Зачем я пишу данные статьи? Могу ответить, как ответил на суде, на Саракше, Максим Каммерер: " Для развлечения. Есть забавные моменты".
Но почему, несмотря на то, что как пишут, "теория относительности" самая доказанная экспериментально теория, она вызывает до сих пор споры? Почему есть сторонники и противники данной теории? Почему не спорят по поводу преобразований Лоренца? Хотя фактически, в элементарной математической форме, преобразования Лоренца и уравнения СТО Эйнштейна одинаковы? И Лоренц и Эйнштейн рассматривали динамику движения одного и того же объекта - элекктромагнитного импульса. Но один исходил из наличия " эфира", а другой отрицал его существование. Почему уравнения имеют одинаковый вид? Но об этом можно поговорить в другой статье( возможно). Меня интересует сама логика рассуждений Эйнштейна и к чему приводит восприятие такой логики его последователями. Математическую часть теории( не в элементарной форме) рассматривать не буду. Просто обычный человек не имеет функциональной подготовки для такого рассмотрения. Да и не используется Эйнштейном математика в его мысленныэх экспериментах. Интерес представляет последовательность его рассуждений. Должны ли в мысленных экспериментах соблюдаться законы физики? Насколько можно опираться на мнение " наблюдателя"? Насколько восприятие происходяшего наблюдателем соответствует " физической реальности" . Ну и ещё ряд вопросов. Сразу хочу отметить, я не являюсь ни сторонником, ни противником " теории относительности". Верна теория, хорошо, не верна, мир не рухнет. Но хочу задать вопрос: а каков критерий верности теории? Например: теория эпициклов Птолемея. Описывала она, с точки зрения наблюдателя, видимое движение планет? Расчётные и экспериментальные значение соответствовали друг другу? Верна данная теория? Если исходить из логики Эйнштейна, то возникают абсурдные ситуации при описании физического явления. С чем это связано? Почему на это не обращают внимания при научно- популярном изложении теории? Не имеет значения? В предыдущих статьях я рассмотрел некоторые мысленныные эксперименты Эйнштейна. Возникли вопросы. Может быть кому то это будет интересно? Сам оценить, ошибаюсь ли я, не могу. Может кто поможет?
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
Подробное описание, кому интересно, можно прочитать в предыдущих статьях. Эйнштейн писал: все физические явления в гравитационном поле происходят совершенно так же, как и в соответствующем поле сил инерции, если напряженность обоих полей, в соответствующих точках пространства, совпадают, а начальные условия одинаковы для всех тел замкнутой системы. Поле сил инерции-равномерно ускоренное движение тела порождает локальное поле инерции, зквивалентное однородному гравитационному полю. Поле сил инерции-это поле порождённое самим процессом инерции, возникает внутри и на поверхности протяжённого объекта.
Отсюда следует, что если есть объект с внутренним объемом и движется в пространстве с ускорение, то во внутреннем объёме объекта появляется поле, по свойствам аналогичным гравитационному? Я не буду вникать в понятие поле. Но на чем основаны данные выводы Эйнштейна? На рассмотрение процессов, происходящих, с точки зрения наблюдателя, находящегося в движущемся с ускорением лифте при наличии или отсутствии гравитационного поля. Хочу сразу сказать, что мы имеем взаимодействие объекта находящегося в лифте, с объектом гораздо большей массы, находящимся во внешнем пространстве( например Земля). Чем оно вызвано мы не знаем. Но объясняем его, вводя понятие гравитацинного поля. Но отсюда следует, что не поле вызывает взаимодействие между объектами, это есть просто способ описания происходящего( без подробностей). Итак. Кратко рассмотрю только случай, когда лифт находится вдали от гравитирующих масс, то есть гравитационное поле " отсутствует". На самом деле это означает, что взаимодействующие объекты находятся настолько далеко, что данным взаимодействием можно пренебречь.
Лифт неподвижен. Наблюдатель отпускает объект( подразумевается что наблюдатель имеет контакт с лифтом, например с его полом). Что он увидит? Неподвижно " висящий" объект, что очевидно. Есть ли какие -либо силы воздействующие на объект в данный момент? Кроме слабого взаимодействия корпуса лифта и объекта( гравитационного) нет. Если наблюдатель отпустит объект в геометрическом( и гравитационном) центре лифта, то очевидно, что движение объекта относительно лифта происходить не будет. Статика.
Лифт начинает равноускоренное движение( а если равномерное, то есть момент ускорения очень мал?). Что увидит наблюдатель? Ему ПОКАЖЕТСЯ, что объект начинает движение к полу лифта, с ускорение равным ускорению лифта. Об этоми точно так же пишет Эйнштейн и Купер("физика для всех" том 2). То есть они понимают, что "вверх" с ускорением движется лифт, а отнюдь не объект. Да и не может объект никуда двигаться, так как никакие силы на него в данный момент не действуют. Кроме разве слабого взаимодействия с корпусом лифта, обусловленном притяжением объекта и корпусом лифта. Но и в таком случае объект будет смещаться "вверх", что очевидно. Пока пол лифта не достигнет объекта, никаких инерционных свойств у объекта наблюдаться не будет. Вот когда лифт начнёт воздействовать на объект, проявятся свойства инерции, связанные с массой. О каком поле инерции говорит Эйнштейн? О какой эквивалентности ускорения и гравитационного поля? Если лифт находится на Земле или над Землей, то объект взаимодействуя с Землей( наблюдатель выпускает объект из руки) начинает РЕАЛЬНО двигаться к Земле. Что наблюдатель и фиксирует как процесс падения на пол лифта. А в лифте в отсутствии гравитации? Объект неподвижен, смещается "вверх" лифт, просто наблюдателю кажется , что объект движется в сторону пола лифта, да ещё и с ускорением. Получается, что Эйнштейн( и Купер) считают иллюзию движения и реальное движение эквивалентными? Отсюда делается вывод о наличии поля инерции, воздействующего на объект, под действием которого объект смещается к полу лифта? Забавно. Иллюзия движения порождает поле инерции соответствующее гравитационному? Рассмотрим " детский" пример:
1, На ж.д. платформе находится дрон. Он поднимается и зависает над платформой. Платформа начинает движение ( пусть с ускоорением), что произойдёт. Очевидно, что платформа уедет а дрон останется "висеть" в пространстве. Воздействие Земли уравновешено вращением винтов дрона, он как бы " находится в невесомости".
2. Дрон находится в контейнере установленном на той же платформе. Всё остальное происходит аналогично первому случаю. Что скажет наблюдатель в контейнере, когда дрон зависнет посередине контейнера, а платформа начнёт движение? Дрон будет смещаться к противоположной направлению движения стенки контейнера или "стенка" контейнера приближаться к дрону? Груз подвешенный к потолку вагона, что с ним будет происходить при торможении или ускорении вагона? На него будет дейсттвовать поле инерционных сил, или он всё же остаётся на месте, а изменяет скорость движения вагон?
3. А что будет чувствовать наблюдатель, если будет находиться в лифте без контакта с корпусом, а лифт начнёт движение? Ему ПОКАЖЕТСЯ, что он двигается к полу лифта, но что он при этом почувствует? А ничего, так как движения нет. А если лифт " мгновенно" остановиться при движении " вверх"? Что будет с объектом? Он продолжит движение к полу лифта? Ведь по Эйнштейну он под действием поля сил инерции двигался вниз, а обладая массой он имеет инерционные свойства и должен продолжить движение к полу лифта? Сомнительно, так как движение есть иллюзия наблюдателя. Ладно, пусть поле сил инерции эквивалентно полю гравитации. Но любая точка в однородном гравитационном поле имеет "своё " значение гравитационного потенциала( или напряжённости поля), что очевидно, например если рассмотреть поле Земли. А что с полем сил инерции? И что такое инерция? Если примитивно, то это сопротивление тела изменению его состояния при каком-либо воздействии. Какая сила воздействует на объект в лифте, когда лифт начинает движение, а объект не имеет с ним контакта? Я , например, не знаю. Так можно ли полагаться на мнение наблюдателя описывающего происходящее? У меня сомнения. Есть ли поле сил инерции эквивалентное гравитационному? Если и есть эквивалентность, то она относится к иллюзии. Наблюдателю кажется, что объект движется. На самом деле объект неподвижен, а движется лифт. Но Эйнштейн, исходя из мнения наблюдателя, утверждает что существует поле инерции которое эквивалентно гравитационному полю и отсюда делает вывод, что луч света ( наверно из фонарика) в равноускоренно движущемся лифте будет "изгибаться" к полу лифта, точно так же как и в неподвижном лифте, но находящимся в гравитационном поле. Хочется сразу задать вопрос, а если лифт будет двигаться равноускоренно "вниз"? Вот он двигается вверх останавливается и начинает движение вниз. Луч света, с точки зрения наблюдателя, будет изгибаться вверх? А если лифт вначале двигается с ускорением, а затем равномерно(как и должен двигаться обычный лифт), то в какую сторону, по сравнению с напрвлением движения лифта, будет "изгибаться" луч света? Так как при равномерном движении лифта поле инерции отсутствует(ведь ускорения нет), то видимо( гравитация отсутствует по условию) луч света будет параллелен полу лифта? Но вот в другом мысленном эксперименте луч света имеет наклон в сторону движения системы( диагональное движение луча света в равномерно движущейся системе). Причём и в том и в другом случае движение системы и направление распространения луча света перпендикулярны друг другу. Забавно. Наблюдатель включает фонарик и направляет луч на противоположную стенку. Лифт неподвижен, гравитация отсутствует. Луч параллелен полу лифта. Лифт начинает движение вверх равноускоренно, луч "изгибается" вниз. Лифт начинает двигаться равномерно, луч или начинает двигаться параллельно полу или имеет наклон в сторону движения лифта(что выбираем?). Лифт останавливается и движется вниз. Картина повторяется, но уже в другую сторону. Может обычный человек понять теорию относительности? Физики видимо понимают. А что происходит, если популяризатор теории относительности следует логике Эйнштейна.
Автор даже не понимает, что его описание не соответствует мысленному эксперименту Эйнштейна. За счёт чего будет растягиваться нить? За счёт того, что посредством нити лифт будет воздействовать на объект и тянуть его за собой. О каком поле инерции речь? Уберите нить( наблюдатель выпустил объект из руки) и что будет? А когда проявится реакция опоры? Когда пол лифта достигнет объекта. До этого момента, естественно, никакой реакции опоры не будет. В опыте Эйнштейна имеет место два момента движения объекта: от какой-либо точки внутри лифта до пола лифта, и движение объекта вместе с лифтом. На первом участке он движется вниз, с точки зрения наблюдателя, на втором вверх. Но это не эквивалентно динамике движения объекта в гравитационном поле, так как на первом участке объект ( в действительности) неподвижен. Стоит полагаться на восприятие явления наблюдателем.
Ещё пример приведён на рисунке выше. Ну замечательно. А если поставить на пол вагона корзину для бумаг, в которую будет падать яблоко, когда вагон неподвижен и даже закрепить её на полу( на всякий случай). Вагон двигается мимо неподвижного наблюдателя. Куда упадёт яблоко с его точки зрения? В корзину или мимо? Если яблоко движется так, как нарисовал автор, то мимо( мы ведь закрепили корзину и сдвинуться она не может) или корзина начинает бегать по полу вагона и ловить яблоко. Когда вагон остановиться, найдет автор яболко в корзине или где то на полу вагона. А вот другой пример( Л. Купер, "физика для всех"). Световой импульс движется по диагонали, так как пока он двигается к зеркалу, зеркало смещается. Точно так же утверждают многочисленные блогеры. Но:
В своем мысленном эксперименте Эйнштейн использует " световые часы". Куда смещается зеркало, пока импульс от источника двигается к зеркалу? Смещаются световые часы как целое. Никакого смещения зеркала внутри часов не происходит. Оно как было на одной линии с источником, так и остается всё время движения системы, а импульс распространяется между источником и зеркалом. Откуда диагональ? Возьмём вместо импульса непрерывный луч света. Что будет видеть наблюдатель? Светящийся вертикальный луч, между источником и зеркалом( система неподвижна). Система равномерно движется мимо наблюдателя. Что он видит? Движущиеся мимо него часы, а в них вертикальный луч света. Ничего другого он увидеть просто не может, мы так видим. Подробно я объясняю это в другой статье. Откуда вообще следует, что луч двигается по диагонали? Эйнштейн просто говорит, но никак не обосновывает. Единственно где рассматривается диагональное движение света, это попытка объяснить результаты эксперимента Майкельсона-Морли, причём исходя из наличия эфира. Но Эйнштейн отрицал эфир. Что думать?
У Эйнштейна, во многихх его мысленных экспериментах, имеются выражения: наблюдателю кажется, что расстояние сократилось, наблюдателю кажется, что объект движется в сторону другого объекте и так далее. Но на этом основании он делает фундаментальные выводы о природе реальности. Иллюзия и реальность одно и то же? То есть отличить реальный мир от иллюзии мы не можем? С точки зрения наблюдателя в машине, человек стоящий на обочине у столба движется в противоположную сторону относительно него, а он неподвижен ( ло6ика Эйнштейна). Но сколько бы человек не простоял у столба, в пункт из которого выехала машина он не попадёт. И в реальности не город двигается к машине, а всё же машина к городу. Откуда такая логика у Эйнштейна? И тут хочется вспомнить его рассуждения о том, что он увидит, если будет перемещаться в пространстве со скоростью фотона( электромагнитного импульса?). Причём аргументирует это примером: два автомобиля двигаются с одинаковой скоростью по шоссе. Что видят пассажиры в автомобилях? Им КАЖЕТСЯ, что соседний автомобиль неподвижен. Могу даже добавить, что при известной ловкости пассажир из одного автомобиля может переместиться в другой. И что? В реальности автомобили неподвижны? Нет. Человек стоящий на обочине шоссе скажет, что мимо него едут два автомобиля на одинаковой скорости. А пассажиры в машинах могут утверждать, что автомобили неподвижны? Ровно до тех пор, пока не обратят внимание на окружающее пространство. Ну и что насчёт мнения наблюдателей? Вернемся к Эйнштейну. Он утверждал: Я увижу неподвижный или слегка пульсирующий фотон, а так как неподвижная электромагнитная волна не может существовать, исходя из уравнений электродинамики, то над этим стоит подумать. Подумал и создал теорию относительности. А он сам понимал, что означает понятие относительность? Используем логику Эйнштейна. Что увидит неподвижный наблюдатель? Два объекта( Эйнштейн и фотон) которые перемещаются в пространстве с одинаковой скоростью( 300000 км/сек). С его точки зрения происходит нарушение законов электродинамики? Нет конечно. Видит Эйнштейн неподвижный фотон? Конечно. Но фотон неподвижен относительно Энштейна, а реально они двигаются со скоростью 300000 км/ сек. Можно утверждать, что нарушаются законы электродинамики? Извините, на иллюзию законы электродинамики не распространяются. Так что обдумывал Эйнштейн и к каким выводам пришёл?
Во всех своих мысленных экспериментах Эйннштейн использует один и тот же приём: наблюдатель воспринимает происходящее определенным образом и на этом основании Эйнштейн делает определённые выводы. Причём наблюдатель выбирается тот, выводы которого соответствуют интересам автора эксперимента( Эйнштейна). Очень удобно. Автор всегда прав. Забавно.
Не хочу повторять примеры из предыдущих статей. Кому интересно может почитать. Но вот понять теорию относительности , основываясь на логике Эйнштейна, мне по крайней мере, затруднительно. Интересно сравнить между собой подход Лоренца и Эйнштейна к проблеме движения электромагнитного импульса в пространстве, но по видимому надо написать ещё несколько статей. А что из себя представляет понятие система( инерциальная или неинерциальная), есть ли разница между инерциальным объектом и инерциальной системой. Что такое точки отсчёта и равноправны ли они? Придётся писать. А пока всё.