Почему на самом деле материя при околосветовых скоростях не сжимается?
Click to viewПро сокращение длины при увеличении скорости сегодня широко известно. Во всех статьях упоминается это интересное явление и при построении описания той же теории относительности это явление чуть ли не самое главное.
Вот только нет ответа на главный вопрос - а что такое это сокращение длины с физической точки зрения и чем оно является? Ну и есть ещё более интересный вопрос про возможность измерить такое сокращение.
Само по себе явление, которое мы привыкли видеть в объяснениях, "растёт" из преобразований Лоренца. Не все знают, но преобразования эти существовали ещё до того, как Эйнштейн начал работу над теорией относительности. Он просто использовал эту логику в работе и ссылался на такие явления.
Пару слов про преобразования Лоренца
Преобразования Лоренца описывают те изменения, которые происходят в системе при увеличении её скорости. Там вам и длина сокращается, и время идёт иначе. Но вот что там про длину? Что происходит физически? Удивительно, но этот вопрос довольно широко обсуждается и не имеет однозначного ответа.
Обычно с таких картинок начинается путаница. Да не сжималась машина - это её проекция.
Что такое сокращение длины для простого обывателя? Взять гидравлический пресс, положить под него банку из Пепси и сжать её. Физически её длина уменьшается в несколько раз. Но будет ли такое "физическое сжатие" происходить с ракетой в космосе? Даже сам Лоренц говорил, что нет. Более того, в теориях отмечено, что все инерционные системы отсчёта равноправны, а значит и материальное сокращение длины есть неправильное понимание процесса.
Явление сокращения длины описывается преимущественно как специфика пространства-времени. Такие изменения связаны с относительностью.
Если мы стоим неподвижно на станции, а мимо пролетает поезд, то нам кажется, что поезд короче. Относительно нас поезд и правда короче. Но физически он не деформируется. Было бы забавно, если бы электричка уменьшалась пропорционально скорости.
Никто не сжимается?
Речь тут про изменения пространства и остальное относится скорее к мистификации процесса и явлений.
Наверное будет уместно привести пример. Представьте себе, что у вас есть клетчатый листок бумаги. Вы нарисовали на нем две клетки. При этом клетка имеет размер 1 см х 1 см. Вы сжали этот листок бумаги и клетка уменьшилась. Сам объект не претерпел материального сжатия. Просто изменились параметры координатного пространства. Это хорошо описывается в примере Эйнштейна про грозу и поезд.
Впрочем, тут можно сказать, что сжалось пространство вместе со всеми объектами. Подобно тому, как расширяется Вселенная, объем мог пропорционально и уменьшаться. Лоренц рассуждал об этом явлении в таком ключе.
Или всё-таки сжимается?
В одной из его заметок упоминается мысль, что в материальных объектах уменьшается расстояние между частичками без их непосредственного изменения. Но тогда это означает и материальное уменьшение в размерах?
Не совсем так. Всё-таки, даже если длина тут бы и реально уменьшилась, причиной было бы не сжатие объекта прессом, а изменение параметров пространства.
И тут мы, как практики, хотим измерить такое явление. Измерял ли кто-нибудь Лоренцово сокращение или нет? Тут нас ждёт отличный сюрприз.
Измерение Лоренцова сжатия
Измерить его невозможно. Если взять линейку и пойти измерять ракету, которая мчится по Вселенной, то сразу окажешься в системе отсчёта этой ракеты. В единой системе отсчёта пространство одинаково и никакого измерения сделать не получится. Значения будут такими же, как и при простом замере.
Измерить Лоренцово сжатие можно только из внешней системы отсчёта, а там мы сталкиваемся с проблемой изменения самого пространства из-за относительности. Как измерить длину поезда, который пролетел мимо пассажира на станции? Практически никак! Только разными косвенными способами.
Это приводит к одной единственной мысли. Сжатие материи при увеличении скорости есть скорее фигура мысли, чем реальный физический процесс. Прикладную ценность имеет не измерение сжатия материи, а умение описать специфику поведения пространства-времени. В процессе дальнейшего изучения вопроса вполне может оказаться, что Лоренцово сжатие есть просто удобный математический приём, который позволяет связать всё хоть в какую-то единую логику. Ведь даже сам Эйнштейна писал, что никакого реального физического сжатия нет, а пространство-время есть простая математическая модель.
Мораль простая - из-за излишней мистификации вопроса мы все неверно понимаем Лоренцовы преобразования и их истинную суть.
⚡ Обязательно подписывайтесь на Telegram-канал проекта!