Três principais fenômenos relativísticos, seus mecanismos e relações

Descobrimos anteriormente que o verdadeiro partículas elementares não consistem em partes separadas, mas podem ser descritas como correntes de deslocamento curvilíneas fechadas no vácuo (éter). Como a corrente curvilínea (e a corrente, como a velocidade, é uma grandeza vetorial porque tem direção) é uma corrente acelerado, então a corrente curvilínea é a corrente variável(da mesma forma que o movimento ao longo de uma trajetória curvilínea uniforme em módulo de velocidade é acelerado). Algum corrente alternada(incluindo a corrente de polarização) causa fenômenos de indução. Em outras palavras, em torno da variável (e, portanto, em torno de curvilíneo) surge a corrente campo elétrico de indução E. Este é o chamado campo "eletrostático" em torno de partículas carregadas. E a "carga" da partícula q é apenas uma maneira feita pelo homem de estimar numericamente algum parâmetros deste campo. Na verdade, a carga é reduzida para divE. Este é o mecanismo de origem das cargas elementares. Por que, sob certas condições, correntes de deslocamento fechadas curvilíneas no éter podem existir de forma estável, descrevemos anteriormente: isso é o resultado da ação simultânea de forças "magnéticas" e "indutivas" entre seções microscópicas de tais correntes. Segue-se desta descrição que a partícula está "dentro" de um vórtice de éter polarizado girando na velocidade da luz. Do lado de fora, parece um campo elétrico constante centralmente simétrico. É um resultado inerente do arranjo interno das partículas. Assim, a partícula consiste em condicionalmente internoáreas de correntes curvilíneas e ar livreáreas do campo elétrico de indução gerado por essas correntes. Nesta foto, o campo fora da partícula é gerado não por uma misteriosa "carga" inexplicável, mas simplesmente por correntes de deslocamento, as mesmas que compõem a luz e as ondas eletromagnéticas em geral. Agora é fácil entender como uma partícula carregada pode nascer de ondas eletromagnéticas "eletricamente neutras" (o movimento circular da corrente da partícula pode ser decomposto em duas projeções harmônicas, seno e cosseno, ou seja, em dois "fótons"). Ao mesmo tempo, o campo da partícula não é algum tipo de "aplicação" à partícula, mas é sua parte inevitável e integral. E como o campo de uma partícula não termina em nenhum lugar do Universo, então, consequentemente, qualquer partícula ocupa todo o Universo.

Agora, já que descrevemos a partícula como um sistema de correntes curvilíneas fechadas, e ela tem o tamanho característico dessa região de corrente, vamos nos perguntar o que acontece se a partícula começar a se mover em relação ao éter local? Devido ao fato de que a velocidade da luz é a velocidade limite do movimento das perturbações no éter, e o éter polarizado “dentro” da partícula se move com a velocidade da luz (esta condição necessária estabilidade da partícula), então para permanecer uma corrente fechada quando a partícula se move como um todo, correntes internas forçado mude sua forma. Bem, de fato, imagine um movimento circular de um ponto à velocidade da luz ao longo de um certo círculo. Agora mova este círculo para frente com alguma velocidade. Neste caso, o ponto deve estar girando na velocidade da luz, e até mesmo avançar em alguma velocidade. Mas então sua velocidade total em alguns momentos deve exceder a velocidade da luz, e isso é impossível! Qual é a saída de tal ponto? Claro, não se mova mais em um círculo, mas ao longo de alguma outra curva. Só então será capaz de girar e avançar ao mesmo tempo. A mesma coisa acontece com as correntes dentro da partícula - suas trajetórias mudam, "achatam" ao longo do movimento. Esta é a única maneira de manter o equilíbrio de forças dentro da partícula. Mas se as correntes mudam sua curvatura, e a curvatura das correntes é a razão para o aparecimento do campo elétrico da partícula, então, consequentemente, o campo elétrico da partícula deve inevitavelmente mudar. Então isso é bom fato conhecido, referido como "distorção de campo relativista"! Então descobrimos o principal "efeito relativista" - a distorção da forma da partícula (chamada "contração de comprimento relativista") e a inevitável distorção do campo elétrico fora da partícula (chamada "distorção de campo relativista") associada a ela. Isso significa que Lorentz estava certo ao ver a "contração de Lorentz dos comprimentos" na base dos fenômenos relativísticos, embora não tivesse ideia sobre a estrutura das partículas elementares. Mas como a própria partícula elementar "achatou", já que seu campo também "achatou", isso significa que todos os sistemas de partículas também "achatariam", pois são sustentados por forças elétricas. Achatar átomos, moléculas e objetos macroscópicos. Então, em certo sentido, podemos dizer que na direção do movimento "todos os comprimentos serão reduzidos". Isso seria visto por um observador imóvel, se ele possuísse "visão instantânea" mágica. Mas o observador material, movendo-se junto com os objetos de estudo, "encolheu-se". Todos os seus padrões de comprimento encolheram e, portanto, ele não notará nada. Para ele, uma vara de um metro de comprimento permanecerá com um metro de comprimento, já que comprimento é apenas um número que mostra quantas vezes um determinado padrão de comprimento de material cabe em uma vara. E encolheu exatamente da mesma forma que o próprio bastão. Aqui está a fórmula bem conhecida para a contração de Lorentz do comprimento:

Maravilhoso! Assim, o fenômeno relativístico chave, ao que parece, é precisamente o efeito de "contração de comprimento". E a razão para isso é a finitude da velocidade de propagação de distúrbios eletromagnéticos no meio dielétrico do mundo. É por isso que o postulado abstrato de Einstein sobre a constância da velocidade da luz em qualquer referencial, em si mesmo inexplicável, levou à criação de uma teoria do SRT completamente funcional (isto é, dando coincidência com a experiência). E o ponto não está em "sistemas de referência" especulativos, mas em mecanismos físicos reais de fenômenos dentro dos menores "tijolos" de matéria - partículas elementares. Se assim for, então o "crescimento de massa relativístico" e a "dilatação do tempo relativístico" devem seguir diretamente da contração dos comprimentos. Então, o que está nos impedindo de verificar isso?

Revelamos o mecanismo físico do fenômeno da inércia, da gravitação e, portanto, da essência física da massa. A inércia é o resultado da auto-indução de cargas elementares durante sua aceleração no ambiente mundial. O resultado da interação eletrodinâmica de uma partícula e um meio durante sua aceleração mútua. A gravidade é o mesmo fenômeno da inércia, mas não é mais causada pelo movimento do corpo de prova em relação ao meio, mas pelo movimento acelerado do próprio meio, causado pela fonte de gravidade. Vamos pegar a fórmula da massa eletrodinâmica:

Agora vamos substituir em vez do raio da partícula r 0 (o "comprimento" da partícula) seu raio reduzido de Lorentz e pegue:

Vemos que o "crescimento de massa relativista" completamente condicionado"contração de comprimento relativista". Um leitor atento dirá: mas esta é apenas uma massa transversal, mas e a longitudinal? E não existe massa "longitudinal"! O fato é que quando uma partícula é acelerada em um acelerador linear, não ocorre um fenômeno (um aumento de massa), mas dois fenômenos iguais a um aumento de massa e uma "distorção relativística do campo". O campo de aceleração do acelerador enfraquece do ponto de vista da partícula. E vice-versa, o campo da própria partícula (e, portanto, sua "carga") enfraquece do ponto de vista do acelerador. Além disso, enfraquece por um fator de gamma quadrado. Como um acelerador acelera uma partícula? Isso mesmo, o campo. E por que ele a "enganchou"? Para a "carga", ou seja, para seu próprio campo. Qualquer um deles enfraquecer por um tempo gama-quadrado, o resultado será o mesmo - cairá por um tempo gama-quadrado a força de sua interação. Como resultado, a inércia da partícula (massa) aumenta por um fator de gama, e a força de interação entre a partícula e o acelerador diminui por um fator de gama quadrada. Quantas vezes vai diminuir aceleração tal partícula em tal acelerador (linear)? (a=F/m) Isso mesmo, o cubo gama vezes. É o que se observa no experimento. Para crédito dos cientistas modernos, deve-se notar que eles próprios suspeitavam do que acabamos de descobrir e há muito deixaram de usar os termos massa "longitudinal" e "transversal". Bem, graças a Deus!

Resta lidar com o "tempo". Oh, este tempo maldito, o enigma eterno que atormenta a humanidade! Tantos trabalhos, tantas teorias, tantas disputas e conversas em torno desse conceito... E enquanto isso, isso é apenas uma ideia humana. Não é algum objeto físico, não algum substância material, não pode ser colocado sobre a mesa e submetido a um experimento. É i-de-i! Está na cabeça das pessoas e em nenhum outro lugar. Este é apenas o hábito de comparar um processo com outro, mais regular, que chamamos de "horas". Vamos pensar por um momento, o conceito de "tempo" tem algum significado para uma partícula elementar verdadeira estável, por exemplo, um elétron? Sim, nenhum! E porque? Sim, porque ele vive para sempre, ao contrário de nós. Mesmo toda a vida do Universo (de acordo com a teoria do Big Bang) para ele é um momento insignificante, um episódio indescritivelmente curto em sua existência eterna. Por que é que? Por que ele é eterno? Sim, porque nada muda dentro dele! O que quer que façamos com um elétron, nada acontece dentro dele que possa ser visto de seu próprio sistema. E quando nada muda, quando nada acontece, o conceito de "tempo" perde completamente seu significado. O tempo é apenas para os mortais. Como, no entanto, e "espaço". Pois o espaço é apenas o arranjo mútuo de objetos. Oh oh posição relativa só se pode julgar quando algo acontece, pelo menos algo muda. Quando podemos mover objetos combinando-os. E se não podemos mudar nada (não podemos nem enviar um raio de luz), então "espaço" perde seu significado. O que quer que façamos com um elétron, dentro dele com sua próprio ponto de visão, nem os processos nem o arranjo mútuo de "objetos" mudarão. Para ele, existe apenas o eterno e onipresente “aqui e agora”. Porém, para nós, o tempo faz sentido e queremos entender como ele “desacelera” em sistemas em movimento? A palavra-chave aqui é "sistema". Por quê? Porque embora as próprias partículas elementares sejam eternas, os sistemas compostos por elas não existem mais. Por exemplo, um átomo. O hidrogênio mais simples é um próton e um elétron. Um elétron pode estar em diferentes "órbitas", em diferentes estados. E não para sempre, porque absorção ou emissão radiação eletromagnética muda seu estado. E tal mudança é perceptível não apenas para nós, observadores mortais de fora do átomo, mas também é perceptível "de dentro" do átomo. Aqueles. o átomo ou estrutura semelhante a átomo (como todas as "partículas" complexas e instáveis ​​são) já está relacionada ao tempo. Bom. Vamos lidar com o átomo, ler, lidar com o "tempo" no nível mais baixo da matéria, no qual esse conceito ainda faz sentido. O que é "tempo atômico"? Ou com que frequência eles dizem "relógio atômico"? Esses são justamente os intervalos de tempo que registramos entre os diferentes estados do átomo, por exemplo, o estado fundamental e o estado excitado. E como é definido? Há muito tempo, mesmo no modelo de Bohr do átomo, foi estabelecido que todos os tempos atômicos estão relacionados à chamada "constante de Rydberg".

Vemos que se a massa do elétron m aumenta por um fator de gama (por exemplo, quando um átomo se move), então a constante de Rydberg para tal átomo também aumentará. E a constante de Rydberg é o recíproco do comprimento de onda emitido por um átomo durante as transições de energia do n-ésimo nível para o m-ésimo:

Ao mesmo tempo, o período da onda emitida está relacionado ao comprimento de onda como:

E finalmente, expressando o período T em termos da constante de Rydberg, temos:

E como o "tempo" pode ser expresso (e é assim que é feito na prática moderna) através do número de períodos T da radiação atômica (padrões de césio, etc.), vemos que quando um átomo se move, qualquer intervalo de tempo é reduzido devido ao aumento relativístico da massa, constituindo N períodos dessa radiação, pois o próprio período T é reduzido. Acontece que o intervalo de tempo medido por um átomo em movimento (moderno "relógio" atômico) será menor que o medido por um relógio. Se alguns relógios mostram cronicamente menos tempo do que outros, qual deles está rodando mais devagar? Claro, aqueles que mostram menos tempo. Aqueles. este relógio está funcionando devagar. Isso é o que é chamado de "dilatação do tempo relativista". Embora o conceito (e o tempo seja apenas um conceito humano) não possa "desacelerar". Resta concluir que não é o conceito de "tempo" que desacelera em sistemas semelhantes a átomos em movimento, mas a taxa de processos internos, uma espécie de "roda de relógio atômica" que simplesmente se move mais lentamente.

Agora veja, os comprimentos L diminuíram por um fator de gama, mas o relógio T também desacelerou por um fator de gama. Se tentarmos medir a velocidade da luz com = L / T, então é para nós Não mudará! É por isso que o postulado abstrato da invariância da velocidade da luz em qualquer referencial tem sido tão enfadonhamente confirmado por experimentos por mais de 100 anos. Porque corresponde à realidade, embora não explique nada. Especialmente no universo SRT "vazio". Mas em nosso universo dielétrico, que consiste no ambiente mundial, tudo é natural e compreensível: em qualquer ambiente há uma velocidade específica de propagação de distúrbios eletromagnéticos e, para o éter, é igual à velocidade da luz c. E como tudo é éter, inclusive e as próprias partículas elementares, e ondas eletromagnéticas e "campos", então toda a matéria deste mundo está sujeita à mesma condição - a constância da velocidade de propagação das perturbações. Como resultado, todos os "fenômenos relativísticos" são baseados nessa velocidade e podem ser expressos por meio dela. Mas estamos fazendo isso não por meio de gênio, mas especulativo suposições e revelando consistentemente mecanismos dos fenômenos físicos.

Então, vamos falar sobre a cadeia de fenômenos relativísticos básicos em sua interconexão:

Devido à constância da velocidade de propagação das perturbações no éter e na estrutura das partículas, elas são forçadas a mudar de forma ao se mover (encolher na direção do movimento), isso causa uma distorção de seu campo elétrico e, como como resultado, uma redução correspondente no tamanho de quaisquer objetos materiais, isso leva automaticamente a um aumento na inércia (massa) das próprias partículas e de todos os objetos materiais, o que, por sua vez, leva a uma desaceleração na taxa de processos internos em todos sistemas compostos, começando com átomos e partículas compostas semelhantes a átomos. O resultado é a impossibilidade (de dentro do sistema móvel) de detectar uma mudança de tamanho ou uma mudança de andamento. Portanto, qualquer medida da velocidade da luz dentro de sistemas fechados sempre dará o mesmo número, igual à velocidade da luz no éter livre. Isso sugere claramente que no Universo não há nada além de um éter perturbado em movimento diverso. Nós, pessoas, destacamos apenas um círculo estreito de perturbações e seus movimentos, que hoje podemos determinar de alguma forma e chamá-los de ondas, campos, partículas, átomos etc.

I.7.4 EFEITOS RELATIVISTAS

Os efeitos relativísticos mais comuns incluem a contração do comprimento e a dilatação do tempo. Esta é uma das consequências mais importantes da transformação de Lorentz.

MAS. Redução de comprimento

As dimensões lineares dos corpos em um referencial em movimento são reduzidas. Isso reduz as dimensões longitudinais do corpo (medidas ao longo da direção do movimento). As dimensões transversais do corpo não dependem da velocidade de seu movimento e são as mesmas em todos os referenciais inerciais. Essa redução de tamanho é chamada de Contração de Lorentz .

Deixe a haste se mover junto com o sistema de referência em relação ao sistema conforme mostrado na Figura 44. O comprimento da haste medido no sistema é igual a .

O comprimento do corpo no referencial onde ele repousa () é chamado próprio comprimento . Para determinar o comprimento () de uma haste em movimento no sistema, é necessário encontrar as coordenadas de ambos os pontos do final e do início da haste ao mesmo tempo usando o relógio do sistema: .

Segue das transformações de Lorentz que

, ou

. (I.163)

O comprimento do corpo depende da velocidade de seu movimento. O próprio comprimento do corpo é o seu maior comprimento. Tamanho linear um corpo se movendo em relação a um referencial inercial diminui na direção do movimento em uma vez ( Contração do comprimento de Lorentz).

A contração do comprimento de Lorentz é um efeito cinemático da teoria da relatividade especial e não está associada à ação de quaisquer forças que “comprimam” a haste ao longo de seu comprimento.

Em plena conformidade com o princípio da relatividade, o efeito de reduzir o comprimento da haste é mútuo: se a mesma haste está em repouso no referencial , então seu comprimento nesse referencial é , e no referencial o comprimento será menor de acordo com a fórmula acima.

Como pode ser visto na fórmula (I.163), o efeito da contração do comprimento depende da velocidade relativa dos referenciais e torna-se especialmente perceptível para velocidades comparáveis ​​à velocidade da luz. No , . A dependência da contração de Lorentz com a velocidade é mostrada na Figura 45.

Segue da contração de Lorentz que nenhum corpo pode se mover no espaço com uma velocidade de . Caso contrário, isso significaria que o comprimento do corpo é um valor imaginário ou desaparece.

NO. Desaceleração do tempo

Agora vamos passar para a segunda medição principal - a medição do relógio.

Se dois eventos no sistema não ocorrem no mesmo ponto ao mesmo tempo, mas são separados por um intervalo de tempo (esse intervalo de tempo é chamado tempo próprio), então o intervalo no sistema dos mesmos eventos no sistema de acordo com (I.161) será determinado pela fórmula

(I.164)

Assim, para obtermos

(I.165)

Se um referencial está se movendo em relação ao outro, então o intervalo de tempo entre dois eventos no referencial "em movimento" é maior do que no referencial "estacionário" (paradoxo do relógio).

O intervalo de tempo entre dois eventos depende do quadro de referência, ou seja, é relativo.

Como em qualquer velocidade diferente de zero, então tempo próprio menor que o intervalo de tempo entre os mesmos eventos medidos em qualquer outro referencial. Esse efeito é chamado de desaceleração relativística ou "alongamento" do tempo. A dilatação do tempo é uma consequência da invariância da velocidade da luz.

O efeito da dilatação do tempo está associado ao chamado paradoxo dos gêmeos. O paradoxo dos gêmeos é um experimento mental com dois gêmeos se movendo um em relação ao outro. De acordo com o efeito da dilatação do tempo relativístico, cada um dos gêmeos acredita (e isso é confirmado por suas observações) que o relógio do outro gêmeo está andando mais devagar que o seu. Se um dos gêmeos voar para longe e depois retornar, qual deles será mais jovem?

De acordo com a teoria da relatividade especial, aquele que voou e retornou será mais jovem. Surge um paradoxo: “Por que, se todo mundo viu que o tempo desacelera para o outro, é aquele que voou que fica mais jovem?”

Vamos tentar dar a explicação mais simples desse paradoxo.

O gêmeo que retornou inevitavelmente teve que mudar sua velocidade. Portanto, seu referencial não é inercial (deve se mover com aceleração). E de acordo com o SRT, apenas os sistemas inerciais são iguais. Portanto, não é surpreendente que os sistemas se tornem assimétricos.

Embora essa situação seja incomum, não há contradição interna nela, e numerosos experimentos sobre dilatação relativística do tempo confirmam a teoria da relatividade e dão motivos para afirmar que esse será realmente o caso.

Devido à dilatação do tempo e à contração do comprimento, a velocidade em um sistema inercial que se move em relação a esse sistema também muda em magnitude e direção.

A PARTIR DE. Lei relativística da adição de velocidades

Outra consequência importante das transformações de Lorentz é a mudança no teorema da adição de velocidade em comparação com a mecânica clássica

Existem duas maneiras de adicionar velocidades, dependendo do referencial no qual essas velocidades são definidas.

eu caminho. regra do paralelogramo.

Deixe o corpo se mover de ponto a ponto pelo vetor no tempo (por definição velocidade média corpos). Então, pelo mesmo tempo, o corpo se move de ponto a ponto pelo vetor . De acordo com a regra do paralelogramo para deslocamentos , onde (Fig.46). Vamos substituir , e com seus valores, então será possível escrever a seguinte expressão . A partir daqui obtemos um paralelogramo de velocidades

, (I.166)

o que não tem nada a ver com o princípio da relatividade, pois todo o raciocínio foi realizado no mesmo referencial, onde e são medidos. A Equação (I.166) é a decomposição de um vetor em componentes.

método II. Regra de Einstein.

Uma situação completamente diferente surge quando é necessário recalcular as velocidades de um referencial para outro.

A lei de adição de velocidades na mecânica de Newton contradiz os postulados do SRT e é substituída no SRT por uma nova lei relativística de adição de velocidades. relativista chamado lei da adição de velocidades, que segue das transformações de Lorentz. Esta lei satisfaz os postulados do SRT e a natureza limitante da velocidade da luz no vácuo.

Se um ponto ou corpo material se move ao longo dos eixos e em referenciais inerciais e tem velocidades nesses referenciais iguais a e , respectivamente, então

fenômenos observados a velocidades de corpos (partículas) comparáveis ​​à velocidade da luz. Estes incluem: contração de Lorentz-Fitzgerald, dilatação relativística do tempo, um aumento na massa de um corpo com um aumento em sua energia, etc., considerada em particular a teoria da relatividade (especial) (consulte a teoria da relatividade). Também chamados de relativísticos são os efeitos da teoria geral da relatividade (a teoria relativística da gravitação), por exemplo, o efeito do tempo desacelerando em um campo gravitacional forte (veja Gravitação).

"Efeitos Relativísticos" em livros

Efeitos do filme