Перезагрузка знаний » 2016 » Февраль » 2 » Специальная теория относительности - это апория Зенона
15:15:57

Специальная теория относительности - это апория Зенона

Выдержка из сайта Викизнание:
Специальная теория относительности (также известная как частная теория относительности, СТО) – физическая теория, описывающая преобразование законов движения, законов механики, электродинамики и лоренц-инвариантной теории гравитации на основе пространственно-временных отношений в инерциальных системах отсчёта, при скоростях движения, которые могут достигать скорости света. В рамках специальной теории относительности классическая механика Ньютона является приближением низких скоростей. Обобщение СТО, с учётом влияния электромагнитных и гравитационных полей на наблюдаемые и измеряемые пространственно-временные отношения, делается в общей теории относительности (ОТО).

Это - официальное мнение. Тем не менее, уже более ста лет дебаты об истинности СТО не прекращаются. Не прекращаются по той причине, что в теории существуют противоречия и странные выводы. Одна из причин неприятия специальной теории относительности скептиками состоит в том, что принадлежащие объекту размеры физических величин могут зависеть от относительной скорости данного объекта, которая, в свою очередь, зависит от произвольного выбора систем отсчета. Например, одна и та же длина одного и того же протяженного объекта может быть разной в разных системах отсчета.

Значимая атака на СТО была произведена в конце двадцатого века, и касалась она нерелятивистского характера массы. В результате этой атаки, среди инициаторов которой следует выделить американского физика К. Адлера (C. Adler) и российского физика Л.Б.Окуня, понятие релятивистской массы было признано ошибочным и заменено понятием инвариантной (абсолютной) массы. Одновременно была признана ошибочной и заменена на формулу E0=mc2 "самая известная" в мире формула E=mc2. Появление незаметного неспециалистам маленького нолика при букве E в формуле E=mc2 возымело заметные последствия. С 2006 года понятие релятивистской массы и формула E=mc2 в ее изначальной интерпретации были изъяты из учебных программ российской образовательной системы.

- Папа, а масса действительно зависит от скорости, - спросил американского физика К. Адлера его сын.
-Нет! Впрочем, да. На самом деле нет, но не говори об этом своему учителю, - ответил К. Адлер.
На следующий день сын К. Адлера прекратил заниматься физикой.
Из статьи Л.Б.Окуня, опубликованной в журнале «Успехи физических наук», т. 158, вып. 3, 1989, стр. 511-530


СТО породила много парадоксов:
-Парадокс шеста и сарая
-Парадокс диска
-Парадокс Альфы Центавра
-Парадокс подводной лодки
-Парадокс Белла и т.д.

Или взять тот же парадокс близнецов: как долго тема отсрочки старости будоражила умы людей! Релятивисты говорят: это кажущийся парадокс. Стоп-стоп-стоп: в апории Зенона "Ахиллес и черепаха"



описан тоже кажущийся эффект, но мы же не используем его в физике для описания реальных процессов!

Или все же используем???

Похоже, мы забыли мудрость древних: если в теории есть хоть один парадокс, то и вся теория парадоксальная. А прислушаться к совету наших предков есть смысл: именно они на примерах парадоксов и апорий (апория, в отличие от парадокса, является вымышленной, логически верной ситуацией (высказыванием, утверждением, суждением или выводом), которая не может существовать в реальности) существенно обогатили сокровищницу мировых знаний. Сначала парадоксы рассматривались только как продукт философских измышлений, теперь наука признала их полноправными членами сообщества научных проблем. В настоящее время известны парадоксы: математические, статистические, вероятностные, связанные с бесконечностью, геометрические или топологические, химические, физические, философские, логические, парадоксы самореференции (самоотносимости), определений, выбора и т.д. и т.п. Поскольку СТО относится к науке, то будем искать повторяющийся цикл, поскольку замечено, что парадоксы в науке возникают там, где теория не описывает процессы должным образом, и все они имеют одно общее свойство - самоприменимость (циркулярность).

Начнем поиск парадоксальности СТО с вопроса: почему эта теория не выводится из общей точки нахождения подвижной и неподвижной систем отсчета? Например, движущаяся со скоростью v система отсчета поравнялась с неподвижной системой и испустила световой сигнал. Причем, непременным и принципиальным условием начала вывода математических уравнений в СТО должно быть совмещение точек нахождения подвижной и неподвижной систем. Что это значит в реальности? Это значит, что мы, находясь в неподвижной системе, ничего не знаем о приближающемся объекте и наша задача состоит в том, чтобы в момент касательного прохождения объекта, начать наблюдать за ним, используя методику Эйнштейна. И здесь возникает щепетильный момент: время распространения светового сигнала от подвижной к неподвижной системе (и наоборот) будет равно нулю. Исходя из такого условия, создать СТО (описать движение в рамках СТО) не получится и подвижная система не тронется с места. Парадокс? Не просто парадокс, а известная с древности апория Зенона "Дихотомия":



А вот и циркулярность (наличие повторяющегося цикла) в СТО: в самом начале постановки задачи подвижной системе отсчета требуется испустить световой сигнал, чтобы за то время t, пока сигнал достигнет неподвижной системы, она успела переместиться на расстояние s=vt. А дальше - дело техники: составляются уравнения (преобразования Лоренца), вычисляются коэффициенты отношений временных промежутков и перемещений и получаются знаменитые формулы СТО:



где c — скорость света.

Все: для СТО, кроме одного-единственного цикла, больше ничего не надо. Ну какой смысл его дублировать без конца и края, если таких циклов - бесконечное количество? В момент t0 подвижная система испустила световой сигнал и, пока сигнал распространялся к неподвижной системе, она переместилась на расстояние s=vt. По прошествии этого цикла подвижная система опять испустила сигнал и опять переместилась. И так далее. Если система удаляется от неподвижной системы, то время распространения сигнала увеличивается, поскольку увеличивается расстояние между системами. Это увеличение - бесконечное. А если система приближается к неподвижной системе, то встретятся ли они? Ответ однозначный: НИКОГДА. Придадим черепашью скорость ранее неподвижной системе - получим апорию Зенона "Ахиллес и черепаха". Согласно закольцованности отношений, любой сторонник СТО может смело встать на пути мчащегося навстречу поезда, не рискуя быть сбитым:



По той причине, что циклы будут бесконечно долго приближаться к нулю, но так и не достигнут его. Так кто рискнет воспользоваться выводами СТО и встанет на пути движущегося поезда? Ай да Эйнштейн! Ловко он придумал!




Напомним, что апория, в отличие от парадокса, является вымышленной, логически верной ситуацией (высказыванием, утверждением, суждением или выводом), которая не может существовать в реальности. Апория "Дихотомия" в одной из интерпретаций звучит так: прежде чем движущееся тело пройдет весь путь, оно должно пройти половину пути, а до этого - четверть и т.д.; но поскольку этот процесс мысленного деления бесконечен, то движение никогда не может начаться. Мы это ранее и получили в случае, когда попробовали получить цикл отношений в момент нахождения подвижной и неподвижной систем отсчета в общей точке. Условия, данные Зеноном в апории "Дихотомия", логических ошибок не содержат. Умозаключение, сделанное Зеноном, можно сформулировать так: поскольку бесконечная последовательность bi не имеет первой точки, невозможно побывать в каждой из точек этой последовательности, т.е. нельзя начать движение. В другом варианте апория звучит так: чтобы пройти какое бы то ни было, пусть даже самое малое расстояние, надо сначала пройти его половину, а прежде всего - половину этой половины и т.д. без конца, поскольку любой отрезок линии можно делить до бесконечности. И в самом деле, если непрерывная величина (в приведенном случае - отрезок линии) мыслится как существующее в данный момент бесконечное множество точек, то "пройти", "просчитать" все эти точки ни в какой конечный отрезок времени невозможно. Это мы получили при приближении подвижной системы к неподвижной. Единственное отличие апории "Дихотомия" от СТО заключается в том, что Зенон делил отрезки пополам, а в случае СТО деление задается перемещением светового сигнала.

Таким образом, мы удостоверились, что СТО по своей сути является набором апорий, или вымышленных ситуаций. Формулы СТО никак нельзя вывести из начальных условий, когда покоящаяся и движущаяся СО находятся в общей точке. И, вообще, по условиям СТО, движущаяся СО даже не сдвинется с места. А это есть апория "Дихотомия". Кроме того, быстро движущаяся СО НИКОГДА не догонит медленно ползущую СО, что есть апория "Ахиллес и черепаха". Но как же так: СТО лежит в основе современной физики. А это - нонсенс.

Парадокс возникает, когда рассматриваются отношения: отрезок - к отрезку, число - к числу и т.д. при исследовании динамики, а также при наличии цикличности отношений.
В СТО это все есть.
Вопрос заключается в том, к какому типу парадоксов относится СТО. В "Дихотомии" отрезки делятся пополам. Но мы нашли и вариант апории "Ахиллес и черепаха". В СТО деление производится несколько по-иному. По гиперболической функции. Можно ли считать, что СТО - это конгломерат апорий, или, все же, из-за разного принципа деления отрезков, СТО является новым типом парадоксов? Для более точного вывода необходим скрупулезный анализ СТО на предмет соответствия парадоксам.

Для примера рассмотрим опасность построения теорий на принципе отношений (комментарий Федорова В.В. на физическом форуме по данной теме). Суть примера заключается в следующем:
Из пункта А в пункт В одновременно выехала машина и вышел пешеход.



Скорость движения машины c = Сonst, и пешехода v = const. Машина, доехав до пункта В, развернулась и поехала в обратном направлении с той же скоростью. Показать, при каком соотношении скоростей время в пути пешехода будет в два раза больше времени, затраченного машиной для преодоления пути от пункта В до встречи с пешеходом в пункте D.

Ответ: Задача не имеет решения.

Действительно, из рисунка видно, что для доказательства должны выполняться соотношения:
t1+t2=2t2
υ(t1+t2)−c(t1−t2)=0.


Эта простая задачка приведена совсем не случайно, поскольку в ее формулировке виден не аналог, а описание возможного эксперимента, результат которого является основанием для необходимости проведения углубленного анализа эйнштейновского доказательства теории преобразования координат и времени его почитателями.

СТО математическими доводами опровергать бессмысленно. По той причине, что СТО - целый набор апорий, а апория, как известно, является вымышленной, логически верной ситуацией, которая не может существовать в реальности. Однако, кроме парадоксов и апорий, существуют еще и софизмы: (греч. sophisma — хитрая уловка, измышление) — рассуждение, кажущееся правильным, но содержащее скрытую логическую ошибку и служащее для придания видимости истинности ложному утверждению. В связи с этим, для СТО требуется скрупулезный философский анализ с последующим окончательным вердиктом о ее применимости в физике.

В заключение приведем выписку из Вики:
//ru.wikipedia.org/wiki/Апории_Зенона

Д. Гильберт и П. Бернайс в монографии «Основания математики» (1934) замечают по поводу апории «Ахиллес и черепаха»[31]:

Обычно этот парадокс пытаются обойти рассуждением о том, что сумма бесконечного числа этих временных интервалов всё-таки сходится и, таким образом, даёт конечный промежуток времени. Однако это рассуждение абсолютно не затрагивает один существенно парадоксальный момент, а именно парадокс, заключающийся в том, что некая бесконечная последовательность следующих друг за другом событий, последовательность, завершаемость которой мы не можем себе даже представить (не только физически, но хотя бы в принципе), на самом деле всё-таки должна завершиться.

Серьёзные исследования апорий Зенона рассматривают физическую и математическую модели совместно. Р. Курант и Г. Роббинс полагают, что для разрешения парадоксов необходимо существенно углубить наше понимание физического движения[32]. С течением времени движущееся тело последовательно проходит все точки своей траектории, однако если для любого ненулевого интервала пространства и времени нетрудно указать следующий за ним интервал, то для точки (или момента) невозможно указать следующую за ней точку, и это нарушает последовательность. «Остаётся неизбежное расхождение между интуитивной идеей и точным математическим языком, предназначенным для того, чтобы описывать её основные линии в научных, логических терминах. Парадоксы Зенона ярко обнаруживают это несоответствие.»

Гильберт и Бернайс высказывают мнение, что суть парадоксов состоит в неадекватности непрерывной, бесконечно делимой математической модели, с одной стороны, и физически дискретной материи, с другой[33]: «мы вовсе не обязательно должны верить в то, что математическое пространственно-временное представление движения имеет физическое значение для произвольно малых интервалов пространства и времени». Другими словами, парадоксы возникают из-за некорректного применения к реальности идеализированных понятий «точка пространства» и «момент времени», которые не имеют в реальности никаких аналогов, потому что любой физический объект имеет ненулевые размеры, ненулевую длительность и не может быть делим бесконечно.

Близкие точки зрения можно найти у Анри Бергсона и у Николя Бурбаки. Согласно Анри Бергсону[34]:

Противоречия, на которые указывает школа элеатов, касаются не столько самого движения как такового, сколько того искусственного преобразования движения, которое совершает наш разум.

Бергсон полагал, что есть принципиальная разница между движением и пройденным расстоянием. Пройденное расстояние можно произвольно делить, между тем как движение произвольному делению не поддаётся. Каждый шаг Ахиллеса и каждый шаг черепахи должны рассматриваться как неделимые. Это же относится и к полёту стрелы:

Истина заключается в том, что если стрела выходит из точки А и попадает в точку В, то ее движение АВ так же просто, так же неразложимо — поскольку это есть движение, — как напряжение пускающего ее лука.
— Бергсон А. Творческая эволюция. Глава четвёртая. Кинематографический механизм мышления и механистическая иллюзия. Взгляд на историю систем, реальное становление и ложный эволюционизм
Согласно Николя Бурбаки[35]:

Вопрос о бесконечной делимости пространства (бесспорно, поставленный ещё ранними пифагорейцами) привёл, как известно, к значительным затруднениям в философии: от Элеатов до Больцано и Кантора математики и философы не в силах были разрешить парадокса — как конечная величина может состоять из бесконечного числа точек, не имеющих размера.

Замечание Бурбаки означает, что необходимо объяснить: каким образом физический процесс за конечное время принимает бесконечно много различных состояний. Одно из возможных объяснений: пространство-время в действительности является дискретным, то есть существуют минимальные порции (кванты) как пространства, так и времени[36]. Если это так, то все парадоксы бесконечности в апориях исчезают. Ричард Фейнман заявил[37]:

Теория, согласно которой пространство непрерывно, мне кажется неверной, потому что [в квантовой механике] она приводит к бесконечно большим величинам и другим трудностям. Кроме того, она не дает ответа на вопрос о том, чем определяются размеры всех частиц. Я сильно подозреваю, что простые представления геометрии, распространенные на очень маленькие участки пространства, неверны.


.........................................
Дави́д Ги́льберт (нем. David Hilbert; 23 января 1862 — 14 февраля 1943) — немецкий математик-универсал, внёс значительный вклад в развитие многих областей математики. В 1910—1920-е годы (после смерти Анри Пуанкаре) был признанным мировым лидером математиков.
Па́уль Исаа́к Берна́йс нем. Paul Isaac Bernays, 17 октября 1888, Лондон — 18 сентября 1977, Цюрих) — швейцарский математик, известный своими работами в области математической логики, аксиоматической теории множеств и философии математики.
Ри́хард Ку́рант (нем. Richard Courant; 8 января 1888, Люблинец, Германская империя, ныне Польша — 27 января 1972, Нью-Йорк, США) — немецкий и американский математик, педагог и научный организатор.

Герберт Эллис Роббинс (англ. Herbert Ellis Robbins; 12 января 1915, Ньюкасл, Пенсильвания, США — 12 февраля 2001, Принстон, Нью-Джерси, США) — американский математик и статистик.

Анри́ Бергсо́н (фр. Henri Bergson; 18 октября 1859 года, Париж — 4 января 1941 года, там же) — французский философ, представитель интуитивизма и философии жизни[1]. Профессор Коллеж де Франс (1900—1914), член Французской академии (1914). Лауреат Нобелевской премии по литературе 1927 г. «в признание его богатых и оживляющих идей, и превосходного мастерства, с которым они были представлены»[2].

Николя́ Бурбаки́ (фр. Nicolas Bourbaki) — коллективный псевдоним группы французских математиков (позднее в неё вошли несколько иностранцев), созданной в 1935 году.

Ри́чард Фи́ллипс Фе́йнман (Фа́йнман) (англ. Richard Phillips Feynman; 11 мая 1918 — 15 февраля 1988) — выдающийся американский учёный.
Просмотров: 1618 | Добавил: vladimirphizik7226 | Теги: специальная теория относительности, апория зенона дихотомия, Парадокс, СТО | Рейтинг: 5.0/1

Метафизика – исследование общих черт структуры мира и наших методов проникновения в эту структуру.

- Макс Борн, один из создателей квантовой теории

Метафизика – это обыкновенная физика, только в руках ученого, который слишком далеко ходит за фактами.

- Сэмюэль Батлер

Есть только две поистине захватывающие темы, достойные серьёзных рассуждений: сплетни и метафизика.

- Иосиф Александрович Бродский

Метафизика – то, что над физикой
Словарь СЗЕФ: метафизика – это философское учение о граничных внеопытных принципах и началах бытия, знания и культуры
Джорд Элиот: Я верил в числа и термины, уравнения и логику, в здравый смысл... Но, проведя жизнь в подобных изысканиях, я не знаю, что такое логика, что определяет здравый смысл... Я прошел долгий путь через физику, метафизику, иллюзию... и обратно. И я сделал самое важное из своих открытий. Главное открытие моей жизни - логичные основания можно выявить только в таинственных уравнениях любви.
Перезагрузка