Астрофизика, кванты и теория относительности - Каррелли А.
Скачать (прямая ссылка):
ЛИТЕРАТУРА
I*. Albert Einstein: Philosopher-Scientist, ed. Schilpp P., N. Y., Tudor Publ. Co., 1951.
2*. Reichenbach #., The Philosophy o! Space and Time, N. Y., 1958.
3*. Грюнбаум Л. Философские проблемы пространства и времени. — М.: Прогресс, 1969.
4*. Эйнштейн и философские проблемы физики XX века: Сб. статей. — М.: Наука, 1979.
5*. Брагинский В. Б., Панов В. И. — ЖЭТФ, 1971, т. 61, вып. 3, с. 873—879. 6*. Мизнер Ч., Торн К.у Уилер Дж. Гравитация. В 3-х томах. Т. 2.— М.: Мир, 1977, с. 25—26.
7*. Синг Дж. JI. Общая теория относительности. — М.: ИЛ, 1963.
4
Теория относительности и ее обобщения
Э. Реками')
А. Новый подход к специальной теории относительности: частицы, античастицы, тахионы
1. Введение
В части А рассматриваются следующие вопросы:
1. Переформулировка специальной теории относительности {СТО) в основном посредством добавления к имеющимся двум постулатам постулата (запаздывающей) причинности с тем, чтобы явно запретить передачу информации в прошлое. Такая трактовка причинности в рамках СТО приведет нас к предсказанию существования антивещества в чисто релятивистском смысле.
2. Исследование возможности распространения СТО на движущиеся быстрее света инерциальные системы отсчета, а также на сверхсветовые объекты и введение тем самым расширенной теории относительности. Такое расширение рамок теории относительности приведет нас к лучшему пониманию обычной релятивистской физики (например, СРГ-теоремы, так называемых кроссинг-соотношений в физике элементарных частиц, связи между веществом и антивеществом, смысла опережающих решений и т. д.).
3. Краткое изложение других возможных обобщений релятивистских теорий (таких, как проективная теория относительности и конформная теория относительности) в основном с интуитивной точки зрения.
Прежде чем продолжать, напомним следующее. В своей первой основополагающей статье по специальной теории относительности Эйнштейн ([74], см. также [176]) после введения преобразований Лоренца рассмотрел сферу, движущуюся со скоростью и вдоль оси х, и показал, что (вследствие относительного движения) в покоящейся системе отсчета эта сфера кажется эллипсоидом с полуосями
ax = R(l— р2)'7’, ay — az = R, р®и/с. (1)
В этом месте Эйнштейн добавил: «При и = с все движущиеся объекты, наблюдаемые из «покоящейся» системы, сплющиваются и превращаются в плоские фигуры. Для скоростей,
!) Е. Recami, Институт теоретической физики, Университет г. Катанья, Италия.
54
Э. Реками
превышающих скорость света, наши рассуждения теряют смысл; впрочем, из дальнейших рассуждений будет видно, что скорость света в нашей теории играет роль бесконечно большой скорости». (Cm. также [215].)
Эйнштейн обратил внимание на тот очевидный факт, что при и > с величина ах становится чисто мнимой: если ах = =S ах(и), то1)
ах (U) — ± iaxt U = с2/и. (2)
Эйнштейн отметил также, что в его теории относительности скорость света с играет роль, аналогичную той, какую играет бесконечная скорость и = оо в галилеевой теории относительности [87].
При обсуждении второго из перечисленных выше вопросов мы увидим, в каком смысле вышеприведенные утверждения справедливы, а также рассмотрим, могут ли они (по крайней мере частично) быть пересмотрены и каким образом.
Часть А в значительной степени основывается на работах, выполненных автором в сотрудничестве с Кальдиролой (Милан), Миньяни (Рим), Павшичем (Любляна), Циино (Палермо) и другими.
Обратимся теперь к первому вопросу.
2. Пересмотр постулатов специальной теории относительности
Специальная теория относительности может служить типичным примером при обсуждении проблемы причинности в физике. В качестве «основы» в ней рассматривается четырехмерное псевдоэвклидово пространство-время.
Напомним, что надлежащий выбор постулатов СТО производится следующим образом [22, 94, 95, 132, 196]:
1. Первый постулат (принцип относительности): «Физические законы механики и электромагнитной теории ковариантны (т. е. инвариантны по форме) при переходе от наблюдателя в одной инерциальной системе отсчета к наблюдателю в другой инерциальной системе отсчета». Отметим, что этот постулат не налагает никаких ограничений на относительную скорость и обоих наблюдателей в инерциальных системах отсчета. Этот постулат следует из того условия, что все инерциальные
1) Априори O2 — 1)1/2 = ±i'(l — р2)поскольку (±02=7“"1» c^. ниже. В дальнейшем всегда будет подразумеваться, что (I — р2) представляет собой решение для верхней полуплоскости при P2 > 1.
4. Теория относительности и ее обобщения
55
системы отсчета должны быть эквивалентны между собой (строгое определение эквивалентности см. в разд. 4.6) 1J.
2. Второй постулат: «Пространство-время является одно-
родным, а пространство является изотропным». Этот постулат подтверждается тем фактом, что из него следуют законы сохранения энергии, импульса и момента количества движения, которые хорошо согласуются с опытом, по крайней мере в нашей «локальной» области пространства-времени.
