Во-первых, я просто хочу убедиться, что правильно понял понятия относительных и абсолютных величин.
Элементарный анализ показывает, что положение и скорость являются относительными величинами. Действительно, положение явно относительно, как две инерциальные системы отсчета. и смещается постоянным вектором смещения будет измерять положение объекта, чтобы быть в и соответственно, две позиции, связанные . Поскольку эти два кадра произвольны и ни один из них не может быть отличен от другого в качестве предпочтительного кадра абсолютного покоя, должно быть, что положение является относительным. Этот аргумент также верен, если два кадра и находятся в относительном движении друг относительно друга, связанные , где - относительная скорость между двумя кадрами. Отсюда ясно следует (путем дифференцирования по времени), что скорость тоже относительна.
Теперь, если я правильно понимаю, Ньютон ввел понятие абсолютного пространства и тем самым определил абсолютное положение и скорость данного объекта как их положение и скорость, измеренные относительно этой системы отсчета. Таким образом, все эти относительные величины, определенные в предыдущем абзаце, связаны с абсолютными величинами (которые в принципе будут одинаковыми для всех наблюдателей, покоящихся относительно абсолютного пространства, независимо от того, где они находятся в этом пространстве). Однако в результате принципа относительности Галилея, исключающего существование системы отсчета в состоянии абсолютного покоя, т. е. отсутствия абсолютного пространства, следует, что понятия абсолютного положения и скорости не существуют и, следовательно, являются действительно относительными величинами, зависящими от кадр, в котором они измеряются.
Во-вторых, если мы рассмотрим уравнения Максвелла, которые не инвариантны относительно преобразований Галилея, но потребуем их выполнения во всех инерциальных системах отсчета, не следует ли из этого предположения сразу, что скорость света имеет одно и то же постоянное значение во всех инерциальных системах отсчета? (учитывая, что уравнения Максвелла подразумевают постоянную скорость света). Почему это дается как аксиома специальной теории относительности?
Почему это дается как аксиома специальной теории относительности?
В двух словах: из-за эксперимента Майкельсона-Морли. Это должно было обнаружить изменение скорости света, вызванное нашим движением в пространстве. Но это не так. Итак, Эйнштейн пришел к выводу, что скорость = расстояние/время, и что если скорость не изменилась, изменилось ваше время . И затем, если ваше время изменилось, ваше измерение расстояния также должно было измениться. Что-то в этом роде, Может быть, кто-то другой может выразить это лучше или дать ссылку.
Обратите внимание, что ИМХО постулат "работает" из-за волновой природы материи. См. «Другое значение специальной теории относительности» Роберта Клоуза, где я нахожу хорошо аргументированную статью. Еще раз в двух словах: когда вы состоите из волн вместе с вашими удочками и часами, вы всегда измеряете скорость волны, чтобы она была одинаковой. Поскольку вы калибруете свои стержни и часы, используя движение волн, вы используете их для измерения движения волн! Это тавтология, см. http://arxiv.org/abs/0705.4507 . Также обратите внимание, что Эйнштейн отказался от этого постулата, когда разработал общую теорию относительности. См., например , это и это . Скорость света меняется в комнате, в которой вы находитесь . Если бы это было не так, свет не искривлялся бы, и ваш карандаш не
Во-вторых, если мы рассмотрим уравнения Максвелла, которые не инвариантны относительно преобразований Галилея, но потребуем их выполнения во всех инерциальных системах отсчета, не следует ли из этого предположения сразу, что скорость света имеет одно и то же постоянное значение во всех инерциальных системах отсчета? (учитывая, что уравнения Максвелла подразумевают постоянную скорость света). Почему это дается как аксиома специальной теории относительности?
Во всех физических рамках, под которыми я подразумеваю классическую механику, электродинамику, термодинамику и квантовую механику, можно найти аналогичную математику, обычно дифференциальные уравнения. Что разделяет рамки, так это область применимости модели.
Таким образом, уравнения Максвелла справедливы для электромагнитных величин, и преобразования Лоренца (обратите внимание на Лоренца) разработаны в рамках.
Гениальность Эйнштейна заключалась в нестандартном мышлении : он взял доказанную постоянную скорость электромагнитных волн и кинематику, наложенную преобразованиями Лоренца, и применил их к массивным частицам. Это его вклад в то, что никакая массивная частица не может иметь скорость больше скорости света. Преобразования Лоренца для массивных частиц дали то, что мы сейчас называем специальной теорией относительности.
Не все могут мыслить нестандартно, и многие из тех, кто хочет быть новым Эйнштейном, предлагают нестандартные предложения, которые отвергаются как чудаковатые. Эйнштейн имел в своем распоряжении математические формулировки поколений математиков и физиков. Комбинация, базовые знания и нестандартное мышление привели к успешным теориям, которые он предложил: его теории/модели соответствовали данным.