Теория преобразования координат и времени событий от покоящейся инерциальной системы отсчета (ИСО) к движущейся ИСОСпециальная теория относительности (СТО) Лоренца, Пуанкаре, Эйнштейна и Минковского основывается на преобразованиях Лоренца
\(c_0 t = \frac{c_0 t' + \beta x'}{\sqrt{1 - \beta^2}}, x = \frac{x' + \beta (c_0 t')}{\sqrt{1 - \beta^2}}, y = y', z = z'; \) (1)
где \( \beta = v/c_0 \), \( v \) – лоренцевская скорость движения, не могущая превысить скорость света в вакууме, \( c_0 \) – скорость света в вакууме покоящейся ИСО.
Преобразования Лоренца (1) являются преобразованиями пространственно-временных координат событий от одной покоящейся ИСО (со штрихованными координатами событий) к другой покоящейся ИСО, (с нештрихованными координатами событий), движущейся относительно первой ИСО.
В СТО все ИСО объявляются равноправными в том смысле, что любую из двух движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно систем отсчета можно с одинаковым основанием считать покоящейся, а другую – движущейся.
Но в СТО не постулируется и не доказывается, что движущаяся ИСО ничем не отличается от покоящейся ИСО. Наоборот, в СТО признается, что тело (или частица), покоящееся в одной из двух движущихся друг относительно друга ИСО имеет относительно каждой из них различную скорость движения и различную кинетическую энергию. Более того, параметры тела (или частицы) в той системе отсчета, относительно которой это тело покоится, в СТО называются собственными параметрами тела (или частицы).
Кроме того, хотя каждую из движущихся друг относительно друга ИСО и можно с одинаковым основанием считать покоящейся, а другую движущейся, движущаяся ИСО не эквивалентна покоящейся и при преобразовании координат и времени событий может оказаться, что кроме скорости и кинетической энергии еще и какой-то другой параметр тела (или частицы) не является инвариантным при переходе от одной ИСО к другой ИСО, движущейся относительно первой. Наибольшие подозрения с этой точки зрения вызывает такой параметр тела или частицы как его электрический заряд.
Это обусловлено тем, что во все уравнения электродинамики входит отношение массы тела (или частицы) к её электрическому заряду, а в связи с тем, что в последнее время объявлено, что согласно СТО масса тела (или частицы) от её скорости не зависит, возникает подозрение, что
увеличение отношения массы частицы к её заряду (наблюдаемое в экспериментах) может происходить не вследствие увеличения массы частицы при увеличении её скорости, а вследствие уменьшения заряда частицы (или тела) при увеличении её (его) скорости.
Введенная здесь
http://www.acmephysics.narod.ru/b_r/light_speed_in_moving_frame.pdf "
скорость света в вакууме движущейся ИСО", определяемая по формуле
\(c = \frac{c_0}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c_0})^2}}, \) (2)
где по-прежнему \( с_0 \) есть скорость света в покоящейся ИСО, приводит к возникновению преобразований вида
\( c t = \frac{c_0 t' + \beta x'}{\sqrt{1 - \beta^2}}, x = \frac{x' + \beta (c_0 t')}{\sqrt{1 - \beta^2}}, y = y', z = z'; \) (3)
где \( \beta = \frac {u}{c} = \frac{v}{c_0} \), \( u = \frac{v}{\sqrt{1 –( \frac{v}{c_0}})^2}, \) .
Преобразования (3) можно рассматривать как преобразования пространственно-временных координат событий от покоящейся ИСО (со штрихованными координатами событий) к движущейся ИСО (с нештрихованными координатами событий).
При этом теория пространства-времени, основывающаяся на преобразованиях (3), существенно отличается от СТО.
Во-первых, в новой теории относительности (НТО) отсутствует отставание движущихся часов от покоящихся часов. Чтобы убедиться в этом, подставим в уравнения (3) \( x' = 0 \), полагая, что в штрихованной ИСО часы покоятся в точке \( x' = 0 \). Тогда в результате этой подстановки для координат часов в нештрихованной ИСО в любой момент времени мы получим величины:
\( t = t', x = u t, y = y', z = z' \) .
Во-вторых, в НТО нет запрета на сверхсветовые скорости перемещения объектов.
Действительно, как бы велика ни была скорость \( u \) движения ИСО (даже большей скорости света \(c_0\)), скорость света в движущейся ИСО согласно формуле (2) будет большей \( с_0 \), вследствие чего величина \(\beta = u/c \) будет меньшей единицы, подкоренное выражение в релятивистском корне \(\sqrt{1 - \beta^2}\) будет всегда положительным числом, а сам корень будет действительным числом.
В-третьих, в НТО величина электрического заряда движущего тела (или частицы) зависит от величины скорости движения этого тела или частицы. Эта зависимость имеет вид:
\( q = \frac{q_0}{\sqrt{1 + u^2/c_0^2}}, \) (4)
где \( q \) - заряд частицы, движущейся со скоростью \( u \);
\(q_0 \) - заряд покоящейся частицы (движущейся со скоростью \( u = 0 \)).