«Реальность» сокращения длины в СР

Сокращение Лоренца легко понять, если понять, что это вовсе не сокращение. Вместо этого это вращение, и длина объекта, точнее его собственная длина, совсем не меняется.

Чтобы убедиться в этом, возьмем обычный пример стержня длиной$2a$выровнены вдоль$x$ось. Мы нарисуем стержень вовремя$t=0$в его рамке покоя$\mathbf S$:

Таким образом, концы стержня находятся в положениях$(t=0, x=-a)$а также$(t=0, x=a)$.

Теперь рассмотрим кадр$\mathbf S'$движущийся со скоростью$v$в отношении$\mathbf S$и, как обычно, мы возьмем начала кадров, чтобы они совпадали в$t=0$. Чтобы найти положения концов стержня в$\mathbf s'$воспользуемся преобразованиями Лоренца:

$$\begin{align} t' &= \gamma \left( t - \frac{vx}{c^2} \right ) \\ x' &= \gamma \left( x - vt \right) \end{align}$$

и с некоторой малой алгеброй это дает положения концов в$\mathbf S'$в качестве:

$$(0,-a) \rightarrow \left(\gamma a \frac{v}{c^2}, -\gamma a \right)$$

$$(0,a) \rightarrow \left(-\gamma a \frac{v}{c^2}, \gamma a \right)$$

Итак, в$\mathbf S'$в$t=0$стержень выглядит так:

Итак, в$\mathbf S'$кадр стержень был повернут. Однако это вращение в пространстве-времени, а не только в пространстве, так же как и перемещение в$x'$один конец стержня повернулся вперед в$t'$координаты, в то время как другой повернулся назад в$t'$.

Правильная длина стержня$\Delta s$дан кем-то:

$$\Delta s^2 = \Delta x^2 - c^2 \Delta t^2$$

Так:

$$\Delta x = \gamma a - -\gamma a = 2\gamma a$$

$$\Delta t = -\gamma a \frac{v}{c^2} - \gamma a \frac{v}{c^2} = -2\gamma a \frac{v}{c^2}$$

И заменив$\Delta x$а также$\Delta t$в нашем выражении для правильной длины$\Delta s$дает:

$$\begin{align} \Delta s^2 &= 4\gamma^2a^2 - c^2\,4\gamma^2a^2 \frac{v^2}{c^4} \\ &= 4\gamma^2a^2 \left(1 - \frac{v^2}{c^2}\right) \\ &= 4\gamma^2a^2 \frac{1}{\gamma^2} \\ &= 4a^2 \end{align}$$

И мы находим, что правильная длина стержня$\Delta s = 2a$, так что правильная длина стержня совсем не изменилась. На самом деле позвольте мне подчеркнуть это:

В$\mathbf S'$надлежащая длина стержня не изменилась вообще

Так почему же тогда мы говорим о лоренцевом сокращении? Это потому, что если вы наблюдатель в кадре$\mathbf S'$вы не видите два конца стержня в$t'=-\gamma a v/c^2$а также$t'=\gamma a v/c^2$, вы видите их обоих в$t'=0$.

Рассмотрим дальний конец стержня на$(t'=\gamma a v/c^2, x'=-\gamma a)$. Чтобы получить должность в$t'=0$мы должны вычесть расстояние, пройденное за время$\gamma a v/c^2$, то есть:

$$\begin{align} x'(t=0) &= -\gamma a + v\,\gamma a v/c^2 \\ &= -\gamma a \left(1 - \frac{v^2}{c^2} \right) \\ &= -\frac{a}{\gamma} \end{align}$$

И то же самое для другого конца, хотя я не буду вдаваться в детали, которые мы получаем.$x'(0)=a/\gamma$, так что если мы посмотрим на концы стержня в$t'=0$находим длину:

$$\ell = \frac{2a}{\gamma}$$

И это меньше, чем надлежащая длина$2a$, и поэтому мы говорим, что длина стержня уменьшилась благодаря лоренцеву сокращению. На самом деле это не сжато, просто из-за вращения в пространстве-времени мы видим два конца в разное время.

Законы физики имеют одинаковую форму для всех, но есть разные измерения, одинаково «реальные»?

Правильный. Сказав это, часто имеет смысл различать «кажущиеся» и «собственные» (или «внутренние») значения, последние обычно измеряются в системе покоя рассматриваемого объекта и дают верхнюю или нижнюю границу для наблюдаемой, которая непрерывно изменяется от кадра к кадру.

Однако это не означает, что «кажущиеся» значения менее реальны: например, возможно, что все массивные объекты имеют нулевой собственный (3-)импульс, но если вы попадете под поезд, его кажущийся импульс будет казаться вам вполне реальным; )

Кроме того, не всегда должны существовать правильные значения, особенно в случае света. Например, невозможно решить на физических основаниях, какую длину волны следует считать собственной длиной фотона: длину волны во время испускания или длину волны с доплеровским сдвигом во время поглощения? Процесс симметричен во времени, и, поскольку для светоподобных частиц нет системы покоя, в основном весь континуум длин волн одинаково (не)правилен.

В специальной теории относительности очень важно различать величины, не зависящие от системы отсчета ( собственные ) и величины, зависящие от системы отсчета ( координаты ).

Собственная длина стержня не зависит от системы координат, а координатная длина стержня зависит от системы координат.

В системе отсчета, в которой стержень покоится, собственная длина и координатная длина равны.

В относительно подвижной системе отсчета координатная длина стержня меньше собственной длины. Это явление является сокращением длины и оно реально - координатная длина стержня наибольшая (и равная собственной длине) в системе покоя объекта.

При условии равномерного движения сокращение длины симметрично. Два одинаковых стержня при относительном движении имеют одинаковую собственную длину, но в системе покоя каждого стержня координатная длина другого стержня меньше длины покоя.

Как и в случае с аналогичными вопросами о (симметричном) замедлении времени, вопрос о том, «какой стержень действительно сокращается», подразумевает неправильное понимание природы сокращения длины.

Как и многие релятивистские результаты, сокращение длины можно полностью понять в контексте относительности одновременности (которая следует из инвариантности двусторонней скорости света и соглашения Эйнштейна о синхронности ).

Относительно подвижной системы отсчета стержня измеряется положение двух концов стержня в разное время , в то время как относительно подвижной системы измерения производятся в одно и то же время , таким образом, учитывается разница между измеренная координатная длина и собственная длина.

Обновление: в комментариях Фрэнк сомневается в уместности моего описания правильной длины как независимой от фрейма , что Фрэнк считает инвариантным .

Хотя мне еще предстоит вникнуть, против чего возражает Фрэнк, я хочу процитировать записи лекций Леонарда Сасскинда, которые можно найти здесь :

Мы покажем, что только собственная длина объекта, которую можно определить как длину, измеренную наблюдателем, находящимся в покое относительно объекта, является инвариантной , а координатная длина, измеренная наблюдателями, движущимися относительно стержня, не одинаков для всех.

Я думаю, стоит отметить, что сокращение (по крайней мере, возможно) не является чем-то, что «происходит» с движущимся объектом. Специальная теория относительности — это в основном просто набор правил преобразования координат, дающих правильное определение длины и длительности в системе координат, которая движется относительно той, о которой вы уже знаете.

В ньютоновской механике положение и скорость относятся только к данной системе координат. Если что-то пролетает мимо нас по оси x, мы не говорим: «его координата x на самом деле не меняется, потому что она зафиксирована в системе покоя объекта». Вместо этого мы просто указываем соответствующую систему координат вместе с поведением x.

Точно так же в специальной теории относительности длина объекта также зависит от системы координат. Но на самом деле отличается система координат, а не сам объект.

Что касается Резника и Холлидея, использующих термин «кажущийся», я думаю, что это, вероятно, неудачный выбор слов, но я думаю, вы должны предположить, что они неявно относятся к длине в состоянии покоя. Другими словами, для наивного наблюдателя он выглядит так, как будто он физически стал короче таким образом, что это должно было бы потребовать дробления, но на самом деле он просто стал короче как естественный результат изменения системы координат.

Это очень простое геометрическое явление, и с ним вообще нечего путаться.

Забудьте на мгновение о пространстве-времени и представьте себе длинный цилиндр (штифт) в обычном пространстве. Если вы разрезаете его под прямым углом, поперечное сечение представляет собой круг. Если вы разрезаете его под косым углом, поперечное сечение представляет собой эллипс.

Если дюбель имеет более общую форму, например, квадратную, а не круглую, косое поперечное сечение все равно будет удлиненной версией прямоугольного поперечного сечения. Он будет вытянут только в направлении наклона разреза, поэтому квадрат может стать прямоугольником, ромбом/ромбом или более общим параллелограммом, в зависимости от того, как вы его разрезаете.

Это все, что нужно для сокращения длины. Из-за знака минус в пространственно-временной версии теоремы Пифагора поперечное сечение укорачивается, а не удлиняется. Но основная геометрическая причина этого точно такая же. Это реально или только кажется? Ответьте на этот вопрос в евклидовом случае, и вы ответили на него в пространственно-временном случае.

Другой пример: предположим, у вас есть семь гибких дюбелей (например, из лакрицы или толстых скруток), сгруппированных вместе: один посередине, а остальные шесть вокруг него. Теперь скрутите их как единое целое так, чтобы тот, что в центре, оставался прямым, а остальные закручивались вокруг центра. Это может быть неочевидно, но когда вы это сделаете, куча расширится. Если вы возьмете поперечное сечение пучка под прямым углом, вы поймете, почему: центральная трубка по-прежнему имеет круглое поперечное сечение, но остальные шесть имеют удлиненное поперечное сечение, поэтому меньшее их количество может поместиться вокруг круга, если только радиус тоже увеличивается. Это парадокс Эренфеста , за исключением (опять же) смены знака. Означает ли это, что пространство (время) искривлено? Ответьте на это в евклидовом случае, и вы ответили на него в пространственно-временном случае. (Ответ - нет.)

Вы можете подумать, что я что-то упустил из этой аналогии: почему люди, движущиеся относительно объекта (т. е. трубы в форме человека , наклоненной относительно штифта), «наблюдают» этот конкретный диагональный срез через него с самого начала? ? Они не делают.Евклидова версия такова: выберите декартову систему координат с осью z, параллельной трубе в форме человека. Возьмите срез всего пространства с постоянной z. Часть дюбеля этого среза представляет собой эллипс, а не круг. Но почему мы выбрали именно эту систему координат? Почему мы взяли срез с постоянной z? Моя причина заключалась в том, что учителя специальной теории относительности делают это. Причина учителей, насколько я могу судить, в том, что они не понимают геометрию. Они думают, что есть закон физики, который заставляет вас «видеть» этот кусочек. Это точно так же, как полагать, что трубы в форме человека в евклидовой геометрии «видят» плоские срезы, перпендикулярные им (или, что еще более нелепо, что они видят что-то еще, но могут «компенсировать» это, чтобы получить то, что находится на Едином Истинном Планарном измерении). Ломтик).

В евклидовой геометрии вы можете использовать любую систему координат для решения любой задачи. Некоторые могут быть проще, чем другие, но все они работают. Многие проблемы можно решить без координат, как это делали люди в течение тысячелетий между Евклидом и Декартом. То же самое относится и к специальной теории относительности. Весь смысл эквивалентности систем отсчета в том, что вы можете выбрать любую. Все они работают. Вам не нужно выбирать тот, который выровнен с трубкой в ​​форме человека. Даже после того, как вы выбрали систему координат, нет причин использовать в ней срезы с постоянными x, постоянными y или постоянными z. Система координат просто присваивает вещам кортежи чисел. Это не меняет реальности.

Я не думаю, что в этом беспорядке виноват Эйнштейн. В своей оригинальной статье он явно построил евклидовы системы координат из часов и измерительных стержней. Когда вы измеряли длину штифта, вы делали это с физическими объектами, которые действительно находились в конечных точках измеряемого вами интервала. Это не имеет ничего общего с современной педагогической идеей о том, что если вы идете по улице на Земле, вы каким-то волшебным образом «видите» плоский срез, простирающийся до Андромеды.

В оригинальной статье Эйнштейн также тщательно отличал системы координат от наблюдателей. Наблюдатель в статье — это просто ученый, который видит (фактически видит) вещи и записывает их. То, что они видят, — это совпадения: например, объект, проходящий мимо часов, когда часы показывают полдень. Поскольку объект и часы находятся в одном и том же месте, когда это происходит, свет от них достигает наблюдателя (ученого) в одно и то же время, независимо от движения ученого. Таким образом, наблюдения не зависят от движения ученого. Кажется, почти никто после Эйнштейна этого не понимал.

Атмосферные мюоны

Первоначальный вопрос касался атмосферных мюонов, поэтому я добавлю раздел об этом.

Это почти то же самое, что удлинение/сжатие штифта. В пространстве-времени это времяподобный интервал, а не пространственноподобный интервал, но евклидова аналогия остается той же.

Представьте себе пропасть, границы которой представляют собой две параллельные линии, отстоящие друг от друга на 1 метр. Если вы попытаетесь соединить его перпендикулярно доской длиной 1 метр + эпсилон, он просто дотянется. Если вы попытаетесь перекинуть его по диагонали, он не дотянется. Если у вас есть куча досок со средней длиной 1 метр, половина из них перекроет пропасть перпендикулярно, но менее половины перекроет ее по диагонали. (Опять же, знак эффекта противоположен в пространстве-времени.)

Аналогом объяснения времени жизни мюона сокращением длины является то, что «относительно доски» (т. е. измеренной вдоль линии, параллельной доске) пропасть шире, если доска диагональна. Аналогом объяснения замедления времени является то, что длина доски «используется быстрее» по сравнению с пропастью, если она диагональная. Я думаю, что эти описания несколько глупы, и я подозреваю, что кто-то, кто их поддерживает, не совсем вникал в геометрию (особенно если он, похоже, не знал другого способа решить проблему). Но ни одно из объяснений как таковое не является неверным. Вы можете получить численно правильные ответы от них, поэтому, если вам легче так думать, я полагаю, это нормально.

Существующие ответы отлично объясняют, как на самом деле возникает так называемое «сокращение длины» из-за использования относительно повернутой (хотя и одинаково достоверной) точки зрения. Я хотел бы развить их и добавить небольшое замечание об использовании слов « реальный » и « очевидный » , которые, как мне кажется, особенно сбивают вас с толку.

Говоря, что лоренцево сокращение не является реальным, мы имеем в виду, что оно на самом деле ничего не «делает» с самим стержнем. Говоря четырехмерно, вы смотрите на стержень под другим «углом», когда используете другую инерциальную систему отсчета. Вы никак не влияете на структуру самого стержня.

Если бы вы приложили силу к стержню (скажем, поместили стержень в неоднородное гравитационное поле), то вы действительно изменили бы структуру стержня. Сжатие/расширение, происходящее в таком случае, можно было бы назвать «настоящим» в том смысле, что оно действительно влияет на сам стержень.

Дискуссии о СТО чреваты недоразумениями, отчасти из-за двусмысленности терминов. В случае с текущим вопросом одним двусмысленным термином является слово «настоящий», что является причиной значительной путаницы.

Предположим, вам нужно посмотреть на муравья через увеличительное стекло. Увеличенное изображение, которое вы видите, является реальным — его можно сфотографировать или спроецировать на экран. Это не иллюзия. Однако сам муравей не увеличился. Итак, если бы вы спросили «реально ли увеличение»? нужно уточнить смысл вопроса.

Имейте в виду, что эффекты относительности полностью взаимны, поэтому, если ракетный корабль появляется в ракурсе в вашей системе отсчета, вы кажетесь в ракурсе в системе отсчета в ракетном корабле. Ясно, что вы не короче в своей собственной системе отсчета.

В более общем смысле вы существуете в бесконечном числе систем отсчета, в каждой из которых вы движетесь с произвольной скоростью, и в каждой из которых вы кажетесь сжатыми в произвольной степени и в произвольном направлении. Ясно, что вы не можете «действительно» сократить длину на разные величины одновременно. Ваша длина варьируется в каждой из систем отсчета, потому что наблюдатели в них измеряют ваши конечные точки в разное время.

Наблюдатель не может изменить всю вселенную, просто разогнав свой космический корабль. Вот почему «кажущееся» означает «реальное для наблюдателя». Пространство-время относительно, и относительная пространственно-временная диаграмма наблюдателя меняется.

Короче говоря: единственная абсолютная, нерасширенная величина времени — это собственное время объекта. Собственное время растягивается за счет замедления времени для наблюдателей, движущихся с относительной скоростью v. Наблюдаемое время относительно и отличается от одного наблюдателя к другому. Сокращение длины не больше и не меньше, чем вторичный эффект замедления времени , связанный с тем, что относительная скорость между наблюдаемым объектом и наблюдателем одинакова.

Пример показывает механизм между замедлением времени и сокращением длины:

Космонавт (или мюон) летит околосветовой скоростью со скоростью 0,8с (т.е. относительная скорость Земля - ​​космический корабль), к экзопланете на расстоянии 100 световых лет. Согласно кадру Земли, при такой скорости путешествие займет у него 125 лет. Из-за эффектов замедления времени его собственное время будет только

125 х 0,6 = 75 лет.

Поскольку относительная скорость Земли по отношению к космическому кораблю такая же, как и относительная скорость космического корабля по отношению к Земле (т.е. 0,8 с), расстояние с точки зрения космического корабля сокращается до

75 х 0,8 = 60 световых лет.

В результате за 75 лет своей жизни космонавт пролетел не 100 световых лет (что привело бы к сверхсветовой скорости), а только

100 х 0,6 = 60 световых лет.

Кстати, 0,6 называется обратным фактором Лоренца , он зависит от относительной скорости v.

После проверки различных источников, включая Эйнштейна, эту ссылку или эту ссылку , кажется, что длина, которую наблюдатель измеряет для стержня в системе отсчета, где стержень находится в состоянии покоя, является «реальной» (хотя этот термин обычно избегают физиков), но столь же «реальной» является сокращенная длина того же стержня, измеренная в другой системе отсчета при равномерном переносе относительно первой. «Реальный», вероятно, следует заменить на «имеющий измеримый эффект». Родственное явление, замедление времени, имеет измеримые эффекты, как описано здесь и здесь .. Результаты измерений мюона, в частности, свидетельствуют о том, что обе точки зрения (точка зрения наблюдателя, движущегося вместе с мюонами, и наблюдателя на Земле) одинаково «реальны».

Примечание: пока я проверял различные ссылки, я заметил, что терминология, используемая в SR, иногда различается между авторами. Полезными могут быть следующие уточнения:

• система отсчета (для объекта или наблюдателя): множество всех точек, имеющих одинаковое состояние движения с точки зрения объекта или наблюдателя.
• система отсчета покоя (для объекта или наблюдателя): набор всех точек, в которых объект или наблюдатель неподвижны.
• система координат: система координат (t,x,y,z) (в СТО) в данной системе отсчета. Иногда «система отсчета» и «система координат» не различаются или используются некоторыми физиками как синонимы.
• инвариант (для SR): измерение, значение которого одинаково при непосредственном измерении всеми наблюдателями.$c$, скорость света, является инвариантом.
• собственная длина: длина объекта, измеренная в системе отсчета покоя (часто называемой$L_0$). Для наблюдателей, находящихся в равномерном движении (с постоянной скоростью) относительно объекта, измеренная длина равна$L = L_0/\gamma$куда$\gamma=1/\sqrt{1-v^2/c^2}$.
• правильное расстояние или правильный интервал, или инвариантный интервал:$d\sigma = \sqrt{dx_\mu dx^\mu}$.$d\sigma$является инвариантом относительно преобразований Лоренца, но$L_0$не является.
• опять же, разные авторы могут по-разному определять «правильную» длину / расстояние. Я бы посоветовал использовать более точный математический язык ($L_0, d\sigma$), так как между авторами существует полное согласие по поводу тех и их поведения. В случае сомнений запросите четкое определение.

Из-за структуры реальности, находясь внутри нее, вы не можете различить абсолютный покой и равномерное движение, вы не можете различить абсолютную длину и кажущуюся длину. Из-за того, что эти абсолюты не поддаются обнаружению, становится не поддающейся обнаружению и сама абсолютная структура реальности.

В таком случае многие люди делают вывод, что абсолютов не существует. Однако если реальность существует только релятивистски, то это также означает, что реальность не имеет абсолютного структурного основания. Но продвижение идеи о том, что реальности вообще не существует, несколько настораживает.

Однако следует серьезно отметить, что если вы полностью исследуете концепцию абсолютного движения объекта абсолютной длины, происходящего в абсолютной четырехмерной пространственно-временной среде, конечным результатом этого исследования будет полное раскрытие и понимание специальной теории относительности, а также полностью независимый вывод всех ее уравнений. Вот что достигается, если реальность исследуется с нуля. См. http://goo.gl/fz4R0I , если интересно (1 час 39 минут).

Между тем, СТО чаще всего не до конца понимают те, кто пытается рассматривать ее с нуля, а не с нуля.

Это означает, что если вы исследуете СТО, начав с изучения таких вещей, как скорость света или скорость электромагнитных волн, понимание СТО чаще всего ограничено. Это связано с тем, что мы начали с одного или нескольких причудливых контринтуитивных результатов самой специальной теории относительности. Таким образом, в этом случае человек все еще ограничен пребыванием внутри специальной теории относительности, а не вышел за ее пределы и, таким образом, в свою очередь, полностью охватил ее.

Вместо этого вы просто можете разоблачить СТО в действии, вот и все.

Мне показался плохой разговор о плохо определенных словах и не очень имеющих отношение к физике

Верно. Не было бы неплохо иметь какой-то общий источник, канон определений, который излагал бы их недвусмысленно и непротиворечиво, по отношению друг к другу, и (разумеется, применяя бритву Оккама, не больше понятий, чем на самом деле различны)?

Конечно, в этих определениях не было бы необходимости использовать слово «правильный», потому что все они были бы подходящими в силу того, что были определены недвусмысленно и непротиворечиво;
и, следовательно, не было бы необходимости использовать слово «очевидный» в этих определениях (по крайней мере, не в качестве простого словесного различия с другими эпонимическими «собственными» терминами).

но затем были предложены некоторые цитаты:

И (что еще хуже) некоторые настаивали на таких апелляциях к (как они считали) авторитету или приоритету, вместо того чтобы брать на себя ответственность.

что измерение твердого стержня в системе отсчета покоя является «реальной длиной» стержня.

Это требует, конечно, прежде всего определения того, как определить, были ли пары заданных «концов» « покоящимися » по отношению друг к другу; без обращения к каким-либо определениям или значениям « длины ».

Таким образом, любая пара различных «концов», которые (отдельно, но) покоятся друг с другом, должны характеризоваться значением их «длины» или (синонимично) «расстояния (друг от друга)».

Теперь самое интересное начинается при рассмотрении нескольких (более двух) «концов», которые все (по измерению) попарно покоятся друг с другом. Тогда мы можем рассмотреть и определить вещественные значения отношений их длин , сравнивая одну пару с другой.

Наконец (чтобы сделать довольно длинную историю очень короткой) мы можем придумать методы измерения для сравнения пар (концов, покоящихся друг с другом), где каждый член одной пары не покоится относительно. каждого члена другой пары. По крайней мере, если движение этих двух пар относительно. друг друга характеризует подходящее, общее, взаимно согласованное число$\beta$. Результатом сравнения этих пар по их (индивидуальным) значениям «длины» является (конечно, тоже всего лишь) реальное отношение длин .

Я сосредоточусь на вопросе «реально ли сокращение длины или только кажущееся»? Это равносильно вопросу: «Действительно ли объект короче своей длины в состоянии покоя, если наблюдать его в системе отсчета, относительно которой он движется?» Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно сказать, что потребуется, чтобы он считался «действительно короче». Я думаю, что хорошее определение чего-то короче, чем$L$если это что-то может поместиться внутри контейнера длиной менее$L$. Но когда вещь движется, нам нужно добавить дополнительный комментарий, чтобы уточнить время. я возьму это

если какой-то объект$A$может полностью находиться внутри контейнера длины$L$все одновременно, то$A$короче, чем$L$.

Теперь давайте проиллюстрируем лоренцево сокращение, поставив мысленный эксперимент. Мы предполагаем какой-то футуристический сценарий, в котором ракеты могут двигаться очень быстро, а двери могут открываться и закрываться очень быстро. Предположим, что на космической станции есть покрасочная камера длиной 10 метров. Предположим, что покрасочная камера работает только тогда, когда обе ее дверцы закрыты. Привод в центре камеры может посылать световые сигналы к обеим дверям, гарантируя, что они открываются и закрываются одновременно в опорной раме космической станции. Предположим также, что имеется космический корабль длиной покоя 30 метров. Вопрос в том, может ли этот космический корабль поместиться внутри покрасочной камеры с закрытыми обеими дверьми камеры и получить краску из баллончика?

Однозначный ответ специальной теории относительности на этот вопрос — «да». Космический корабль должен двигаться примерно$0.97c$относительно космической станции. Тогда он с комфортом поместится внутри и будет время управлять дверями, пока он очень быстро пролетает через камеру. Есть короткий момент, когда обе двери закрыты (в опорной раме космической станции), а космический корабль посещения полностью находится внутри камеры.

Этот ответ соответствует определению, которое я дал ранее относительно того, что значит быть «действительно короче». Таким образом, Лоренцево сокращение является реальным эффектом.

Другой способ убедить кого-то — представить ускорение некоторого физического тела из состояния покоя. Позволять$S$быть системой отсчета, в которой он изначально покоится. например Земля, если хотите. Если ускорение тщательно подобрано так, чтобы поддерживать постоянную длину тела, то тело будет становиться все короче и короче в кадре.$S$. Да, действительно становится короче. Нет другого способа сказать это. Этот эксперимент был проведен во всех смыслах и целях на различных ускорителях частиц, когда связка частиц ускоряется таким образом, что надлежащая длина сгустка остается постоянной.

Что касается случая мюонов, созданных в верхних слоях атмосферы, то их можно рассматривать как «пробные частицы», движущиеся в шварцшильдовском (сферически-симметричном) гравитационном поле Земли. Это не в рамках специальной теории относительности, а переход к общей теории относительности.

Согласно этому предположению, мюоны, созданные в атмосфере, на самом деле имеют большее время жизни, чем мюоны, стационарные на поверхности Земли, и нет необходимости в «сокращении длины». Тем не менее, вам все еще нужно замедление времени.

На первый взгляд может показаться, что вопрос о «реальности» сокращения длины в специальной теории относительности бессмыслен.

Возьмем базовый пример: два космических корабля A и B длиной 100 единиц пролетают друг мимо друга на значительной доле скорости света. В системе отсчета A система B намного короче 100 единиц, скажем, всего 70 единиц. И ситуация полностью симметрична, так что в системе отсчета B короче A; А составляет всего 70 единиц от В.

Обе точки зрения настолько реальны, насколько это возможно, на 100% реальны.

---

Сейчас мы

• увеличьте относительную скорость так, чтобы B измерялась длиной всего 33 1/3 единицы в системе отсчета A (и наоборот),

• поместите A конец к концу с самим собой в очень маленькую конечную, но неограниченную вселенную диаметром 100 единиц, и

• трижды повторите B и поместите три экземпляра, расположенные встык, по кругу прямо рядом с A (для этого достаточно места!).

Что ж, фактически размер Вселенной в направлении А увеличился втрое.

Итак, мы перепрыгиваем через один из экземпляров B и теперь измеряем диаметр этой вселенной, равный 300 единицам, в направлении носа космического корабля (мы можем сделать это измерение, физически перемещаясь по длине всех трех космических кораблей B вокруг вселенной). Затем мы просим нашего производителя космических кораблей сделать больше космических кораблей, чтобы повторить это упражнение в других направлениях. Каждый раз увеличивая размер вселенной в каком-то направлении на 200% или тому подобное, по желанию.

Тогда «реальность» всего этого очень сомнительна…

Но это показывает, что Специальная теория относительности нуждается в бесконечной вселенной, чтобы разыгрываться. Примените ее в маленькой конечной вселенной, и вы получите всевозможные противоречия. Например, вот что гораздо проще: пошлите один луч света А в каком-то направлении, а другой, называемый В, в прямо противоположном направлении. Если вы будете стоять неподвижно (без ускорения), они ударят вас одновременно после того, как облетите эту маленькую вселенную. Но по какой-то причине вы начинаете двигаться в том же направлении, что и А, а это значит, что лучу А придется кое-что догонять, а лучу В нужно будет пройти более короткое расстояние, поэтому В теперь ударит вас первым. Это означает, что эффективные скорости не являются обеими c по отношению к вашей новой движущейся системе отсчета.

Что опять же означает, что СТО здесь не работает: ей нужно больше места, бесконечное количество места.

Сокращение длины, являющееся следствием ложного постулата Эйнштейна о постоянной скорости света 1905 года, АБСУРДНО — оно подразумевает, что бесконечно длинные объекты могут быть навсегда заперты в бесконечно коротких контейнерах:

http://www.youtube.com/watch?v=uQHPAeiiQ3w "С какой скоростью должен разъехаться 7-метровый "бьюик", чтобы поместиться в чулане глубиной 2 м?"

http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/barn_pole.html «Это реквизит. У вас есть сарай длиной 40 м с автоматическими дверями на обоих концах, которые можно открывать и закрывать. одновременно переключателем.У вас также есть столб длиной 80 м, который, конечно, не влезет в сарай.(...) Если он не взорвется от напряжения и будет достаточно упругим, он остановится и начнет вернуться к своей естественной форме, но, поскольку он слишком велик для сарая, другой конец теперь врежется в заднюю дверь, и стержень будет захвачен в СЖАТОМ СОСТОЯНИИ внутри амбара».