Войти
Для классической динамики с релятивистскими скоростями см. релятивистская механика.
Релятивистская динамика относится к комбинации релятивистские и квантовые концепции для описания взаимосвязи между движением и свойствами релятивистской системы и силами, действующими на систему. Что отличает релятивистскую динамику от других физических теорий, так это использование инвариантного скалярного параметра эволюции для отслеживания исторической эволюции пространственно-временных событий. В масштабно-инвариантной теории сила взаимодействия частиц не зависит от энергии вовлеченных частиц. Эксперименты двадцатого века показали, что физическое описание микроскопических и объектов, движущихся со скоростью скорости света или близкой к ней, вызывает вопросы о таких фундаментальных понятиях, как пространство, время, масса и энергия. Теоретическое описание физических явлений потребовало объединения концепций теории относительности и квантовой теории.
Владимир Фок был первым, кто предложил теорию параметров эволюции для описания релятивистских квантовых явлений, но теория параметров эволюции была введена Эрнст Штюкельберг более тесно связан с недавними работами. Теории параметров эволюции использовались Фейнманом, Швингером и другими для формулировки квантовой теории поля в конце 1940-х - начале 1950-х годов. Сильван С. Швебер написал красивое историческое изложение исследования Фейнмана такой теории. Возрождение интереса к теориям параметров эволюции началось в 1970-х годах с работ Хорвица и Пирона, а также Фанчи и Коллинза.
Некоторые исследователи рассматривают параметр эволюции как математический артефакт в то время как другие рассматривают параметр как физически измеримую величину. Чтобы понять роль параметра эволюции и фундаментальное различие между стандартной теорией и теориями параметров эволюции, необходимо пересмотреть понятие времени.
Время t играло роль монотонно увеличивающегося параметра эволюции в классической механике Ньютона, как и в силовом законе F = dP / dt для нерелятивистского классического объекта с импульсом P. Для Ньютона время было «Стрелка», которая параметризовала направление эволюции системы.
Альберт Эйнштейн отверг ньютоновскую концепцию и определил t как четвертую координату пространственно-временного четырех- вектора. Взгляд Эйнштейна на время требует физической эквивалентности координатного времени и координатного пространства. С этой точки зрения время должно быть обратимой координатой так же, как и пространство. Частицы, движущиеся назад во времени, часто используются для отображения античастиц на диаграммах Фейнмана, но они не считаются действительно движущимися назад во времени, обычно это делается для упрощения обозначений. Однако многие люди думают, что они действительно движутся назад во времени, и принимают это как доказательство обратимости времени.
Развитие нерелятивистской квантовой механики в начале двадцатого века сохранило ньютоновскую концепцию времени в уравнении Шредингера. Способность нерелятивистской квантовой механики и специальной теории относительности успешно описывать наблюдения мотивировала усилия по распространению квантовых концепций на релятивистскую область. Физикам предстояло решить, какую роль время должно играть в релятивистской квантовой теории. Роль времени была ключевым различием между эйнштейновскими и ньютоновскими взглядами на классическую теорию. Возможны две гипотезы, соответствующие специальной теории относительности :
Предположим, что t = эйнштейновское время, и отвергнем ньютоновское время.
Введите две временные переменные:
Гипотеза I привело к релятивистскому уравнению сохранения вероятности, которое по сути является переформулировкой нерелятивистского уравнения неразрывности. Время в релятивистском уравнении сохранения вероятности является временем Эйнштейна и является следствием неявного принятия Гипотезы I. Принятие Гипотезы I в основе стандартной парадигмы лежит в временном парадоксе: движение относительно одной временной переменной должно быть обратимым, даже если вторая закон термодинамики устанавливает «стрелу времени» для развивающихся систем, в том числе релятивистских. Таким образом, несмотря на то, что время Эйнштейна обратимо в стандартной теории, эволюция системы не инвариантна относительно обращения времени. С точки зрения Гипотезы I время должно быть одновременно необратимой стрелой, привязанной к энтропии, и обратимой координатой в смысле Эйнштейна. Развитие релятивистской динамики частично мотивировано опасением, что Гипотеза I была слишком ограничительной.
Проблемы, связанные со стандартной формулировкой релятивистской квантовой механики, дают ключ к истинности гипотезы I. Эти проблемы включают отрицательные вероятности, теорию дыр, парадокс Клейна, нековариантное ожидание. ценности и так далее. Большинство из этих проблем так и не были решены; их удалось избежать, когда квантовая теория поля (КТП) была принята в качестве стандартной парадигмы. Перспектива QFT, особенно ее формулировка Швингером, является подмножеством более общей релятивистской динамики.
Релятивистская динамика основана на гипотезе II и использует две временные переменные: координату времени и параметр эволюции. Параметр эволюции или параметризованное время можно рассматривать как физически измеряемую величину, и была представлена процедура для проектирования часов параметров эволюции. Признавая существование отдельного параметризованного времени и отдельного координатного времени, разрешается конфликт между универсальным направлением времени и временем, которое может переходить из будущего в прошлое так же легко, как из прошлого в будущее. Различие между параметризованным временем и координатным временем устраняет двусмысленность свойств, связанных с двумя временными концепциями в релятивистской динамике.
Используйте поисковую систему для релятивистской динамики наук.
