Зачем придумали специальную теорию относительности?

[Twolka]

Насколько я знаю, СТО исторически появилась в результате разочарования теорией эфира и являлась попыткой подгона под уравнения Максвелла. Ее постулаты (из Википедии):

Цитата:

1) Все физические процессы в инерциальных системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения.
2) Скорость света в вакууме, измеренная в любой инерциальной системе отсчёта, одна и та же и не зависит от движения излучателя.

Второе положение означает, что скорость света одинакова во всех направлениях. И, по сути, это уже написано в уравнениях Максвелла.

Кроме того, в СТО предполагается, что средой распространения света является ЭМ-поле (и по-моему это весьма изящный способ сказать, что настоящая среда распространения света неизвестна, и неизвестно есть ли она вообще).

Как я понимаю, классический принцип относительности (Галилея) имеет тот же 1й постулат, но 2й другой: в нём при переходе из одной системы координат сохраняется не скорость, а время.

И тут возникает проблема, либо преобразования Галилея неверны, либо уравнения Максвелла.
Теперь вопрос: зачем отвергли первое, если могли отвергнуть второе? А точнее при небольшом изменении уравнений Максвелла (считать скорость разной по разным координатным осям) все должно сойтись. И появится никаких странных явлений, как сжатие длины и времени. Здесь появятся дополнительные плюсы: уравнения Максвелла будут работать также и на границах раздела сред (это будет соответствовать изменению начальной системы координат на движущуюся относительно источника света), а среда с переменной оптической полностью будет соответствовать неинерциальной системе координат.

Так зачем ввели СТО, которая по сути говорит об одновременном сжатии пространства и времени, если можно было оставить просто изменение скорости? При этом никаких дополнительных предположений о среде распространения света не делается.

[sergey zhukov]

Twolka
Я думаю, вы согласны с тем, что СТО - это уже просто факт? Даже не теория, подтвержденная экспериментально, а рабочий инструмент, такой же, как сопромат и термодинамика? Если тут и можно ставить какой-то вопрос, то никак не "почему не используют теорию $x$ вместо СТО?", а только "каким образом догадались, что именно СТО?".

В теории эфира не "разочаровались". Эксперимент показал, что для дальнейшего использования понятия "эфир" нужно было сделать его ненаблюдаемым, т.е. не имеющем вообще никаких свойств. Но тогда зачем нам такое понятие? Это же топор в каше из известной сказки - можно его и добавить, конечно, если кому-то психологически так проще, но к каше он не имеет никакого отношения.

Знаете, в школьных упражнениях по математике иногда встречается задание "упростите выражение", после чего идет трехэтажная дробь с множеством слагаемых и переменных $a$, $b$, $c$... а в итоге она сводится просто к $0$ или $1$ или $x$, а все остальное сокращается. Так вот эфир, как выяснилось, был этими самыми $a$, $b$, $c$, т.е. наше представление было искусственно переусложнено. А Эйнштейн показал, как "упростить выражение".

Преобразования СТО (преобразования Лоренца) на самом деле выглядят даже более логично с некоторой точки зрения, чем преобразования Галилея. Скажем, в одномерном случае преобразования Галилея есть:

$$x^\prime=x+ut$$

$$t^\prime=t$$

А преобразования Лоренца (если отвлечься от Лоренц-факторного множителя и положить $c=1$) есть:

$$x^\prime=x+ut$$

$$t^\prime=t+ux$$

С точки зрения математики преобразования Лоренца явно симметричнее и красивее.

[EUgeneUS]

Twolka в сообщении #1552218 писал(а):

Кроме того, в СТО предполагается, что средой распространения света является ЭМ-поле (и по-моему это весьма изящный способ сказать, что настоящая среда распространения света неизвестна, и неизвестно есть ли она вообще).

Всё не так. В СТО предполагается, что нет "среды распространения света". Она просто не нужна.

-- 09.04.2022, 08:32 --

Twolka в сообщении #1552218 писал(а):

И тут возникает проблема, либо преобразования Галилея неверны, либо уравнения Максвелла.

Конечно, неверны преобразования Галилея. В СТО они уточняются до преобразований Лоренца.
Кстати, то, что преобразования Галилея оказались неверными и потребовали уточнения, отнюдь не означает, что преобразования Максвелла верны. Но это уже выходит за рамки СТО.

[Twolka]

sergey zhukov в сообщении #1552222 писал(а):

Я думаю, вы согласны с тем, что СТО - это уже просто факт? Даже не теория, подтвержденная экспериментально, а рабочий инструмент, такой же, как сопромат и термодинамика?

История показывает, что теории не вечны. Так зачем держаться теории, если на основе ее посылок (кроме скорости света), можно написать менее парадоксальную теорию?

sergey zhukov в сообщении #1552222 писал(а):

Но тогда зачем нам такое понятие?

EUgeneUS в сообщении #1552223 писал(а):

Всё не так. В СТО предполагается, что нет "среды распространения света". Она просто не нужна.

Потому что для распространения любых волн нужна среда. Даже энергия не может вот так просто перемещаться в пространстве. ЭМ-поле лишь является математической абстракцией этой среды. (Я не утверждаю, что эфир в текущем виде является этой средой). Но чтобы таких споров не возникало, я и сказал, что для преобразований Галилея тоже можно отрицать наличие среды - и ничего не поменяется.

sergey zhukov в сообщении #1552222 писал(а):

С точки зрения математики преобразования Лоренца явно симметричнее и красивее.

Физика - не математика. В ней ещё нужен и здравый смысл. (А его отсутствие приводит к математическому описанию природы, но понимания нет). И он подсказывает, что влияние пространственных координат на временные не очень красиво.

EUgeneUS в сообщении #1552223 писал(а):

Конечно, неверны преобразования Галилея.

Это вам Бог на ушко шепнул? Иначе я не понимаю вашей уверенности.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Пургаторий (Ф)»
Причина переноса: ответ дан, результат уже виден.

-- 09.04.2022, 13:20 --

Twolka, предупреждение за агрессивное невежество.