Дело было вечером, делать было нечего. Решил написать ещё статью. Посвещена она будет таким понятиям как инерциальные и неинерциальные системы. В чём отличие абстрактно-математического понятря система , от реальных систем. Что такое система и точка отсчёта. Все ли ИСО равноправны. Можно ли исходя из "мнения" наблюдателей, делать определённые выводы о протекании физических явлений? Ну и так далее. Вначале о мнении наблюдателей.
Был, в СССР, такой старый научно-популярный фильм посвящённый " теории относительности". И в нём есть один интересный эпизод. Пассажир в купе смотрит в окно и видит перемещающийся по соседнему пути состав. При этом он говорит: "Кажется мы поехали". Женщина -физик, находящаяся в купе и разъясняющая пассажирам положения "теории относительности", попросила всех посмотреть в окно на противоположной стороне. И что оказалось? Их состав неподвижен, а движется поезд на соседнем пути. Этот эпизод,, по мнению создателей фильма, должен проиллюстрировать понятие относительности, в данном случае движения. Но в этом эпизоде есть и более важный смысл, но вот об этом создатели фильма не сказали. А именно:-" Полагаться на мнение наблюдателя необходимо с осторожностью, так как оно может не соответствовать физической реальности". Теперь вернемся к моей любимой теме: диагональное движение луча света в световых часах находящихся в движущемся вагоне. Эйнштейн писал: неподвижный наблюдатель ВИДИТ диагональное движение луча света. Не кажется, не воображает, а именно видит. То есть реальность, а не иллюзия. Всё вполне определенно. Что мне только не писали в комментариях. Потому я ррешил ещё раз рассмотреть данный пример. Исходя из логики Эйнштейна в интернете и научно-популярной литературе вполне серьёзно рассуждают о том, что вертикально падающий объект (шар), будет иметь параболическую траекторию, в двигающемся вагоне, например такую:
Причём в своих статьях я задавал вопрос, а что будет если поставить корзину для бумаг в месте падения яблока, когда вагон неподвижен и закрепить её. Куда упадёт яблоко и по какой траектории если вагон будет перемешаться? Чего только я не выслушал. Поэтому решил рассмотреть следующую ситуацию. Закрепим между полом и потолком вагона вертикальную штангу. Рядом с ней стоит наблюдатель. Если вагон неподвижен, то шар будет падать по вертикали, что очевидно и это подтвердит и наблюдатель в вагоне. При этом шар будет перемещаться параллельно вертикальной штанге и корпусу наблюдетеля. Есть другое мнение? Неподвижный наблюдатель на платформе ( пусть стенка вагона прозрачная) увидит то же самое. Теперь вагон перемещается мимо платформы, а шар падает внутри вагона. Наблюдатель внутри вагона увидит то же самое как и в случае когда вагон был неподвижен. Что согласуется и с законами физики и постулатом об ИСО самого Эйнштейна. То есть это истина. А неподвижный наблюдатель на платформе? Он видит перемещающийся мимо него вагон. В вагоне падающий шар. И какова будет траектория шара? Он увидит, что шар падает параллельно вертикальной штанги и корпуса наблюдателя в вагоне. То что шар падает параллельно штанги несомненно, мы так видим. Расстояние между штангой и падающим шаром будет неизменным,, уж это то неподвижный наблюдатель определит с лёгкостью. Если предположить, что наблющатель увидит параболическое движение шара, то мы будем вынуждены констатировать, что штанга "изогнулась", причём в сторону противоположную движению вагона, ведь расстояние между штангой и шаром не меняется. Извините, но это какой-то сюрреализм, а не физика. Хотя яболоко падающее по параболе и всё же попадающее в закреплённую на полу корзину, ничуть не лучше. А что пишет по поводу лиагонального движения Л. КУПЕР, физик.
Расшифровываю. Наблюдатель в вагоне имеет световые часы синхронизированные со световыми часами стоящими на платформе. Если наблюдатель в вагоне не имеет информации из внешнего пространства, то он видит вертикальный световой луч в световых часах стоящих рядом с ним, при любых условиях. Но вот он получает возможность видеть световые часы стоящие на платформе. При этом он естественно знает, что они неподвижны и следовательно световой луч в данных часах имеет вертикальную траекторию. Что пишет Купер: наблюдатель в вагоне теперь знает, что премещается вагон( вместе с ним и часами), часы на платформе неподвижны и свет в них реремещается по вертикали. На основании чего он приходит к выводу, что световой луч в часах находящихся рядом с ним, имеет диагональную траекторию. Выходит что то, что он видел вертикальную траекторию луча света дшо моменте получения информации из внешней среды, является иллюзией, а истинноее движение луча света диагональное? Ну и как понять такую теорию. Что является истинной, а что иллюзией? Но это не всё, вот ещё цитаты из книги:
Куда сместилось зеркало и какая связь с диагональным движением светового луча? Зеркало находится в приборе и закреплено напротив источника импульса. Смещается весь прибор. Импульс перемещается от источника к зеркалу внутри прибора. А если зеркало убрать, то импульс будет перемещаться по вертикали? И точно такой же подход у Л. Купера в случае, когда световой импульс движется в одном направлении с прибором. Пока импульс перемещается от источника к зеркалу, зеркало "убегает" от импульса и импульсу приходится преодолевать большее расстояние. Это как? Находясь внутри часов зеркало убегает? Куда? Расстояние от источника импульса до зеркала постоянно ( сокращение расстояния ( размера прибора) не рассматриваю, так как вообще бред получается). Импульс движется внутри прибора. Его скорость постоянная. Причём, когда импульс отражается от зеркала, и начинает двигаться к источнику импульса, то оказывается, что ему необходимо преодолеть меньшее расстояние? Далее Купер пишет: " если скорость "убегания" зеркала равна или выше скорости света, то импульс никогда не догонит зеркало? Но в таком случае и источник импульса должен двигаться со скоростью света. Но если мы постулируем, что скорость ЭМИ не зависит от скорости источника, то получается абсурдная ситуация. Догнать зеркало импульс не может, от источника он удаляется, причём со скоростью света, ну и где же он находится? "Застыл" между источником и зеркалом? Согласно законам физики траектория луча света определяется только направлением, которое "задаёт " ему излучатель ( например фонарик). Чтобы
траектория изменилась, необходимо "повернуть источник. Ну и кто его поворачивает в мысленном эксперименте Эйнштейна? А его рассуждения о "замечательном" треугольнике? Гипотенуза в треугольнике больше размера катетов, а скорость света постоянна, поэтому время замедляется. А насколько? Пусть расстояние от источника до зеркала 3 метра. Свет пройдёт его примерно за 10 в минус восьмой секунды. На какое расстояние успеет сместиться система за это время? Ведь если мы рассматриваем треугольник, то должно быть соответствие между катетами. Ну на очень малую величину. При этом фактически гипотенуза и катет будут практически равны. Можно конечно взять время движения системы, например 1 секунда. Но тогда мы должны определить расстояние, которое пройдёт импульс между зеркалом и источником за одну секунду и соотнести его с расстоянием которое прошла система за одну секунду. Что очевидно. А это будет ну очень большая величина. В итоге мы опять получим, что гипотенуза и катет фактически равны. То есть время, по Эйнштейну замедляется, при обычных скоростях на очень маленькую величину. Всё как у Эйнштейна. А в каком случае гипотенуза будет иметь максимальны размер? Очевидно когда V ( скорость системы) будет близка к С. То есть VT будет примерно равно СТ. При СТ равным 3 метра, VT будет равно примерно три метра. А гипотенуза? Примерно 4, 26 метра. Ну и насколько замедлится время в таком случае? Примерно на 10 в минус 8 секунды. Это следует из свойст прямоугольного треугольника. А как же в таком случае замедление времени почти до нуля из рассуждений Эйнштейна? Дело в том, что для светового импульса мы не можем переходить от расстояний ( VT и СТ), к скоростям. То же самое касается и преобразований Лоренца. В преобразованиях Галилея можем, так как он рассматривает объект имеющий массу( а следовательно инерцию), и который может перемещаться с любой скоростью, ну кроме световой. Тогда мы можем записать, что: VT + V1T = L, где V - скорость системы, а V1 скорость объекта в движущейся системе. Тогда имеем: V+V1= L/T ( Vобщая). Обычный закон сложения скоростей . Никакого нарушения законов физики нет. А вот в случае светового импульса будем иметь: VT +СT= L . Так же нет никакого нарушения. Мы можем суммировать расстояние пройденное системой за времяТ, с расстоянием пройденным импульсом в движущейся системе за время Т. Причём даже в том случае когда Т различаются. Но вот написать выражение (V+ C) = L/ T мы не можем, так как это нарушает начальное условие о ннеприменимости сложения скоростей для ЭМИ и независимости скорости движения импульса от скорости источника импульса. И к чему это приводит? (VT)² +(ÇT)² = L². Перепишем: (V² + C²) =L²/T². Но это фактически сложение скоростей? Если рассмотреть дальнейшие преобразования, то придём к известной формуле в которой будет широко известное выражение: (1 / (1 - (V²/C²)). Отсюда, в общем то и получается замедление времени до нулевых значений при субсвете. Но получено оно при нарушении предположения, что световой импульс не подчиняется закону сложения скоростей. Поэтому когда я использовал только свойства прямоугольного треугольника, не переходя к скоростям, а рассматривая только расстояния и возникла такая разница в оценке временного промежутка. Ну а так как "замечательный" корень автоматически входит во все уравнения преобразований Лоренца и "теории относительности", выводы делайте сами. Кстати, шар в данных примерах, падает с ускорением и не является инерциальным объекктом, но это так, к слову пришлось.С диагональным движением светового луча вроде всю ясно. Но вот ещё пример из интернета:
И это объяснение теории относительности? Посмотрите на рисунок. На рисунке даже стрелочка нарисована, поясняющая по какой траектории перемешается мяч, с точки зрения неподвижного наблюдателя. Мяч ДОГОНЯЕТ автомобиль и попадает в руки пассажира стоящего в кузове автомобиля из-за "спины". Извините, но так нарисовано. А что это значит? Мяч, с точки зрения наблюдателя на обочине, ДОГОНЯЕТ автомобиль. То есть его горизонтальная составляющая скорости выше скорости автомобиля. Но так и должно быть, если объект движется по параболе в данном случае. Но мяч то подброшен вертикально вверх и его горизонтальная составляющая скорости всё время его движения равна скорости автомобиля. Может неподвижный наблюдатель прокомментировать сей факт? А студенты? Никаких вопросов. Некоторые комментаторы пишут: вы не понимаете теорию относительности. В одной ИСО наблюдатель видит движение так, а в другой по другому. Так он видит иллюзию или движение в реальности происходит таким образом? Если два наблюдателя , находящиеся в разных системах, видят движение одного и того же объекта по разному, кто из них прав? Оба? Но тогда можно сделать только один вывод : физическая реальность не познаваема и для каждого наблюдателя она своя. И это есть фундамент современной физики? А теперь о системах. Постараюсь кратко. Является ли железнодорожная платформа перемещающаяся по железнодорожным путям инерциальной системой, согласно постулата Эйнштейна о ИСО? Вроде да, но. Наблюдатель на платформе может видеть окружающее пространство и всегда определить движется платформа или неподвижна. Если он имеет прибор, позволяющий определять скорость светового импульса,, то и на платформе и в неподвижной системе он получит одинаковые значения, всё согласно предположению, что закон сложения скоростей для импуьса не соблюдается. Так как если он перенесёт прибор в неподвижную систему, то очевидно, что при этом скорость прибора в неподвижной системе будет равна скорости движения ж/ д платформы( чему будет равна горизонтальная составляющая скорости движения авиабомбы , если ее сбросить с самолёта?). Но вот значение скорости импульса не изменится, оно останется в обоих системах одинаковой. А вот Л. Купер, рассматривая случай, когда наблюдатель находится на движущейся платформе и может определить, что платформа находится в движении да ещё и её скорость, получает следующее:
Выражение ( 30.7). А что такое ( С - V), как не нарушение закона о постоянстве скорости света? Если посмотреть математические преобразования Купера в различных разделах его объяснений "теории относительночти", то там постоянно имеются выыражения (C + V), ( C - V). Так складывается скорость света со скоростью движения системы или нет?. Теперь о постулате. Вначале Эйнштейн постулировал его следующим образом:-" в инерциальных системах все физические, механические, оптические и так далее явления происходят одинаковым образом. То есть никаким способом нельзя определить находится система в "движении" или "неподвижна", то есть все инерциальные системы равнозначны. Отсюда следует, что любую систему можно рассматривать как точку отсчёта, считая её неподвижной. Ни о каких наблюдателях речь не шла. Все чудеса начались, когда Эйнштейн ввёл в рассмотрение своих наблюдателей. То есть фактически ввёл субъективный фактор. Но при этом происходит фактическое нарушение первоначального постулата. Наблюдатель в системе не может определить, находится система в движении или нет, на основе наблюдения за физическими явлениями в системе, при условии, что он не имеет информации из внешней среды. Если же он имеет такую информацию, то он легко определит, перемещается система или неподвижна. Например, если два автомобиля перемещаются по шоссе с одинаковой скоростью, то пассажирам в автомобилях будет Казаться, что они неподвижны относительно друг друга. И даже пассажир из одного автомобиля может "переместиться" в другой, если они близко расположены. Но это до тех пор, пока они не обратят внимание на окружающее пространство. Аналогично пассажиру в купе в начале статьи. И тогжа они с лёгкостью определят, что автомобили не неподвижны, а просто перемещаются в пространстве с одинаковой скоростью. Что подтвердит любой наблюдатель находяшийся во внешнем пространстве. Ну а если они такие недоверчивые, то пусть выйдут из автомобилей и определят, неподвижныы автомобили или нет. И то же касается рассмотрения Эйнштейном движения ЭМИ в пространстве. В котором он говорит о нарушении законов электродинамики. При этом логика довольно странная. Если двигаться со скоростью света, то можнно увидеть наподвижный ЭМИ. Извините, не неподвижный, а перемещающийся в пространстве с такой же скоростью. Ведь Эйнштейн сам об этом говорит? Пример с автомобилями, на который он ссылается. О каком нарушении законов электродинамики разговор ? Два объекта перемещаются в пространстве с одинаковой скоростью( скоростью света), что и подтвердит любой наблюдатель. О каком неподвижном ЭМИ речь? С точки зрения Эйнштейна( наблюдателя). Эйнштейн писал, что с этим необходимо разобраться и создал "теорию относительности". Разобрался? Если наблюдатель видит физическое явление каким-то рбразом, значит оно соответствует физической реальности? Значит ЭМИ неподвижен и происходит нарушения законов электродинамики Максвелла? А вот другие наблюдатели, перемещающиеся в системе с различными скоростями и естественно с меньшими чем скорость света, скажут что никаких нарушений нет. Кто прав? Опять несколько физических, равноправных, реальностей. Сколько наблюдателей, столько и физических реальностей? А сам то Эйнштейней понимал, что такое понятие относительность и каким образом она связана с субъективным восприятием наблюдателями физических явлений? Если понимал, то извините он нас немножко обманывал. Это просто манипуляции и подмена понятий. А что насчёт точекк отсчёта и систем отсчёта? Пассажир автомобиля перемещающегося по шоссе видит человека стоящего у столба на обочине дороги. Согласно утверждениям Эйнштейна о равноправии систем, пассажир может считать, что автомобиль неподвижен, а перемещается человек( и столб) на обочине шоссе ( в противоположную сторону). Но следовательно и все объекты во внешнем пространстве. Город приближается к неподвижному автомобилю, а пункт из которого выехал автомобиль удаляется от него. Причём и пункт назначения и пункт из которого выехал автомобиль, а также человек у столба имеют одинаковую скорость перемещения. Причём при данном рассмотрения автомобиль окажется в городе, а человек у столба, якобы перемещающийся в пространсве, никогда не попадёт в пункт из которого выехал автомобиль, так его скорость перемещения равно скорости перемещения пункта из которого выехал автомобиль. С точки зрения математики и логики Эйнштейна всё верно. Но вот с точки зрения физической реальности просто бред. Все ли ИСО равноправны, причём в каждой имеется наблюдатель? Если они не имеют доступа к информации из внешнего пространства, то да. А если имеют? Все ИСО движутся равномерно и прямолинейно ( согласно постулата), но с разными скоростями и в разных направлениях. Это ничего не меняет. Но вот мы предоставляем возможность наблюдателям получать информацию из внешнего пространства, а одну из систем считаем "неподвижной" и принимаем за точку отсчёта для всех ИСО системы. Можем? Вполне. Ии что и итоге? Каждый наблюдатель может считать свою систему точкой отсчёта? Но в таком случае сколько наблюдателей, столько и "видов" физической реальности? Если мимо неподвижного наблюдателя будет проходить несколько вагонов, в которых находятся световые часы и каждый со своей скоростью, то наблюдатель увидит в каждом из вагонов разный угол наклона светового луча? И каким образом в таком случае познавать реальность? Если на ж/д пллатформу установить контейнер, то он будет образцом инерциальной системы? Вполне. А прозрачный контейнер? А наблюдатель в ускоряющемся лифте в отсутствии внешнего гравитационного поля? Принцип эквивалентности обосновывается Эйнштейном исходя из "мнения" наблюдателя о движении объекта внутри лифта. Ну об этом я писал, повторять не буду. По Эйнштейну гравитации, как физического явления, не существует. Она есть следствие деформации пространства массивным объектом. Правда каким образом массивный объект деформирует пространство Эйнштейн не писал. Ну пусть деформирует. Если множество объектов образуют систему, то их суммарная масса будет деформировать пространство. Когда все они будут контактировать друг с другом, то что произойдёт дальше? А ничего. Деформация пространства будет соответствовать общей массе системы и меняться больше не будет. А каким образом, исходя из таких взглядов Эйнштейна, образуются звёзды и планеты? Ну собралось в "кучу" большое количество объектов с большой суммарной массой и что? В реальности такое образование начнёт сжиматься, причём с расплавлением и образованием планеты или , в случае газо-пылевой туманности, звезды. Но при расплавлении и образовании единого объекта его масса меняться не будет, то есть деформация пространства вокруг объекта будет неизменной. Тогда за счёт чего будет сжиматься материя? При подходе Эйнштейна наша Вселенная существовать не может? В ней не будет звёзд и планет? А мощные гравитационные поля вокруг ЧД? Какие поля? Ведь если гравитация, по Эйнштейну, есть следстствие деформации пространства, то есть геометрический фактор, то о каких полях речь? А гравитационные волны? Или всё же волны деформации пространства? А что такое поле сил инерции эквивалентное гравитационному полю? И все эти понятия связаны с наблюдателями. Которые в одном случае видят происходящее так, а в другом этак? И это основа для рассуждений о физической реальности? Чистый субъективизм. Да и само понятие относительность связано с субъектом, который оценивает происходящее. Без него оно теряет смысл. А субъект не может ошибаться в оценке происходящего, как пассажир поезда в начале статьи? Но ведь в таком случае мы получим ошибочное представление о физической реальности. То же касается и абстрактно-математических понятий систем, объектов и реальных систем и объектов. Всё таки математика, это математика, а физическая реальность, это физическая реальность. Соответствие может быть просто идеальным ( вся классическая механика и физика), а может вообще не соответствовать друг другу. Конечно, то что мы понимаем под мысленными экспериментами вполне допустимо и даже необходимо, но ведь необходимо при этом соблюдать и законы физики. Иначе может получиться абсурд. Наблюдатель в одной ИСО воспринимает физическое явление так, а наблюдатель из другой ИСО это же явление воспринимает по другому. Ну и как в таком случае познавать мир? Как может траектория одного и того же объекта зависеть от того, в какой системе находится наблюдатель? Извините, но один из них ошибается. Какой? А это уже другой вопрос, но учитывать то это необходимо. В противном случае опять получается, что физическая реальность не познаваема. Какая замечательная теория. А почему за неё, до сих пор, не присудили Нобелевскую премию? Теория проверена с величайшей точностью, а вот Нобелевскую премию не заслужила. Как то это странно. Вопросов к теории много, но пора заканчивать.. Одно несомненно, приём применённый Эйнштейном ( наблюдатели) вызывает сомнения. Слишком много нестыковок и прямого абсурда.