Если меня спросить, для чего я пишу статьи по научной тематике ( естественно научно-популярной), то я отвечу как Максим Камеррер: " Для развлечения. Там попадаются забавные моменты". Какие? Ну вот например научно-популярное изложение "теории относительности", на уровне школьных знаний обычного человека. Что говорится о мысленном эксперименте
Эйнштейна, в котором он рассматривает траекторию движения светового импульса в световых часах ( им придуманных), находящихся в движущейся инерциальной системе ( вагон поезда) с точки зрения наблюдателя стоящего на платформе и считающейся неподвижной системой. В световых часах находящихся рядом с наблюдателем на платформе, импульс от источника излучения к зеркалу и обратно двигается по вертикальной траектории. Эйнштейн утверждает, что импульс в световых часах находящихся в вагоне, имеет диагональную траекторию. Что в таком роде и изображают на иллюстрациях:
А на чём основана данное утверждение Эйнштейна? А ни на чём. Просто видит наблюдатель диагональное движение импульса ( луча) и всё. Забавно? Утверждение без каких-либо обоснований? Лично мне это напоминает рассмотрение Эйнштейном движение фотона ( импульса ЭМИ), он писал: " Если перемещаться в пространстве со скоростью фотона, то мы увидим неподвижный фотон, и приводит в пример движущиеся с одинаковой скоростью автомобили, для которых они будут казаться неподвижными и мало того, если автомобили находятся рядом друг с другом, то при известной ловкости пассажир из одного автомобиля может переместиться в другой. Всё очевидно и воспринимается абсолютно нормально. А если разобраться?
1. Эйштейн нарушает собственный постулат о инерциальных системах, который имеет место, только если наблюдатель в системе не имеет доступа к информации о внешней среде. В противном случае возможны парадоксы
2. Что с пассажирами в автомобилях? Автомобили им кажутся неподвижными, а что насчёт объектов во внешнем пространстве? Имея доступ к информации из внешней среды пассажиры легко определят, перемещаются автомобили по шоссе с одинаковой скоростью или неподвижно стоят рядом друг с другом.
3. Если пассажиры будут верить господину Эйнштейну, что то, что они видят полностью соответствует физической реальности и автомобили неподвижны, то попытаясь выйти из автомобиля и перейти в другой, что легко осуществить если они действительно неподвижны, то видимо при этом они сильно удивятся.
Так что кажущаяся неподвижность и реальная неподвижность несколько разные вещи.
А что с фотоном? Эйнштейн пишет, что перемещаясь со скоростью фотона, он увидит неподвижнй фотон. Ну во -первых, согласно его же постулата о невозможности движения материального объекта со скоростью света, он всегда будет перемещаться со скоростью меньшей чем фотон и по этой причине увидеть неподвижный фотон он не может ( а что такое неподвижная электромагнитная волна?). Но это мелочь. Но во вторых, он пишет" Так как неподвижный фотон ( ЭМИ) запрещен уравнениями электродинамики Максвелла, то над этим стоит подумать. Подумал и создал "теорию относительности". Но над чем он подумал и каков результат? Он пишет: " Если перемещаться со скоростью фотона." Но это означает только то, что он увидит перемещающийся с такой же скоростью объект в пространстве с какой перемещается и он и ему объект будет только КАЗАТЬСЯ неподвижным (как автомобили в предыдущем примере для пассажиров). Ну а то, что на основании КАЖУЩЕЙСЯ неподвижности фотона, он делает вывод о нарушении законов электродинамики? Это уже не слишком забавно. Но таким приёмом он пользуется, фактически, во всех своих мысленных экспериментах. Наблюдателям всё время что-то кажется и на этом основании Эйнштейн обосновывает положения своей теории относительности. Хотя само название данной теории полностью соответствует подходу Эйнштейна. А что значит, кажется , для наблюдателя? Ну видимо иллюзия или игра воображения. Следовательно рассуждая о реальных физических процессах Эйнштейн он опирается на иллюзии наблюдателя? Забавно.
Вернёмся к движению импульса в световых часах Эйнштейна. Итак, может ли увидеть неподвижный наблюдатель стоящий на платформе диагональное движение импульса в световых часах?
1. С точки зрения физики и постулата самого Эйнштейна о протекании физических явлений в инерциальных системах, однозначно нет. В какой бы системе часы не находились, импульс между излучателем и зеркалом будет двигаться по вертикали ( кому интересно может посмотреть что я пишу по этому поводу в других статьях).
2. А что насчёт иллюзии? Но, в принципе, иллюзия , есть отражение физической реальности, например мираж. Что видит наблюдатель? Движущийся мимо него вагон ( равномерно и прямолинейно). В нём находятся световые часы, которые, как он с лёгкостью определит,неподвижно стоят в вагоне, точно таким же образом как и стоящий стул в вагоне и сидящий на нём пассажир. Внутри часов перемещается между источником излучения и зеркалом световой импульс( или луч света), естественно по вертикали, так часы в данном случае являются неподвижной системой для импульса. Следовательно он видит движущийся мимо него вагон, а в нём световые часы, в которых по вертикали перемещается световой импульс. Ничего другого он увидеть просто не может. Мы таким образом воспринимаем физическую реальность. Эйнштейн этого не понимал? Забавно.
Как могли принять такой подход Эйнштейн о диагональном движении импульса? Вот я тут коряво нарисовал картинку:
Красные точки, это положение импульса в световых часах в различные моменты его движения от источника импульса к зеркалу. Можно нарисвовать световой луч, в таком случае данные точки будут соответствовать "концу" светового луча в разные моменты времени ( лучше конечно говорить о фазовой скорости, но мы придерживаемся школьной программы). Наблюдатель видит дввижение импульса по вертикали между источником и зеркалом, это реальность. Но он может, в своем воображении, "спроецировать положение импульса на неподвижную систему. И точно так же рассмотреть проекции положения импульса в часах, на поверхность в неподвижной системе ( L1, L2, L3). В результате соединив данные точки он получит диагональ, но это вооброжаемая линия, даже не иллюзия. Никакого перемещения по ней импульса не происходит. Тотчно таким же образом нельзя говорить и о длине проекции движения импульса на поверрхность в неподвижном пространстве. Точно такая же "длина " проекции будет и у любого предмета находящегося в вагоне, относительно неподвижной системы. Это примерно то же самое что понятие ЦЕНТР и ЭПИЦЕНТР. Если в центре находится толовая шашка( например на высоте 1000 метров над поверхносстью Земли)а рядом наблюдатель, то при взрыве шашки ощущения наблюдателя будут не очень. А если он находится рядом с эпицентром, то он услышит только звук взрыва. Так что вооброжаемая линия движения светового импульса это даже не иллюзия. Её просто не существует физически и "видеть" её наблюдатель не в состоянии. И что отсюда следует, если коротко?
Никакого диагонального движения импульса не существует. Оно воображаемое. Замечательный треугольник Эйннштейна не существует, так его гипотенуза есть вооброжаемая линия, а горизонтальный катет есть длина проекции движения светового импульса в световых часах, которая будет точно такой же как и у излучателя, зеркала или световых часов. Но этого и следовало ожидать исходя из законов физики, а не фантазий Эйнштейна. Итак: 1. Диагонального движения, в реальности не существует. 2. Никакого замечательного треугольника не существует. 3. При делении несуществующей длины гипотенузы в треугольнике на реальный физический параметр ( скорость света) , можно получить, следуя рассуждениям Эйнштейна, только воображаемое замедление времени, что очевидно. Забавно? Да не очень. Рассмотрим к чему привели такие рассуждения Эйнштена для обычных людей ( да и физиков то же). Если рассмотреть рисунок в начале статьи, тш возникает вопрос: А собственно в каком пространстве происходит движение светового импульса? Вот ещё аналогичный рисунок:
Наблюдатель в неподвижной ракете видит движение светового импульса от источника импульса ( в руке человека) до зеркала и отражаясь от зеркала к детектору. Очевидно, что движение импульса происходит в корпусе ракеты. Но так же из рисунка следует, что длина пути светового импульса превышает размер помещения в котором импульс перемещается. Это то же самое, как если бы в световых часах Эйнштейна размер горизонтального катета его замечательного треугольника, был больше ширины корпуса световых часов. Но это нонсенс, даже для иллюзии. Но люди, восприняв такую логику пишут:
Наблюдатель на платформе видит падающий чемодан с полки в проходящем мимо него вагоне. То что чемодан падает вертикально он легко установит, хотя бы потому, что он увидит что чемодан падает параллельно стенкам купе вагона, при этом вся картинка естественно будет смещаться по ходу движения поезда. Мы таким образом воспринимаем окружающую действительность. Причём здесь системы отсчёта? Якобы параболическая траектория падения чемодана относительно неподвижного наблюдателя, есть воображаемая траектория( как в случае со световым импульсом выше по тексту). Если бы чемодан падал в неподвижной системе имея горизонтальную и вертикальную составляющую скорости, то конечно он двигался бы по параболе. Но он падает в движущейся системе( вагоне). Внутри вагона никакой горизонтальной составляющей скорости он не имеет, следовательно падает по вертикали, что подтвердят и пассажиры. А вот ещё пример из интернета:
И это из лекций для студентов? Каким образом наблюдатель у дороги увидит параболическую траекторию? Мимо него едет пикап. Неподвижно стоящий человек в кузове подбррасывает вертикально вверх мяч. То что человек в кузове неподвижен наблюдатель легко определит. Считая, что газовая среда не оказывает сопротивления движению меча и никак на него не влияет, подброшенный мяч будет двигаться по вертикали ( даное направление движения мяча задаётся человеком в кузове автомобиля). И тут в силу вступает такой фактор как масс объекта, а следовательно закон инерции. Подкинутый мяч будет иметь горизонтальную скорость перемещения равную скорости автомобиля, что очевидно. Очевидно так же, что он перемещаясь по вертикали и обладая горизонтальной составляющей скорости равной скорости автомобиля упадёт обратно в руки человека в автомобиле. То есть для мяча автомобиль неподвижен, так как скорость мяча в горизонтальном направлении равна скорости автомобиля и мяч относительно автомобиля будет двигаться по вертикали. Тот же случай как и с движущимся фотоном Эйнштейна. Наблюдатель на обочине увидит два объекта ( мяч и автомобиль) движущиеся в горизонтальном направлении с одинаковой скоростью. Как при таких условиях он увидит параболическое движение, лично для меня загадка. Чему учат студентов? Ещё пример::
А если яблоко падает, когда вагон неподвижен, в корзину для бумаг? Что увидят наблюдатель в вагоне и наблюдатель на перроне? Яблоко падает по вертикали в корзину для бумаг. А что ещё? Теперь пусть вагон находится в движении. Яблоко падает и наблюдатель ввагоне увидит как яблоко падает в корзину для бумаг, причём по вертикали. А наблюдатель на платформе? Яблоко падает по вертикали ( параллельно корпуса человека в вагоне) и попадает в корзину для бумаг, которая естественно никуда сдвинуться не могла и находится точно на том же месте, где на находилась и в неподвижном вагоне. А когда поезд остановится наблюдатель на платформе обнаружит яблоко в корзине для бумаг, а корзина будет стоять на том же месте как и в начале. Ну и каким образом при таких условиях наблюдатель на платформе увидит движение по параболе? Так и представляю: наблюдатель видит движение яблока по параболе, а корзина для бумаг перемещается по полу вагона, ловит яблоко и возвращается на место. Очень эабавно. И последнее, каким образом объясняет диагональное движение луча света физик и Нобелевский лауреат Л. КУПЕР в книге "Физика для всех":
Наблюдатель в движущемся вагоне видит, что в световых часах, находящихся рядом с ним в вагоне, световой импульс движется по вертикали. Но как только он получает возможность видеть точно такие же часы на неповижной платформе в которых, естественно, импульс движется по вертикали, он сразу определяет что вагон находится в движении, а следовательно согласно утверждениям Эйнштейна, импульс в часах находящихся рядом с ним, идет по диагонали, то есть то что он видит вертикальное движение импульса иллюзия. Вот такая физика. Как при таком подходе отличить иллюзию от реальности? Или это одно и то же, по Эйнштейну? Но при таком подходе мы должны сделать вывод о принципиальной непозноваемости физической реальности. Забавно. И наконец последние выдержки из книги Купера:
Здесь Купер описывает движение светового импульса в установке Майкельсона, причём использует понятие эфира( как и Майкельсон). А вот его следующее описание того же процесса, но уже без наличия эфира:
Все абсолютно одинаково, но дело не в этом. Что означает отражатель "убегает" от импульса? Куда может убежать отражатель закреплённый в приборе соосно с источником импульса. Расстояние между источником импульса и отражателем менятся не может не при каких условиях. Импульс перемещается от источника к отражателю внутри прибора и следовательно прибор для импульса является неподвижной системой. Что значит, если отражатель движется быстрее импульса? Каким образом, это раз. Если отражатель движется быстрее импульса, то это значит что излучатель догоняет импульс, ведь они являются частью системы и следовательно перемещаются вместе с системой с одинаковой скоростью? Но если следовать рассуждениям Купера о том, что при движении отражателя со скоростью света импульс никогда не догонит отажатель, а так как источник импульса имеет такую же скорость, то следовательно импульс никогда не покинет источник импульса? Но тут вступает в силу постулат о независимости скорости света( импульса) от скорости движения источника импульса. Неверен постулат или подход Купера к рассмотрению данной проблемы? Но он использует подход Эйнштейна. Кроме того при таком подходе он получает уравнения движения импульса сходные с преобразованиями Лоренца или уравнениями теории относительности Эйнштейна( вывод в книге). А что насчёт диагонального движения импульса? Так как отражатель смещается, пока импульс двигается к нему от источника, то траектория движения импульса диагональная. Ну разве не забавно. Импульс перемещается к зеркалу внутри световых часов. Они соосны и неподвижно закреплены в часах. Расстояние между ними менятся не может и никуда отражатель смещаться не в состоянии. Это просто невозможно физически. Но даже если бы отражатель смещался, каким образом это было бы связано с движением импульса по диагонали. Импульс что, самонаводящаяся ракета? А если мы имеем только источник импульса и он испускает фотон вертикально вверх, но зеркало отсутствует, импульс будет двигаться по вертикали. А если вместо зеркала имеется отверстие в крыше вагона? Когда вагон неподвижен импульс проходит через отверстие и наблюдатель на платформе увидит, что импульс движется от крыши вагона по вертикали? А при движении вагона, что увидит наблюдатель? Если импульс, то это значит, что импульс или отслеживает положение отверстия, или отверстие смещается по крыше вагона. Какая богатая фантазия. А где физика? Треугольник Эйнштейна я разбирать не буду. Это я делал в другой статье. Но из вышеизложенного следует, что треугольник есть плод воображения Эйнштейна. К реальности он не имеет отношения и опираться на него в при рассмотрении замедления света , по крайней мере некорректно. Пусть треугольник существует. Пусть его гипотенуза больше по длине не только ширины часов, но и вагона. Но что следует из преобразований Лоренца? Ширина часов должна уменьшаться при увеличении скорости движения системы. Ведь Лорнец говорил о сокращении линейных размеров объекта с увеличением его скорости. В результате,с одной стороны мы имеем увеличение гипотенузы и горизонтальног катета данного треугольника ( вертикальный катет величина постоянная), а с другой уменьшение ширины световых часов. Ну очень забавно. При этом горизонтальный катет, это половина основаниия треугольника, который представляет собой, фактически, изображение одного цикла движения импульса от излучателя к отражателю и обратно. Мы рассматриваем световые часы, а значит имеем счётчик циклов. Определить при этих условиях длину горизонтального катета для одного цикла не проблема ( половина длины всего цикла). Ясно, что его длина не будет сильно отличаться от длины вертикального катета, а значит и длина гипотенузы не будет слишком блоьшой. Откуда тогда появится замедление времени при субсветовых скоростях системы фактически до близких к нулю значений?
Насчёт СТО Эйнштейна хватит, но из вышеизложенного следует, что подход Эйнштейна с использованием мнения фиктивных наблюдателей забавен и требует очень осторожного подхода. В конце концов отказалась наука от субъективного подхода или нет?
Общая теория относительности.
Повторятся не буду. Мысленный эксперимент Эйнштейна, где он рассматривает движение ускоренно двигающегося лифта в прле гравитации и при его отсутствии я рассмотрел в другой статье, кому интересно может почитать. Но подход тот же. Мнение наблюдателя о происходящих явлениях. И эабавных моментов, как и следовало ожидать, хватает. О какой эквивалентности говорит Эйнштейн ? У него неподвижный объект в лифте, в ускоряющемся лифте, по мнению наблюдателя в лифте, движется к полу лифта и на этом основании Эйнштейн говорит о эквивалентности движения объекта в неподвижном лифте находящемся в поле гравитации Земли движению объекта в ускоряющемся лифте при отсутствие гавитационного поля. Но объект при данных условиях неподвижен. Перемещается лифт. Наблюдателю только кажется, что объект движется к полу лифта. Кстати Купер это прекрасно понимает и пишет именно так: " наблюдателю кажется, что объект перемещается к полу лифта". Опять та же история, как и с фотоном. Иллюзия и реальность, с точки зрения Эйнштейна одно и то же. И такой подход со стороны Эйнштейна наблюдается и в его рассуждениях о времени, точках отсчёта, событиях и так далее. Везде присутствует наблюдатель , на основании мнения которого делаются глобальные выводы о протекании физических явлений . Но никакого наблюдателя нет. Это просто приём Эйнштейна. Он высказывает свое мнение о происходящем, но при этом придаёт налёт объективности и реальности происходящего используя фигуру наблюдателя. Причём весьма успешно.
Вот такие забавные моменты присутствуют в популярном изложении теории относительности для обычных людей. Говорят, что теорию относительности трудно понять. Действительно, если опираться на вышеизложенное, а это только часть теории, то понять её весьма сложно. Но читать забавно. На этом данную статью завершаю. И так получилась довольно большой.