Здравейте,
В тази тема ще изложа аргументи, че Специалната Теория на Относителността (СТО) не отговаря
на физическата реалност, в която живеем.
Както ще покажа, според СТО разстоянието между един стационарен и един подвижен наблюдатели
има две различни величини, в зависимост от коя страна се смята: от страната на стационарния
наблюдател или от страната на подвижния.
Това, разбира се, няма физически смисъл. В нашата геометрично-плоска вселена, разстоянието
между всеки две точки има само една величина, без значение от коя страна се изчислява.
(Заради многото цифри, темата се получи доста суха и безинтересна. За разбирачите на СТО,
обаче, тя съдържа някои много интересни детайли.)
Примерът с ракетата и земята
За целите на текущата дискусия ще използвам следния идеализиран пример:
Инерциално-летяща ракета преминава над два контролни пункта на земята: А и В.
Ракетата се движи със скорост с/2 спрямо земята, а разстоянието между А и В е такова,
че ракетата го изминава за 2 секунди. Тоест, АВ = (c/2)*2 = 1c километра.
Съгласно правилата на СТО, относителното движение на ракетата и земята се описва с две
отправни системи - една стационарна и една движеща се - преводът на координати между които
се извършва с Лоренцовите трансформации.
Нека да приемем земята за стационарна и нека момент (t=0) е моментът, в който ракетата
преминава през точка А в земната отправна система. Нека това да бъде и моментът, в който
началата на земната и ракетната отправни системи съвпадат.
След две секунди време, в момент (t=2), ракетата достига до точка В в земната отправна
система. Така за движението на ракетата в тази система получаваме:
Движение на ракетата
Начална точка на движение:
А(x=0, t=0)
Крайна точка на движение:
В(x=1с, t=2)
Изминато разстояние:
Δx = (1с-0) = 1с (км)
Изтекло време:
Δt = (2-0) = 2 (сек)
Относителна скорост:
v = Δx/Δt = с/2 (км/с)
Както е прието, изминатото разстояние и изтеклото време се изчисляват като разликата между
крайните и началните координати на движението.
Нека сега погледнем същото това движение от перспективата на движещата се ракета. В нейната
отправна система тя е в покой, докато точките А и В са тези, които се движат.
Ответните координати на тези точки в ракетната отправна система се намират като приложим
правата Лоренцова трансформация в началния и крайния моменти на движението. За яснота
тук са показани само резултатите от трансформацията, а 'γ' е коефициентът на Лоренц:
А(x=0, t=0) -> А'(x'=0, t'=0)
А(x=0, t=2) -> А'(x'=-γc, t'=γ2)
В(x=1с, t=0) -> В'(x'=γc, t'=-γ/2)
В(x=1с, t=2) -> В'(x'=0, t'=γ3/2)
От тези координати намираме следното за движението на точките А' и В' в ракетната система:
Движение на точка А'
Движение на точка В'
Начална точка на движение:
А'(x'=0, t'= 0)
В'(x'=γc, t'=-γ/2)
Крайна точка на движение:
А'(x'=-γc, t'=γ2)
В'(x'=0, t'=γ3/2)
Изминато разстояние:
Δx' = (-γc-0) = -γc (км)
Δx' = (0-γc) = -γc (км)
Изтекло време:
Δt' = (γ2-0) = γ2 (сек)
Δt' = (γ3/2-(-γ/2)) = γ2 (сек)
Относителна скорост:
v' = Δx/Δt = -с/2 (км/с)
v' = Δx/Δt = -с/2 (км/с)
Съвсем очаквано получихме идентични параметри за движението на точките А' и В' в ракетната
отправна система. Забележителни тук са минусовите знаци на скоростите и разстоянията, които
указват отрицателна посока на движение на точките А' и В': те се движат от дясно наляво
спрямо ракетата.
Разбор
Горните резултати са обобщени в следната таблица, като за удобство тук са показани
абсолютните стойности на съответните величини:
Стационарна система
Подвижна система
Изминато разстояние:
S = 1с
S' = γc
Изтекло време:
T = 2
T' = γ2
Относителна скорост:
v = с/2
v' = с/2
Както се вижда в таблицата, относителната скорост между земята и ракетата е една и съща и
в двете отправни системи. За сметка на това, обаче, изминатото разстояние и изтеклото време са
различни: в подвижната система те са увеличени с коефициент γ в сравнение със стационарната
система. Тоест, те са разширени.
Сега ще покажем, че подобно разширение е физически безсмислено.
Покрай СТО ние сме възприели идеята, че времето тече различно в подвижни и стационарни
отправни системи - и горната таблица показва именнно това: относителното движение на
ракетата и земята отнема различно време в двете системи.
Освен различното време, обаче, горната таблица показва, че изминатите разстояния също са
различни в двете системи: ако разстоянието АВ в земната система е 1с, то ответното разстояние
А'В' в ракетната система е разширено до γc, където (γ > 1).
Щом времената в две отправни системи са различни, значи всяка от тях има свое собствено време
(иначе времето щеше да е едно). Същият принцип важи и за пространството: щом то е разширено
в една отправна система, но не в друга, значи тези две системи очевидно не делят едно общо
пространство, а всяка от тях има свое собствено пространство.
Работата е там, че времето е абстракция и нищо не ни пречи да имаме колкото си поискаме
времена във вселената. Вселенското пространство, от друга страна, е едно единствено и е общо
за всички материални тела във вселената. Така че няма как две отправни системи да имат свои
собствени пространства, след като по условие във вселената има само едно пространство.
Значи идеята, че пространството в подвижната отправна система е разширено, е физически
безсмислена. Тя изисква съществуването на повече от едно пространства във вселената - а това
не отговаря на реалността.
Нека също така да забележим, че разстоянието АВ, което ракетата изминава в земната отправна
система, представлява разстоянието между началата на земната и ракетната системи. Същото важи
и за разстоянието А'В' в ракетната отправна система.
Съответно ако в началата на двете отправни системи поставим по един физически наблюдател,
то разстоянието АВ ще бъде разстоянието между двата физически наблюдателя в земната отправна
система, докато А'В' ще представлява същото това разстояние в ракетната отправна система.
В Нютоновата физика тези две разстояния са еднакви, тъй като разстоянията са инвариантни и
не зависят от гледната точка. В СТО, обаче, това явно не е така. Двете разстояния са различни и
както е видно в горната таблица, са свързани със следната зависимост:
А'В' = γАВ, γ > 1
Както посочихме в увода, обаче, разстоянието между всеки две точки в нашата геометрично-плоска
вселена има само една величина. Така че постановката на СТО, че разстоянията АВ и А'В' са различни,
пак излиза физически безсмислена - този път по съвсем друг критерий.
Пътят на светлината
За да сме сигурни, че горните резултати и съждения не са продукт на грешка, сега ще направим
още едни изчисления.
Нека пак да се върнем към примера с ракетата и земята и да си представим, че в момент (t=0)
от точка А в земната отправна система е излъчен лъч светлина към точка В.
Тъй като разстоянието между А и В е 1с, лъчът ще пропътува това разстояние за една секунда
и ще достигне до точка В в момент (t=1). Ако там той бъде отразен обратно, той ще достигне
до точка А след още една секунда в момент (t=2).
След като знаем пътя на светлината в стационарната отправна система, сега искаме да проверим
дали тя изминава същия път и в подвижната отправна система. Според Нютоновата физика пътят
ще бъде същият; въпросът е дали това е така и според СТО.
Долната таблица описва двупосочното движение на светлинния лъч и в двете отправни системи.
На горния ред е пътят на отиване (А до В и А' до В'), а на долния ред е пътят на връщане.
Примовите координати са изчислени с правата Лоренцова трансформация, като за яснота и тук
са показани само резултатите от трансформацията; 'γ' е коефициентът на Лоренц:
Стационарна система
Подвижна система
Начална точка на движение:
А(x=0, t=0)
А'(x'=0, t'=0)
Крайна точка на движение:
В(x=1c, t=1)
В'(x'=γc/2, t'=γ/2)
Изминато разстояние:
Δx = (1c-0) = 1c (км)
Δx' = (γc/2-0) = γc/2 (км)
Изтекло време:
Δt = (1-0) = 1 (сек)
Δt' = (γ/2-0) = γ/2 (сек)
Скорост на светлината:
v = Δx/Δt = с (км/с)
v' = Δx/Δt = с (км/с)
Начална точка на движение:
В(x=1c, t=1)
В'(x'=γc/2, t'=γ/2)
Крайна точка на движение:
А(x=0, t=2)
А'(x'=-γc, t'=γ2)
Изминато разстояние:
Δx = (0-1c) = -1c (км)
Δx' = (-γc-γc/2) = -γ3c/2 (км)
Изтекло време:
Δt = (2-1) = 1 (сек)
Δt' = (γ2-γ/2) = γ3/2 (сек)
Скорост на светлината:
v = Δx/Δt = -с (км/с)
v' = Δx/Δt = -с (км/с)
Като сумираме абсолютните величини на разстоянията, които светлината изминава в двете посоки,
както и времената, за които светлината изминава тези разстояния, получаваме следното:
Стационарна система
Подвижна система
Сумарно изминато разстояние:
S = 2с
S' = γ2c
Сумарно изтекло време:
T = 2
T' = γ2
Скорост на светлината:
v = с
v' = с
В таблицата е видно, че докато скоростта на светлината е една и съща и в двете системи, то
изминатото от светлината разстояние в подвижната система е увеличено с коефициент γ в
сравнение със стационарната система. Същото важи и за времето на движение на светлината.
Тези резултати показват същата зависимост между ответните разстояния АВ и А'В', която
намерихме и горе:
А'В' = γАВ, γ > 1
Коментар
СТО постулира, че скоростта на светлината е една и съща във всички отправни системи (или
инвариантна) и това се показва много добре в горните изчисления. Същите тези изчисления,
обаче, показват и нещо друго много важно: че според СТО разстоянията не са инвариантни,
а имат различни величини в различните отправни системи.
Горе дадохме два отделни примера за тази вариантност (променливост) на разстоянията,
които също така показват и стъпките, с които тя може да бъде възпроизведена.
Единият от примерите - този със светлинния лъч - в същност описва техниката на СТО за
синхронизация на часовници. Това означава, че вариантността на разстоянията се илюстрира с
една от базовите постановки на СТО. Тоест, тук не става дума за някаква странна особеност
на теорията, а за нейна основна характеристика.
Инвариантността на разстоянията е дълбоко заложена в нашето разбиране за вселената и от тази
гледна точка е шокиращо, че дисидентската позиция на СТО по този въпрос въобще не се обсъжда
в литературата. Възможно ли е никой да не забелязва, че разстоянията в СТО не са инвариантни?
Или може би това се знае, но се премълчава?
Какъвто и да е отговорът, фактът е, че в литературата няма и дума за този принципен аспект
на теорията, а той е от решаващо значение за нейната валидност.
Както посочихме по-горе, например, щом приемаме, че вселената има плоска/Евклидова геометрия,
то също така трябва да приемем и че СТО невалидна - по силата на това, че разстоянията в едно
Евклидово пространство са инвариантни, докато според СТО те не са.
Благодаря за вниманието.
Георги Станимиров, програмист
©2020, всички права запазени
