» » » Новые преобразования для теории относительности

Презентация на тему Новые преобразования для теории относительности


Здесь Вы можете скачать готовую презентацию на тему Новые преобразования для теории относительности. Предмет презентации: Физика. Красочные слайды и илюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого презентации воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать презентацию - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 18 слайдов.

Слайды презентации

Слайд 1
17 мая 2005 года "Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 1  Н О В Ы Е П Р Е О Б Р А З О В А Н И Я Д Л Я Т Е О Р И И О Т Н О С И Т Е Л Ь Н О С Т И  Т о м с к и й п о л и т е х н и ч е с к и й у н и в е р с и т е т г . Т о м с к В.М. Беляев
Слайд 2
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 2 17 мая 2005 года Цель преобразований:  Введение единых эталонов времени и протяженности для инерциальных систем отсчета (ИСО) S и S ' , двигающихся друг относительно друга со скоростью v  Измерение времени одним движением, принимаемым за эталонное , которая почти тождественна постулату Эйнштейна о постоянстве скорости света в разных ИСО Идея преобразований:
Слайд 3
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 3 17 мая 2005 года Противоречия и изъяны СТО, обнаруженные автором  1. Преобразования Лоренца (ПЛ) не удовлетворяют второму из трех векторных уравнений ( 3 ), соответствующих координатной записи эквивалентного уравнения ( 1 ) движения фронта световой волны, для двух геометрически диаметрально противоположных точек-событий
Слайд 4
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 4 17 мая 2005 года Противоречия и изъяны СТО, обнаруженные автором  2. При выводе ПЛ Эйнштейном было отброшено отрицательное значение функции ( v ) , что скрыло истинный смысл преобразования одного связного множества (сферы t = const , определяемой уравнением (1)), в другое связное множество (вытянутый по оси X эллипсоид, который в получаемой деформированной системе S ' отображается уравнением (2)).
Слайд 5
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 5 17 мая 2005 года Противоречия и изъяны СТО, обнаруженные автором  3. При налагаемых Эйнштейном требованиях линейной связи координат и времени координатная система S ' получается однородным растяжением (гомотетией) вдоль оси X пространства координатной системы S в себя . При этом видно, что единица измерения протяженности (эталон протяженности) вдоль оси X ' системы S ' в k раз короче эталона протяженности, как по другим своим осям, так и единого эталона протяженности системы S .
Слайд 6
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 6 17 мая 2005 года Противоречия и изъяны СТО, обнаруженные автором  4. Идеальные часы Эйнштейна- Ланжевена, состоящие из пары параллельных зеркал, закрепленных на жестком стержне, в силу принципа относительности и разных эталонов протяженности в S ' будут при изменении их ориентации показывать разное время. Кроме этого, совместное решение уравнений  Это означает, что показания часов верны только при положении зеркал в плоскости
Слайд 7
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 7 17 мая 2005 года Противоречия и изъяны СТО, обнаруженные автором  5. Формулы преобразования скоростей в СТО при переходе от одной инерциальной системы к другой определяют не компоненты скорости произвольной материальной точки, а компоненты скорости точки светового фронта, т.к. преобразования Лоренца связывают не любые координаты и время двух ИСО, а координаты и время перемещения светового сигнала. Если определять относительную скорость материальной точки как отношение ее пути за время  t ' к пути, пройденному световым сигналом в том же направлении за тот же промежуток времени, то получим формулы, существенно отличающиеся от формул СТО:
Слайд 8
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 8 17 мая 2005 года К выводу преобразования скоростей  Учитывая принятые А. Эйнштейном обозначения скоростей в покоящейся и движущейся системах координат:  получим формулы преобразования скоростей,  отличающиеся тем, что в них
Слайд 9
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 9 17 мая 2005 года От преобразований Галилея и Лоренца к новым преобразованиям  По сути, и преобразования Лоренца, и преобразования Галилея можно рассматривать как однотипные СК, образованные путем переноса начала координат в движущуюся относительно исходной системы точку.  В преобразованиях Галилея определение новых координат производится тем же эталоном длины, а время принимается равным времени исходной системы. В результате этого путь эталонного движения в различных направлениях движущейся СК, при равенстве показаний часов, оказывается не одинаковым и, следовательно, скорость эталонного движения в ней не является константой.  Отличие координатной системы преобразований Лоренца в том, что исходная СК деформируется и в ней рассматривается движущаяся СК. Новые координаты и время в преобразованиях Лоренца увязываются с путем эталонного движения так, что скорость эталонного движения в них является константой. Это приводит, как показано выше, к противоречиям и ошибкам. Однако, введя эквивалентность уравнений (1) и (2), А. Эйнштейн в специальной теории относительности заложил идею измерения времени одним движением или, другими словами, ввел одно эталонное движение для измерения времени в разных СК.  При создании новых, свободных от противоречий СК и преобразований для определения их координат необходимо исходить из идеи Эйнштейна, сохраняя принцип одновременности событий в разных СК. При этом, однако, не следует забывать о высказывании А. Пуанкаре:  «Никакая геометрия не может быть более истинна, чем другая; та или иная геометрия может быть только более удобной ».
Слайд 10
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 10 17 мая 2005 года От преобразований Галилея и Лоренца к новым преобразованиям  Для процесса движения фронта световой волны в деформированной СК системы S ' начало фокального радиус-вектора определяется положением фокуса эллипсоида изохронной световой поверхности, который в любой момент времени совпадает с началом движущейся системы S ' . Если устранить деформирование, т.е. ввести единый эталон протяженности, то в полученной СК фокальный радиус-вектор превратится в радиус-вектор преобразований Галилея, связанный с модулем радиус-вектора изохронной световой поверхности выражениями:
Слайд 11
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 11 17 мая 2005 года Эксцентрическая система координат  Аналогами конических поверхностей с вершиной в начале координат будут служить поверхности, образованные вращением вокруг оси Z линий L , которые исходят из начала координат и в каждой своей точке перпендикулярны пересекаемым сферическим поверхностям, а касательные к ним в конечных точках направлены под углом  . Эти кривые могут рассматриваться как криволинейные аналоги радиус-векторов полученной криволинейной СК, которую будем называть эксцентрической.  Третьим семейством поверхностей, как и в обычной сферической СК, будут служить плоскости  =const , проходящие через ось Z. Всем координатам и времени этой СК будем приписывать индекс «э», чтобы отличать их от координат и времени обычной сферической СК. Замечательно то, что координаты и время произвольной точки светового сигнала в этой движущейся эксцентрической СК равны координатам и времени исходной, «покоящейся» СК:  Это обеспечивает как эквивалентность уравнений движения фронта световой волны (1,2), так и инвариантность любых законов в обеих ИСО. В то же время для определения эксцентрических координат наблюдателю, находящемуся в движущейся СК, придется вычислять их через обычные координаты сопутствующей сферической СК :  Наблюдателю, связанному с данной ИСО семейство эксцентрических изохронных поверхностей, следует принять в качестве физически обоснованных координатных поверхностей, в произвольную точку которых синхронизирующий сигнал, посланный из начала координат приходит через интервал времени .
Слайд 12
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 12 17 мая 2005 года Эксцентрическая система координат  Преобразование квадратов дифференциалов перемещений можно получить, используя тензорную алгебру или рассматривая бесконечно малые элементы сопутствующих эксцентрической и сферической систем координат:
Слайд 13
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 13 17 мая 2005 года Формулы для тензорных преобразований  Для вычисления прочих дифференциальных соотношений эксцентрической СК через координаты сопутствующей сферической СК и обратно используются:
Слайд 14
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 14 17 мая 2005 года Использование эксцентрической системы координат  Продуктивность использования эксцентрической СК покажем на следующем примере. Представим пространство в качестве материальной среды, в которой движутся материальные тела, отличающиеся от пространства своей внутренней структурой. Введем в пространстве евклидову метрику с единым эталоном протяженности и примем скорость передачи взаимодействия постоянной и равной по величине скорости света. В результате получим стационарное искривленное поле центральных сил, совпадающее с ЭСК, где окружности отвечают линиям постоянного потенциала, а перпендикулярные им линии L линиям тока, касательные к которым являются линиями сил, действующих в точках касания. Эксцентрические координаты при этом служат обобщенными координатами уравнения Лагранжа. Решая его для случая притяжения материальной точки, движущейся с сохранением полной энергии, получим формулу орбиты, которая в сопутствующей сферической СК имеет вид:
Слайд 15
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 15 17 мая 2005 года Возможные замкнутые формы орбит при  = 0.75 и e = 0, e = -  /2 , e = - 
Слайд 16
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 16 17 мая 2005 года Выводы по результатам расчета орбит в искривленном поле центральных сил  Наиболее устойчивыми, с позиции законов симметрии, являются эллиптические орбиты с эксцентриситетом e = -  , отношение размеров малых полуосей которых к большим полуосям соответствует кажущемуся сокращению размеров в СТО вдоль линии движения. Однако здесь, если материальными точками являются электроны, вращающиеся вокруг ядер, будет, во-первых, происходить не кажущееся, а реальное изменение размеров тела, во-вторых, размер тела в направлении движения остается неизменным, а увеличиваются в k раз поперечные размеры тела. При этом для наблюдателя, находящегося внутри данной СК, измеряемая им средняя скорость светового сигнала на пути туда и обратно в опытах, подобных опытам Майкельсона и Морли, будет величиной, не зависящей от направления, однако ее численное значение по сравнению со скоростью света в пространстве в k 2 раз меньше. Кроме этого, преобразуя уравнения движения фронта световой волны выделением полного квадрата, мы получим те же самые преобразования Лоренца :  которые приводят уравнение движения фронта световой волны в движущейся СК к виду, подобному исходному : Величину t ’ в преобразованиях Лоренца следует считать всего лишь приведенным временем перемещения светового сигнала в движущейся СК, где уравнение движения фронта световой волны имеет геометрически подобный вид . Использование этого подобия для определения частоты электромагнитного излучения, испускаемого движущимся источником, и дает известную формулу Эйнштейна, по которой рассчитывают эффект Доплера в различных направлениях. Его проверка в экспериментах, начиная с 1937 по 2003 года, дает все меньшее отклонение от формулы Эйнштейна .
Слайд 17
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 17 17 мая 2005 года О показаниях часов и времени  Рассмотрим часы Эйнштейна-Ланжевена в движущейся СК при расстоянии между зеркалами l = 0,5 : • Время движения луча света от зеркала и обратно вдоль направления движения • Время движения луча света от зеркала и обратно поперек направления движения  Откуда видно, что часы Эйнштейна-Ланжевена при изменении их ориентации будут показывать одинаковое время, но в k 2 раз меньше, чем такие же часы в покоящейся СК. Однако из этого не следует, что все процессы в движущейся СК будут протекать замедленно, т.к. время в обеих СК измеряется одним и тем же движением.
Слайд 18
"Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" 18 17 мая 2005 года РЕЗЮМЕ  В целом можно сделать вывод, что развитие идеи А.Эйнштейна об измерении времени одним движением в разных СК позволило создать новые, свободные от противоречий преобразования. В них сохраняется принцип одновременности событий, происходящих в разных системах отсчета, и инвариантность, как законов электродинамики, так и любых других законов, связанных с координатами и временем. Пример получения формулы орбит материальной точки в искривленном центральном поле сил показал продуктивность новых преобразований, т.к. в известных координатных системах решение уравнения Лагранжа приводит к эллиптическим интегралам.  По преобразованиям Лоренца можно сделать вывод, что они дают формально верные результаты, как по исследованию изменения частоты, испускаемой движущимися атомами, так и по другим экспериментальным подтверждениям СТО, но их физическая и философская интерпретация, пожалуй, нуждается в пересмотре. Кроме этого, можно предположить, что новые преобразования, в которых используется специальная СК, названная эксцентрической, могут быть плодотворными при исследовании процессов, связанных с передачей взаимодействия через пространство.  Дополнительным подтверждением данной теории, которой в будущем можно дать название эксцентрической теории взаимодействий, может служить полученный мною несколько лет назад объединенный дифференциальный закон взаимодействия тел с пространством и друг с другом, выведенный на основе простой модели также исходя из постулата о постоянстве скорости передачи взаимодействия в пространстве. Из этого закона: • двукратным интегрированием получается второй закон Ньютона , с характером зависимости коэффициента k  близким по форме к формуле Эйнштейна и начинающим отличаться по величине при  > 0,4 ; • четырехкратным интегрированием выводится закон всемирного тяготения. При этом отклонение от формулы Ньютона при отношении размера тел к расстоянию между ними R/l < 0,0005 не превышает 0,00003 % и возрастает до 21% при R/l = 0,5 . Эти результаты следует считать предварительными, т.к. вывод законов Ньютона производился без учета искривленности поля.

Другие презентации по физике



  • Яндекс.Метрика
  • Рейтинг@Mail.ru