Укорачивание в СТО

[Degen1103]

Листал воспоминания Гинзбурга и по ссылке попал на заметку Е.Л. Фейнберга "СТО - природа добросовестных заблуждений" (УФН, 1997, т. 167, №4, с. 455-457).
Речь о том, что при "простом" выводе преобразования Лоренца теряется физическая суть процесса реального сжатия объектов, которые, согласно Эйнштейну, чтобы оказаться во второй инерциальной системе должны сперва, отделившись от первой, ускориться. Т.е. (если верно понял автора) сокращение продольных размеров - реальный динамический эффект под действием неких сил (даже упругие волны упоминаются!), а не кинематический, связанный с наблюдением из другой инерциальной системы.

Так вот эта динамическая природа сокращения продольного размера никак в голове не укладывается. А как же тогда относительность?! Нас-то тоже плющит, если оттуда глядеть! Какие тут силы, откуда силы?!

[Dragon27]

Если объект стоит на месте, то он имеет одну длину. Если объект ускорился и теперь равномерно движется (и имеет такую же длину в своей системе отсчёта), то он имеет меньшую длину. Очевидно, что в процессе перехода из состояния покоя в состояние движения объект укоротился.
Ускоряться можно по-разному. Можно ускоряться так, что длина объекта в лаб. СО не изменится. Но при этом, очевидно, длина объекта увеличится с его собственной точки зрения (растянется).
Что значит, откуда силы? Если объект ускорялся, то его какие-то силы ускоряли - вот вам и силы. Если объект не ускорялся, а просто мы сами сменили ИСО, то на объект не действовали никакие силы. Если объект просто летит равномерно и прямолинейно, то на него, очевидно, никакие силы уже не действуют.

[Degen1103]

То, что силы ускоряли - это ладно, но вот какие силы плющили?... Динамически.
Всегда считал, что это сокращение - так сказать, только видимое, порождаемое конечностью с, органическое свойство пространства-времени... а никак не результат приложения деформирующей силы... закон Гука, понимаешь...

[Someone]

Degen1103 в сообщении #1295423 писал(а):

Листал воспоминания Гинзбурга и по ссылке попал на заметку Е.Л. Фейнберга

И что там пишет Гинзбург об этой заметке?

Degen1103 в сообщении #1295423 писал(а):

Речь о том, что при "простом" выводе преобразования Лоренца теряется физическая суть процесса реального сжатия объектов, которые, согласно Эйнштейну, чтобы оказаться во второй инерциальной системе должны сперва, отделившись от первой, ускориться.

Ну да, некоторые вводят "пассивные" и "активные" преобразования Лоренца. Пассивные — это когда отрезок движется равномерно, а меняется рассматриваемая система отсчёта. Активные — соответственно, система отсчёта не меняется, а отрезок изменяет свою скорость.

Фейнберг пишет о том, что сначала "в одной системе отсчёта" имеются два стержня и два комплекта линеек, потом один стержень и один комплект линеек "передают в другую систему отсчёта" путём ускорения. Вообще говоря, непонятно, зачем это нужно. Эталоны длины и времени имеют физические определения, позволяющие воспроизвести их с достаточной точностью, поэтому можно обойтись без ускорения. В то же время расчёт того, что произойдёт со стержнями и линейками в процессе ускорения, вообще говоря, далеко выходит за рамки чистой СТО. Поэтому имеет смысл ограничится заявлением, что если ускорения были не настолько велики, чтобы необратимо деформировать или поломать стержни и линейки, то после окончания ускорения и стержни, и линейки вернутся к своим первоначальным размерам, и сослаться на принцип относительности.

Degen1103 в сообщении #1295428 писал(а):

какие силы плющили?

Те же, которые ускоряли.

[Degen1103]

Путаница вышла. Гинзбург просто ссылается: о физическом содержании СТО см. также статью Фейнберга (УФН, 1975, т.116, с.709). В архиве действительно есть статья на эту тему, но у меня как-то сразу pdf 97-го года нагуглился. А статью только сейчас нашёл, ещё не смотрел. https://ufn.ru/ru/articles/1975/8/h/

Что-то мне кажется, что эта динамическая трактовка только затуманивает геометрическую строгость СТО, если так можно выразиться.

[warlock66613]

Degen1103 в сообщении #1295428 писал(а):

органическое свойство пространства-времени... а никак не результат приложения деформирующей силы

Тут ситуация несколько схожая с законом сохранения энергии.

Формально закон сохранения энергии является следствием уравнений движения, следствием динамики системы. И любой эксперимент может быть объяснён непосредственно с помощью закона уравнений движения, без привлечения закона сохранения энергии. Но некоторые результаты будут при этом выглядеть странными, как будто специально подогнанными. Например, возьмём всевозможнейшие предлагаемые проекты вечных двигателей. Для каждого такого проекта, основываясь на соответствующих уравнения движения, можно указать причины, почему работать это не будет. Но в каждом случае это выглядит случайным совпадением. А закон сохранения энергии — не отменяя объяснения каждого конкретного случая — является в то же время объяснением универсальным, и потому более глубоким, более "объясняющим". Когда мы понимаем, что есть такой универсальный закон — закон сохранения энергии — то факт, что такие разные хитроумные конструкции все не работают, перестаёт быть странным.

В случае СТО можно зафиксировать одну выделенную систему отсчёта (любую) и все эффекты СТО в ней предстанут как реальные физические следствия уравнений движения. Например, окажется, что тело, будучи разогнанным, действительно сжимается в направлении движения, и по вполне конкретным причинам. Правда, рассчитать закон сжатия не просто: нужно детально анализировать строение тел, какими силами определяется их форма; а когда результат всё-таки будет получен, он будет выглядеть очень странно: для разных объектов, разных тел результат оказывается одинаковым и поразительно простым. Другой результат (предсказуемый, то есть являющийся следствием динамических законов движения, но всё равно странный) — необнаружимость этих эффектов самим движущимся наблюдателем: разные эффекты — сжатия, замедления времени, и т. п. — как будто сговариваются обмануть инерциально движущегося наблюдателя. И специальная теория относительности — не отменяя всех этих динамических эффектов — даёт более фундаментальный взгляд на них, проясняет их природу, так что все эти "совпадения" предстают не совпадениями, а следствиями этих самых "органических свойств пространства-времени".

[Cos(x-pi/2)]

warlock66613 в сообщении #1295438 писал(а):

Тут ситуация несколько схожая с законом сохранения энергии.

Да. Автор статьи в УФН 1975 г. (Е.Л. Фейнберг) об этом говорит на стр. 721. Причём, он приводит в пример элементарную школьную задачку о высоте, до которой долетит камень, подброшенный вверх с заданной скоростью, и, что одновременно странно, смешно и грустно, - ошибается в ответе)). (Не знаю, можно ли считать это опечаткой: она повторяется на той странице дважды.)

[Degen1103]

warlock66613 в сообщении #1295438 писал(а):

А закон сохранения энергии — не отменяя объяснения каждого конкретного случая — является в то же время объяснением универсальным, и потому более глубоким, более "объясняющим".

Да-да, конечно, спасибо! Именно это, в частности, подчёркивает Гинзбург в статье "Как и кто создал теорию относительности?". Причём, думаю, принцип относительности даже более фундаментален, чем закон сохранения энергии (вероятно, сам факт существования Вселенной "доказывает", что он может нарушаться).

Цитата:

Правда, рассчитать закон сжатия не просто: нужно детально анализировать строение тел, какими силами определяется их форма

А вот этого понять не могу. Ну какими силами можно сплющить макроскопическое тело так, чтоб оно не разлетелось вдребезги?! То, что так устроен мир, ещё можно как-то усвоить и принять, а эти силы непонятные отдают механицизмом - будто бы есть некое абсолютное пространство, в нём летит тело, которое сила плющит особым образом... Причём не Сила из далёкой-предалёкой галактики, на неё всё списать можно, а чуть ли не $ma$!

[rustot]

Тело не обязано изменится в результате ускорения (приложения внешних сил) так, как оно "меняется" при применении преобразований лоренца. Нужно сначала оговорить кучу "если" чтобы в конце можно было добавить "тогда его размер уменьшится в $\gamma$ раз". Если две одинаковые покоящиеся ракеты одновременно включили двигатели и стали ускоряться по одной прямой, то тело "две ракеты" вообще не будет менять размера. Если их предварительно связать мягкой, изначально не натянутой, резинкой то это же тело будет слегка уменьшаться в размерах, но далеко не в $\gamma$ раз. Если их соединить стальной балкой, то уже ближе к $\gamma$, но тоже не $\gamma$. То есть то, как именно тело поменяет форму, зависит от его внутренней структуры.

Силы которые при ускорении меняю форму тела это ровно те же самые внутренние силы которые и придают ему его форму. Эти силы зависят от скорости. Можно рассмотреть на примере "тела" из двух электронов, которое толкают за задний электрон а силы взаимного отталкивания заодно разгоняют и передний. Поскольку силы отталкивания тем меньше чем больше скорость электронов, то размер данного "тела" по мере роста скорости будет уменьшаться.

[Dragon27]

Degen1103 в сообщении #1295476 писал(а):

А вот этого понять не могу. Ну какими силами можно сплющить макроскопическое тело так, чтоб оно не разлетелось вдребезги?!

Почему ваша рука прямо сейчас не разлетается вдребезги? Что удерживает атомы и электроны вашей руки вместе?

[warlock66613]

rustot в сообщении #1295479 писал(а):

Если их предварительно связать мягкой, изначально не натянутой, резинкой то это же тело будет слегка уменьшаться в размерах, но далеко не в $\gamma$ раз.

В $\gamma$. Или я не так понимаю, что значит, что "резинка не натянута". Лучше заменить резинку несжатой и нерастянутой пружиной - тогда точно будет именно $\gamma$, причём неважно, как именно величина натяжения зависит от удлинения пружины.

[rustot]

warlock66613 в сообщении #1295514 писал(а):

Или я не так понимаю, что значит, что "резинка не натянута".

"изначально ненатянутой"

[miflin]

Мне кажется, что я понимаю недоумение Degen1103, ибо сам его испытываю.
Пусть ТС поправит меня, если это не так.

Конечно, учет всего многообразия факторов - задача не тривиальная.
Но рассмотрим простую ситуацию.

Пусть какая-то ИСО ускорилась/замедлилась, а потом опять стала ИСО. Уже другой.
Размеры ранее наблюдаемых объектов (не связанных с этой СО) изменились.
Можно ли говорить о том, что на эти объекты подействовала какая-то сжимающая/растягивающая сила?

Если да, то до какой степени надо этой ИСО ускоряться/замедляться, чтобы наступило разрушение объектов?

[rustot]

miflin в сообщении #1295516 писал(а):

Пусть какая-то ИСО ускорилась/замедлилась, а потом опять стала ИСО. Уже другой.
Размеры ранее наблюдаемых объектов (не связанных с этой СО) изменились.

ИСО не может замедлиться или ускориться, это тело может замедлиться или ускориться. Относительно одной ИСО тело ускорилось и его размеры например уменьшились, размеры остальных тел не изменились. Относительно другой ИСО то же самое тело замедилось и его размеры например увеличились, размеры остальных тел и в этой ИСО тоже не изменились.

Замените в своих возникающих вопросах "размеры" на какую-нибудь другую относительную величину, например на "кинетическую энергию". Вот и все ответы будут ровно такими же как при кинетическую энергию.

[miflin]

rustot в сообщении #1295527 писал(а):

ИСО не может замедлиться или ускориться, это тело может замедлиться или ускориться.

Ладно, пусть некорректно сформулировал, хотя думал, что понятно, о чем речь.

Пусть, например, лаборатория находится в космическом корабле в глубоком космосе,
и двигатели корабля выключены. Имеются данные по результатам измерений размеров каких-то объектов,
не связанных с кораблем. Затем на некоторое время включают двигатели корабля,
потом выключают, и вновь делают измерения размеров тех же объектов. Вопрос тот же:

miflin в сообщении #1295516 писал(а):

Размеры ранее наблюдаемых объектов (не связанных с этой СО) изменились.
Можно ли говорить о том, что на эти объекты подействовала какая-то сжимающая/растягивающая сила?

Если да, то до какой степени надо этой ИСО этому кораблю ускоряться/замедляться, чтобы наступило разрушение объектов?