Зачастую высказываются мнения о том, что при релятивистском движении, на скорость движения тел в сопутствующей ИСО' оказывает влияние такой релятивистский эффект как неодновременность. В моем представлении, неодновременность является следствием релятивистского движения, и, неодновременность сама по себе (будучи следствием), не может никоим образом влиять на физические процессы, происходящие в сопутствующей ИСО'. Для определения причин и следствий физических процессов, происходящих при релятивистских скоростях, предлагаю рассмотреть движение частиц в соответствии с законами сохранения энергии и импульса, а также в соответствии с имеющимися опытными данными.
Представим, что в лабораторной ИСО произошел распад покоящейся частицы, в результате которого появились две «дочерние» частицы с равными массами
, движущиеся в противоположных направлениях с одинаковой скоростью
и импульсом
(при
). Воспользовавшись формулой
, находим полную энергию каждой из «дочерних» частиц, откуда несложно рассчитать массу
покоящейся распавшейся частицы
.
Теперь представим, что в лабораторной ИСО «материнскую» частицу разогнали до скорости
и распад происходит теперь уже движущейся частицы. Согласно формуле
, вычисляем полную энергию распавшейся частицы и, согласно формуле
, вычисляем импульс распавшейся частицы.
Если после распада «дочерние» частицы движутся в противоположных направлениях по оси движения распавшейся частицы, то при
скорость одной из частиц относительно лабораторной ИСО должна быть равна нулю
, что следует из закона сохранения импульса (при равных, противоположно направленных импульсах, их результирующая равна нулю). В таком случае, полная энергия этой покоящейся относительно лабораторной ИСО «дочерней» частицы составляет
, и, согласно закону сохранения энергии, полная энергия другой «дочерней» частицы должна составлять
, а, поскольку
, согласно закону сохранения импульса, импульс второй частицы должен быть равен импульсу «материнской» частицы
.
Зная массу и полную энергию частицы, преобразовав формулу:
несложно вычислить ее скорость
относительно лабораторной ИСО:
Либо, поскольку
, скорость второй частицы составляет:
Если после распада «дочерние» частицы движутся в противоположных направлениях перпендикулярно оси движения «материнской» частицы, то поскольку движение частиц относительно лабораторной ИСО симметрично, полная энергия каждой из частиц должна составлять половину полной энергии распавшейся «материнской» частицы
. Отсюда находим импульс каждой из частиц
. Поскольку (согласно закону сохранения импульса) при сложении векторов складываются их проекции на ось движения «материнской» частицы, а движение «дочерних» частиц в данном случае симметрично, несложно вычислить угол направления движения каждой из частиц относительно оси движения «материнской» частицы в лабораторной ИСО:
и скорость частиц в лабораторной ИСО:
либо:
Теперь подставляем условные значения, например,
. В таком случае, для «материнской» частицы масса составляет
, а при
ее энергия и импульс составляют
.
Для «дочерних» частиц:
Строим графическое отображение векторов импульсов и скоростей частиц в лабораторной ИСО:
Из многочисленных опытов и экспериментов известно, что время «жизни» частиц по часам лабораторной ИСО зависит от их скорости
, при неизменном их собственном времени «жизни»
.
Ограничим собственное время «жизни» дочерних частиц, скажем,
. В таком случае, при распаде покоящейся относительно лабораторной ИСО «материнской» частицы, распад «дочерних» частиц при их скорости
должен произойти в момент
по часам лабораторной ИСО.
При нулевой скорости распад первой частицы должен произойти в момент
по часам лабораторной ИСО:
Распад третьей и четвертой частиц при их скорости
должен произойти в момент
по часам лабораторной ИСО:
Распад второй частицы при ее скорости
должен произойти в момент
по часам лабораторной ИСО:
Как видим, неодновременность событий (распад «дочерних» частиц) определяется не их движением относительно сопутствующей ИСО', а их движением относительно покоящейся лабораторной ИСО.
Очевидно, что в реальности все физические процессы, происходящие в сопутствующей ИСО', (в данном случае) движущейся со скоростью «материнской» частицы
, определяются в покоящейся лабораторной ИСО законами сохранения энергии и импульса, а также релятивистскими эффектами, возникающими при движении частиц относительно покоящейся лабораторной ИСО. Сопутствующей же ИСО' остаются только наблюдательные функции, при которых, благодаря релятивистским эффектам, возникающим при движении ИСО' относительно покоящейся лабораторной ИСО, должен выполняться принцип относительности.
Таким образом, релятивистские эффекты в движущейся ИСО' и релятивистские эффекты движущихся частиц, накладываясь друг на друга, должны создавать полную иллюзию движения частиц относительно ИСО', неотличимую от движения таких же частиц при их движении относительно лабораторной ИСО при покоящейся «материнской» частице.