Доклад: К столетнему юбилею Специальной теории относительности (СТО)

Физический смысл полученного выражения можно проиллюстрировать рисунком 3.

Рис 3.

Величина d это толщина светового луча. Она сохраняется постоянной в любой инерциальной системе отсчета. Если учесть, что ширина этого луча не зависит от выбора инерциальной системы отсчета, можно сформулировать закон "преломления" света при переходе наблюдателя из одной инерциальной системы отсчета в другую. Световой луч "поворачивается" на угол d = q - q' и меняет частоту колебаний.

2. Наблюдаемая форма движущегося объекта

Полученное соотношение можно с успехом использовать для описания видимой формы движущегося объекта. Пусть мимо нас со скоростью v, параллельной оси x, пролетает куб, ориентированный по осям x,y,z или x',y',z'.

Рис 4.

Конечно, если куб находится очень далеко от нас, то человеческий глаз увидит плоское изображение. Однако если человек знает, что форма предмета куб, его мозг быстро восстановит "изображение". Наблюдателю будет казаться, что летящий куб "развернут" на угол d по отношению к своей истинной ориентации.

Для полноты картины на рис 5 приведена серия изображений движущегося объекта (куба зеленого цвета), воспринимаемых наблюдателем для нескольких углов наблюдения q.

Рис 5.

Отметим следующее:

а) Наблюдаемая форма куба сохраняется, но изображение оказывается повернутым на угол d. Ориентация куба в движении напоминает фигуру высшего пилотажа под названием "кобра".

б) Цвет куба меняется от ультрафиолетового до инфракрасного. Изменение цвета - явление, известное под названием эффект Допплера.

Описанная выше визуальная форма движущегося куба есть сугубо субъективное явление, полученное при участии головного мозга, т.е. иллюзия. Это субъективная кажимость (как говорят: "обман зрения"). Теперь необходимо рассмотреть объективную кажимость (объективное явление), т.е. то, что мы будем измерять на самом деле.

3. Измеряемая форма движущегося объекта

Оставим в стороне иллюзии, связанные с субъективным человеческим восприятием (оптической иллюзией). Реальная форма объекта может быть получена методами

Рис 6.

Рис 7.

радиолокации или иными объективными методами измерений расстояния с помощью световых лучей (лазер, например) или электромагнитных волн. Однако нам нет необходимости использовать столь сложные средства, поскольку мы знаем следующие результаты, вытекающие из преобразования Лоренца:

а) закон "преломления" светового луча в СТО;

б) независимость поперечных координат (y =y' и z =z') от выбора инерциальной системы отсчета в СТО. На рис 6 показан принцип построения формы движущегося куба, а на рис 7 приведены измеряемые формы движущегося куба для нескольких углов наблюдения q.

Из рис 7 видно, что объективно движущийся куб имеет отнюдь не кубическую форму. Он будет иметь форму параллелепипеда со скошенными торцами. При этом наблюдаемая форма куба будет меняться при его движении. Меняется и цвет куба. Поэтому необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Форма движущегося куба меняется на самом деле (сущность) или же наблюдаемая форма куба есть явление, обусловленное искажением фронта световой волны, а с кубом на самом деле не происходит никаких изменений?

2. Связано ли изменение формы куба с изменением свойств пространства или же с изменением направления фронта светового луча?

3.Связано ли изменение цвета куба с эффектом Допплера или же с различным темпом времени в двух инерциальных системах отсчета K и K'?