Реликтовый фон, относительность, динамика, спин - Пилепских Н.
ISBN 978-3-659-23496-5
Скачать (прямая ссылка):
Формально теория вытекает из следования принципу относительности -ковариантности уравнений, и постулата постоянства скорости света как
58
основания для установления группы преобразований пространства-времени -группы Лоренца [6, с. 100].
Таким образом, формализм теории относительности - это принцип относительности и группа Лоренца.
Ослабим ограничения на формализм теории относительности, вытекающие как из принципа относительности, так и из выбора группы преобразований пространства-времени.
О принципе относительности.
Исходя из анализа множества экспериментов по определению скорости движения Земли относительно эфира, давших отрицательные результаты, А. Пуанкаре, начиная с работы 1895 г., декларирует принципиальную невозможность выявления абсолютного движения [7]. В докладе на Конгрессе искусства и науки в Сент-Луисе в 1904 г. это наблюдение Пуанкаре формулирует уже в виде принципа относительности: «...Законы физических явлений должны быть одинаковыми для неподвижного наблюдателя и для наблюдателя, совершающего равномерное поступательное движение, так что мы не имеем и не можем иметь никакого способа определять, находимся мы в подобном движении или нет...» [8, с. 9]. В таком виде он и включен в парадигму.
Принцип относительности появляется у Пуанкаре как обобщение значительного экспериментального материала. Однако то, что система отсчета, в которой изотропен реликтовый фон, может рассматриваться как выделенная, не согласуется с формулировкой принципа относительности. Факт наличия выделенной системы отсчета - системы отсчета, в которой изотропен реликтовый фон, в контексте теории относительности, следует трактовать, по-видимому, как возвращение электромагнитному излучению статуса обычного волнового процесса.
Желая сохранить интуитивную привлекательность и конструктивность идеи Пуанкаре об относительности, следует, по-видимому, переформулировать принцип относительности в «ослабленной» форме: для наблюдателей,
находящихся в различных инерциальных системах отсчета, физические законы должны представляться в одинаковой форме. Дальнейшее рассмотрение покажет разумность данного предположения.
О преобразованиях пространства-времени - группе Лоренца.
Группа Лоренца определена А. Пуанкаре в работе 1905 г. [9] в результате анализа и уточнения работы Лоренца [10]. Группа возникает из требования удовлетворения уравнений Максвелла (уравнений эфира) принципу относительности во всех порядках по величине относительной скорости v/c, где v - скорость движения системы относительно эфира, а с - скорость света
[10]. При попытке это установить, Лоренц, разумеется, не мог не учесть гипотезу о сокращении размеров тел в направлении движения, позволившую ему интерпретировать эксперимент Майкельсона-Морли [11]. И,
действительно, первым шагом преобразований становится введение Лоренц-фактора k = (l—vVс2)1/2 (см. [10], с. 70, соотношение (3)). Дальнейшее
59
получение представления группы в виде преобразований Лоренца - дело техники.
Известно, что симметрии уравнений Максвелла - уравнений эфира -существенно шире, чем группа Лоренца - группа псевдоевклидовых поворотов пространства-времени в частном представлении - в виде, установленном Лоренцем-Пуанкаре [12]. Исключительность этого представления с точки зрения физики, во всяком случае, на момент ее появления (1905 г.), состоит только в одном - в том, что из такого представления следует формальное выражение гипотезы Фитцджеральда-Лоренца [11].
Таким образом, отказ от гипотезы Фитцджеральда-Лоренца формально можно рассматривать как логическую возможность либо замены представления группы псевдоевклидовых вращений, сохраняющей вид физических законов в различных инерциальных системах отсчета, либо - более радикальный вариант
- замены самой группы преобразований.
Выбор среди альтернатив, конечно, за экспериментом.
Далее рассмотрена одна из возможностей построения релятивистской теории, получающаяся при замене представления гиперболических вращений в пространстве-времени в виде Лоренца, на их представления гиперболическими функциями. Указания на такую возможность следуют из проведенных ранее рассмотрений [4-5].
7.3. Кинематические аналогии пространства-времени в кинематике частиц
При рассмотрении кинематики пространства-времени усматривается простая измерительная процедура, сводящаяся к измерению промежутков времени и пространственных интервалов: в каждой точке пространства, координата которой известна, расположен наблюдатель с абсолютными часами. Иная ситуация с динамическими параметрами (масса, импульс, сила и пр.). Определение этих величин предполагает взаимодействие, что, в свою очередь, должно опираться на «релятивистские» динамические представления и
соответствующие измерительные процедуры.
Поэтому на этой стадии изложения получение релятивистских соотношений для динамических величин возможно путем аналогий и допущений в надежде (и, как показано в последующих работах - не
безосновательных), что следствия найдут экспериментальное подтверждение.
Итак, релятивистская кинематика пространства-времени основывается на объединении пространственных и временных интервалов в один объект -интервал ds = (c0dt, dr) в евклидовом пространстве-времени (c0t, г). В частности, для частицы, движущейся относительно лабораторной системы отсчета
