость. Если свет пущен параллельно направлению движения, то с точки зрения наблюдателя, покоящегося на перроне, скорость света по отношению к движущемуся поезду равна либо c'1 = c - v , когда луч движется вперед, либо c'2 = c + v , когда он движется обратно. В итоге совокупная скорость света при движении луча туда и обратно будет равна так называемой "поперечной" скорости света c' = ( c 2 - v 2 ) 1 / 2 (с учетом того, что наблюдаемая длина поезда l' "сокращается") (см [16] с.75-77). Скорость c' не зависит от направления движения. Именно "поперечная" скорость света c' = ( c 2 - v 2 ) 1 / 2 определяет длительность всех временных процессов в движущейся ИСО, если смотреть из условно-неподвижной ИСО. Тогда качественно неизменяемая протяженность поезда (инвариант) будет равна l0 = c' t' / 2 , где t' - промежуток времени между отправлением и прибытием светового луча обратно в точку отправления (в хвост поезда).

Действительно, промежуток времени t' между отправкой и возвращением светового сигнала в точку отправления относительно наблюдателя на перроне равен

t' = l' / ( c - v ) + l' / ( c+ v )

где l' - длина движущегося поезда в системе отсчета наблюдателя на перроне. Подставляя сюда значение l' = l0 (1 - v2 / c2 ), где l0 = сt0 / 2 - длина поезда в неподвижной системе отсчета, получим

t' = сt0 / (c 2 - v 2) 1 / 2 = t0 / (1 - v 2 / c 2 ) 1 / 2

как оно и должно быть.

"Поперечная" скорость света c' = ( c 2 - v 2 ) 1 / 2 определяет длительность временного процесса в движущейся ИСО как в поперечном, так и в продольном направлениях.

Распространено мнение, что эффекты сокращения длин и замедления временных процессов характерны только для тел, движущихся с около световой скоростью. Однако это далеко не так. Приведем в качестве примера летящий высоко в небе самолет. Его видимые размеры кажутся уменьшенными, а скорость движения (временной процесс) – замедленной. Для пассажиров самолета те же явления на земной поверхности (например, движущиеся автомобили) выглядят аналогичным образом (кто летал на самолете, наверняка помнит то ощущение нереальности при взгляде с большой высоты на ленту автомобильной дороги, когда движущиеся с большой скоростью автомобили кажутся застывшими на одном месте). То есть между наблюдателем на земной поверхности и наблюдателем в самолете существует равноправие, симметрия явлений. Но, в отличие от СТО, в этом примере параметром является не относительная скорость систем отсчета, а взаимное расстояние между ними. Тем не менее структура формул для укороченных длин и растянутых временных интервалов аналогична формулам, получаемым в СТО. Еще пример: размеры и скорость движения звезд кажутся нулевыми. Аналогичные эффекты видит удаленный наблюдателя (когда параметром является не расстояние, а гравитационный потенциал) на горизонте событий черной дыры или условно-покоящийся наблюдатель (когда параметром является относительная скорость) возле светового барьера.

В следующем параграфе изложенные выше рассуждения, раскрывающие конкретный характер истины в рамках естественнонаучной теории, мы подтвердим и подробно раскроем с помощью простой и наглядной предметной (аналоговой) модели СТО ([2]. При создании аналоговых моделей используется одинаковость математических зависимостей, или уравнений, описывающих исследуемое явление и его аналог. Построение наглядной модели СТО представляется необходимым, поскольку до сих пор не существует единого мнения на физическое и философское содержание специальной и общей теории относительности. Приводимая ниже модель СТО с математической точки зрения является точным аналогом оригинальной теории и она приводит к тем же результатам, как и обычная теория относительности. Но так как уравнения, определяющие растяжение временных интервалов и сокращение длин имеют наглядный вид, предлагаемая ниже модель СТО является полезным инструментом для интуитивного понимания соотношений специальной теории относительности.  

 

§ 2. МОДЕЛЬ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

 

"Всякая физическая теория должна быть такой, чтобы ее, помимо всяких расчетов, можно было проиллюстрировать с помощью простейших образов, чтобы даже ребенок мог ее понять"

А. Эйнштейн

В научном познании создание всевозможного рода моделей играет большую роль. Пожалуй, не существует такой науки, в которой в той или иной мере не предпринимались попытки моделирования различных явлений и процессов. В настоящее время они приобретают особенно большое значение для объяснения явлений, недоступных непосредственному восприятию органами чувств человека. Поэтому построение наглядной модели СТО представляется важным как в философском, так и в физическом аспектах. Эту модель можно рассматривать не только как специфическое средство познания, но и как определенную форму научно-исследовательского мышления, в которой строгая логика дополняется воображением и исследовательским "чутьем".

Рассмотрим систему, состоящую из двух наблюдателей и двух стержней (рис.1а). Здесь АВ и A'B ' - стержни длиной l 0, которые можно назвать единичными масштабами.

 

 

 Для лучшего понимания материала статьи желательно рис.1 распечатать на отдельный листок и, читая текст статьи, все время иметь его перед глазами.

В точках D и D' расположены наблюдатели. R – постоянное расстояние, R1 - переменное расстояние. Таким образом, каждый из наблюдателей жестко связан с соответствующим стержнем (системой отсчета). Из рис.1а легко получить следующие соотношения, справедливые относительно обоих наблюдателей

l' = l 0 ( 1 - R1 / R ); ………….. tg a ' = tg a / ( 1 - R1 / R ) ………..(4)

R tg a = tg a ' ( R - R1 ) = inv ………………..(5)

Соотношения (4) характеризуют кажущееся уменьшение длины одного стержня по отношению к другому стержню в зависимости от расстояния R1. Соотношение (5) характеризует неизменность протяженностей обоих стержней при изменении расстояния R1 , то есть представляет собой инвариант преобразований. Отметим, что в (4) уменьшение длины l' не есть результат действия неких внутренних молекулярных сил в стержнях.

Систему “наблюдатель в D стержень А В ” назовем системой отсчета K0 (красный цвет); систему “наблюдатель в D' - стержень A' B' “ назовем системой отсчета K ' (синий цвет). В каждой из указанных систем отсчета наблюдатели могут производить отсчет угловых размеров стержней по отношению друг к другу. Для наблюдателя в D система отсчета К0 (стержень А В) является собственной системой отсчета. Соответственно, для наблюдателя в D' собственной системой отсчета будет система К' (стержень A' B' ).

Если наблюдатели не могут покинуть точки D и D' ( например, если R - большая величина), то априори они не смогут установить соотношения (4) и (5). Но пусть в точках A, B, A', B' имеются зеркала. Тогда с помощью световых сигналов каждый из наблюдателей обнаружит, что выполняется следующее соотношение

((DA) 2 - (DA' )2) 1 / 2 = ((DB) 2 - (DB') 2) 1 / 2 = W ………………………….. (6)

где W - постоянная величина с размерностью длины, характеризующая то обстоятельство, что стержни параллельны друг другу. Из (6) видно, что

R - R1 = (R 2 - W 2 )1 / 2

Таким образом, наблюдатели в конце концов придут к следующим соотношениям, полученным из опыта

l' = l 0 ( 1 - W 2 / R 2 )1 / 2 ; ……… tg a ' = tg a / ( 1 - W 2 / R 2 )1 / 2 ………(4')

R tg a = tg a ' (R 2 - W 2 )1 / 2 = inv …………………………..(5`)

Пусть теперь наблюдатель в D рассматривает в собственной системе отсчета К0 реальный временной процесс – движение светового сигнала из точки А в точку В и обратно в точку А . Так как R tg a = c D t0 /2, где c - скорость света; D t0 - время движения сигнала из A в B и обратно в точку А, то

tg a = (с / R) D t0 /2…………………………(7)

Далее R tg a ' = c D t '/2, где D t ' - время движения сигнала из точки A в точку C и обратно в точку А, то

tg a ' = (с / R) D t '/2 ……………………….(8)

Подставляя (7) и (8 ) в (4' ) и (5' ) и учитывая, что величины с / R можно взаимно не сокращать, а почленно умножить на подкоренное выражение, наблюдатель в D получит соотношения

l' = l 0 ( 1 - v 2 / c 2 )1 / 2 ; ..............D t' = D t0 / (1 - v 2 / c 2 ) 1 / 2………… (4'')

c D t0 = c' D t' = (c 2 - v 2 ) 1 / 2 D t ' = (c2 D t' 2 - D x' 2 ) 1 / 2 = D S ………(5'')

где v = c W / R - величина с размерностью скорости. Отсюда v / c = W / R или v 2 / c 2 = W 2 / R 2 .

c' = (c 2 - v 2 ) 1 / 2 - так называемая "поперечная" скорость света по отношению к стержню A'B' с точки зрения наблюдателя в D ( смотрите также мою статью о световых часах ).

D x' = v D t ' - величина с размерностью длины,

D S = c D t0 = 2 l 0 - инвариантная величина, характеризующая неизменную протяженность стержней и выраженная через пространственно-временные характеристики светового сигнала

Что конкретно означают соотношения (4'') и (5'') ? l' представляет собой расстояние, которое пробегает световой сигнал за время Dt0 /2 по отношению к системе K' и является проекцией светового луча на эту систему; Dt'/2 - время, за которое световой сигнал достигает точку C. Однако для наблюдателя в D точки B' и C тождественны (совпадают). Поэтому наблюдатель в D придет к выводу, что то же самое расстояние l0 световой сигнал в системе K' пробежит за большее время Dt'/2 (время как бы “растянулось”). Для наблюдателя в D скорость светового сигнала по отношению к стержню A'B' равна

c' = (c 2 - v 2 ) 1 / 2

то есть меньше c и поэтому сигнал затрачивает большее время Dt'/2 для достижения точки B'. Наблюдатель в D' получит те же соотношения (4'') и (5''), так как он вполне может считать, что световой сигнал испущен не из A в B и обратно в A, а из точки A' в точку B' и обратно в A'. Отметим, что численные значения скорости света в обеих системах отсчета будут равны только в случае, если сигнал излучается из точки, лежащей в центре между A и A' на прямой DD'. Но если наблюдатели изолированы друг от друга, то для них этот факт не имеет значения. Величина скорости света c для каждого из них будет предельной, а по отношению к другой системе отсчета "поперечная" скорость света всегда будет иметь вид

c' = (c 2 - v 2 ) 1 / 2………………. (9)

Видно, что в модели СТО выполняются два положения: 1.Предельный характер скорости света в каждой из систем отсчета; 2.Равноправие (симметрия) двух систем отсчета.

Об истинной причине предельного характера скорости света в теории относительности смотрите в статье [15].

В модели СТО соотношения (4'') и (5'') описывают не пространство и время “вообще”, а только конкретные пространственно-временные характеристики светового сигнала по отношению к той или иной системе отсчета. Так как по своей логической структуре соотношения (4'') и (5'') аналогичны (и даже идентичны) соотношениям, получаемым в СТО, то этот факт представляется исключительно важным. Аналогичным образом обстоит дело и с преобразованиями Лоренца, где речь идет не об абстрактном времени “вообще”, а времени, как характеристике движения светового сигнала по отношению к той или иной системе отсчета. Между тем общепризнанно, что в теории относительности описывается пространство и время “вообще”, то есть все пространственно - временные процессы: физические, биологические, социальные и т.п. В противном случае из-за неравного протекания указанных процессов был бы несправедлив принцип относительности и можно было бы вычислить абсолютную скорость системы отсчета наблюдателя.

Заострим внимание на этом моменте. В учебниках (см., например, [11]) обычно объясняют это следующим образом: "… Полученный вывод о замедлении времени в движущейся системе координат не связан с тем обстоятельством, что для измерения времени мы пользовались специальным устройством со световым лучом (имеются в виду "световые часы" - А.К.). Если мы применим в обеих системах координат часы любой конструкции, то мы должны будем получить тот же результат с замедлением времени. В противном случае, если бы, применяя специально сконструированные часы, мы не получили бы эффекта замедления времени, то это означало бы, что мы можем определить абсолютное движение и иметь возможность выделить основную "неподвижную" систему координат." [11, с.103]. Логически это безупречное рассуждение, если считать принцип относительности исходным, далее не анализируемым постулатом. Но такой подход к понятию "время" овеществляет время, то есть приписывает времени самостоятельный субстрат. Время здесь может само по себе, безотносительно к конкретному временному процессу, к конкретному механизму, растягиваться! С философской точки зрения это совершенно неудовлетворительно, так как времени самого по себе, как самостоятельной сущности, в природе нет. “Пространство и время, как известно, суть формы существования материи, и потому они не имеют такого же статуса реальности, или объективного существования, как сама материя. Их свойства определяются свойствами последней и в особенности движением" [18, с.119]. Отсюда можно сделать вывод, что сам принцип относительности является не первичным, исходным постулатом, а следствием какого-то более фундаментального положения. С нашей точки зрения, принцип относительности является следствием того, что безмассовая форма материи (свет) первична по отношению к ее массивной форме [15].

Существуют два пути для возможной интерпретации СТО. Первый - признать, что СТО описывает только пространственно-временные характеристики световых сигналов, не имеющих никакого отношения к пространственно-временным характеристикам других явлений (физических, химических, биологических, социальных), то есть утверждается, что СТО не описывает пространство и время "вообще", а только одно конкретное физическое явление - движение светового сигнала по отношению к той или иной системе отсчета [1]. Такой прямолинейный подход приводит к выводу, что СТО не является универсальной теорией пространства - времени и эта теория не может служить основой современной физики.

Мы придерживаемся иного подхода, который заключается в том, что действительно в СТО, как и в первом случае, пространство-время определяется движением только световых (или ему подобных) сигналов, но здесь явление движения безмассового сигнала лежит в основе физического, биологического, социального и прочих времен. Это один из ключевых моментов развиваемой здесь интерпретации теории относительности. Принцип относительности непосредственно связан с указанным обстоятельством и является его следствием. В этом случае можно говорить о пространстве и времени "вообще", основываясь на одном конкретном материальном процессе.

Второй путь представляется более предпочтительным, так как соединяет между собой не подлежащие сомнению философские принципы материальности и конкретности истины с разработанной Эйнштейном и подтвержденной всем последующим опытом теорией относительности.

Здесь мы поднимаем старый философский вопрос о соответствии общего и единичного, а также как существует общее - в единичном или самостоятельно? Тот, кто считает, что общее существует в действительности, называются реалистами. Те же, кто думает, что общее существует не в действительности, а лишь в сознании человека, именуются номиналистами. Реализм стал базой для придания понятиям бытийственного статуса. Нетрудно заметить, что реализм сближается с платонизмом. Реализм ориентирует на понятийное осмысление действительности. Номиналисты же считают, что носителем общего является слово или понятие, представленное в слове (в нашем случае понятия "время" и "пространство"). Для номиналистов существует только то, что можно воспринять, а затем представить. Но разве можно представить человека вообще или дом как таковой (в нашем случае "время" и "пространство" вообще, как таковые.)? Общее содержится в предметах только потенциально, а актуальное существование оно обретает в понятиях через логическую операцию отвлечения сходных признаков, а также в соответствующих словах [20, с.145].

Как можно догадаться из вышеизложенного, автор придерживается номиналистской точки зрения на понятия "время" и "пространство" в специальной и общей теориях относительности, так как не может согласиться с тем, что пространству и времени в СТО и ОТО придан бытийственный статус. Профессиональных же физиков скорее можно отнести к лагерю "реалистов", чем к "номиналистам", хотят они того или нет. И, несмотря на кажущуюся схоластичность данной проблемы, она, по мнению автора, является определяющей для дальнейшего прогресса физики.

Эйнштейн по данному вопросу высказался лишь однажды. Он писал: "Теорию относительности часто критиковали за то, что она неоправданно приписывает центральную теоретическую роль явлению распространения света, основывая понятие времени на его законах (выделено мной –А.К.). Положение дел, однако, примерно таково. Чтобы придать понятию времени физический смысл, нужны какие-то процессы, которые дали бы возможность установить связь между различными точками пространства. Вопрос о том, какого рода процессы выбираются при таком определении времени, несуществен. Для теории выгодно, конечно, выбирать только те процессы, относительно которых мы знаем что-то определенное. Распространение света в пустоте благодаря исследованиям Максвелла и Лоренца подходит для этой цели в гораздо большей степени, чем любой другой процесс, который мог бы стать объектом рассмотрения" ([3],с.24).

Но тогда можно задать вопрос, откуда вообще в релятивистских уравнениях появляется константа "с"? Непредвзятое расследование этого обстоятельства показывает, что появление этой константы связано с рассмотрением движения сигнала со скоростью света. Любой другой сигнальный процесс, с меньшей скоростью, привел бы к отсутствию константы "с" в релятивистских уравнениях. Наличие в релятивистских формулах этой константы говорит не столько о том, что эта скорость является предельной скоростью распространения взаимодействий, но в первую очередь о том, что за этим символом в уравнениях СТО всегда скрывается реальный физический процесс - движение безмассового сигнала со скоростью света. По крайней мере, световые часы и модель СТО на это указывают. Так как до сих пор и ниже модель СТО правильно отображает релятивистскую реальность, мы должны доверять и этому выводу, следующему из модели. Таким образом, основой пространственно-временных отношений в СТО является именно движение со скоростью света и центральная теоретическая роль явления распространения света совсем не случайна.

( Кстати, такой эвристический подход необходимо распространить на все соотношения, где присутствует константа "с" - скорость света. В частности, из уравнения для энергии покоя Е 0 = m c 2 следует, что материальное тело ( любая элементарная частица) с массой "m" в основе своей состоит из безмассовых квантов энергии, движущихся со скоростью света (см. [15]). Аналогичный вывод нужно сделать и по отношению к гравитационному уравнению Эйнштейна в общей теории относительности, где также в правой части гравитационного уравнения присутствует константа "с". Подобный подход справедлив и в отношении всех других фундаментальных констант.)

Световой (в общем случае любой безмассовый) сигнал строит пространственно-временные отношения между телами или структурными элементами тел, создает метрику. Ясно, что такое пространство-время может быть только относительным, так как скорость этого сигнала конечна.

С этой точки зрения замедление распада нестабильных элементарных частиц связано с их структурным строением и увеличением времени обмена сигналами распада между структурными элементами частицы, так как скорость таких сигналов между этими элементами, с точки зрения покоящегося наблюдателя, равна c' = (c 2 - v 2 ) 1 / 2 и зависит от скорости v (см.[10]). В системе же отсчета движущейся частицы эта скорость равна скорости света “с(в единицах времени и длины этой системы отсчета). Именно поэтому можно говорить, что каждая система отсчета обладает своим собственным временем.

И сам Эйнштейн в автобиографии 1949 г. выдвинул одно критическое замечание в адрес теории относительности в том виде, как он ее сформулировал. Замечание это состоит в следующем. Теория относительности вводит некоторые постулаты, определяющие поведение масштабов и часов. "Это в известном смысле нелогично; собственно говоря, теорию масштабов и часов следовало бы выводить из решений основных уравнений (учитывая, что эти предметы имеют атомную структуру и движутся), а не считать ее независимой от них. Обычный образ действия имеет, однако, свое оправдание, поскольку с самого начала ясна недостаточность принятых постулатов для обосновании теории масштабов и часов. Эти постулаты не настолько сильны, чтобы из них можно было вывести достаточно полные уравнения для физических процессов". [23. с.280]

Видно, что изложенный выше подход решает эту проблему.

На рис.1 можно явно показать величину скорости v . Так как c' = (c 2 - v 2 ) 1 / 2 или

c 2 = c' 2 + v 2 …………………(9')

что является уравнением окружности, то мы получаем рис.1б. Из рис.1б видно, что при v<<c мы имеем

l' / l 0 = 1 ; ………D t' / D t0 = 1

что является переходом от преобразований Лоренца к преобразованиям Галилея. При v > c наша модель теряет смысл.

В модели можно определить и так называемое “пространство событий”. Очевидно, что им является полуплоскость над прямой DD' , где каждая точка может быть охарактеризована временем и местом. Рассмотрим, как в модели интерпретируется проблема одновременности двух событий. Пусть из точки М (рис.1а), лежащей посредине между А и В, в системе K0 в точки A и B испущены световые сигналы. В собственной системе отсчета K0 наблюдатель в D обнаружит, что эти сигналы придут в точки A и B одновременно. Однако в точки A' и B' эти сигналы придут не одновременно. То же обнаружит и наблюдатель в D'. Таким образом, понятие одновременности становится относительным в зависимости от того, по отношению к какой системе отсчета рассматривается этот процесс.

Относительность одновременности обусловлена конечностью скорости света. Если совершить формальный переход к пределу v<<c или с = Ґ , то одновременность становится абсолютной. В первом случае (v<<c) стержни AB и A'B' практически совмещаются. Во втором случае (с = Ґ ) катет АD растягивается до бесконечности, что делает луч зрения наблюдателя DB параллельным лучу зрения DB' и, соответственно, прямая пересекает стержень A'B' , как и стержень АВ, практически посредине. В этих двух случаях, с точки зрения наблюдателя в D , сигналы придут одновременно и в точки А и В и в точки A' и B'.

Далее, согласно СТО [5, с.45]., "чтобы измерить длину движущегося стержня относительно неподвижной системы отсчета, необходимо определить координаты конца и начала стержня в этой системе отсчета, но обязательно одновременно. Это требование одновременности ведет к тому, что длина стержня при измерении его в системе отсчета, относительно которой он движется, оказывается меньше, чем при измерении его в системе отсчета, где он покоится." То есть

l' = l 0 (1 - v 2 / c 2 ) 1 / 2

Каким образом эта ситуация отображается в модели СТО? Если из точки М (рис.1), расположенной посредине стержня AB , в точки A и B послать световые сигналы, то наблюдатель в D обнаружит, что по его часам эти сигналы придут в точки A и B одновременно. По отношению же к стержню A'B' световые сигналы придут одновременно в точки A' и B'' . Но расстояние A'B'' и есть "сокращенная" длина l '. Таким образом, по отношению к стержню A'B' модель СТО адекватно отображает “сокращение” первоначальной длины, имеющее место и в реальной ситуации. Причем, как и в СТО, в модели СТО (рис.1а) указанное “сокращение” также связано с понятием одновременности.

Заметим, что длину стержня можно определить так, что измеряются положения концов стержня A'B', одновременные в системе K'. Т.е. здесь световые сигналы необходимо отправить из середины стержня A'B' в точки A' и B'. В таком случае из преобразований Лоренца будет следовать не "сокращение", а "увеличение" длины стержня. В модели СТО на рис.1 это отобразится в том, что по отношению к стержню AB с точки зрения наблюдателя в D световые сигналы придут одновременно в точки A и С, и первоначальная длина стержня A'B' будет казаться "увеличенной" и равной. В этом случае вместо предыдущего соотношения мы бы имели следующее уравнение

l' = l 0 /(1 - v 2 / c 2 ) 1 / 2

Однако релятивистская физика предписывает при измерении длины делать одновременный отсчет в той системе, в которой производится измерение, и тем самым исключает неоднозначность результатов. Рассмотренный пример относительности длины ясно указывает, что длина объекта не является неким абсолютным свойством, связанным с самим существованием объекта, но, напротив, сопоставляемое длине числовое значение зависит от условий проведения измерения.

"Что означает уменьшение длины линейки? …Прежде всего ясно, что никакого сжатия линейки произойти не может. Это следует из основного принципа, положенного в основу СТО, - принципа равноправия всех ИСО. Во всех ИСО физическое состояние линейки одно и то же. Поэтому не может быть и речи о возникновении каких-либо напряжений, ведущих к деформации линейки. "Укорочение" линейки происходит исключительно в силу различных способов измерения длины в двух системах отсчета. С другой стороны, обнаруживаемая относительность длины линейки не является иллюзией наблюдателя. Этот результат получается при любом разумном способе измерения длины движущегося тела. Более того, рассматривая физические явления в данной системе отсчета, нужно за длину тела принимать длину l' , а отнюдь не длину l 0 ." [5, с.72]

В связи с эффектом взаимного "сокращения" длин стержней процитируем Дэвида Бома: "…наблюдатель А видит линейки у наблюдателя В, сократившиеся в длине, в то время как наблюдатель В видит линейки у наблюдателя А также сократившимися в длине". Это происходит потому, "…что, измеряя длину какого-либо предмета, наблюдатели А и В имеют в виду разные системы событий. Оценивая по разному одновременность, А считает, что В допускает сдвиг линейки в процессе измерения и то, что он меряет, не совпадает с действительной длиной. В точности то же самое скажет и В об А. Хотелось бы сравнить эту ситуацию с тем, что происходит, когда два человека А и В удаляются друг от друга, продолжая видеть один другого… Каждый из них видит нечто свое. Нет никакого парадокса в том, что изображение человека А на сетчатке у В становится все меньше соответственно тому, как уменьшается изображение В на сетчатке у А. Точно так же нет парадокса и в том, что наблюдатель А отмечает сокращение линейки наблюдателя В и вместе с тем В отмечает такое же сокращение линейки у А. Каждый из них просто имеет в виду нечто свое, когда говорит о длине одного и того же предмета." [7, с.85-86].

Как отмечал В. Паули: "Лоренцево сокращение не есть свойство одного масштаба, а представляет собой принципиально наблюдаемое взаимное свойство двух движущихся относительно друг друга масштабов". И далее: "Удовлетворительно считать относительное движение причиной лоренцева сокращения, так как это последнее есть не свойство одного масштаба, а соотношение между двумя масштабами." [22]. Приведенное замечание В. Паули отображено в нашей модели на рис.1а наличием двух стержней АВ и А'В'.

И для полноты приведем цитату из книги Луи де Бройля "Революция в физике": "... имеется существенная разница между сокращением по Фицджеральду – Лоренцу и сокращением по Эйнштейну. Действительно, первые рассматривали его как действительное сокращение тел, находящихся в абсолютном движении по отношению к неподвижному эфиру, тогда как второй – лишь как кажущееся движущемуся наблюдателю сокращение, связанное только с процессами измерений, которыми пользуются различные наблюдатели для измерения расстояний и промежутков времени, и преобразованием Лоренца, математически выражающим связь между результатами измерений, проделанных двумя различными, наблюдателями, находящимися в относительном движении. Кажущееся сокращение размеров сопровождается кажущимся замедлением хода часов. Наблюдатели, находящиеся, например, в системе координат А, изучая ход часов, движущихся вместе с системой В, обнаружат, что они отстают от их собственных часов, покоящихся в системе А. Иначе говоря, можно утверждать, что движущиеся часы идут медленнее неподвижных. Как показал Эйнштейн, это тоже одно из следствий преобразования Лоренца. Итак, кажущееся сокращение длин и замедление хода часов однозначно следует из новых определений пространства и времени, с которыми и связано преобразование Лоренца. И обратно, постулируя сокращение размеров и замедление хода часов, можно получить формулы преобразования Лоренца." [8]

Мы видим, что автор прямо подчеркивает кажущийся характер релятивистских эффектов, так как они не констатируются одинаковым образом с точки зрения всех галилеевых систем отсчета, что и подтверждается в нашей модели. С другой стороны, сокращение размеров тел принципиально наблюдаемо и потому относительность длины не является иллюзией наблюдателя. Более того, рассматривая физические явления в данной системе отсчета, нужно за длину тела принимать длину l', а отнюдь не длину l 0 , и физическое воздействие движущееся тело будет оказывать на покоящегося наблюдателя как имеющее длину l' . В рамках нашего модельного представления, когда параметром является не скорость, а расстояние, это можно отобразить следующим образом. Пусть мы наблюдаем за Солнцем (звездой). Физическое тепловое воздействие на наблюдателя недалеко от солнечного диска и при удалении от него будет различным, хотя мы понимаем, что с самим Солнцем реально ничего не происходит, оно просто удаляется от наблюдателя и потому физически воздействует на него как действительно уменьшившееся в размере.

Далее. В СТО физическая скорость света определяется из выражения D S = 2l0 = 0. Инвариантность (сохранение) нулевого интервала отражает закон постоянства скорости света. Как эта ситуация отображается в модели? В этом случае для наблюдателя в D длина стержня AB = l0 равна нулю, т.е. собственной системы отсчета больше не существует. Остается только световой сигнал. Движение светового сигнала соотносить не с чем. Модель СТО показывает, что световой сигнал системой отсчета являться не может. Для светового сигнала не существует собственной системы отсчета. Если часами считать сам свет, то эти часы не идут, они стоят. Почему это происходит?

В свое время Ньютон задался целью искусственно выделить некоторую основную всеобщую “систему референции”, к которой можно было бы отнести все наблюдаемые величины. В соответствии с этим замыслом Ньютон и построил систему абсолютного пространства - времени. Современная физика отказалась от ньютоновской “системы референции” и избрала новую – скорость света. Именно к ней теперь относятся все наблюдаемые величины. Но, как можно видеть из модели СТО, световой сигнал не может в качестве системы отсчета, системы референции избирать самого себя. Отсчет временного процесса (движение луча света) может происходить только по отношению к стержню AB или к стержню A'B' , но не по отношению к самому себе.

Из модели СТО следует, что инвариантную величину D S (где D S /2 = l0) на самом деле необходимо трактовать как отражение истинной неизменяемой протяженности движущегося тела (в 3-мерном пространстве) – потому величин D S и инвариантна. Описывается же она через пространственно-временные характеристики светового сигнала, движущегося от одного конца стержня (событие 1) к другому его концу и возврата светового сигнала в исходную точку (событие 2), благодаря чему в приведенном соотношении появляется коэффициент 2, так как световой сигнал дважды пробегает расстояние l0. Только благодаря движению светового сигнала пространство и время объединяются в единое 4-мерное пространственно-временное многообразие. Действительно, 4-мерный характер геометрии в СТО можно понять таким образом. Чтобы увидеть 3-мерный мир, надо все точки этого мира увидеть одновременно. Но никакая информация не передается мгновенно. Поэтому далекие точки мы неизбежно видим в их более ранний момент, т.е. такими, какими они были давно. Смотря на небо, мы видим далекие галактики более молодыми, чем близкие. Картина мира, которая разворачивается перед нашими глазами, - это не мир в какой-то избранный момент времени, а мир, в котором возраст всех объектов, лежащих на расстоянии R от наблюдателя, моложе наблюдателя на R/c .

Из СТО известно, что длина линейки в направлении, перпендикулярном направлению относительного движения, остается неизменной при ее измерении в любой инерциальной системе отсчета. Как следствие, отсюда вытекает соотношение для промежутков времени между двумя событиями в разных системах отсчета (собственной и несобственной). Для этого достаточно рассмотреть так называемые "световые часы" (два зеркала, между которыми "бегает" световой луч) расположенные перпендикулярно направлению относительного движения. Из соотношения для указанных промежутков времени легко получить выражение для инвариантного интервала S. Отсюда видно, что инвариантность интервала между двумя событиями является прямым следствием неизменности длины линейки в направлении, перпендикулярном направлению относительного движения. В модели СТО на рис.1 этот факт отображается тождественностью значения длины стержня l0 и величины инвариантного интервала D S /2.

Много лет понадобилось физикам, чтобы понять, что в СТО нет релятивистской массы, нет массы покоя, а есть просто масса без всяких прилагательных. Такая масса не меняется при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой инерциальной системе [4]. Точно также и инвариантный интервал S есть ни что иное, как отражение неизменяемой протяженности тела (в продольном и поперечном направлениях), которая не меняется при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой инерциальной системе (потому она и инвариантна) и которая выражается через пространственно-временные характеристики светового сигнала?

"Линейка существует объективно, т.е. вне нашего сознания и вне нас. Но есть ли у нас длина до того, как осуществлены измерения? Длина, как некоторое число, возникает в результате измерения и выбора единиц длины. Конечно, у линейки есть протяженность (если хотите, длина) как качество и до измерения (выделено мной - АК), но до измерения нет численного значения длины. Таким образом, у объективно существующего тела численное значение длины возникает после измерения, а результат измерения, как мы установили, зависит от того, приборами какой системы отсчета мы пользуемся… Хотя до сих пор все время говорилось об относительности длины тел (линеек), следует помнить, что речь идет на самом деле об относительности расстояний между двумя неподвижными точками в одной системе отсчета при измерении их приборами из другой системы отсчета" [5, с.73-74].

Мы видим, что протяженность (длина) стержня, как качество, не изменяется. Это и отображается в СТО наличием инвариантного интервала S. Простое сравнение структуры соотношений для полной энергии свободного тела

Е 2 = m 2c 4 + Px 2 c 2 + Py 2 c 2 + Pz 2 c 2

и инвариантного интервала

(ct') 2 = S 2 + x 2+ y 2+ z 2

прямо указывает на это. И там и здесь на одном и том же месте стоит инвариант, который не зависит от координатных преобразований. Инвариантный интервал S отражает неизменяемую протяженность движущегося тела l0, которую безмассовый сигнал пробежал дважды, выраженную через пространственные r и временные ct' характеристики безмассового сигнала. Такой же подход справедлив и к любому другому инварианту в специальной теории относительности.

Приведем цитату, подтверждающую эту точку зрения: "Пространственно-временные отношения и свойства тел не зависят от системы отсчета, но лишь различно проявляются в разных системах. Вообще физические величины, зависящие от системы отсчета и в этом смысле относительные, являются своего рода проекциями более общих величин, которые от системы отсчета уже не зависят. В соответствии с этим Минковский дал четырехмерную формулировку законов релятивистской механики и электродинамики...

Тем не менее взгляд Минковского на теорию относительности не был воспринят физиками во всей его глубине. Точка зрения относительности, берущая всякое явление в отношении к той или иной системе отсчета, была более привычной, во-первых, потому что такова реальная позиция экспериментатора, наблюдателя, а во-вторых, потому, что и теоретик рассматривает явления, пользуясь той или иной системой координат. Но был еще и третий момент - позитивистская философия, принципиально придающая значение реальности только тому, что дано в непосредственном наблюдении; все же остальное, что содержится в теориях физики, трактуется ею не как изображение действительности, а как построение, лишь увязывающее данные наблюдений, С этой точки зрения четырехмерный мир Минковского есть не более чем схема, не отражающая никакой реальности сверх той, которая уже выражена в исходном изложении теории относительности.

Таким образом, определились два разных подхода к теории относительности. Первый - подход Минковского, в основе которого лежит представление о пространстве-времени как реальной абсолютной форме существования материального мира. Второй - чисто релятивистский подход; главное в нем - та или иная система отсчета. Понятно, что первый подход носит материалистический характер и отвечает естественной логике предмета: его форма определяет ее относительные проявления. Второй же подход...оказывается позитивистским, отрицающим, что относительное есть лишь грань проявления абсолютного." [13, с.121 - 122]

Здесь под "более общими величинами" как раз и подразумеваются качественно неизменяемые протяженность движущегося стержня, его масса и другие инвариантные характеристики. А 4-х мерный характер описания этих инвариантных характеристик обусловлен их отображением через посредство движущихся безмассовых сигналов. Неуничтожимое движение этих сигналов и порождает четвертую, временную координату псевдоэвклидового пространства-времени. "…подход Минковского, в основе которого лежит представление о пространстве-времени как реальной абсолютной форме существования материального мира" как раз и является следствием того, что пространственно-временные отношения между материальными телами этого мира осуществляются с помощью безмассовых сигналов.

Для пояснения сказанного можно представить себе следующую ситуацию. Пусть вы покоитесь в собственной системе отсчета вместе со стержнем метровой длины. Вокруг вас движутся наблюдатели с разными скоростями. То, что каждый из них видит ваш метровый стержень "сокращенным", да к тому же для каждого наблюдателя этот стержень должен "сократиться" по-своему, еще не говорит о том, что ваш стержень и в самом деле "сократился". Для вас это очевидно! Как же этот факт (то, что со стержнем в действительности ничего не происходит и его протяженность остается прежней) отображается в формулах СТО? Отображается этот факт наличием инвариантного интервала S. (Аналогичные рассуждения справедливы и по отношению к массе тела m). Но здесь сразу же возникает вопрос: инвариантный интервал S описывается четырьмя координатами: одной временной и тремя пространственными, а протяженность нашего метрового стержня только тремя пространственными координатами? Что-то здесь не так. Разгадка заключается в том, что на самом деле неизменяемая протяженность нашего метрового стержня описывается с помощью четырех пространственно-временных характеристик светового сигнала - одной временной ct' и тремя пространственными х, y, z (при измерении протяженности стержня световым сигналом). Неуничтожимое движение светового сигнала и порождает временную координату ct'. Пространственные координаты x=vx t'; y=vy t'; z=vz t' порождаются относительным движением систем отсчета, где v - скорость относительного движения. Если бы системы отсчета покоились относительно друг друга, то длина нашего стержня выражалась через временную координату светового сигнала 2l0 = ct0, где t0 - время движения света от одного конца стержня к другому его концу и обратно. Пространственные же характеристики v t' у светового сигнала появляются в результате относительного движения систем отсчета. С точки зрения условно-неподвижного наблюдателя протяженность движущегося стержня l0 = S/2 (отражающая его качественно неизменяемую протяженность) отображается теперь через величину c' t' , а не c t0, где c' = (c2 - v2)1/2 - "поперечная" скорость света по отношению к инвариантной протяженности стержня l0 , равной S/2. Поэтому S = c' t' . Итак, мы видим, что в СТО описываются только пространственно-временные характеристики безмассовых сигналов по отношению к тем или иным неизменяемым стержням (системам отсчета). Те же рассуждения мы обязаны распространить и на понятие инвариантного интервала S в общей теории относительности. А это уже совсем другой уровень ее понимания!

Если скорость v является пространственной скоростью какого-то материального процесса, то скорость с' является временной скоростью того же материального процесса. Если тело находится в относительном покое к пространственным осям какой-то инерциальной системы координат, то относительно временной оси оно "движется" со скоростью света, т.е. все равно находится в движении, но в движении по оси времени. Это следует из соотношения

c 2 = (c') 2 + vx 2 + vy 2 + vz 2

где скорость света с - константа.

Интересно отметить, что в релятивистской квантовой механике скорость с' присутствует в явном виде через операторы скоростей (т.е. через матрицы Дирака). Это легко показать. Энергия и импульс частицы выражаются через соотношение

E 2 = E 2o + P 2x c 2 + P 2y c 2 + P 2z c 2

Его можно, разделив на E, преобразовать к следующему виду

E = ( с' / c ) E o + ( vx / c ) P x c + ( vy / c ) P y c + ( vz / c ) P z c

Видно, что скорость с' входит в это соотношение симметрично вместе со скоростью v .

В квантовой механике для частиц со спином 1/2 имеем уравнение Дирака

ih ( y / t ) = ( go E o + g1 P x c + g2 P y c + g3 P z c ) y

где g i - матрицы Дирака ( i = 0,1,2,3 ), y - волновая функция.

Сопоставляя между собой два последних уравнения получаем g i ® vi / c и, таким образом, оператор скорости с' равен g o c . Собственные значения этих операторов равны + с. Но на опыте всегда измеряется среднее значение релятивистского оператора скорости и оно всегда оказывается меньше c. В релятивистской квантовой механике обычно упоминают только об операторах пространственной скорости v, равных ga c ( a = 1,2,3), не подозревая, что оператором временной скорости с' является величина g o c .

В общепринятом формализме СТО вектор скорости (4-вектор) материальной точки определяется следующим образом

Uа = dxа / dS

С геометрической точки зрения Uа есть компонент единичного вектора касательной к мировой линии, т.е.

hab Uа Ub = 1

Перейти от этой формы к форме

c 2 = c' 2 + v 2

нетрудно. Действительно

Uа = dxа / dS = dxа / c' dt

Отсюда получаем

hab Uа Ub = (c/c')2 - (vk /c')2 = 1

или, окончательно

c 2 = c' 2 + v 2

Таким образом мы видим, что правомерна не только форма hab Uа Ub = 1 для компонент 4-вектора скорости Uа, но также форма c 2 = c' 2 + v 2 для скорости света с. Форма c 2 = c' 2 + v 2 более адекватна реальности с физической точки зрения. Она более наглядна. В принципе весь математический формализм специальной и общей теории относительности можно перестроить в соответсвствии с этим соотношением. В следующих статьях по СТО и ОТО я придерживаюсь именно такого подхода. Форма, в которой преподносится та или иная теория, имеет важнейшее значение для понимания ее сущности и во многом определяет ее дальнейшее развитие.

В модели СТО можно отобразить ситуацию, когда одна из систем отсчета движется равномерно - ускоренно (рис.2)

 

В этом случае величина c' (на рис.2 слева) будет иметь вид

c' = c (1 + g x / c 2 )

где g - равномерное ускорение, x -текущая координата. Величина же скорости света c' (на рис.2 справа) по-прежнему имеет вид c' = (c 2 - v 2 ) 1 / 2. Как видно из рис.2, симметрия двух систем отсчета (их равноправие) уже теряется. Из рис.2 также видно, что переход системы отсчета K0 из состояния равномерного и прямолинейного движения в состояние ускорения изменяет внутренние отношения в ускоренной системе отсчета K0 из-за изменения величины скорости света c' (изменилась форма треугольника ABD), в то время как в СТО (рис.1) скорость света c' менялась из-за перемены внешних отношений между двумя системами отсчета K0 и K' (формы треугольников ABD и A'B'D' не изменились, а изменилось только их положение относительно друг друга). Изменением внутренних отношений в ускоренной системе отсчета и решается так называемый парадокс близнецов. Под внутренними отношениями мы подразумеваем здесь обмен (взаимодействие) безмассовыми сигналами между структурными элементами ускоренной системы отсчета. Изменение скорости c' под влиянием ускорения естественным образом меняет скорость остальных (вторичных) временных процессов в ускоренной системе отсчета. В общем же случае в неравномерно - ускоренных системах отсчета или в гравитационных полях величина "поперечной" скорости света c' обобщается и принимает вид

c' = ( g i k v i v k ) 1 / 2

или, развернуто ……….c' = (g00 c 2 + 2 g0 a c v a + g ab v av b) 1 / 2

где a, b = 1,2,3 ; i, k = 0,1,2,3; g i k - метрические коэффициенты или гравитационные потенциалы, a v i = dx i / dt'.

Отсюда величина инвариантного интервала равна

dS = ( g i k v i v k ) 1 / 2 dt' = c' dt' ……………… (10)

что является первой ступенью для построения общей теории относительности (если подставить c' в качестве лагранжиана в вариационное уравнение Эйлера-Лагранжа и затем в качестве параметра выбрать S, то мы получим известное в общей теории относительности уравнение геодезической [17]). Однако в (10), как мы выяснили выше, величина c' является "поперечной" скоростью света в ускоренной системе отсчета K0 (с точки зрения условно- неподвижного наблюдателя). Она и определяет собой скорость во времени всех процессов в K0 , а ее вариация - движение пробного тела по геодезической.

В равномерно-ускоренной системе отсчета имеем

c' = c ( g 00 ) 1 / 2 ……или …….c' = c (1 + g x / c 2 )

в соответствии с рис.2.

Таким образом, наша модель вполне адекватно отображает пространственно-временные отношения в СТО и, изучая ее, мы можем глубже понять сущность этой теории. Это становится возможным потому, что если в теории относительности всякое явление берется в отношении к той или иной системе отсчета как экспериментатором-наблюдателем, так и теоретиком, тоже рассматривающим явления в той или иной системе координат, то в модели СТО мы можем встать на нейтральную точку зрения, не зависящую от той или иной системы отсчета и находиться, образно выражаясь, как бы "над схваткой". 

Все вышесказанное в § 2 можно было бы проиллюстрировать и более традиционным методом, а именно рассматривая так называемые "световые часы", представляющие собой два стержня (два единичных масштаба), соединенные между собой под прямым углом, где на концах стержней и в месте их соединения (где угол прямой) расположены зеркала, между которыми "бегают" световые лучи. Если один из стержней расположить перпендикулярно направлению движения "световых часов", то второй стержень окажется расположенным параллельно направлению движения. Связав "световые часы" с движущейся инерциальной системой отсчета и рассматривая временные процессы распространения световых сигналов между зеркалами с точки зрения наблюдателя в неподвижной системе отсчета, мы придем к тем же выводам, какие мы получили и в модели СТО, то есть к тому, что пространство и время в СТО определяются исключительно движением светового сигнала.. Однако, с нашей точки зрения, построенная модель СТО позволяет проиллюстрировать полученные выводы более наглядным образом. С другой стороны, с помощью модели СТО мы хотели проиллюстрировать и общефилософский характер проблемы пространственно-временных отношений в специальной теории относительности.

§ 3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подведем итоги:

1. Псевдоевклидовое пространство-время является следствием пространственно-временных отношений между структурными элементами физической материи и связывающих их полей. Утверждение о том, что электродинамика Максвелла-Лоренца выявляет псевдоевклидов характер пространства-времени, неверно по сути. Поля, распространяющиеся со скоростью света, не выявляют псевдоевклидовую геометрию, якобы существующую до этого, а организуют, формируют ее. Метрика пространства-времени не дана заранее, а создается безмассовыми полями посредством установления пространственно-временных отношений между массивными материальными объектами.

2. Пространственно-временные процессы в СТО совершенно конкретны и обусловлены материальными носителями - безмассовыми полями (в частности, фотонами). Все остальные пространственно-временные физические процессы, в новой интерпретации, являются производными от этого первичного релятивистского процесса. Физическое пространство-время "вообще" в своей основе определяется движением безмассовых сигналов со скоростью c' ( с точки зрения условно-неподвижного наблюдателя) и только. То есть движение безмассовых сигналов и физическое пространство-время - это понятия тождественные. Таким образом, субстанциональной основой физического пространства-времени, а значит и пространства-времени "вообще", являются безмассовые кванты энергии.

Если определить фундаментальные взаимодействия как взаимодействия, распространяющиеся со скоростью света, то из статьи следует, что в основе физического пространства-времени лежат только фундаментальные взаимодействия.

3. Величина c' = (c 2 - v 2 ) 1 / 2 или c' = ( g i k v i v k ) 1 / 2 , как следует из модели СТО, является так называемой "поперечной" скоростью света в движущейся равномерно и прямолинейно или, соответственно, ускоренно системах отсчета с точки зрения условно-неподвижного наблюдателя по отношению к истинной протяженности движущегося стержня, равной D S/2. Отсюда D S = c' D t ' . Скорость c' и определяет скорость во времени всех процессов в этих системах отсчета.

4. Инвариантный интервал S в СТО есть не что иное, как отображение неизменяемой протяженности движущегося стержня l0 = S/2 (в любом направлении) и которая выражается через пространственно-временные характеристики безмассового сигнала.

5. Принцип относительности, по-видимому, является следствием того обстоятельства, что в основе пространственно-временных процессов лежат движения безмассовых частиц. В современной же трактовке этот принцип рассматривается не как следствие, а как предпосылка в виде отдельного постулата в специальной теории относительности, что затрудняет ясное понимание его истоков.

Конечно, в СТО речь идет о предельной скорости взаимодействий в природе, но эта предельная скорость конкретно реализуется через безмассовые сигналы (и, в частности, через световые сигналы). Нет абстрактной предельной скорости с. Вместо фотонов я мог бы рассматривать, например, глюоны.

6. Постулат Эйнштейна о том, что существует сигнал С, скорость которого не зависит от скорости источника и конечна, необходимо заменить более общим положением о том, что существует предельная скорость сигнала С. "Если принять, что в природе существует предельная скорость распространения сигналов, то ее абсолютная величина должна быть одна и та же во всех инерциальных системах отсчета. Ведь все эти системы, согласно принципу относительности, равноправны, и нельза указать физический опыт, в результате которого можно было бы обнаружить различие между ними. Если бы предельная скорость распространения взаимодействий была разной в разных инерциальных системах отсчета, стало бы возможным отличить одну инерциальную систему от другой. Если считать принцип относительности универсальным, это невозможно. Отсюда сразу же вытекает, что скорость света в вакууме должна быть одной и той же в любой инерциальной системе отсчета… А если источник движется к наблюдателю или наблюдатель движется к источнику? Такое движение не может изменить величины предельной скорости сигнала. Следовательно, скорость света в вакууме не может зависеть ни от движения источника, ни от движения наблюдателя". [5]

В ньютоновской механике утверждение С = inv = Ґ было принципиальным допущением, оправдываемым малыми скоростями движения частиц. В релятивистской физике предельному сигналу С = inv < Ґ дается экспериментальное обоснование.

Разная же предельная скорость для разных сигналов (массивных) невозможна в силу того, что инертная масса частицы является следствием связанного состояния безмассовых частиц, являющихся структурными элементами массивной частицы (например, в модели геона, см. статью "Модель массы"). Скорость такой массивной частицы не может превысить скорость ее безмассовых структурных составляющих и потому ограничена сверху скоростью С.

Поэтому скорость света С является предельной скоростью передачи любых взаимодействий и предельной скоростью для любых тел.

Дает ли правильное понимание соотношений специальной теории относительности что-то полезное для физики? Без сомнения. Но осознание этого, к сожалению, очень долгий процесс. Новое понимание инвариантного интервала S как протяженности, выраженной через пространственно-временные характеристики безмассовых сигналов, распространяется и на понятие инвариантного интервала S в общей теории относительности. В ОТО вид интервала (геометрия пространства-времени) полностью определяется распределением и движением тяготеющих масс. Отсюда, в частности, следует, что гравитационное поле непосредственно воздействует только на безмассовые кванты энергии и через них, опосредованно, на всю весомую материю. Это проявляется в том, что в выражение для "поперечной" скорости света

c' = ( g i k v i v k ) 1 / 2

входят гравитационные потенциалы g i k .

Конечно, можно пользоваться формулами СТО и не понимая полностью их физического смысла, и можно делать правильные расчеты, имея искаженное представление о сути специальной теории относительности, которую эти формулы представляют. Но, во-первых, искаженные представления могут рано или поздно привести к ошибочному результату в какой-нибудь нестандартной ситуации. А, во-вторых, ясное понимание простых и красивых основ науки важнее, чем бездумная подстановка чисел в формулы [19].

Таким образом, согласно изложенной выше интерпретации, в СТО нет ничего, кроме описания пространственно-временных характеристик безмассовых полей в различных ИСО. Этот полученный нами совершенно новый вывод, примененный к общей теории относительности, не затрагивая математической структуры ОТО, кардинальным образом изменяет ее интерпретацию, позволяя переосмыслить традиционный геометрический подход в теории гравитации. Но это уже тема другой статьи (см. [15]).

Для многих физиков важна только та реальность, которая дана в непосредственном наблюдении, то есть важно то, что измеримо. Все же остальное, что содержится в теориях физики, трактуется не как изображение действительности, а как построение, лишь увязывающее данные наблюдений (пример: 4-мерие, инвариантный интервал S и т.п.). Это и есть позитивистская философия. С этой точки зрения четырехмерный мир Минковского есть не более чем схема, не отражающая никакой реальности сверх той, которая уже выражена в исходном изложении теории относительности. Позитивисты отрицают, что относительное есть лишь грань, проявление абсолютного.

Для позитивистов реально только то, что измеряемо, наблюдаемо. С этой точки зрения измеряемая скорость света "с" - действительно инвариант в любой ИСО, она равна с = x / t = x' / t' = x'' / t'' = ... и т.д. Но "поперечная" скорость света не инвариант и равна c'=S / t'=(с 2 - v 2) 1/2 , хотя тем не менее она остается предельной, меньшей либо равной "с". Именно эта скорость и определяет скорость всех временных процессов в той или иной ИСО.

Итак, что мы имеем:

1. В интерпретации (соглашении) Лоренца инвариантность скорости света в любой ИСО "объяснялась" посредством деформации движущихся стержней в направлении движения. Теория, выдвинутая Лоренцем, - это не та теория, которую мы называем теорией относительности. У Лоренца сжатие получается не как неизбежное следствие кинематики, а как результат изменения баланса сил между молекулами твердого тела при движении.

2. Интерпретация (соглашение) Эйнштейном преобразований Лоренца оказалась глубже интерпретации Лоренца и своим подходом объединила мир явлений (механику, электродинамику, ядерные и др. явления) и как бы объяснила их. У Эйнштейна "сокращение Лоренца" является прямым следствием его двух постулатов: требовании неизменности законов природы при изменении инерциальной системы и постоянства скорости света. Но дальше физических явлений интерпретация (соглашение) Эйнштейна не пошла. Это позитивистский подход. В СТО есть свои проблемы. Например, с точки зрения СТО, пространство-время независимо от конкретных пространственно-временных процессов и ведет себя так ("растягивается", "сжимается"), как будто оно обладает самостоятельным субстратом (в общей теории относительности оно еще и "искривляется"). СТО (как и ОТО) этот феномен (независимость от конкретных процессов) объяснить не в состоянии и принимает его как данность.

Здесь мы отметим, что идея произвольных интерпретаций (соглашений) допустима, но вряд ли безоговорочно применима в опытных науках. Системы Птолемея и Коперника логически равноправны, но без "соглашения" (интерпретации) Коперника не были бы найдены законы Кеплера и закон тяготения. Можно было бы построить новую механику и на "соглашении" (интерпретации) Лоренца-Пуанкаре. Но эта механика была бы несравненно сложнее теории относительности Эйнштейна. Как без перехода к гелиоцентрической системе не было бы небесной механики, так без "соглашения" (интерпретации) Эйнштейна не было бы ни теории тяготения, ни современных теорий поля в настоящей их форме. [21]

3. Изложенная выше интерпретация теории относительности является следующим этапом, более глубоким, чем интерпретация ("соглашение") Эйнштейна. Она раскрывает не только мир физических явлений, но и ту сущность, которая за этими явлениями стоит. Она отвергает позитивистский подход и является материалистической. Здесь все пространственно-временные процессы (пространственно-временная структура мира) в конечном счете определены только одним материальным процессом - процессом распространения фундаментального сигнала с "кажущейся", "поперечной" скоростью света, равной c' = S / t' (с точки зрения условно-покоящегося наблюдателя). Косвенное проявление этого основополагающего факта обнаруживается, например, в "кажущемся" замедлении всех временных процессов во взаимно движущихся инерциальных системах отсчета и явно в неинерциальных системах отсчета. К каким новым открытиям приведет изложенная выше интерпретация специальной теории относительности, сейчас предсказать трудно, но уже теперь ясно, что в этом же ключе необходимо проанализировать и общую теорию относительности. По этому поводу смотрите мою статью "Модель массы" [15].

Однако является ли изложенная выше интерпретация преобразований Лоренца такой уж новой? Ведь еще в 1904 году выдающийся математик и физик Анри Пуанкаре подчеркивал, что ограниченное применение новых пространственно-временных преобразований лишь для уравнений электродинамики на самом деле не обеспечивает принцип относительности и поэтому требуется создание совершенно новой механики быстрых движений. В этом состояло глубокое понимание французским ученым того факта, что проблема электродинамики движущихся тел затрагивает общие свойства физических процессов и требует пересмотра основ другой науки - механики. В интерпретации же Эйнштейна главным является пространственно-временной аспект проблемы абсолютного движения и уже в то время в работах многих физиков утвердилась тенденция представлять теорию относительности прежде всего как новую физику пространства и времени, затушевывая роль новой механики сверхбыстрых движений. Пуанкаре выделял новую механику, соответствующую единому принципу относительности, как первопричину всех пространственно-временных отношений, возникающих в движущейся материальной системе. Сторонники же Эйнштейна выдвинули на первое место именно пространственно-временной аспект, подчиняя ему законы движения физических объектов. Поэтому Пуанкаре связал происшедший переворот в физике только с именем Лоренца, совсем не упоминая Эйнштейна. Согласно Пуанкаре, постулаты геометрии пространства-времени - условное соглашение и недоступны проверке, в то время как принцип относительности - экспериментальная истина. И новая форма этого принципа - преобразования Лоренца. Преобразования Лоренца отличаются от старых преобразований тем, что законы физики относительно них инвариантны.

В чем отличие трактовки Пуанкаре от общепринятой, если и в той и в другой речь идет об одних и тех же свойствах пространства и времени? Прежде всего в источнике происхождения этих свойств. Пуанкаре считал первичным началом новую механику. Другие, наоборот, первичными считают необычные свойства масштабов и часов, получая из них релятивистскую механику, как это делали Эйнштейн и Планк. С точки зрения математического вывода конечных соотношений оба подхода допустимы. Существенное различие между ними проявляется лишь в логике построения теории. Даже известный французский ученый Луи де Бройль, автор исходной идеи волновой механики, писал впоследствии: "Именно эта философская склонность его ума к "номиналистическому удобству" помешала Пуанкаре понять значение идеи относительности во всей ее грандиозности!" Правда, несколькими строчками ниже де Бройль призывает к осторожному обращению с заблуждениями великих.

"Всегда полезно поразмыслить над ошибками, сделанными великими умами, - предостерегает он, - поскольку они часто имели серьезные основания для того, чтобы их сделать, и поскольку эти великие умы всегда обладают проникновенной интуицией, возможно, их утверждения, сегодня рассматриваемые как ошибочные, завтра окажутся истинными". [25]

Сейчас уже очевидно, что взгляды Пуанкаре никакой фактической ошибки не содержали. Истоки непонимания этих взглядов кроются в забвении его ранней работы "Измерение времени", в которой он вскрывает условный характер одновременности. Это центральное понятие было введено в теорию относительности Эйнштейном без тех разъяснений его конвенциональной сущности, которые были даны французским ученым. В результате стало возможным такое ошибочное в своей ограниченности понимание этой теории, при котором основное внимание акцентировалось на "несостоятельности" преобразований Галилея. Ограниченными оказались связанные с этой трактовкой представления о существовании в каждой системе отсчета своего само собой идущего времени и своих пространственных масштабов, истолковываемых в отрыве общих свойств физических процессов.

На этот недостаток принятого им построения теории указал впоследствии и сам Эйнштейн, отметив в своей творческой автобиографии неправомерность отделения масштабов и часов от всего остального мира физических явлений. "Можно заметить, - писал он, - что теория вводит (помимо четырехмерного пространства) два рода физических предметов… Это в известном смысле нелогично; собственно говоря, теорию масштабов и часов следовало бы выводить из решений основных уравнений ( учитывая, что эти предметы имеют атомную структуру и движутся ), а не считать ее независимой от них" [23]. Этим высказыванием Эйнштейн фактически признал более логичным тот путь построения теории быстрых движений, который избрал Лоренц и который был в свое время признан лишь Пуанкаре.[24]

Совпадает ли изложенная мной выше интерпретация преобразований Лоренца с взглядами Пуанкаре. По моему мнению, совпадает, так как согласно излагаемой трактовке этих преобразований, материальной основой пространственно-временных отношений в теории относительности является физический процесс распространения фундаментального сигнала, связывающего между собой структурные элементы любой формы физической материи, в том числе любых часов и масштабов. И это первично. Отсюда следует новая механика. Именно движение фундаментальных сигналов между структурными элементами физической материи обусловливает общие свойства физических процессов. Однако в статье "Полевая модель инертной и тяжелой массы в общей теории относительности" [15] я иду еще дальше и показываю, что инертная и тяжелая массы любых структурных элементов физической материи является следствием связанного состояния нескольких фундаментальных безмассовых частиц. В связи с этим уравнения электродинамики и механики быстрых движений и удовлетворяют преобразованиям Лоренца и порождают новый принцип - единый принцип относительности. Именно поэтому выше я утверждал, что принцип относительности является следствием того обстоятельства, что основой любого пространственно-временного процесса и любой структуры являются безмассовые фундаментальные частицы. 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Демин В.Н. Основной принцип материализма, Москва, Политиздат, 1983

2. Климец А.П. Физика и философия. Поиск истины, "Форт", 1997

3. Эйнштейн А. Собрание научных трудов, т.2, Москва, Наука, 1966

4. Окунь Л.Б. УФН 170 1366 (2000)

5. Угаров В.А. Специальная теория относительности, Москва, Наука, 1977

6. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля, Москва, Наука, 1967

7. Бом Д. Специальная теория относительности, Москва, Мир, 1967

8. Бройль Л. Революция в физике, 1934

9. Климец А.П. О скорости света, 2000,

10.Климец А.П. О световых часах, 2000, или http://aklimets.narod.ru/2postulat.htm

11.Спасский Б.И. Физика для философов, Москва, Издательство Московского университета, 1989 

12. Фок В.А. Физические принципы теории тяготения, ж-л "Вопросы философии", 1966, № 8

13. Александров А.Д. "О философском содержании теории относительности" в сборнике "Эйнштейн и философские проблемы физики ХХ века", Москва, Наука, 1979

14. Трофименко А.П. Теория относительности и астрофизическая реальность, Минск, Наука и техника, 1992

15. Климец А.П. Модель инертной и тяжелой массы в общей теории относительности, 2000, или http://aklimets.narod.ru/Modelmassy.htm

16. Малинин А.Н. Теория относительности в задачах и упражнениях, Книга для учителя, Москва, "Просвещение", 1983

17. Мэтьюз Дж., Уокер Р. Математические методы физики, Москва, Атомиздат, 1972; Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров, Москва, Наука,1968

18. Панченко А.И. Континуум и физика (Философские аспекты). М., “Наука ”, 1975

19. Окунь Л.Б.УФН 158 511 (1989)

20. "История философии" под ред. Ч.С. Кирвеля, Минск, Новое знание, 2001 

21.Мигдал А.Б. "Квантовая физика для больших и маленьких", Москва, Наука, 1989

22. Паули В. "Теория относительности", Москва, Наука, 1983

23. Эйнштейн А. Собрание научных трудов, т.4, Москва, Наука, 1966

24. Панов М.И., Тяпкин А.А., Шибанов А.С. "Анри Пуанкаре и наука начала ХХ века", в сб. Анри Пуанкаре "О науке", Москва, Наука, 1990

25. Бройль Луи де, "По тропам науки", Москва, ИЛ, 1962