Teoria relativității

Rezumarea primului mesaj :

Nu prea mă pricep la introduceri, așa că sărim peste ea.
Să tratăm, pentru început, teoria relativității restrânse și voi începe eu, prezentând pe larg, într-o manieră cât mai simplă, fără matematică pentru început, ideile de bază care fundamentează relativitatea restrânsă.

Relativitatea mișcării și transformările Galilei

Încă de pe timpul lui Galilei se știe faptul că pentru două corpuri aflate în mișcare relativă unul față de altul, nu se poate stabili care este în repaus și care este în mișcare, dacă nu raportăm mișcarea la un alt sistem de referință exterior sistemului format de cele două corpuri.
Prin urmare, nu este cu absolut nimic greșit în a considera că unul (oricare dintre ele) este în repaus și celălalt în mișcare, iar acest aspect fundamentează relativitatea mișcării.

Din aceste considerente, mișcarea unuia față de celălalt poate fi reprodusă matematic printr-un set de transformări care descriu mișcarea unuia față de celălalt, raportată la cele trei axe de coordonate.
Aceste transformări au proprietatea că ele trebuie să fie valabile la schimbarea sistemului de referință.

Adică, dacă îl considerăm pe celălalt în repaus (sau în mișcare) acel set de transformări trebuie să fie valabil și descrie mișcarea acelui corp față de celălalt.

În mecanica newtoniană, acest set de transformări poartă numele de transformări Galilei.

Transformările Lorentz

În electrodinamică, legile electromagnetismului sunt descrise de un set de ecuații, ecuațiile lui Maxwell.
În condițiile în care legile fizice sunt aceleași în orice sistem de referință, folosind transformările Galilei acest set de ecuații din electromagnetism nu rămân invariabile la schimbarea sistemului de referință.

Adică, considerând că în orice sistem de referință legile fizice sunt aceleași, ecuațiile lui Maxwell trebuie să rămână identice și să descrie fenomenele electromagnetice în același mod în orice sistem de referință. Altfel, avem două sisteme de referință în care legile fizice sunt diferite, pentru că avem nevoie de două seturi de ecuații diferite pentru a descrie același fenomen.

Folosind transformările Galilei la schimbarea sistemului de referință, ecuațiile electromagnetismului nu rămân nemodificate, iar în sistemul de referință considerat în mișcare ele nu mai descriu în aceeași manieră același fenomen.

Acest inconvenient, a fost reparat de către fizicieni luând în calcul două aspecte.
Unul dintre ele este considerarea faptului că viteza luminii este aceeași din orice sistem de referință și este nevoie de un alt set de transformări care să ia în calcul această constanță a vitezei luminii și care să lase invariabile, neschimbate, ecuațiile electromagnetismului.

În acest fel s-a ajuns la un alt set de transformări, Transformările Lorentz, care funcționează, ca și în cazul transformărilor Galilei, la schimbarea sistemului de referință.

Toate aceste aspecte erau cunoscute până la Einstein.
Einstein a fost doar cel care a știut cum să le pună cap la cap pe toate, să le dezvolte mai departe și ajungă la concluziile de astăzi :
Plecând de la principiul care lasă invariabile la transformări legile electromagnetismului, și anume constanța vitezei luminii, se pot deduce pe cale matematică, și nu numai, o serie de consecințe cum ar fi dilatarea timpului și contracția spațiului.

Să continuăm, ulterior cu aceste noțiuni, dar ca să nu lungim prea mult mesajul ne oprim aici și să discutăm pentru moment neclaritățile care apar în ceea ce este prezentat mai sus, doar la nivel de principiu, fără să intrăm în detalii matematice mai complicate, care pe alocuri mă depășesc și pe mine.
Dacă am greșit pe undeva în interpretarea situației rog să fiu și eu corectat de către cei care stăpânesc mai bine ca mine teoria.

Razvan a scris:

negativ a scris:Dacă geamănul rămas pe jos porneşte să măsoare trenul aflat deja în mişcare în momentul în care locomotiva trenului trece pe lângă el cu o viteză constantă, şi se opreşte din măsurătoare imediat ce capătul ultimului vagon a trecut pe lângă el depăşindu-l, va constata că lungimea trenului măsurată de el este de 20 de paşi iar timpul necesar pentru parcurgerea acestei lungimi este de 20 de secunde.

De fapt geamănul de pe jos îşi măsoară propria viteză de deplasare în raport cu referenţialul staţionar Pământ, în timpul în care trenul trece pe lângă el şi care va fi de 1 pas pe secundă. La fel şi pentru geamănul din tren, tot un pas pe secundă, în raport cu referenţialul tren.
N-ai nicio dilatare temporală şi nici scurtarea spaţiului. Timpul trece la fel pentru amândoi.
Şi nici măcar nu ai precizat în ce direcţie se deplasează geamănul de pe jos: în direcţia în care merge trenul, sau în sens invers? Vezi că de pe-acolo îţi mai dă ceva diferenţe de viteze.

Mi se pare evident ca ambii se deplaseaza in aceeasi directie cu trenul.

Razvan a scris:

Am masurat efectiv in cele doua SR si am comparat masuratorile.

Ai măsurat viteza fiecărui geamăn din propriul său sistem de referinţă.

In cazul asta, nu vorbim amandoi româneste.
Ce vieza ti se pare ca am masurat ? Am masurat o lungime si un timp pentru fiecare, separat. Viteza ai socotit-o tu. Nu am facut nici o referinta la viteza, ca raport spatiu/timp, decat la miscarea trenului, ca ilustrare a faptului ca se misca. In loc de "viteza constanta", trebuia sa spun "miscare uniforma".

negativ a scris:Am masurat o lungime si un timp pentru fiecare, separat.

De fapt ai măsurat drumul parcurs de fiecare geamăn, cu aceeaşi viteză, în diferite perioade de timp.

Problemă ajutătoare:
Un tren de lungime l1 = 200m, circulând cu viteza v1 = 40 de km/oră, se intersectează cu un tren de lungime l2 = 300m şi care circulă cu viteza v2 = 60 km/oră.
a) în cât timp vor trece trenurile unul pe lângă celălalt?
b) dar dacă trenurile trec unul pe lângă celălalt în aceeaşi direcţie de mers?

Razvan a scris:

negativ a scris:În aceeaşi idee, lungimea unui pas făcută de geamănul din tren este mai mare faţă de normal cu lungimea parcursă de tren în timp de o secundă (adică dilatarea spaţiului pentru geamănul călător cu trenul) este însoţită de contracţia timpului în care geamănul rămas pe jos parcurge o distanţă egală cu lungimea trenului în mişcare.

Tot în aceeaşi idee:
- ce înţelegi prin "normal"?
- "dilatarea spaţiului" şi "contracţia timpului" nu există în TR; există contracţia spaţiului şi dilatarea timpului.
- toată fraza citată e de "beznă".  

- Este lungimea pasului facuta fata de referentialul static,
- conditie in care apare si "dilatarea spaţiului" şi "contracţia timpului" nu numai  "contracţia spaţiului şi dilatarea timpului". Asta e ca urmare a aplicarii principiului simetriei din teoria sistemelor.
- bezna la cine ?

Razvan a scris:

negativ a scris:Plus ca simultaneitatea evenimentelor nu este relevanta cu privire la perceptia deplasarii unui obiect.

Ba tocmai că evenimentele nu sunt simultane pentru amândoi observatorii aflaţi în referenţiale diferite. Şi acest lucru are o deosebită importanţă, ce stă la baza TR, pe lângă altele!

Adica vrei sa spui ca e relevant pentru perceptie cand  se realizeaza. Are importanta pentru momentul la care s-a realizat perceptia, nu pentru perceptia in sine. Vedem pete solare de pe pamânt , care s-au petrecut cu 8 minute in urma, dar le percepem. Percepem dinamismul fenomenului , dar nu e relevant pentru asta, cand s-a petrecut el. Daca nu am putea determina distantele pana la fenomen, nu am sti cand s-a produs, nu inseamna ca nu l-am percepe.

Razvan a scris:

negativ a scris:Am masurat o lungime si un timp pentru fiecare, separat.

De fapt ai măsurat drumul parcurs de fiecare geamăn, cu aceeaşi viteză, în diferite perioade de timp.

Nu în perioade diferite de timp, ci pentru referentiale diferite. In cazul prezentat, am masurat lungimea unui referential in miscare din perspectiva pietonului.

Razvan a scris:Problemă ajutătoare:
Un tren de lungime l1 = 200m, circulând cu viteza v1 = 40 de km/oră, se intersectează cu un tren de lungime l2 = 300m şi care circulă cu viteza v2 = 60 km/oră.
a) în cât timp vor trece trenurile unul pe lângă celălalt?
b) dar dacă trenurile trec unul pe lângă celălalt în aceeaşi direcţie de mers?

In mare, cam asta era problema de clasa a IV-a de care vorbeam. Numai ca indicatiile care se dau in problema, sunt suficiente. Dispui de viteza. Daca nu o ai, cum masori un kilometru sau o ora ? Sau un metru si o secunda? Cum le stabilesti proportiile ? Asta e de fapt problema relativitatii.
Nu mai faceti pe desteptii pe-aici. De-aia a postulat Nea ca c este fixa, ca sa poata face socoteli. De fapt nu e fixa, ci depinde de densitatea masei neorganizate din mediu.
Cred ca sunteti ca puii de pinguin, crescuti de gaina, si va intrebati de ce alti pinguini nu cotcodacesc la fel ca voi.

negativ a scris:Nu în perioade diferite de timp, ci pentru referentiale diferite. In cazul prezentat, am masurat lungimea unui referential in miscare din perspectiva pietonului.

Poate lungimea unui obiect în mişcare (nu a unui referenţial) faţă de pietonul aflat tot în mişcare.
Dacă rezolvai problema vedeai bine ce măsurai, că d-aia e ajutătoare.

negativ a scris:De fapt trebuie sa ma convingi pe mine ca timpul si spatiul se contaracta sau se dilata si nu masuratorile lor, diferite de la o situatie la alta, care necesita la randul lor spatiu si timp.

Aici probabil că ar fi vrut să ajungă şi curiosul, deschizând acest topic şi căutând să o facă cât mai pe înţelesul fiecăruia.

Din păcate, singurul moderator rămas refuză să îşi facă treaba şi să cureţe topicul de intervenţii inutile, astfel încât discuţia devine dificil de urmărit pentru cei interesaţi.

Însă ca şi idee, tu nu poţi măsura durata unui eveniment şi mărimea unui obiect, din două sisteme de referinţă simultan, ci doar din cel propriu, pe baza informaţiilor primite de la cel aflat în mişcare faţă de al tău. Cu cât viteza sistemului de referinţă de la care primeşti informaţiile se apropie de c, informaţiile despre durata evenimentelor sau mărimea obiectelor din acel SR sunt întocmai cele prezise de TRS.

Repet, eu doar am încercat o expunere primitivă, din care să rezulte că în TRR există un anumit adevăr.
Sau cel puțin eu la concluzia asta am ajuns într-un final.

Acum, problema lui negativ nu este teoria propriu zisă, pentru că negativ are pe alocuri exprimări de genul teoria lui Nea, din care reiese clar că de fapt problema lui este legată de Nea (Einstein) și nu de teoria lui Nea (Einstein).

Suntem toți convinși că Nenea Einstein nu i-a făcut niciun rău personal lui Nenea Negativ, însă tendința (inconștientă, poate a) lui negativ de a discredita autorul folosind acest apelativ are alte motive.

Deși este foarte posibil să mă înșel, părerea mea este că ceea ce-l determină să folosească cuvântul Nea este faptul că el se consideră mult mai capabil decât Nea fără să aibă același succes.

Diferența este că, spre deosebire de Nea Einstein, la negativ observăm doar o vorbărie continuă, fără fapte concrete, în timp ce Einstein a scris o teorie care este acceptată de comunitatea științifică.

Din punctul meu de vedere, chiar dacă nu sunt în măsură se explic cum trebuie aspecte elementare ale principiilor teoriei, contraargumentele lui negativ nu au o bază logică la fel de solidă ca aceea pe care este fundamentată teoria.

Părerea mea.

Scris de curiosul la data de Dum 14 Aug 2016, 10:04
Repet, eu doar am încercat o expunere primitivă, din care să rezulte că în TRR există un anumit adevăr.
Sau cel puțin eu la concluzia asta am ajuns într-un final. . . . .

Teoria aceasta tu o consideri valabila fiindca ai inteles-o in adancime,
sau pentru ca este prea unanim acceptata si sustinuta ?
Acum nu mai este vorba de atitudinea unuia dintre noi fata de autor.
Pare sa existe o sustinere covarsitoare pe baza de majoritate si nu pe
baza de intelegere si cunoastere profunda. Daca esti sustinatorul unei
teorii la moda, nu te mai intreaba nimeni daca ai inteles-o si o stii
complet, fiindca poti arata oricând cu degetul in sus: e a lui...X!
Nu ma refer la tine, fiindca am inteles ca esti numai un admirator de
la distanta.

virgil_48 a scris:Teoria aceasta tu o consideri valabila fiindca ai inteles-o in adancime, sau pentru ca este prea unanim acceptata si sustinuta ?

Lucrurile au evoluat așa.
Mai întâi, când habar nu aveam cu ce se mănâncă și mă credeam deșteptul lui pește, consideram că noțiunile inventate de relativitate (referitor la contracție și dilatare) sunt atât de absurde încât trebuie să se poată găsi ușor contraargumente.

Evident, aparent ele se pot găsi, în funcție de cât de capabil este autorul să găsească (contra)argumente și de cât de convins este că noțiunile pe care le tratează teoria sunt absurde.

Eu n-am făcut excepție, inițial.

În schimb, după ce am mai studiat o perioadă, încet-încet am ajuns la concluzia că există totuși un sâmbure de adevăr în concluziile teoriei.

Foarte probabil, nici eu nu am înțeles-o la nivelul la care trebuie înțeleasă, dar punând cap la cap anumite aspecte, consider că se poate dezvolta o linie logică a raționamentelor din care să rezulte concluziile respective.

Modul în care am incercat eu să prezint reflectă pe undevă modul în care am ajuns să consider că în relativitatea lui Nea există un anumit adevăr.

Însă, convingerile proprii ale fiecăruia dintre noi, însoțite de un ego puternic, reprezintă un obstacol care deformează capacitatea de privi într-un mod obiectiv și imparțial lucrurile.

Așa văd lucrurile, așa mi-am spus părerile.
În rest fiecare dintre noi este liber să gândească cum vrea și să accepte ce vrea.

Recitind o parte din mesaje, mi-a atras atenția anumite aspecte menționate de negativ :

negativ a scris:De fapt trebuie sa ma convingi pe mine ca timpul si spatiul se contaracta sau se dilata si nu masuratorile lor, diferite de la o situatie la alta, care necesita la randul lor spatiu si timp. Asta pentru ca de cate ori faci o masuratoare, ai nevoie de spatiu, timp si potential, dupa cum spune si formula lui Nea.
Nu degeaba spun aici ca sunt bine facute socotelile privind masuratoarea, dar ele nu pot influenta o lungime sau o perioada deja stabilite

În primul rând aș întreba care este diferența dintre proprietățile intrinseci ale spațiului și măsurătorile efectuate pentru acesta ?

Adică ceea ce măsurăm reflectă în mod obiectiv proprietatea cantității măsurate ?

Eu aș răspunde afirmativ.

Dacă răspunsul este afirmativ, atunci consider că dacă măsurătorile dau alt rezultat în anumite condiții, atunci, în acele condiții și din aceea perspectivă, modificarea rezultatului măsurătorilor reflectă modificarea proprietăților intrinseci ale cantității măsurate.

Mă înșel ?