Относительность одновременности и преобразования Лоренца

Поскольку традиционный анализ теории относительности мало способствует уяснению ее места в позитивной науке, превращаясь по ходу разбирательства в обмен взаимными оскорблениями, в нашем анализе применен иной способ исследования этой теории – анализ теории относительности в пределах, строго заданных ее начальными условиями. То есть, оставаясь строго в пределах логики Эйнштейна, используя применяемую им методику построения доказательств и объяснения явлений, принимая начальные условия его теории полностью и без критики, делается попытка выяснить истинный физический смысл теории и следствий, из нее вытекающих. Попутно также делается попытка определить подлинное место теории относительности в системе научного знания и применимость ее для объяснения широкого круга явлений, исследуемых современной физической наукой. Создание теории, заменяющей теорию относительности, категорически не входит в число задач настоящего исследования.

Часть 1. Кинематика

Введение

Как известно, «относительность одновременности» является центральным пунктом специальной теории относительности Эйнштейна, который так определяет положение этого пункта в начальных условиях теории: «Оказывается, что принцип постоянства скорости света и принцип относительности противоречат один другому только до тех пор, пока сохраняется постулат абсолютного времени, т. е. абсолютный смысл одновременности. Если же допускается относительность времени, то оба принципа становятся совместимыми; в этом случае, исходя из этих двух принципов получается теория, называемая „теорией относительности“». [1]

В результате применения двух названных принципов Эйнштейн создает теорию, в которой приходит к заключению, что время в движущейся системе отсчета замедляется по отношению ко времени в неподвижной системе, о чем он неоднократно и недвусмысленно заявляет в своих, посвященных теории относительности, работах. При этом он понимает подобное замедление как физическое замедление хода часов в движущейся системе.

Не подвергая сомнению правильность исходных предпосылок (постулатов) теории относительности и не изменяя дальнейших построений теории, строго придерживаясь представлений Эйнштейна о природе и свойствах электромагнитных волн и способах их распространения, попробуем выяснить истинный физический смысл относительности одновременности, релятивистского радикала и выражения для местного времени, содержащегося в рассматриваемых преобразованиях.

Для выяснения физического смысла относительности одновременности рассмотрим сначала статью А. Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел» и проанализируем содержащиеся в ней закономерности.

Чтобы предлагаемый анализ был четко структурирован относительно последовательности и содержания вопросов, рассматриваемых в статьях Эйнштейна, в названиях разделов настоящего исследования использованы оригинальные заголовки разделов статей Эйнштейна, с небольшими изменениями, соответствующими содержанию анализа.

1. Об относительности промежутков времени

Когда Эйнштейн впервые объявляет об относительности одновременности, он, во-первых, отмечает, что это наблюдаемый феномен и не более того, а во-вторых, пользуется для демонстрации этого явления примером с распространением света:

«Представим себе, что к обоим концам стержня (A и B) прикреплены часы, которые синхронны с часами в покоящейся системе, т. е. показания их соответствуют „времени покоящейся системы“ в тех местах, в которых эти часы как раз находятся; следовательно, эти часы „синхронны в покоящейся системе“. Представим себе далее, что у каждых часов находится движущийся с ними наблюдатель и что эти наблюдатели применяют к обоим часам установленный в § 1 критерий синхронности хода двух часов. Пусть в момент времени t_A из A выходит луч света, отражается в B в момент времени t_B и возвращается назад в A в момент времени t^'_A. Принимая во внимание принцип постоянства скорости света, находим: