Страница 8 из 17
Из уравнений (3) и (9) видно, что релятивистская масса и масса покоя всегда имеют одинаковые знаки как для досветовых, так и для сверхсветовых скоростей. Анализ уравнений (1), (2), (3), (4), (6), (8), (9), (10), (11) показывает, что то же самое можно сказать и о категориях энергии, плотности, длины и времени. Из уравнений (3) и (9) также видно, что если та или иная материальная частица движется со скоростью света, то ее масса покоя обязана быть равна нулю. Поэтому световые скорости принадлежат миру поля и чистой энергии, а сама скорость света является своего рода «энергетическим барьером», через который не может «перескочить» ни одна материальная частица.
Если досветовая скорость положительной энергии уменьшается, то положительная энергия уплотняется и превращается в вещество. Чем меньше скорость, тем плотнее вещество. Если сверхсветовая скорость отрицательной энергии увеличивается, то отрицательная энергия уплотняется и превращается в энергоантивещество. Чем выше скорость, тем плотнее энергоантивещество.
2. Универсальность понятия скорости ([23], стр. 164-165).
Таким образом, состояние объективной реальности существенным образом прежде всего зависит от скорости ее движения. При этом возникает вполне естественный вопрос: не меняет ли смысла суть самой скорости по обе стороны энергетического барьера? Из уравнений (1) и (2) видно, что для сверхсветовых скоростей релятивистская длина 1 и чужое время t выражаются мнимыми числами. Поэтому каждая из этих двух категорий в отдельности не могут быть выражены математически одновременно для обоих миров: досветовых и сверхсветовых скоростей.
Однако скорость чужого объекта относительно нас есть отношение пройденного им пути 10 к промежутку времени t, который отсчитывается нашими часами. В то же время скорость может быть представлена как отношение пройденного пути 1 в нашей системе отсчета к промежутку времени t0, который отсчитывается чужими часами:
Подставив в это уравнение значения соответствующих символов из уравнений (1) и (2), мы убеждаемся, что скорость (в отличие от пути и времени) имеет одинаковый смысл как для мира досветовых скоростей, так и для мира сверхсветовых скоростей.
7. Парадоксы пространства
1. Парадокс длины.
Парадокс – это кажущаяся нелепость. Из уравнения (2) видно, что относительная длина объекта всегда короче, чем его подлинная длина. В известном смысле слова можно сказать, что движущееся твердое тело короче, чем то же тело, находящееся в покое, причем тем короче, чем быстрее оно движется. При световых скоростях (v = с) получаем, что 1 = 0. Однако движение вещественного тела со световой скоростью с = 299 792 км/сек не представляется возможным вообще. Если мы (жители Земли) все-таки мысленно вообразим себе, что какая-то ракета движется относительно нас со скоростью света с, то сколь угодно большая длина этой ракеты представилась бы нам равной нулю. Вследствие этого в нашем воображении создается иллюзия о том, что якобы понятие длины для такой ракеты лишено всякого смысла.
Ошибочность такой иллюзии станет ясной, если мы с вами мысленно представим себя пассажирами этой ракеты. Тогда нам будет представляться, что не мы движемся относительно Земли, а Земля движется относительно нас со скоростью света. Следовательно, теперь нам будет представляться равной нулю не длина ракеты, на которой мы летим, а соответствующий размер Земли. Вследствие этого в нашем воображении будет создаваться обратная иллюзия о том, что якобы лишено всякого смысла понятие продольного размера Земли, а не ракеты, хотя на самом деле, по нашим нынешним представлениям, диаметр Земли в любом направлении равен примерно 12 740 км.
2. Парадокс протяженности пространства.
Из уравнения (2) видно, что если какая-нибудь инерциальная система движется относительно нас со сверхсветовой скоростью, то релятивистская длина (а не длина покоя!) становится мнимым числом. Это значит, что передача материального сигнала о размерах вещественного тела из мира сверхсветовых скоростей к нам (и наоборот!) физически не представляется возможной. Однако это ни в коей мере не означает, что для мира сверхсветовых скоростей категория протяженности якобы не существует.
Это станет понятным, если мы с вами мысленно соорудим космический корабль, называемый тахионом, на котором со сверхсветовой скоростью будем удаляться от Земли. При этом нам представится, что не мы удалаяемся от Земли, а Земля удаляется от нас со сверхсветовой скоростью. Тогда, по нашим тахионным представлениям, соответствующий релятивистский диаметр Земли станет мнимым числом, хотя на Земле нет никакого мнимого размера, а есть нормальные земные размеры: длина, ширина, высота, диаметр и т. д., доступные жителям Земли, но недоступные воображаемым пассажирам тахиона. По этой причине мы не в состоянии произвести практические измерения размеров тех физических тел, которые движутся относительно нас со скоростью, равной или большей, чем скорость света, хотя объективно, то есть независимо от нашего сознания, физическое тело может обладать конкретными размерами, даже если оно движется со сверхсветовой скоростью.
Но в чем же заключается суть столь парадоксального факта? Все дело в том, что для разных инерциальных систем отсчета одно и то же физическое тело обладает одинаковой длиной покоя, но различной релятивистской (относительной) длиной. Например, если подлинная длина ракеты равна 100 м, то она всегда так и останется равной 100 м независимо от того, где ракета находится или с какой скоростью она летит. Другое дело релятивистская длина, которая определенно зависит от скорости полета ракеты относительно наблюдателя. С уменьшением скорости релятивистская длина ракеты возрастает, асимптотически приближаясь к длине покоя, которую она достигает при нулевой скорости. С ростом скорости релятивистская длина ракеты уменьшается, асимптотически приближаясь к нулевой длине, которую она достигнет при световой скорости.
То же самое можно сказать и о подлинном диаметре Земли, который всегда остается равным 12 740 км, независимо от того, относительно чего и с какой скоростью она движется. Таким образом, если бы какая-либо ракета летела относительно Земли со скоростью света, то релятивистская длина ракеты была бы равна нулю для жителей Земли, а релятивистский диаметр Земли был бы равен нулю для пассажиров ракеты. Для тех и других подлинная длина ракеты и подлинный диаметр Земли всегда остаются неизменными величинами.
Но стоит ракете приземлиться, как все относительные измерения в обеих системах окажутся равными соответствующим размерам покоя.
Выражаясь простым языком, чужие размеры всегда представляются нам меньше собственных (подлинных). Такая относительность размеров физического тела чем-то напоминает нам относительность визуального представления людей о размерах друг друга. Если двух людей отделяет друг от друга открытое пространство протяженностью 1-3 км, то каждому из них свои собственные размеры представляются значительно большими, чем размеры другого. Но тогда возникает вполне уместный вопрос: почему релятивистская длина подвижного тела всегда представляется нам меньше подлинной его длины?
Сначала в качестве примера рассмотрим электрический заряд в атоме водорода. Постороннему наблюдателю представляется, что электрический заряд атома равен нулю. Но, «проникнув» во внутренний мир атома, мы обнаруживаем, что электрический заряд атома равен вовсе не нулю, а нулевой сумме противоположных электрических зарядов. Чем глубже мы проникаем в мир атома, тем отчетливее мы представляем разницу между нулем и нулевой суммой этих зарядов.