Ştiri:

Vă rugăm să citiţi Regulamentul de utilizare a forumului Scientia în secţiunea intitulată "Regulamentul de utilizare a forumului. CITEŞTE-L!".

Main Menu

Principiul constanţei vitezei luminii.

Creat de ilasus, Septembrie 09, 2009, 02:03:33 PM

« precedentul - următorul »

0 Membri şi 1 Vizitator vizualizează acest subiect.

ilasus


     Presupun că un observator M şi o platformă P se deplasează în acelaşi sens pe o şosea retilinie S cu vitezele consante u şi respectiv v, unde 0<v<u. Notez cu S sistemul de referinţă cu originea O asociat şoselei şi cu P sistemul de referinţă cu originea O' asociat platformei, unde O şi O' reprezintă două repere fixate pe şosea şi respectiv pe platformă. Presupunînd că în momentul iniţial (t=0), reperele O, O' şi observatorul M se aflau în acelaşi loc iniţial (s=0) de pe şosea, rezultă că după un timp t>0, observatorul M şi reperul O' parcurg distanţele
                                                                   s = ut
şi respectiv
                                                                  s1 =  vt
în raport cu reperul O, iar faţă de reperul O' fixat pe platformă, observatorul M parcurge distanţa
                                                                  s2  = s – vt
în acelaşi timp t.

                                              <----------------- s' = ut' ------------------->
                                              <----------------------------  s = ut  --------------------------------->
                                              <----------   s2 = s – vt -------------><----------  s1 = vt  ----------->
                                               __________________________________________________________________
O__________________________O'_________________________________M________________________________
  <--------   s1 = vt   ----------><----------  s2 = s – vt  ------------->
  <--------------------------  s = u t  --------------------------------->

Desigur că dacă observatorul M s-ar fi deplasat cu viteza u pe platformă (desenată cu roşu în fig. de mai sus), atunci el ar fi parcurs în acelaşi timp t o aceeaşi distanţă s, sau într-un alt timp t' o oltă distanţă s' în raport cu reperul O'. De exemplu, dacă observatorul M s-ar fi deplasat cu viteza u pe platformă, atunci el ar fi parcurs distanţa
                                                                   s = s1 + s2
în timpul
                                                                   t  =  t1 + t2
pe platformă, unde
                                                      s  =  ut,  s1 = ut1, s2 = ut2
Sau, dacă observatorul M s-ar fi deplasat cu viteza u în timpul t2 pe platformă, atunci el ar fi parcurs distanţa
                                                                  s2  =  ut2
pe platformă. In primul caz, observatorul M ar fi parcurs distanţa s + vt > s faţă de şosea, iar în cazul al doilea, observatorul M ar fi parcurs distanţa s2 + vt2 < s faţă de şosea. Deci dacă observatorul M s-ar fi deplasat cu viteza u un timp t' pe platformă, atunci el ar fi parcurs distanţa
                                                                   s' = ut'
în raport cu reperul O' de pe platformă, caz în care s' = k s2, deci
(I)                                                             s' = k (s – vt)
unde k este un factor neunitar care poate fi determinat în ipoteza că
(II)                                                          s  =  k (s' + vt')
Condiţia (II) rezultă aplicînd formulei (I) principiul relativităţii în mişcarea rectilinie şi uniformă. Conform acestui principiu, va trebui ca atunci cînd considerăm sistemul P cu originea O' fix şi sistemul S cu originea O mobil cu viteza –v, să obţinem aceeaşi formulă. Inlocuind deci în (I) pe s' cu s, pe s cu s', pe v cu –v şi pe t cu t', rezultă (II). In continuare, din (II) rezultă relaţia
                                                               t' = (s – ks') / kv
în care, dacă înlocuim pe s' dat de (I) obţinem
                                                    t'  =  kt – [ (k2 – 1) / kv ] s
Se obţine astfel sistemul
(III)                                      s' = k (s – vt),   t'  =  kt – [ (k2 – 1) / kv ] s
Dacă în (III) ţinem cont că s = ut şi s' = ut', rezultă relaţiile
                                          u t'  =  k (u – v) t,  t'  =  k t – [ (k2 – 1) / k v ] u t
iar dacă împărţim membru cu membru aceste două relaţii, rezultă pentru k valoarea
                                                   k  =  1 / [ 1 – (v2/u2) ] 1/2
Inlocuind în (III) pe k cu valoarea sa obţinută mai sus, rezultă formulele
(IV)               s'  =  (s – vt) / [ 1 – (v2/u2) ] 1/2  , t'  =  [ t – (v/u2) s ] / [ 1 – (v2/u2) ] 1/2
     Se observă că dacă în (IV) se înlocuieşte u cu c, unde c este viteza luminii în vid, atunci se obţin transformările Lorentz.
     Cum se constată, pentru deducerea transformărilor Lorentz este suficient să luăm în considerare doar principiul clasic al relativităţii. Insă Einstein a dedus transformările Lorentz, în cadrul teoriei speciale a relativităţii, bazîndu-se şi pe un al doilea principiu, numit principiul constanţei vitezei lumunii. Mai apoi, în cadrul teoriei generale a relativităţii, Einstein renunţă la acest principiu. Avînd în vedere rezultatul de mai sus, conform căruia relaţiile Lorentz pot fi deduse şi fără impunerea principiului constanţei vitezei luminii sub formă axiomatică, ceea ce înseamnă că Einstein ar fi putut renunţa la acest principiu şi în cadrul teoriei sale speciale a relativităţii, se pune întrebarea: principiul lui Einstein al constanţei vitezei luminii mai este de actualitate ?

Electron

ilarus, daca iti descriu un experiment simplu prin care se demonstreaza ca "deducerea" ta contine formule gresite (neconforme cu realitatea), o vei lua ca atac personal si rea vointa, sau ca ajutor din partea mea ?

e-
Don't believe everything you think.

HarapAlb

Citat din: ilasus din Septembrie 09, 2009, 02:03:33 PM
Einstein a dedus transformările Lorentz, în cadrul teoriei speciale a relativităţii, bazîndu-se şi pe un al doilea principiu, numit principiul constanţei vitezei lumunii. Mai apoi, în cadrul teoriei generale a relativităţii, Einstein renunţă la acest principiu.
Vezi ca exista o discutie pe forum despre neconstanta vitezei luminii in TRG si semnificatia acestui fapt:
http://www.scientia.ro/forum/index.php?topic=646.msg20972#msg20972

Notatia folosita e tine este greu de urmarit, de obicei se foloseste cate un indice (sau cu prim, secund ..) pentru marimile asociate fiecarui sistem de coordomate. Din toate formulele eu inteleg ca stabilesti o relatie intre un interval timp t si o distanta s parcursa de un obiect in doua situatii distincte, ceea ce e normal.
  Pornesti de la ipoteza (implicit asumata) ca timpul se scurge la fel in fiecare sistem de coordinate, dar in final sustii ca ai demonstrat contrariul. De fapt ce vrei sa demonstrezi ? Pare o continuare a formulelor prezentate de tine cu ceva timp in urma.

Skolon

Pentru că nu foloseşti o notaţie clară (aşa cum sublinia şi HarapAlb) demonstraţia este foarte greu de urmărit. În plus e foarte uşor să te încurci, ceea ce cred că ai făcut.

Ai scris aşa: s' = ks2 în care s2 reprezintă distanţa parcursă de M cu viteza u pe platformă în timpul t2 (adică ut2). Însă pentru a obţine ecuaţia I tu ai folosit s2=s-vt şi reprezintă diferenţa dintre distanţa parcursă de M pe autostrată în timpul t şi distanţa parcursă de platformă pe autostradă în acelaşi timp (adică ut - vt). Cele două distanţe s2 nu reprezintă acelaşi lucru, de aceea le-am şi colorat diferit. Nu poţi să le substitui una alteia pentru că sunt diferite.

Refă toată demonstraţia folosind indici diferiţi şi o să vezi mai clar ce vreau să spun.

De la acest punct în jos nu are rost să analizez pentru că deşi poate e corect se bazează pe o ecuaţie eronată (ecuaţia I).

Einstein nu a mai folosit principiul constanţei vitezei luminii în Teoria Relativităţii Generalizate (TRG) pentru simplul fapt că acolo nu mai este valabil. Principiul este valabil doar in sistemele de referinţă inerţiale adică în cadrul Teoriei Relativităţii Restrânse (TRR).

Electron

Citat din: Skolon din Septembrie 11, 2009, 10:38:07 AM
Einstein nu a mai folosit principiul constanţei vitezei luminii în Teoria Relativităţii Generalizate (TRG) pentru simplul fapt că acolo nu mai este valabil. Principiul este valabil doar in sistemele de referinţă inerţiale adică în cadrul Teoriei Relativităţii Restrânse (TRR).
Skolon, ma tem ca esti in eroare. Principiul constantei vitezei luminii in vid continua sa fie valabil si cand vorbim de TRG.
Pe de o parte, chiar daca se ia in considerare curbura spatiului in TRG, magnitudinea vitezei luminii (faimoasa valoare c) nu se schimba in nici un moment. Curbura razelor de lumina nu le schimba viteza. Mai mult, in spatiul curb razele merg "tot inainte" deci in acel spatiu cu geometrie curbata viteza e constanta si ca vector, adica nu este deviata de la geodezice.
Pe de alta parte, chiar daca discutam de o teorie mai generala (TRG) asta nu inseamna ca principiile si rezultatele teoriei mai restranse (TRR) isi pierd valabilitatea, pentru cazurile in care a fost construita ea (TRR).

e-
Don't believe everything you think.

Skolon

Electron, nu constest afirmaţia ta, însă asta e ceea ce am înţeles eu din anumite articole citite.

Dă-mi voie să mă lămuresc şi o să revin cu un mesaj.

Skolon

Sunt nevoit să fac o postare dublă, dar n-am încotro.

M-am lămurit.
Pe de o parte, formularea mea anterioară nu e poate cea mai nimerită: în TRG principiul constanţei vitezei luminii nu mai este valabil în sensul că el nu mai este un postulat (o axiomă), adică nu mai este necesar pentru a construi TRG.
Pe de altă parte, întrebarea privind constanţa vitezei luminii este mai complexă decât pare la prima vedere. Consultaţi acest site pentru a înţelege ce vreau să spun.
Pe scurt, viteza luminii depinde de alte constante universale. Acestea pot varia de-alungul timpului pentru acelaşi loc în spaţiu (variaţie temporală) sau pot fi diferite în acelaşi moment în locuri din Univers diferite (variaţie spaţială). Până acum nu există nici o dovadă clară că această variaţie are loc dar asta nu înseamnă că nu e posibil.

Există pe site-ul de mai sus şi o menţiune către o afirmaţie a lui Einstein cum că in TRG viteza luminii nu ar fi constantă ("according to the general theory of relativity, the law of the constancy of the velocity of light in vacuo, which constitutes one of the two fundamental assumptions in the special theory of relativity [. . .] cannot claim any unlimited validity.  A curvature of rays of light can only take place when the velocity of propagation of light varies with position.") referindu-se probabil la variaţia vectorului viteză.
Corectă cred că este afirmaţia următoare: în TRG vectorul viteză al luminii este constant în spaţiu (aşa cum sublinia Electron mai sus) însă variază d.p.d.v. al "direcţiei" în spaţiu-timp. Interpretarea oficială este că viteza luminii este o constantă în TRG, fără a preciza dacă e vorba de spaţiu sau spaţiu-timp.

Nu ştiu sigur ce spune "ştiinţa oficială", însă personal nu consider că TRG este o extensie a TRR (chiar dacă numele lor par să indice asta) ci se referă la două aspecte diferite ale Universului ce sunt complementare. De aceea nu consider obligatorie păstrarea principiilor din TRR şi în TRG.

Electron

Citat din: Skolon din Septembrie 11, 2009, 01:25:41 PM
Există pe site-ul de mai sus şi o menţiune către o afirmaţie a lui Einstein cum că in TRG viteza luminii nu ar fi constantă ("according to the general theory of relativity, the law of the constancy of the velocity of light in vacuo, which constitutes one of the two fundamental assumptions in the special theory of relativity [. . .] cannot claim any unlimited validity.  A curvature of rays of light can only take place when the velocity of propagation of light varies with position.") referindu-se probabil la variaţia vectorului viteză.
Ceea ce unii nu inteleg este ca principiul constantei vitezei luminii in vid a fost enuntat pentru anumite conditii (sisteme de referinta inertiale) in TRR, si nu se refera la orice situatie. Iar in forma in care e introdus in TRR acest principiu nu a fost falsificat de nici o masuratoare experimentala pana acum, ca atare este "de actualitate" exact ca atunci cand a fost formulat. Ba mai mult decat atunci, deoarece intre timp a fost confirmat de nenumarate ori. Chiar si Einstein subliniaza in citatul de mai sus ca TRG se ocupa de situatii mai generale decat TRR si pentru asta nu se generalizeaza si acest principiu, ceea ce e perfect logic.

CitatNu ştiu sigur ce spune "ştiinţa oficială", însă personal nu consider că TRG este o extensie a TRR (chiar dacă numele lor par să indice asta) ci se referă la două aspecte diferite ale Universului ce sunt complementare.
Si care ar fi dupa tine personal cele doua aspecte diferite ale Universului?

CitatDe aceea nu consider obligatorie păstrarea principiilor din TRR şi în TRG.
Nici nu se "pastreaza", dar eu ma legam de alta eroare inainte: daca TRG pleaca de la alt set de principii, deoarece se ocupa de un set mai larg de situatii, asta nu invalideaza absolut deloc setul de principii al TRR, folosit pentru TRR.

Principiile individuale se pot invalida doar experimental, si al doilea principiu al TRR nu a fost infirmat experimental pana acum.

e-
Don't believe everything you think.

ilasus

#8
CitatNotatia folosita de tine este greu de urmarit, de obicei se foloseste cate un indice (sau cu prim, secund ..) pentru marimile asociate fiecarui sistem de coordomate.
Reiau demonstraţia şi încerc să mă exprim mai clar. Notînd cu u viteza observatorului, cu v viteza platformei şi cu t timpul măsurat din momentul în care a început mişcarea, rezultă că observatorul M parcurge în timpul t distanţa
                                                       s = u t
în raport cu reperul O de pe şosea, platforma (reprezentată prin reperul O') parcurge în tipul t distanţa
                                                      s1 = v t
în raport cu reperul O de pe şosea, iar faţă de platformă, observatorul M parcurge în acelaşi timp t distanţa
                                                       s2 = s – vt
pe şosea.

O__________________________________________O'_______________________________________________M
< ----------------------  v t ------------------- >< ---------------------  s – v t ----------------------- >
< -------------------------------------------  s = u t  -------------------------------------------------- >

     Imi pun în continuare întrebarea, ce s-ar fi întîmplat dacă observatorul M s-ar fi deplasat cu viteza u pe platformă, adică ce distanţe ar fi parcurs acesta în raport cu reperele O' şi O faţă de care s-ar fi deplasat cu vitezele u şi respectiv u + v ? Desigur că răspunsul depinde de timpul în care observatorul M s-ar fi deplasat pe platformă. Notînd cu t' acest timp, rezultă că în raport cu reperul O' de pe platformă, observatorul M ar fi parcurs distanţa
                                                              s'  =  u t'
în sistemul de referinţă cu originea O' asociat platformei, iar în raport cu reperul O de pe şosea, observatorul M ar fi parcurs distanţa
                                                        s' + v t'  =  (u + v) t'
în sistemul de referinţă cu originea O' asociat platformei.

O_________________________________________O'________________________________________________M
< --------------------- v t' -------------------- >< -------------------  s' = u t' ------------------------ >
< -------------------------------------------  s' + v t'  ------------------------------------------------- >


In acest caz, dacă presupun că între distanţele s' şi s – vt (vezi desenele) există relaţia
(I)                                                         s'  =  k (s – v t)
unde k este un factor nenul şi pozitiv, atunci în baza principiului relativităţii (adică înlocuind în (I) pe s' cu s, pe s cu s', pe v cu –v şi pe t cu t') rezultă că între distanţele s şi s' + v t' există relaţia
(II)                                                        s  =  k (s' + v t')
      In continuare determin factorul de proporţionalitate k. Tinînd cont că din (II) rezultă relaţia
                                                               t' = (s – ks') / kv
în care înlocuiesc pe s' dat de (I) şi obţin
                                                    t'  =  kt – [ (k2 – 1) / kv ] s
rezultă sistemul
(III)                                      s' = k (s – vt),   t'  =  kt – [ (k2 – 1) / kv ] s
Dacă în (III) ţin cont că s = ut şi s' = ut', rezultă relaţiile
                                          u t'  =  k (u – v) t,  t'  =  k t – [ (k2 – 1) / k v ] u t
iar dacă împart membru cu membru aceste două relaţii, rezultă pentru k valoarea
                                                   k  =  1 / [ 1 – (v2/u2) ]1/2
In sfîrşit, înlocuind în (III) pe k cu valoarea sa obţinută mai sus, rezultă formulele
(IV)               s'  =  (s – vt) / [ 1 – (v2/u2) ]1/2  , t'  =  [ t – (v/u2) s ] / [ 1 – (v2/u2) ]1/2
De asemenea, în baza principiului relativităţii, din (IV) rezultă formulele
(V)               s  =  (s' + vt') / [ 1 – (v2/u2) ]1/2  , t  =  [ t' + (v/u2) s' ] / [ 1 – (v2/u2) ]1/2
care sunt şi soluţiile sistemului de ecuaţii (IV) – şi invers, sistemul de ecuaţii (V) are soluţiile (IV).

CitatPornesti de la ipoteza (implicit asumata) ca timpul se scurge la fel in fiecare sistem de coordonate, dar in final sustii ca ai demonstrat contrariul.
Nu am motive să presupun că timpul se scurge diferit în diferite sisteme de referinţă aflate în repaus relativ. Deci presupun – considerînd că eu sunt observatorul M – că timpul se scurge la fel, atît în cazul în care mă deplasez cu viteza u pe şoseaua (aflată în repaus relativ) în raport cu care platforma se deplasează în acelaşi sens cu viteza v, cît şi în cazul în care mă deplasez cu viteza u pe platforma (aflată în repaus relativ) în raport cu care şoseaua se deplasează în sens opus cu viteza –v. In final, comparînd aceste intervale de timp, constat că sunt proporţionale (la fel şi distanţele respective). După părerea mea, asta nu înseamnă că timpul se scurge diferit în cele două sisteme de referinţă diferite – şoseaua şi respectiv platforma. Eu cred că formulele (IV) şi (V) exprimă faptul că timpul real (virtual) corespunzător deplasării într-un un sistem de referinţă poate fi cel mult proporţional (deci nu egal) cu timpul virtual (real) corespunzător deplasării în raport cu sistemul de referinţă respectiv. De exemplu, dacă în realitate eu mă deplasez cu viteza u în timpul t pe şosea, atunci timpul t este real, iar timpul t' + (v/u2)s' în care mă deplasesez cu viteza u + v faţă de şosea este virtual. Sau, dacă în realitate eu mă deplasez cu viteza u în timpul t' pe platformă, atunci timpul t' este real, iar timpul t – (v/u2)s în care mă deplasesez cu viteza u – v faţă de platformă este virtual .

CitatDe fapt ce vrei sa demonstrezi ?
Că transformările Lorentz (IV) şi (V) (u = c) pot fi deduse doar pe baza principiului clasic al relativităţii. Faptul că transformările Lorentz pot fi deduse fără a apela la principiul constanţei vitezei luminii, nu este o noutate – există şi fizicieni români care au dedus principalele relaţii relativiste fără a apela la acest principiu (Octav Onicescu şi Emil Tocaci). Aşadar, concluzia că "fizica clasică nu poate înţelege transformările Lorentz", concluzie rezultată ca urmare faptului că Lorentz nu a reuşit să demonstreze teoretic aceste transformări, mi se pare falsă. Dacă ar fi eliminat noţiunea de eter, probabil că Lorentz ar fi reuşit să deducă şi să interpreteze formulele pe care le-a descoperit. In acest caz, "contracţia lungimii" şi "dilatarea timpului" ar fi rezultat ca urmare principiului clasic al relativităţii, şi nu ca urmare principiului constanţei vitezei luminii postulat de Einstein.

CitatPare o continuare a formulelor prezentate de tine cu ceva timp in urma.
Sunt aceleaşi formule, însă în cazul de faţă le-am dedus într-un alt mod.


Electron

ilasus, oferta mea ramane valabila, daca esti interesat.

e-
Don't believe everything you think.

ilasus

ilasus, oferta mea ramane valabila, daca esti interesat.

Electron, umorul nu prea e punctul tău forte, aşa că în loc să te chinui să compui "glumiţe", mai bine spune-ţi punctul de vedere – dacă îl ai.


cristi

ilasus, imi e greu sa urmaresc formulele pe forum, insa banuiesc ca ecuatiile tale se refera la "principiul de reciprocitate". Intamplarea face sa scriu o carte de fizica, si acum faceam verificarile tocmai la acest capitol :)
Daca este asa, ai dreptate, desi nu e nou, eu am luat analiza si formulele dintr-un articol de specialitate... este insa fascinant ca transformarile lorentz ies fara intr-adevar fara sa pronesti de la principiul constantei vitezei luminii, ci de la acela de bun simt care se numeste "reciprocitate": cum te vad eu, ma vezi si tu, dar cu semn shimbat,,,. daca vrei articolul original, scrie-mi la cristi@stiinta.info, caci nu am voie sa le pun pe forumuri (sunt articole "luate" de pe siturile revistelor), si ti-l trimit.... numai de bine.
autor Fizica povestită,
www.stiinta.club

Electron

Citat din: ilasus din Septembrie 13, 2009, 06:10:32 PM
Electron, umorul nu prea e punctul tău forte, aşa că în loc să te chinui să compui "glumiţe", mai bine spune-ţi punctul de vedere – dacă îl ai.
Stai linistit, ca nu incerc sa fac glume. Se fac destui de ras pe aici, iar asta nu mi se pare amuzant.

Concluzia mea este ca fabulezi in continuare si scrii formule eronate, care nu corespund realitatii.

Iti pot prezenta un experiment simplu care demonstreaza acest lucru. Daca vrei sa-l aflii, stii unde ma gasesti. Fara gluma. De cand ai avut lipsa de integritate intelectuala sa ma acuzi de rea vointa cand ti-am indicat alte erori, acum astept sa-ti asumi raspunderea participarii mele. Daca raspunzi primei intrebari pe care ti-am adresat-o in acest topic, voi sti cum sa continui.

e-
Don't believe everything you think.

Electron

Citat din: cristi din Septembrie 13, 2009, 06:29:06 PM
daca vrei articolul original, scrie-mi la cristi@stiinta.info, caci nu am voie sa le pun pe forumuri (sunt articole "luate" de pe siturile revistelor), si ti-l trimit.... numai de bine.
Stiu ca oferta originala nu era si pentru mine, dar esti dispus sa-mi trimiti respectivul articol? Daca da, te voi contacta pe adresa propusa de tine. Multumesc.

e-
Don't believe everything you think.

cristi

#14
Electron, uite unul gratis care l-am gasit pe web (publicat intr-o revista de specialitate si recopiat):
http://www.everythingimportant.org/relativity/reciprocity.pdf
E vorba de formulele 26 si 30...
introducerea e buna, tocmai am citit-o.
are o gramada de referinta, incusiv articolul original.
eu am avut alta lucrare, care era mai "curata" din punct de vedere al ecuatiilor, insa ideea ramanea aceeasi...
autor Fizica povestită,
www.stiinta.club