Ко мне в канал иногда заходит известный, в определённых кругах, физик - Просковья Вальдемаровна и наставляет на путь истинный в комментариях под статьями о Теории Относительности. Последняя дискуссия состоялась под статьёй "Легальное превышение скорости света в теории относительности" и я хочу, с некоторыми сокращениями, представить вам эту беседу для обсуждения. Физик, естественно, будет тоже приглашён в комментарии для дачи ответов на ваши вопросы, но я не могу гарантировать, что он этой возможностью воспользуется.
Коротко о сути вопроса, т.к. по линкам всё равно никто не ходит.
В статье я задался вопросом: может ли объект превысить скорость света относительно неподвижного наблюдателя в его ИСО, существуют ли во вселенной вообще какие-либо ИСО и если нет, то для чего нужна теория, в которой используют несуществующие системы отсчёта.
Для определения ИСО я взял Землю, находящегося на её поверхности неподвижного наблюдателя в виде фотокамеры и провёл одну из осей этой системы отсчёта через центр Земли и этого наблюдателя. В результате вращения Земли вокруг своей оси спутники, Солнце и звёзды движутся относительно наблюдателя в его ИСО со скоростями, зависящими от расстояния до них и за сутки совершают как минимум один оборот по небосводу в 360 градусов.
Первое, что должен был бы возразить специалист: ИСО не может вращаться. Инерциа́льная систе́ма отсчёта (ИСО) — система отсчёта, в которой все свободные тела движутся прямолинейно и равномерно либо покоятся. Вращение Земли и фотокамеры на её поверхности не является прямолинейным движением, а значит это не ИСО и применять законы с формулами СТО в данном случае не корректно.
Исходя из этого возражения, на Земле не существует ни одной ИСО. Может на Луне, Солнце, на соседних звёздах или других галактиках? Тоже нет. Они тоже все вращаются и никакого прямолинейного движения не наблюдается. Тогда в каких случаях мы вообще можем использовать СТО? Похоже, что либо таких случаев нет во всей вселенной, либо любые вычисления будут давать очень приблизительные результаты, что на самом деле и наблюдается при реальных расчётах: численной моделирование даёт более точный результат, чем самая навороченная формула ТО.
В связи с выше сказанным, возникает резонный вопрос: кому нужна теория, которую невозможно применять?
Вот что решил ответить на всё это физик Просковья Вальдемаровна (ПВ) (я буду цитировать, немного сокращая):
ПВ: Первое, ограничение на максимальную скорость света в вакууме распространяется на скорость передачи энергии и информации. Сам же автор приводил пример, что если лучом света водить по Луне, то скорость "зайчика" может быть больше скорости света, но это ведь не передача энергии/информации из одной точки Луны в другую. Звезды, которые статичны относительно Земли не передают ни информацию и не энергию быстрее скорости света, увы!
Второе, если бы "кто-то" изучал механику НИСО, то знал бы о "переносной скорости", когда при переходе от ИСО к вращающейся НИСО эта переносная скорость, как раз и характеризует формальную скорость смещения начала координат бывшей ИСО относительно начала координат новой НИСО. И самое главное, здесь нет никакого релятивизма, просто классическая механика)) (так я и писал, что СТО не нужна)
Я: открывайте ТО Эйнштейна и цитируйте мне параграф, где он писал что-то про передачу информации и энергии от звёзд. (Какое это вообще имеет отношение к скорости объекта?)
... могу уточнить, что во вращающейся СО изменяется не скорость света, а относительная скорость движения звёзд, которая ничем не ограничена, т.к. в этом случае СТО просто не применима.
ПВ: Если вы аналитик и хоть чуток знаете физику, тот должны знать принципы ОТО, которые далее цитирую: "Принцип причинности в теории относительности утверждает, что любое событие может оказать причинно-следственное влияние только на те события, которые происходят позже него, и не может оказать влияние на любые события, совершившиеся раньше него. Инвариантность причинно-следственной связи в теории относительности связана с принципом близкодействия. В отличие от ньютоновской физики (которая основана на физическом принципе дальнодействия) теория относительности основана на физическом принципе близкодействия. Согласно ему, скорость передачи причинного взаимодействия конечна и не может превышать скорости света в вакууме." !!!!! (При чём тут детерминизм мне до сих пор не понятно. Это уже вторая попытка съехать)
Давайте приведу пример для школьника. Имеется лазерная указка, которая статично закреплена и с ней связана ИСО и имеется вращающаяся сфера, то есть наблюдаемый объект. Лазерная указка светит на какую точку сферы, но поскольку сфера вращается, то "зайчик" от лазерной указки будет пробегать по сфере по некоторой замкнутой линии - окружности. Вектор линейной скорости перемещения "зайчика" по поверхности сферы будет равен V = [WxR}, где W - угловая скорость, R - радиус-вектор от оси вращения до места пересечения "зайчика" и сферы (как и место нахождения нашего человечка).
Также человек находящейся на такой сфере будет вращаться относительно ИСО - источника света - лазерной указки или Звезды именно со скоростью V = [WxR}, которая ни как не может быть больше скорости света.
Если хотите доказать обратное, то уравнение в студию!
(Смотрите, какая красивая попытка всё переиначить: вместо вращающейся ИСО и движущегося объекта взять вращающуюся сферу, которая покоится относительно ИСО и, естественно, не может вращаться быстрее скорости света. Это что равнозначная замена??? И формулы... формулы... Это просто следующий съезд с темы)
Я: вращающаяся это не прямолинейно движущаяся СО и формулы СТО тут не применимы, что я и объяснял в статье выше. Или вы этого так и не поняли?
ПВ: Конечно, не правы, потому что любая точка поверхности вращающейся сферы это не ИСО - это НИСО!!!
При переходе от ИСО к вращающейся НИСО в последней генерируется «переносная скорость», которая не является реальной скоростью, поскольку не отражает реального перемещения объектов относительно друг друга. (ну а я что писал выше?)
Я использовала формулы обычной механики, без какого либо релятивизма СТО/ОТО. Просто показала, что вращающаяся точка на сфере относительно неподвижной ИСО (лазерная указка или статичные звезды) имеют относительную скорость инвариантную относительно любой их этих СО. И в чем проблема у вас? (вообще-то ни в чём, потому что это совершенно другой пример, а не тот, что приводил я. Опять же, без ОТО всё оказывается намного проще и понятнее.)
Я: Так об этом я и написал в статье. ИСО не существует в природе. Земля - это вращающаяся сфера и всё во вселенной вокруг чего-то вращается. Тогда о каких вообще ИСО идёт речь в СТО? Приведите хоть один реальный пример.
ПВ: Значит так, давайте мы абстрагируемся от Звезд и Планет. Есть вращающаяся сфера радиуса R0 и имеется какой либо покоящийся предмет (пуговица), находящийся на удалении от центра сферы на расстоянии R1 в плоскости экватора сферы. Еще раз объясняют, что пуговица неподвижна относительно центра сферы, как и она взаимно относительно пуговицы. Всё ясно? Так вот если СО принять за пуговицу, то это будет ИСО. Если вспомните что такое ИСО – это такая система отсчета, которая двигается равномерно и прямолинейно, то есть без ускорений, либо она неподвижна в силу компенсации всех сил. Это обычная задача механики и при чем тут вы приплели СТО/ОТО вообще не понимаю??? Расстояние от ближайшей точки экватора сферы до пуговицы будет R1-R0 и мы её пометим. Теперь сфера вращается с круговой частотой W, то линейная скорость этой точки будет V = [WxR0]. Относительно неподвижной пуговицы модуль скорости этой точки будет всегда иметь одно значение, но направление будет меняться. Теперь берем НИСО, связанную с той самой помеченной точкой на сфере, которая имеет некоторую скорость и ускорение. Если рассматривать только кинематику, то ничего не меняется, пуговица будет двигаться относительно точки с той же скоростью. Для динамики необходимо учитывать силы инерции, что легко делается, но вам это не надо. Не вижу вообще применения здесь СТО и ОТО. Вы сами придумали проблему и сами пытаетесь из неё сделать парадокс и потом его решить)
(кто-то понял, что она опять перевернула собственный пример вместо рассмотрения моего? Смотрите: у меня камера прикреплена к сфере и вращается вместе с ней на постоянном удалении от центра, а тут пуговица отдельно, сфера отдельно и формулы скорости пуговицы относительно экватора. Я понял только то, что человек до сих пор даже не понимает сути моего вопроса, а предпочитает рассматривать только свои примеры)
Я: я тут немного расширил вашу схемку. Сами же писали про макрообъекты... Следите за руками:
1. есть вращающаяся сфера - Земля;
2. есть неподвижный наблюдатель на поверхности;
3. есть геостационарный спутник, вращающийся вокруг Земли и висящий над наблюдателем неподвижно;
4. через центр Земли, наблюдателя и спутник можно провести прямую линию, на которой расстояния между всеми тремя точками будут постоянны, а значит все они покоятся относительно друг друга. Это будет осью нашей системы отсчёта
Надеюсь, это представить не сложно, хотя можете и нарисовать.
Теперь появляется ещё один спутник, летающий по круговой (для упрощения) орбите с постоянной собственной скоростью вокруг центра Земли: со своей первой космической скоростью. С какой скоростью он будет двигаться относительно наблюдателя в его ИСО? Очевидно, что берётся угловая скорость спутника относительно наблюдателя, его расстояние до наблюдателя и путём несложных вычислений (триангуляции) получаем относительную скорость. Причём она уже будет переменная, т.е. с ускорением, без всякого расхода энергии с любой стороны.
Формулы нужно написать? Моему попугаю это понятно и так, а вам?
Ещё раз усложним задачу: в этой несложной системе выбираем на небе любую понравившуюся звезду, расстояние до которой нам более-менее известно и по тому же принципу вычисляем её скорость в небе относительно оси наблюдения наблюдателя в его неподвижной ИСО. И какова же она получится? Для Солнца я считал и писал в статье. Звезду можете выбрать сами и грубо прикинуть, потом похвастаетесь результатом.
Всё это построение нужно как раз для того, чтобы показать всю бредовость и ограниченность применения СО, что наоборот возвели в высший и обязательный принцип физики. В обычной динамике, как вы заметили, таких проблем не существует.
ПВ: Ещё раз повторяю из классической механики, что расстояние между точка инвариант, а значит си скорость инвариант. Измерьте расстояние между наблюдателем на сфере и Звездой и далее через очень малый промежуток времени и это можно сделать хоть с точки зрения Звезды (ИСО), что с точки зрения наблюдателя и поделите это расстояние на этот маленький промежуток времени и вы получите относительную мгновенную скорость этих двух объектов и она не будет ни когда больше скорости света!!!! Если бы знали математику, то вы бы сразу поняли, но увы..
(опять съезд с ТО: берём просто треугольник и вычисляем скорость, как у Ньютона. А ведь в моём примере наблюдатель не просто движется, но и поворачивается его система отсчёта, а она поворачивается не на определённое расстояние, а на угол и звезда перемещается на угловую величину в градусах, а не на определённые километры. Специалист этого так и не понял...)
Понятно, что реального превышения скорости света не будет, что все обходятся без всяких СТО при вычислениях, а её привлекают только для запудривания мозгов и создания умного вида и поддержания своего авторитета. В реальной жизни СТО вообще нигде не применима и вносит больше проблем и парадоксов, чем их решает. В общем, на этом диалог пока закончился. Я попрошу желающих высказаться по теме, а Просковья Вальдемаровна, возможно, ответит на ваши вопросы сама.
UDP: "специалист" не ответит :( После ознакомления с этой статьёй, она, как истинный "учёный", перешла на визг и личные оскорбления, за что была отправлена в бан подлечить нервы. Увы.