[Nombre] Albert Einstein (físico teórico judío)
"Las obras completas de Einstein" está basada en las obras de Fan Dainian, Zhao Zhongli, Editado con el opiniones de tres personas.
Es bien sabido que la electrodinámica maxwelliana - tal como hoy se entiende comúnmente - induce una cierta asimetría cuando se aplica a objetos en movimiento, que no parece ser intrínseca al fenómeno. Por ejemplo, imaginemos la interacción electrodinámica entre un imán y un conductor. Aquí los fenómenos observables sólo están relacionados con el movimiento relativo del carril y el imán, pero según la visión habitual, si este objeto se mueve o aquel otro es completamente diferente. Si el imán se está moviendo y el conductor está estacionario, entonces aparecerá un campo eléctrico con cierta energía cerca del imán y se generará corriente donde se encuentra cada parte del conductor. Sin embargo, si el imán está estacionario y el conductor se está moviendo, entonces no hay campo eléctrico cerca del imán, pero hay una fuerza electromotriz en el conductor. Aunque esta fuerza electromotriz no es en sí misma equivalente a la energía, suponiendo que los movimientos relativos en los dos casos aquí considerados sean iguales, da lugar a una corriente cuya magnitud y recorrido son iguales a los producidos por la electricidad en el primer caso. es lo mismo.
El bloqueo de tales ejemplos, así como el fracaso de los experimentos que intentaron probar el movimiento de la Tierra en relación con el "carbón liso", dieron lugar a la conjetura de que el concepto de reposo absoluto no es sólo incompatible con las características del fenómeno en mecánica, pero también en electrólisis. Lo mismo ocurre en mecánica. Por el contrario, se debe tener en cuenta que todos los sistemas de coordenadas aplicables a las ecuaciones mecánicas son igualmente aplicables a las leyes electrodinámicas y ópticas antes mencionadas, lo que se ha demostrado para trazas de primer orden. Actualizamos esta conjetura (su contenido se llamará de ahora en adelante "principio de la relatividad") a un postulado e introducimos otro postulado que parece incompatible con él en la superficie: la luz siempre se propaga a una cierta velocidad c en el espacio vacío. No tiene nada que ver con el estado de movimiento del emisor. A partir de estos dos postulados, según la teoría del cuerpo estático de Maxwell, basta para obtener una electrodinámica corporal dinámica simple pero contradictoria. La referencia al "éter ligero" resultará redundante, ya que según el punto de vista que aquí se desarrollará, no es necesario introducir un "espacio absolutamente inmóvil" con propiedades especiales, ni prever todos los espacios en el vacío. espacio donde ocurren procesos electromagnéticos. Un punto especifica un vector de velocidad.
La teoría que se explicará aquí, como otras electrodinámicas, se basa en la cinemática de cuerpos rígidos, ya que cualquier teoría de este tipo trata sobre la relación entre cuerpos rígidos (sistemas de coordenadas), relojes y procesos electromagnéticos. La insuficiente consideración de esta situación es la causa de las dificultades que actualmente deben superarse en la electrodinámica dinámica.
Parte móvil
1. Definición de simultaneidad
Existe un sistema de coordenadas en el que son válidas las ecuaciones mecánicas de Newton. Para hacer nuestra expresión más rigurosa y distinguir literalmente este sistema de coordenadas de otros sistemas de coordenadas que se presentarán más adelante, lo llamamos "sistema estático".
Si una partícula está en reposo con respecto a este sistema de coordenadas, entonces su posición con respecto a este último se puede determinar utilizando una varilla de medición rígida según el método de la geometría de O'Reilly, o se puede determinar mediante cartesiano. representado por coordenadas.
Si quisiéramos describir el movimiento de una partícula, daríamos sus coordenadas en función del tiempo. Ahora debemos recordar que tal descripción matemática sólo puede tener sentido físico si sabemos exactamente qué significa aquí "tiempo". Debemos considerar que todos nuestros juicios temporalmente operativos se refieren siempre a acontecimientos simultáneos. Por ejemplo, cuando digo "El tren llegó aquí a las 7 en punto", probablemente signifique "La manecilla corta de mi reloj señala las 7, que es el mismo evento que la llegada del tren".
Alguien podría pensar que reemplazando "tiempo" por "la posición de la manecilla corta de mi reloj" sería posible superar todas las dificultades asociadas con la definición de "tiempo". De hecho, si el problema es simplemente definir un tiempo para el lugar donde se encuentra esta tabla, entonces esa definición es suficiente; sin embargo, si el problema es conectar una serie de eventos en diferentes lugares en el tiempo, o - el resultado; Sigue siendo el mismo: determinar Cuando los eventos ocurren lejos del reloj, esta definición no es suficiente.
Por supuesto, podemos conformarnos con medir el tiempo de un evento situando al observador en el origen de las coordenadas del reloj, y cuando cada señal luminosa que indica la ocurrencia del evento pasa por la nada. Cuando Cuando el espacio llega al observador, éste correlacionará la posición de la manecilla de las horas con el tiempo de llegada de la luz. Pero esta correspondencia tiene un inconveniente que, como ya sabemos por experiencia, está relacionado con la posición del observador con respecto a la mesa. A través de las siguientes consideraciones, llegamos a un método de determinación mucho más práctico.
Si se coloca un reloj en el punto A en el espacio, un observador en el punto A puede determinar la hora de los eventos cercanos a él encontrando la posición de la manecilla del reloj que coincide con esos eventos. Si se coloca un reloj en el punto B en el espacio, agregaremos "Este es el mismo que el reloj colocado en el punto a". Luego, a través del observador en el punto B, también podemos encontrar la hora del evento cerca del punto B. Pero sin más especificaciones, es imposible comparar eventos en A con eventos en B en el tiempo. Hasta ahora, sólo hemos definido el "tiempo A" y el "tiempo B", pero no el "tiempo" común a A y B. Esto sólo es cierto si definimos que el "tiempo" que tarda la luz en viajar de A a B es igual al tiempo que tarda la luz en viajar desde B. El "tiempo" de A y B sólo se puede definir cuando el "tiempo" necesario para propagarse hasta A se establece en "tiempo A" tA, y un haz de luz se emite de A a B en el "momento B", tB. Se refleja de B a A, y en el "momento A" T'A regresa a A. Si
tB-tA=t'A-t'B
entonces por definición , Los dos relojes están sincronizados.
Asumimos que esta definición de sincronicidad puede ser sin contradicción, y también se aplica a no importa cuántos puntos, por lo que las siguientes dos relaciones son generalmente válidas:
1. el reloj de B está sincronizado con el reloj de A, entonces el reloj de A está sincronizado con el reloj de B.
2. C, Entonces los dos relojes en B y C también están sincronizados entre sí.
De esta manera, con la ayuda de alguna (hipotética) experiencia física, definimos qué significa sincronización para relojes parados en diferentes lugares, obteniendo así claramente la definición de "simultaneidad" y "tiempo". La "hora" de un evento significa que un reloj que está estacionario donde ocurre el evento está sincronizado con ese evento, y ese reloj está sincronizado con un reloj específico que está estacionario, y todas las mediciones de tiempo están sincronizadas con ese reloj específico.
Basándonos en la experiencia, también consideramos el siguiente valor
2|AB|/(t'A-tA)=c
como una constante cosmológica ( en el vacío la velocidad de la luz).
La clave es que definimos el tiempo utilizando un reloj en reposo en un sistema de coordenadas estacionario. Como pertenece a un sistema de coordenadas estacionario, al tiempo así definido lo llamamos "tiempo estacionario".
2 Respecto a la relatividad de longitud y conexión
Las siguientes consideraciones se basan en el principio de relatividad y el principio de velocidad constante de la luz, que definimos de la siguiente manera.
1. Las leyes que siguen los cambios en el estado de un sistema físico no tienen nada que ver con cuál de los dos sistemas de coordenadas de movimiento uniforme se utiliza para describir los cambios en estos estados.
2. Cualquier luz se mueve a una determinada velocidad c en el sistema de coordenadas "estacionario", independientemente de si la luz es emitida por un objeto estacionario o en movimiento. De esto obtenemos
La velocidad de la luz = la distancia del camino óptico/intervalo de tiempo
El "intervalo de tiempo" aquí se entiende según el significado definido en 1.
Configure una varilla rígida estática; mida su longitud con una varilla de medición igualmente estacionaria. Ahora suponemos que el eje de la varilla está colocado en el eje X del sistema de coordenadas estacionario y luego dejamos que la varilla se mueva paralela al eje X a una velocidad constante (velocidad V). Ahora verifiquemos la longitud de esta varilla en movimiento y supongamos que su longitud está determinada por las dos operaciones siguientes:
a) El observador se mueve con la varilla de medir y la varilla a medir dadas arriba, a través de la vara de medir La superposición con la vara mide directamente la longitud de la vara como si la vara de medir, el observador y la vara de medir estuvieran en reposo.
b) Con la ayuda de unos relojes estáticos colocados en el sistema estático y funcionando sincrónicamente según 1, el observador puede averiguar qué dos puntos del sistema estático están en el punto inicial y en el punto del polo a medir en un momento determinado t Punto final. La distancia entre estos dos puntos medida con una varilla de medir usada, en este caso en reposo, es también una longitud, que podemos llamar "longitud de la varilla".
La longitud obtenida mediante la operación a) se puede denominar "la longitud de la varilla en el sistema dinámico". Según el principio de relatividad, debe ser igual a la longitud l de la barra estacionaria.
La longitud obtenida mediante la operación b) se puede denominar "la longitud de la varilla (en movimiento) en el sistema estacionario". Tenemos que determinar esta longitud según nuestros dos principios y encontraremos que es diferente de l.
La cinemática comúnmente utilizada supone tácitamente que las longitudes medidas por las dos operaciones anteriores son completamente iguales, o en otras palabras, un cuerpo rígido en movimiento en el tiempo t puede ser completamente determinado por la relación geométrica en una determinada posición. reemplazado por el mismo objeto.
Además, suponemos que en ambos extremos del poste (A y B), hay un reloj sincronizado con el reloj estático, es decir, la hora que informan estos relojes en cada momento es. La hora es consistente con el "reloj estático" donde están ubicados; por lo tanto, estos relojes también están "sincronizados en un sistema estático".
Asumimos además que cada reloj tiene un observador en movimiento que aplica el criterio establecido en 1 para dos relojes que funcionan sincrónicamente a ambos relojes. Hay un haz de luz emitido desde a en el momento tA, reflejado hacia atrás en el momento t b en b y regresado a a en el momento t' a. Considerando el principio de que la velocidad de la luz no cambia, obtenemos:
TB-tA=rAB /(c-v) y t'A-tB=rAB/(c v)
Aquí rAB representa la longitud de la varilla en movimiento, medida en un sistema estático. Entonces, un observador con una varilla en movimiento encontrará que los dos relojes no están sincronizados, mientras que un observador en un sistema estacionario afirmará que los dos relojes están sincronizados.
Por lo tanto, no podemos darle ningún significado absoluto al concepto de simultaneidad; dos eventos ocurren simultáneamente desde un sistema de coordenadas, pero desde otro sistema de coordenadas que se mueve con respecto a este sistema de coordenadas, ya no puede considerarse simultáneo. eventos.