3.2: Що не однаково в різних кадрах

Last updated
Save as PDF

Page ID: 77417

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

не те саме: поділ простору, поділ часу, швидкості, прискорення, сили, поля

Зверніть увагу, що принцип відносності говорить. Це не говорить про те, що час між двома подіями однаковий при вимірюванні з двох різних фреймів з вільним плаванням. ¹ Також це не говорить про те, що розділення простору між двома подіями однакове у двох кадрах. Зазвичай ні поділ часу, ні простору не однакові у двох кадрах.

Каталог відмінностей між показаннями в двох кадрах не закінчується лабораторними і ракетними записами пар подій. Фізика для греків означала науку про зміни і так це робить для нас сьогодні. Рух дає нам потік подій, наприклад, моргання світлячка або імпульси свічки запалювання, що блимає під час руху. Ці спалахи простежують траєкторію свічки запалювання. Зафіксуйте положення двох послідовних випромінювань іскри в лабораторному кадрі. Запишіть також лабораторний час між цими іскрами. Розділіть зміну положення на збільшення часу, отримуючи лабораторно виміряну швидкість свічки запалювання.

Події Spark мають ідентичності, які піднімаються над усіма відмінностями між еталонними кадрами. Ці події фіксуються не тільки в лабораторії, а й записуючими пристроями та годинниками в ракетній решітці. З роздруківок реєстраторів в рамі ракети ми зчитуємо ракетний простір і часові поділи між послідовними іскрами. Ділимо. Коефіцієнт дає виміряну ракетою швидкість свічки запалювання. Але і поділ простору, і поділ часу між подіями, відповідно, зазвичай відрізняються для ракети-рами, ніж для лабораторного кадру. Тому вимірювана ракетою швидкість свічки запалювання відрізняється від лабораторно виміряної швидкості цієї свічки запалювання. ² Той самий світ. Той самий рух. Різні записи цього руху. Цифри швидкості, які відрізняються між ракетою та лабораторією.

Прикладіть силу до рухомого об'єкта: його швидкість змінюється; вона прискорюється. ³ Прискорення - це сигнал про те, що застосовується сила. Дві події достатньо, щоб виявити швидкість; три виявляють зміну швидкості, отже, прискорення, отже, сили. Лабораторний спостерігач вважає швидкість між першою та другою подіями, потім він вважає швидкість між другою та третьою подіями. Віднімаючи, він отримує зміну швидкості. З цієї зміни він описує силу, прикладену до об'єкта.

Ракетний спостерігач також вимірює рух; швидкість між першим і другим подіями, швидкість між другою і третьою подіями; від них зміна швидкості; від цього сила, що діє на об'єкт. Але спостерігаються за ракетою швидкості не рівні відповідним лабораторно спостережуваним швидкостям. Зміна швидкості також різниться в двох кадрах; тому обчислена сила на об'єкті різна для спостерігача ракети та лабораторного спостерігача. ⁴ Принцип відносності не заперечує, що сила, що діє на об'єкт, відрізняється, як вважається у двох кадрах у відносному русі.

Електричне поле або магнітне поле або якась комбінація двох, що діють на електрон, є секретом дії багатьох пристроїв, які виконують свій тихий обов'язок день за днем вдома, на заводі чи машині. Електромагнітна сила, що діє на електрон, змінює свою швидкість, коли він рухається від події P до події Q і від Q до R. ⁵ Лабораторні та ракетні спостерігачі не погоджуються з цією зміною швидкості. Тому вони не погоджуються з значенням сили, яка змінює цю швидкість. І, нарешті, вони не погоджуються з величинами електричного та магнітного полів, з яких виходить сила.

Коротше кажучи, цифри для напруженості електричного і магнітного поля, для сил і для прискорень узгоджуються не краще між ракетними і лабораторними спостерігачами, ніж цифри швидкості. Принцип відносності не заперечує цих відмінностей. Це святкує їх. Це пояснює їх. Вона систематизує їх.

Коробка 3-2

Швидкість світла:
«фундаментальна константа природи»?
Або просто коефіцієнт перетворення між двома одиницями виміру?
МЕТРІВ І МИЛЬ В ПРИТЧІ ПРО ГЕОДЕЗИСТІВ	СЕКУНД І МЕТРІВ У ПРОСТОРІ/ЧАСІ
Метр? Спочатку (прийнята Францією, 1799 р.) одна десятимільйонна відстань уздовж поверхні Землі від її екватора до її полюса (в o вигнута лінія широти, що проходить через центр Парижа).	Друге? Спочатку 1/24 з 1/60 з 1/60 часу від високого полудня одного дня до високого полудня наступного дня. З 1967 р. «Друга - тривалість 9 192 631 770 періодів випромінювання, що відповідає переходу між двома надтонкими рівнями фундаментального стану атома цезію 133».
Миля? Спочатку тисяча кроків — подвійний крок: справа наліво направо — римського солдата.	Метр? Визначення еволюціонувало від географічного до платинового метрового стрижня до сьогоднішнього «Один метр - це відстань, пройдена світлом, у вакуумі, у фракції 1/299,792,458 секунди».
Сучасний коефіцієнт перетворення? 1609.344 метрів на милю.	Сучасний коефіцієнт перетворення? 299 792 458 метрів в секунду.
Повноваження для цього числа? Вимірювання відстані від екватора до полюса в кінцевому підсумку (1799 до сьогодні) відставали в точності порівняно з лабораторним вимірюванням відстані. Таким чином, платиновий метровий стрижень у Севрі, Париж, наближаючись до десяти мільйонів цієї відстані, на деякий час став - сам по собі - еталоном відстані. За цей час британський парламент та Конгрес Сполучених Штатів переглянули дюйм рівно 2,54 сантиметра. Цей указ зробив коефіцієнт перетворення (5280 футів/миля) разів (12 дюймів/фут) разів (2,54 сантиметрів/дюйм) разів (1/100 метра на сантиметр) рівним 1609.344 метрів на милю - точно!	Повноваження для цього числа? Збори Генеральної конференції з ваг і заходів, 1983. У прийнятому визначенні лічильника з роками відбулися важливі зміни, а також у визначенні другого. З визначенням лічильника 1983 року ці два потоки розвитку об'єдналися. Те, що раніше розумілося як вимірювання швидкості світла, сьогодні розуміється як два способи вимірювання поділу в простору-часі.
Фундаментальна константа природи? Навряд чи! Вірніше, робота двох століть комітетів.	Фундаментальна константа природи? Навряд чи! Вірніше, робота двох століть комітетів.

Коментар

Чи є відстань від екватора Землі до її полюса фундаментальною константою природи? Ні. Земля пластична і постійно змінюється. Чи постійна відстань між двома подряпинами на стандартній метровій планці? Ні. Окислення від десятиліття до десятиліття повільно змінює його. Експерти в області мистецтва і науки вимірювання переходять до все більш кращих методів. Вони шукають все кращий об'єкт, який служить орієнтиром. Через експеримент після експерименту вони переходять від старих стандартів вимірювання до нових. Цілі? Точність. Наявність. Надійність. Відтворюваність.

Зробіть краще вимір швидкості світла. Отримати таким чином кращі знання про світло? Ні. Виграти замість покращеного значення співвідношення між однією мірою просторово-часового інтервалу, лічильником та іншою такою мірою, другою — як випадкового, так і історичного походження? До 1983 року, так. З 1983 року немає. Сьогодні вимірювач визначається як відстань світла проходить у вакуумі у частці 1/299,792,458 секунди, визначеної цезієм. Два великі потоки теорії, визначення та експерименту щодо лічильника та другого нарешті були уніфіковані.

Що буде наслідком майбутньої, ще кращої, вимірювальної техніки? Можливо, це змістить нас від секунди на основі атомів цезію до секунди на основі пульсарів або до ще більш корисного стандарту для другого. Але чи змінить це підвищення точності швидкість світла? Ні. Кожен минулий Міжнародний комітет з ваг і заходів діяв за принципом мінімальної дислокації стандартів; ми повинні очікувати, що швидкість світла залишиться на декретованій цифрі 299 792 458 метрів в секунду, так само як кількість метрів в милі залишиться на рівні 1609,344. Завдяки фіксації цього коефіцієнта перетворення c, будь-яке істотне поліпшення точності визначення другого принесе з собою ідентичне поліпшення точності визначення лічильника.

Чи є 299 792,458 фундаментальною константою природи? Може також запитати, чи 5280 є фундаментальною константою природи!

1 Відділення простору та часу не однакові в різних кадрах

2 Швидкість, а не якась

3 Прискорення не якесь

4 Сила не деякі

5 Електричні та магнітні поля не однакові