Динамический парадокс специальной теории относительности

Как известно [1], законы сохранения импульса, момента импульса и энергии, связанные с симметрией пространства и времени (однородностью и изотропностью пространства и однородностью времени), утверждают, что импульс, момент импульса и энергия замкнутой механической системы (на которую не действуют внешние силы) являются постоянными величинами, т.е. в любой инерциальной системе отсчета для любого момента времени величины импульса, момента импульса и энергии замкнутой механической системы являются величинами постоянными (т.к. отсутствует внешнее воздействие). Чтобы приступить к описанию динамического парадокса специальной теории относительности (СТО), примем для начала следующие исходные данные: - имеется симметрия пространства и времени;
- имеются две инерциальные системы отсчета неподвижная O1x1y1z1 и подвижная O2x2y2z2, у которых сходные оси попарно параллельны и одинаково направлены, причем подвижная инерциальная система отсчета O2x2y2z2 движется относительно неподвижной инерциальной системы отсчета O1x1y1z1 с постоянной скоростью V вдоль оси O1x1, а в качестве начала отсчета времени в обеих системах выбран тот момент, когда начала координат O1 и O2 этих систем совпадали.
Для рассмотрения предлагается использовать замкнутую механическую систему, состоящую из постоянно взаимодействующих двух тел 1 и 2, соединенных между собой нитью 3. Допустим, что в неподвижной инерциальной системы отсчета O1x1y1z1 тела 1 и 2, имеющие равные массы в состоянии покоя, и нить 3, вращаются с угловой скоростью ω вокруг общего центра масс - точки О, которая неподвижна в неподвижной инерциальной системы отсчета O1x1y1z1, т.е. тела 1 и 2 и нить 3 находятся в постоянном взаимодействии между собой. В подвижной инерциальной системе отсчета O2x2y2z2 тела 1 и 2 и нить 3 совершают сложные циклические движения.
Причем для любого момента времени t2 в подвижной инерциальной системе отсчета O2x2y2z2 не составит большого труда определить величины скоростей тел 1 и 2 и точек нити 3, зная связи между моментом времени t1 и координатами положения и скоростями тел 1 и 2 и точек нити 3 в неподвижной инерциальной системы отсчета O1x1y1z1, а также используя преобразования Лоренца и преобразования скоростей СТО для перехода от неподвижной инерциальной системы отсчета O1x1y1z1 к подвижной инерциальной системе отсчета O2x2y2z2. А имея значения скоростей тел 1 и 2 и точек нити 3 для конкретного момента времени t2 в подвижной инерциальной системе отсчета O2x2y2z2, можно определить величины импульсов, моментов импульса и энергии тел 1 и 2 и точек нити 3 для конкретного момента времени t2 в подвижной инерциальной системе отсчета O2x2y2z2, используя зависимость массы тела от скорости его движения СТО. В результате теоретических и числовых расчетов, проведенных в [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], было получено, что в предложенном к рассмотрению примере величина импульса (а также и величины энергии и момента импульса) замкнутой механической системы, состоящей из тел 1 и 2 и нити 3, в произвольно выбранной подвижной инерциальной системе отсчета O2x2y2z2 не будет постоянной величиной, а будет функцией, зависящей от величины момента времени t2 , что противоречит закону сохранения импульса (и законам сохранения момента импульса и энергии). Одним словом был получен динамический парадокс, заключающейся в том, что применение СТО приводит к тому, что в инерциальных системах отсчета могут не выполняться законы сохранения импульса, момента импульса и энергии замкнутой механической системы. Причины возникновения в СТО динамического парадокса: - в отличие от классической механики в СТО масса тела зависит от скорости его движения; - в отличие от классической механики в СТО имеет место неодновременность событий, заключающееся в том, что два события, произошедшие в одной инерциальной системе отсчета одновременно в разных точках, не лежащих в плоскости перпендикулярной направлению движения инерциальной системы отсчета, в другой инерциальной системе отсчета будут происходить не одновременно (в разное время).
Так в рассмотренном примере, если в подвижной инерциальной
системе отсчета O2x2y2z2 тело 1 в какой-то момент времени t2 находится на оси O2x2, то в подвижной инерциальной системе отсчета O2x2y2z2 тело 2 в этот же момент времени t2 не может находиться на оси O2x2. Причем в подвижной инерциальной системе отсчета O2x2y2z2 в один и тот же момент времени t2 тела 1и 2 и точка О не могут находиться на одной прямой линии, кроме случая, когда линия, соединяющая тела 1 и 2, будет параллельна оси O2y2. Более наглядно динамический парадокс СТО может быть показан на другом примере, в котором тела 1 и 2 соединены не нитью, а пружиной (эластичной нитью), и совершают возвратно-поступательные движения под действием пружины вокруг неподвижного центра масс в неподвижной инерциальной системы отсчета O1x1y1z1 , тогда в подвижной инерциальной системе отсчета O2x2y2z2 в один и тот же момент времени t2 тела 1и 2 будут иметь разные по абсолютной величине скорости. Наличие у СТО динамического парадокса может поставить под сомнение СТО или может привести к изменению законов сохранения импульса, момента импульса и энергии замкнутой механической системы.
Автор - Кочетков Виктор Николаевич.
E-mail: VNKochetkov@gmail.com .
E-mail: VNKochetkov@rambler.ru .
Сайт: http://www.matphysics.ru .