Физикам с крепкими нервами посвящается! Если Ваша психологическая устойчивость слабая, лучше не читайте!
Здравствуйте, друзья!
Сегодня хотел рассмотреть простой пример, объясняющий поведение света в разных системах отсчета, который описывал Эйнштейн в рамках специальной теории относительности (СТО), правда сделаю я это в рамках своей гипотезы MoND.2019. Для начала введем систему отсчета, которая будет неподвижна относительно реликтового излучения. Согласно современным оценкам, солнечная система движется относительно этого фона со скоростью примерно 370 км/сек. По моим оценкам эта скорость равна 364,8 км/сек.
Проведем мысленный эксперимент, в которой рассмотрим движение экспериментальной установки, относительно реликтового излучения со скоростью 370 км/сек, которая связана с Землей. Схема установки, которую видит наблюдатель на Земле показана на рисунке:
Повседневный опыт, а так же опыт, проведенный Майкельсоном и Морли, по определению эфирного ветра подсказывают, что как бы мы ни крутили нашу установку, ее форма и размеры будут неизменны, а луч лазера всегда будет попадать в кольцо и не будет сдуваться никаким эфирным ветром.
Давайте взглянем на эту же самую установку, но с точки зрения наблюдателя, который будет неподвижен относительно реликтового излучения, другими словами установка будет перемещаться относительно него со скоростью 370 км/сек. Посмотрим как будет вести себя луч света в этом случае. Согласно специальной теории относительности платформа, которую будет наблюдать неподвижный наблюдатель, будет сокращена на 76 миллионных долей процента, это практически ноль, но на рисунке я покажу гиперболизированное искажение, как будто платформа движется с ощутимой релятивистской скоростью.
Согласно СТО, для неподвижного наблюдателя платформа будет иметь прямоугольную форму, как бы сплюснутая вдоль оси. Ширина платформы останется прежней(поперек направления), а длина (вдоль направления) уменьшится.
И вот тут важная деталь. Зеркало, которое было наклонено в системе отсчета земного экспериментатора под углом 45 градусов, в системе отсчета неподвижного наблюдателя уже изменит угол наклона, и фотоны, которые не привязаны ни к одной системе отсчета отразятся не под прямым углом, а более острым.
Этот угол окажется как раз таким, что за время движения платформы от момента отражения луч света в точности попадет в кольцо. Поэтому факт прохождения кольца лучом света будет соответствовать наблюдениям в любой системе отсчета.
Сравним временные промежутки, которые прошли в обеих системах отсчета.
Допустим, что в первом случае, когда наблюдатель движется вместе с установкой, фотону требуется пролететь от зеркала до кольца расстояние в 4 метра (см. рис. 1). Поэтому время между событиями "зеркало-кольцо" будет равно 4/с (где с-скорость света).
Теперь представим, что в системе отсчета неподвижного наблюдателя, за время следования фотона от зеркала к кольцу, установка сместилась на 3 метра. Логично полагать, что в этой системе отсчета между событиями "зеркало-кольцо" свет пройдет расстояние в 5 метров (sqrt(4^2+3^2)=5). Другими словами, между событиями "зеркало-кольцо" неподвижный наблюдатель проживет немного больше, чем наблюдатель в движущейся системе. Это согласуется со специальной теорией относительности.
Вывод
Исходя из представленного мысленного эксперимента следует представлять, что если вы находитесь в движущейся системе относительно неподвижной системы координат, то ваша метрика в направлении вектора относительной скорости будет сжата или растянута, но вам, как наблюдателю эти пространственные деформации видны не будут, ваша установка будет казаться вам квадратной, как бы ее не повернули. Кстати, согласно гипотезе MoND.2019, абсолютная система отсчета существует, и может быть связана с фоновым реликтовым излучением.
Спасибо за прочтение!
Михаил Н. Бровкин 3 апреля 2020 г.
P.S. Догадливый читатель заметит, что если перевернуть установку на 180 градусов, так, чтобы луч света из лазера был сонаправлен с вектором скорости, то концепция разрушится. Однако это преждевременный вывод, поскольку в этой статье показан частный случай. В ближайшее время я расскажу об этом и рассмотрю общий вариант, когда установка медленно вращается.