Найти тему
Блокнот математика

Сильвер в старости, или ещё немного об относительности

Вопрос, который мы обсудили и, надеюсь, закрыли, вызвал некоторое обсуждение. Считаю полезным перевести вопрос в более понятные реалии деревенек у реки.

Итак, Сильвер в старости поселился в деревушке, вытянутой вдоль реки. Его "старуха" жила напротив, на другом берегу, в такой же деревеньке. Оба с возрастом прилично сдали и, прекрасно помня события многолетней давности, события вчерашние забывали начисто.

Вот карта Окрестностей. Сильвер ушел по одной тропке, а вернулся по другой.
Вот карта Окрестностей. Сильвер ушел по одной тропке, а вернулся по другой.

Общались они письмами, причем почтовик переправлялся через реку раз в неделю. Быстрее никак нельзя было передать письмо из одной деревни в другую.

Денег у них было много, и Сильвер, непонятно зачем, скупил несколько домов выше и ниже по течению, чем свой. И в деревне своей старухи тоже. Дома были очень похожи друг на друга и отличались лишь номерами на воротах.

Вроде таких. Прелесть же.
Вроде таких. Прелесть же.

После долгой переписки супруги согласовали номера своих домов и выяснили, что номера одинаковые. А поскольку запомнить их им было не под силу, то каждый, надписывая конверт, ставил тот номер, что стоял на его собственных воротах. Письмо попадало по адресу.

Все шло хорошо, пока Сильвер вдруг не оказался в доме выше по течению. Пошел побродить по лесу, вернулся не в тот дом, но ничего не понял. Его письма попадали в дом выше по течению, чем дом жены, а письма жены попадали в дом ниже по течению, чем дом Сильвера. Для почтовика все было ясно: старый хрыч перепутал дома, и не понял ничего.

А вот для Сильвера, который искренне полагал себя дома, дело выглядело иначе. Первое, это странная пропажа его любимой трубки, кисета, бутылочки с ромом, кортика и кое-чего еще. Все это обнаруживалось в доме ниже по течению, что Сильвер объяснял проделками некоторого Джи Филда.

Второе, это письма жены, которые тоже приходили в дом ниже по течению. Джи Филд никак не мог повлиять на ход писем, поэтому Сильвер делал единственно возможный логический вывод: шутник Джи Филд переселил его старуху в дом ниже по течению, причем за неделю до того, как утащил трубку, ром и прочее в дом Сильвера ниже по течению по эту сторону реки. Причем так переселил, что она ничего не заметила. Более того: он перенес все её вещи, перекрасил свинарники и даже пересадил кусты смородины: всё, вообще всё осталось так же относительно неё. И даже более того: ещё раньше он переселил всех соседей, начав с дальних, так что и они не заметили проделки и писали не тот номер дома (тоже памяти никакой...). И точно подгадал к прогулке, так что вся почта от всех соседей пришла не в тот дом в этот день.

В этот момент Сильвер, ум которого остался все-таки острым, стал подозревать, что даже для шутника Джи Филда это как-то слишком круто: начав свою деятельность задолго до того, как Сильвер решил пойти побродить по лесу, он безупречно справился и вернулся точно к прогулке, чтобы выдать себя тасканием трубки и кисета?? Видимо, все-таки это именно он, Сильвер, перепутал дом, и прав почтовик.

Давайте восстановим их диалог.

-Доброе утро, мистер Сильвер!
=Доброе утро, Джек. Почта есть сегодня?
-Да, мистер Сильвер! Оставил письмо от миссис Сильвер и ещё письма, сэр, вон в том доме.
=Почему в том?! Ты ничего не напутал, юнга?
-Как можно, сэр! Нет, сэр! Стоит именно тот номер, сэр!
=Она переехала, старая хрычовка?! Она же срисовывает номер с ворот!
-Нет, сэр! Простите великодушно, сэр! Это Вы переехали, сэр! Вернулись с прогулки вон по той тропке и зашли не в тот дом, сэр.
=Молчать! Ты что несешь, юнец? Я в своем доме! Я что, из ума выжил, по-твоему?
-Простите великодушно, сэр! Но Вы же ходили в тот дом вчера за трубкой, потом за кисетом, потом еще за бутылкой рома. Как же они там оказались, сэр?
=Это шутник Джи Филд отнес их туда. Знаю я его проделки.
-А ваша супруга, сэр? С чего она переехала, сэр? Вы же не велели ей переезжать! Она вас слушается, сэр! Я сам видел, она в том же доме живет!
=Шутник Джи Филд переселил ее. И все вещи перенес. Так, что даже ты перепутал, сопляк!
-И сарай перекрасил?
=И сарай. Поспорь ещё со мной — на рее вздерну!
-А соседи, сэр? За притоком Реки живут Смиты, дом вашей миссис прямо напротив их окон. Они тоже прислали письма вон в тот дом!
=И старых Смитов переселил! Не знаешь ты его проделок! Поплавал бы ты с мое, знал бы, что бывает, а что нет!

Конечно, почтовик Джек переубедит Сильвера, как было отмечено выше: слишком уж невероятны проделки шутника Джи Филда. Но формально Сильвер всё может объяснить, и противоречий логических в его рассуждениях — нет.

Если же старый пират всё своё носит с собой, а домики совершенно идентичны и их много, то убедить его, что он переехал, вообще невозможно. Он будет уверять, что переезжает его миссис. И никак нельзя согласовать номера домов, за исключением случая, когда оба супруга из дома не выходят. Шутник Джи Филд свои проделки не проделывает. Хотя если переезжает вся деревня, то тоже есть о чём задуматься...

К чему это всё я?

Переезд в идентичный домик есть аналог равномерного прямолинейного движения. Оно возможно только относительно чего-то, что в нашей аналогии выражено сдвигом номера дома одного персонажа относительно дома другого.

Переезд в другой домик, причем если в старом остались какие-то личные вещи, это аналог ускоренного движения.

На самом деле, надо усложнить картину: Сильвер уходит в лес, а мальчик несет за ним его вещи; при этом Сильвер говорит мальчику номер дома, куда надо вернуться, но это номер дома выше по течению; при этом сам заходит в дом еще выше. В итоге вещи тоже переезжают, но от Сильвера отстают.

Шутник Джи Филд — это аналог гравитации. Она неотличима от ускорения, если смотреть локально. Сильвер может отрицать, что ускоряется, но вынужден вводить шутника Джи Филда и наделять совершенно невероятными способностями. В частности, он заранее подстраивает всю округу к прогулке Сильвера (начав за недели до прогулки), и когда тот возвращается домой, вся округа уже смещена на один дом.

Это свободное падение, и падающее не может определить, что падает, потому что всё падает одинаково. А вот чтобы не падать, надо ускоряться. Хотя бы просто сидя на стуле — это тоже ускорение относительно падающей (инерциальной) системы отсчета!

Да, Джи Филд, которого никто не видел, как и его проделок, и который очевиден только Сильверу, заранее обрабатывает округу, начав с отдаленных деревень за много недель до прогулки. Так и фиктивное гравитационное поле позволяет считать ускоренного наблюдателя покоящимся и позволяет перейти в его систему отсчета, но поле это обладает невероятными свойствами: в частности, оно заранее начинает ускорять всё во вселенной так, чтобы к моменту включения двигателей наблюдатель увидел, как дернулось всё во вселенной. Математически это можно, и это и есть принцип эквивалентности.

Но фактически Сильвера можно переубедить, доказав ему, что фактически переезжает именно он. Так и с ускоренным наблюдателем: формально можно связать с ним систему отсчета с фиктивным полем, и описать это поле в терминах тензора кривизны, но можно и убедить не заниматься ерундой, выбрав более естественную систему отсчета.

А вот локально никак нельзя отличить свой переезд без трубки и кисета вверх по течению от переезда этих вещей вниз по течению.

Обычная гравитация — это воришки, что норовят стащить вещи Сильвера. Он их удерживает, угрожая своей саблей, и они "не падают". Воришки вполне физичны, это своего рода социальная кривизна деревенского населения. Если их не гонять, вещи "упадут". Джи Филд, которого никто не видел, обусловлен неудачным выбором системы отсчета.

Надеюсь, вы получили удовольствие от моего рассказа. Спасибо.

Путеводитель по каналу