Mark1 писал(а):
Someone, интересный диалог, понимаешь:
А.А. Логунов: «Положение о постоянстве скорости света, которое А.Эйнштейн использовал как второй постулат , не дает возможности получить инвариант J…Максимум, что можно получить – это преобразования Лоренца только на световом конусе, когда J=0»
Someone: Видите ли, в пространстве-времени не один световой конус. Их там тьма (математики говорят - континуум). Они заполняют всё пространство-время без пропусков, многократно при этом пересекаясь.
Я не считаю себя обязанным во всём соглашаться с А.А.Логуновым или с А.Эйнштейном. Про обоих известно, что они отнюдь не всегда правы. Тем более, что интерпретации СТО и её постулатов со временем меняются.
Кстати, я не нашёл в книге Логунова ту фразу, на которую Вы ссылаетесь. Не могли бы Вы дать точную ссылку (А.А.Логунов. Лекции по теории относительности и гравитации. Современный анализ проблемы. Москва, "Наука", 1987), указав место, где её искать?
Mark1 писал(а):
Я тоже уверен в том, что ПЛ из них получают (для общепринятой ориентации осей координат). Но вот академик А.А. Логунов в «Лекции по СТО» другого мнения. Он пишет, что сутью СТО постулат-2 не является. Сутью СТО должен являться постулат о том, что геометрией мира событий является псевдоевклидова геометрия (мир Минковского).
С математической точки зрения действительно проще считать СТО (кинематику, во всяком случае) геометрией пространства Минковского. Здесь Логунов рассуждает как математик. Из физических же принципов математическая модель однозначно не выводится. Всегда явно или неявно используются другие предположения, отнюдь не физические. Часто они кажутся настолько "очевидными" или "само собой разумеющимися", что альтернативы даже не приходят в голову.
По модулю этих "само собой разумеющихся" предположений и современных интерпретаций ход рассуждений в работе А.Эйнштейна "К электродинамике движущихся тел" 1905 года следующий.
1) Условие синхронизации часов в точках
и
, записанное в виде
, определяет временнýю координату в системе отсчёта. Мы можем принять такое соглашение независимо от того, одинаковы или неодинаковы скорости света при распространении его из
в
и из
в
.
2) Соотношение
, где
- некоторая универсальная константа ("скорость света"), а
- расстояние между
и
, определяет связь между единицами измерения длины и времени. Если скорость света зависит от направления, то это означает, что наш "световой метр" зависит от направления. Фактически используемый сейчас эталон метра является таким "световым метром": он равен определённому количеству длин волн излучения определённой частоты, а длина волны как раз пропорциональна скорости. Нетривиальным фактом является равенство "светового метра" и "механического метра": в основе эталона лежит, таким образом, неявное предположение, что длина металлической линейки из сплава, если не ошибаюсь, платины и иридия, при любом её повороте изменяется так же, как и длина волны упомянутого излучения.
Таким образом, эту часть работы можно рассматривать как определение систем координат, в которых координатные "время" и "расстояние" совпадают с величинами, измеряемыми часами и линейками (я не утверждаю, что сам Эйнштейн интерпретирует это так же).
3) Далее Эйнштейн выводит преобразования Лоренца, как Вы пишете, "для общепринятой ориентации осей координат", то есть, когда оси координат в обеих системах отсчёта параллельны и одинаково направлены, начала координат совпадают в некоторый момент времени, причём, в этот момент показания часов, расположенных в началах координат, также равны
, скорость движения подвижной системы отсчёта направлена вдоль оси
. Если Вы хотите искать в этом выводе ошибку, я бы всё-таки попросил Вас анализировать именно работу 1905 года, а не популярную статью 1920 года. Делать серьёзные выводы на основании популярной статьи, как минимум, несерьёзно.
4) Путём тривиальной подстановки проверяется, что интервал
инвариантен относительно полученных преобразований, причём, отнюдь не только на световом конусе.
Поскольку для Вас этого специального случая недостаточно, поясню далее.
5) Вывод Эйнштейна тривиально обобщается на случай, когда начала координат и отсчёта времени в системах отсчёта не совпадают, а остальные перечисленные предположения верны. Более того, мы можем вершину светового конуса совместить с произвольным событием
. Пусть оно в "неподвижной" системе отсчёта имеет координаты
, а в подвижной -
. Тогда, повторяя рассуждения Эйнштейна, можно получить преобразования Лоренца в виде (я использую не обозначения Эйнштейна, а более привычные)
или, после некоторых преобразований,
6) Чтобы обосновать, что это преобразование действует не только на выбранном световом конусе, а во всём пространстве-времени, заметим сначала, что коэффициенты этих преобразований никак не зависят от координат
и
вершины светового конуса, от этих координат могут зависеть только
. Можно подозревать, что если мы вместо события
с координатами
и
в качестве вершины светового конуса возьмём другое событие
с координатами
и
, то получатся величины
, не совпадающие с
. Тогда получатся преобразования
Возьмём событие с координатами
и
, лежащее одновременно на обоих световых конусах (надеюсь, сумеете сами найти такую точку). Тогда для него выполняются и равенства (1), и равенства (2), откуда сразу следует, что
. Для завершения доказательства того, что формулы (1) действуют во всём пространстве-времени, теперь достаточно заметить, что всякое событие лежит на каком-нибудь световом конусе (хотя бы на том, для которого оно служит вершиной).
Вообще-то, все эти длинные рассуждения совершенно не нужны. Достаточно заметить, что всякое преобразование координат, которое а) линейно и б) выполняется на каком-нибудь одном световом конусе, обязательно выполняется и во всём
, так как четыре вектора
образуют базис
и лежат на световом конусе. Ещё раз повторю, я не видел в книге высказывания Логунова, которое Вы цитируете. Если он действительно так говорит, то он совершенно точно не прав. Почему ему не пришло в голову это элементарное рассуждение с четырьмя линейно независимыми векторами на световом конусе, не знаю.
7) Я уже объяснял, почему ограничение определённой ориентацией осей координат несущественно. Причина в том, что интервал
инвариантен относительно вращений системы координат, не затрагивающих время. Поэтому мы можем повернуть оси координат в обеих системах в обсуждённое выше специальное положение, сделать преобразование Лоренца и вернуть оси назад. Поскольку при каждом преобразовании интервал остаётся инвариантным, он будет инвариантен и относительно комбинации этих преобразований. Я никогда не видел формулы преобразований Лоренца, написанные для самого общего случая, и не горю желанием на них посмотреть.
Mark1 писал(а):
Из ПЛ следуют три инварианта: инвариант интервала для координат х и t, а также инварианты для y и z.
Ерунда это. Вы могли бы сообразить, что координаты
равноправны, и что скорость
можно направить не только по оси
, но также и по осям
и
. А также Вам должно быть известно, что преобразования Лоренца образуют группу, то есть, их можно выполнять последовательно, и результат последовательного выполнения любого числа преобразований Лоренца снова является преобразованием Лоренца. Поэтому
и
никак не могут быть инвариантами преобразований Лоренца. Точно так же и
не является инвариантом преобразований Лоренца, даже если не рассматривать вращения, которые тоже входят в полную группу преобразований Лоренца (она называется группой Пуанкаре).
P.S. Обратите внимание, что ход рассуждений Эйнштейна в работе 1905 года очень похож на Ваш: он рассматривает "неподвижную" систему координат, в которой скорость света изотропна (это Ваша АСО), и выводит преобразования Лоренца. Ваш подход отличается тем, что Вы включаете нигде не используемые постулаты об эфире, а также совершенно ненужный постулат о часах, а все постулаты СТО вместе с соглашением о способе синхронизации часов (но без принципа относительности) "упаковываете" в "информационное соглашение". Кстати, может быть, Ваш "постулат о часах" заменяет принцип относительности?
Но Вы так и не объяснили, что этот постулат означает.
Ваш ответ меня не устраивает. Сравнение показаний часов, находящихся в разных местах - процедура неочевидная.