Я уже писал статью на данную тему. Но уж больно занимательные комментарии поступают. Причём в основном они касаются не того, о чём я пишу. Вот по этой причине я решил написать статью , которая будет состоять из двух частей: 1. "ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЙ ТРЕУГОЛЬНИК ЭЙНШТЕЙНА" и замедление времени. 2. Относятся ли мысленные эксперименты Эйнштейна к физике, как науке?
Замечательный треугольник Эйнштейна.
Эйнштейн писал: " Неподвижный наблюдатель будет видеть диагональное движение электромагнитного импульса ( или светового луча) в световых часах находящихся в равномерно перемещающемся вагоне поезда. Что такое световые часы Эйнштейна? Корпус часов, внутри которого закреплён источник импульса и зеркало. Источник и зеркало соосны, то есть расположены напротив друг друга, закреплены и изменять своего положения внутри часов не могут. В источнике импульса находится устройство которое: 1. Испускает импульс 2. Воспринимает импульс который отражается от зеркала и одновременно испускает следующий импульс 3. Фиксирует количество импульсов за какой-то промежуток времени. Траектория импульса определяется только ориентацией источника импульсов. Если источник установлен в световых часах таким образом, что импульс движется в световых часах по вертикали ( траектория импульса перпендикулярна основанию часов) ничто не может повлиять на изменение траектории( ну кроме поворота излучателя). Движется вагон или неподвижен не имеет значения, что очевидно. Вот одна из картинок из интернета:
Тут всё понятно. Стандартное изображение процесса. Эйнштейн писал: " Так как длина гипотенузы треугольника, больше длины вертикального катета, а скорость света величина постоянная, то время замедляется". Подробно разбирать данное утверждение я не буду. Уже разбирал в предыдущих статьях и мне "настучали" по голове прекрасно разбирающиеся в физике и теории относительности комментаторы. Буду исходить из утверждения Эйнштейна. Из рисунка видно, что время движение луча по гипотенузе, больше, чем время движения луча ( импульса) по вертикальному катету, и даже приводится формула связывающая время движения импульса по вертикали с временем движения импульса по гипотенузе. А каким образом можно определить длину гипотенузы и от чего зависит её "размер"?. Я пойду другим путем, как писал один политический деятель. На рисунке изображён один цикл работы световых часов в случае когда часы находятся в неподвижном вагоне и когда вагон находится в движении.
1. Если вагон неподвижен, то импульс испущенный источником двигаясь по вертикали достигает зеркала отражается от него и возвращается к источнику. Источник фиксирует возвращение импульса и испускает следующий импульс. Это один цикл работы световых часов (обозначим как N). Сколько таких циклов работы световых часов будет в течении 1 секунды? Пусть у нас расстояние от источника импульсов до зеркала будет 3 метра ( высокие такие часы. От пола до потолка вагона). Тогда, при скорости импульса равной 300 000 000 м/ сек, за один цикл импульс пройдёт 6 метров, затратив на это, 6:300 000 000, итого 2 на 10 в минус восьмой секунды. Количество циклов за секунду будет: 1 / 2 на 10 в минус восьмой секунды, то есть 0,5 10⁸. 10 000 000 циклов. Шустрые часы. Это относится к неподвижным часам( то есть вагон неподвижен). Если же вагон находится в движении, то по мнению наблюдателя на платформе будем иметь то, что изображено на левой части рисунка. "Замечательный" треугольник Эйнштейна. На рисунке: L- высота равнобедренного треугольника, или длина катета прямоуголного треугольника, равная, в данном случае 3 метрам. Изменяться она не может, то есть величина постоянная. Так как скорость импульса так же величина постоянная ( С), то и время "прохода" импульса от источника до зеркала величина постоянная и равная : 3 : 300 000 000 = 1 на 10 в минус восьмой секунды и это время полуцикла N. Какое расстояние пройдёт вагон за это время? Пусть его скорость 100 км/час или ((100 000 : 60 ) :60) м/сек, 27,8 м/сек. 27,8 ×(1 на 10 в минус восьмой секунды) = 2,78 на 10 в минус седьмой метра. Так как мы рассматриваем прямоугольный треугольник который видит неподвижный наблюдатель, то гипотенуза и оба катета должны "принадлежать" данному треугольнику, что очевидно. Все элементы треугольника можно выразить через следующие выражения: 1. Вертикальный катет: СТ, расстояние между источником импульса и зеркалом. 2.. VT, расстояние которое прошёл вагон за время Т имея скорость V. 3. Гипотенуза треугольника, обозначенная на рисунке как d. А чему равна её длина? Обычно для вычисления используют теорему Пифагора. А другим способом нельзя? Так как СТ величина постоянная, то изменения в треугольнике будут связаны с величиной VT. Примем, что время движения системы равно времени движения импульса от источника импульса до зеркала, при любой скорости системы. Конечно, можно принять время движения системы любым, хоть 1 час. Но в таком случае мы должны согласовать его с временем движения импульса от источника импульса до зеркала и обратно, то есть одним тактом часов( обозначим как N). Ведь всё время пока система движется, часики работают и импульс бегает от источника импульса к зеркалу и обратно, причём весьма шустро. То есть за один час, у нас будет имется последовательность из N равнобедренных треугольников. Высота в которых будет равна расстоянию от излучателя до зеркала и меняться не может. Основание треугольников будет равно скорости движения системы умноженной на время одного цикла N, что очевидно. Если рассмотреть пол цикла, то мы и получим "замечательный" треугольник Эйнштейна, в котором СТ -расстояние от источника импульса до зеркала, VT - расстояние которое проходит система за время пока импульс движется от источника до зеркала и никак иначе. То есть Т=Т. Причём за определяющее время необходимо брать именно время движения импульса от источника до зеркала, так как оно постоянно при любой скорости движения системы. В таком случае мы имеем, что длина гипотенузы в треугольнике зависит только от скорости движения системы. Чем больше скорость движения системы, тем больше длина гипотенузы, что очевидно. А в каком случае длина гипотенузы будет максимальной? Когда скорость системы будет близкой к С ( скорости движения импульса). Пусть расстояние между источником импульсов и зеркалом будет 3 метра( высокие часы). Тогда при V близкой к С мы получим равнобедренный прямоугольный треугольник, катеты которого равны 3 метрам. А гипотенуза? Её длину можно определить по разному и не обязательно для этого использовать теорему Пифагора. Но совершено ясно, что её длина, в данном случае, будет не намного превышать длину вертикального катета. При длине вертикального катета 3 метра, длина гипотенузы будет 4,24 метра. Независимо от метода определения. При скорости импульса в 300 000 000 м/с, время движения импульса от источника к зеркалу будет 1 на 10 в минус восьмой секунды. А время движения по гипотенузе: 4,24 : 300 000 000 = 1, 41 на 10 в минус 8 секунды. И это при скорости движения системы близкой к скорости света. При меньших скоростях значение будет уменьшатся, а при скорости V равной нулю ( система неподвижна) значения сравняются. То есть треугольник исчезнет. Никаких противоречий. Только вот возникает вопрос: А где же замедление времени почти до нуля, при скорости движения системы близкой к скорости света? Сразу можно сказать, что мы должны брать одно и то же время в выражениях VT и СТ, что в общем то очевидно. Так как если мы возьмём время движения системы равным 1 секунде, за которое система пройдёт какое то расстояние, то мы должны согласовать его с количеством циклов световых часов за одну секунду. В противном случае получиться, что пока система перемещалась на какое-то расстояние в течении одной секунды, часы не работали. Но это абсурд. Я уверен, что многие комментаторы напишут: время Т в выражениях VT и СТ разное. Ну допустим. В таком случае пока система (вагон) при скорости 100 км/час( 100 000 : 3600= 27,8 м/с) перемещается на 27,8 метра, то что мы должны взять в качестве высоты равнобедренного треугольника? Расстояние между источником импульса и зеркалом (или удвоенное данное расстояние?) А в прямоугольном треугольнике? Согласно рисунка основание равнобедренного треугольника равно: ((vt/2) + (vt/2)) = vt, где v - скорость вагона. А L - расстояние между источником импульса и зеркалом. За какое время импульс пройдёт данное расстояние? Очевидно, что за время L/C= 3м: 300 000 000 м/ с = 1 на 10 в минус 8 секунды. Для равнобедренного треугольника высота это 2L. А основание vt. Если t равно 1 секунде, то основание треугольника будет 27,8 метра. А высота 3 метра? Сколько циклов (N) за 1 секунду покажет счётчик циклов в световых часах( ведь в течении секунды часы будут работать, а импульс перемещаться от источника импульса к зеркалу и обратно). То есть у нас будет последовательность равнобедренных треугольников равная N. В таком случае если мы берём в качестве t 1 секунду и 27, 8 метра как размер основания треугольника, то в качестве высоты мы должны взять: 3N, так как за 1 секунду мы будем иметь N треугольников ( примерно 10 000 000). Мы имеем последовательность из множества треугольников, сумма оснований которых соответствует 27,8 метра. Так что из этого следует то, что я и написал в начале: Т = t, в прямоугольном треугольнике и равно 1 на 10 в минус 8 секунды. Мы не можем взять в качестве горизонтального катета расстояние 27,8 метра, а в качестве вертикального 3 метра, так как они относятся к разным треугольникам. Да и прост не существует треугольника с основанием 27,8 метра и высотой 3 метра. Вместо него есть последовательность треугольников. Обычная физика и геометрия. А что с замедлением времени? Почему исходя из формулы, приведённой на рисунке время замедляется( и стремится к нулю при скорости V близкой к С), а из вышеприведённого этого не следует? Очевидно, что дело в выражении: 1/ ( 1 – ( V²/C²)). При V близком к С , данное выражение становится ну очень большим, отсюда и результат. Но почему? Ведь расчёт размера гипотенузы по формуле Пифагора и другими способами даёт одинаковый результат, в нашем случае 4,2 метра. И никакого замедления времени, если следовать логике Эйнштейна, практически нет? Вот выдержка из книги Л. КУПЕРА:
Правда в нём он рассматривает эксперимент Майкельсона-Морли, но это не важно. Посмотрите каким образом осуществляется преход от расстояний к скоростям. Купер рассматривает прямоугольный треугольник. Используя теорему Пифагора получает выражение ( 29, 17). В следующем выражении фигурирует ( с² – v²)T². Стандартный приём. И далее появляется знаменитое выражение: 1/ (1 – ( v²/c²)), которое имеет место в преобразованиях Лоренца и уравнениях СТО Эйнштейна ( и ОТО). С точки зрения математики всё верно и претензий нет. Но если придерживаться математики, то можно записать:
( с²– v²) = ( c – v)( c + v), а что это с точки зрения физики? Сложение скоростей, ведь с- скорость импульса( скорость света), а v - скорость движения системы. Не так? Но сложение скоростей для светового импульса не имеет места. И таким же образом Лоренц при выводе своих преобразований переходит от расстояний к скоростям( просто делит расстояние на время) и в итоге получает то же самое сложение скоростей: ( v + c). Но ведь в самом начале он говорит о том, что сложение скоростей для светового импульса не имеет места. Как же так? Странно это. А что такое (v²/c²)? Точнее, что такое с²? С² =С×С? Формально. Но С×С= С, согласно физике. То же вопрос. А о чём вообще теорема Пифагора? Если элементарно и по детски, то она об отношении площадей квадратов построенных на сторонах прямоугольного треугольника и для равнобедренного прямоугольного треугольника звучит таким образом: Пифагоровы штаны на все стороны равны. Ноо это относится к площадям, откуда и появляются все эти квадраты и квадратные корни. И когда мы переходим к линейным единицам ( размерам сторон), то и получаем те самые квадраты и квадратные корни. Именно отсюда и имеет место, то что если не использовать теорему Пифагора ( в алгебраической форме), а просто рассматривать стороны ппрямоугольного треугольника используя чистую геометриию, то никакого замедления времени фактически нет. Ведь по теореме Пифагора гипотенуза имеет точно такой же размер, как и при других способах её вычисления. Все начинается, когда мы пишем преобразования в алгебраической форме и получаем в итоге тот самый "замечательный" корень. Да ещё при выводе не обращаем внимание на нарушение условия, что световой импульс не подчиняется закону сложения скоростей. Можно ориентируясь на подход Эйнштейна, его "замечательный" треугольник", говорить о замедлении времени? Уважаемые комментаторы, выводы делайте сами. На глупые комментарии отвечать не буду, просто надоело. А теперь немного о системах, точках отсчёта, координатах, наблюдателях и так далее.
ИСО и наблюдатели.
Один комментатор написал: " Вы всё лжёте. Параболическое движение падающего в вагоне объекта подтверждено видеосъёмками происходящего и предоставляет ссылку.". Хорошо, пусть я лгу и не разбираюсь в физике, в отличие от комментаторов, которые прекрасно разбираются в физике и теории относительности. А заодно разбирёмся, чем отличается абстрактная система и реальная. Вот что писал Эйннштейн, когда начинал работу над СТО:
1. Если перевести на русский язык, то это означает, что во всех ИСО физические явления протекают одинаковым образом.
2. Никаких наблюдателей пока нет.
В дальнейшем Эйнштейн вводит в свои мысленные эксперименты наблюдателей, по сути субъективный фактор и очень ненадёжный в отношении объяснений физических явлении. Ведь по сути, что предлагает и на чём основывается Эйнштейн. Как воспринимает физическое явление наблюдатель, так это явление и происходит в физической реальности. Если перемещаться со скоростью объекта, то он будет казаться неподвижным или будет неподвижным? Если пассажирам перемещающихся про шоссе с одинаковой скоростью автомобилей кажется что автомобили неподвижны( а ведь в реальности они не неподвижны, просто имеют одинаковую скорость), пусть выйдут из автомобилей и проверят. Если Эйнштейн перемещается в пространстве со скоростью ЭМИ, и утверждает, что он будет видеть неподвижный ЭМИ, и это нарушает законы электродинамики, извините, а каким образом? Есть два перемещающихся с одинаковой скоростью в пространстве объекта. О каком неподвижном ЭМИ речь. Восприятие наблюдателя и физическая реальность несколько разные вещи. Многие комментаторы пишут, вы врёте, Эйнштейн не писал такого. Возьмите любую статью посвящённую теории относительности или книгу Купера и почитайте. Один из комментаторов вообще мне написал, что Эйнштейн никогда не использовал понятие масса. У него фигурирует "энергия-импульс". Конечно, а везде где приводится формула увеличения МАССЫ объекта с увеличением его скорости( "релятивистское" увеличение массы), это я сам придумал. Знатоки.
Итак рассмотрим падение объекта внутри вагона поезда с точки зрения наблюдателя в вагоне поезда и наблюдателя на перроне. Снабдим каждого наблюдаателя видеокамерой.
1. Вагон неподвижен. Наблюдатель выпускает объект из руки. Объект падает по вертикали. Оба наблюдателя снимают процесс на видеокамеры. Что они заснимут решайте сами. И тут ещё есть один момент. Пусть это будет не вагон, а прозрачный контейнер, стоящий на ж/ д платформе.( чисто чтобы не заморачиваться с влиянием атмосферы). Будет ли разница между непрозрачным контейнером и прозрачным контейнером, с точки зрения проведения эксперимента? Постулат Эйнштейна о том, что наблюдатель в движущейся ИСО не може, наблюдая за каким нибудь физическим явлением находясь внутри ИСО, определить неподвижна ИСО или находится в движении. Но это только при условии, что он неполучает информации из вне ( контейнер прозрачный). Если же он может видеть, что происходит вне контейнера( определить что контейнер движется и с какой скоростью), то какое мнение о физическом явлении у него сложиться? Например если наблюдатель в вагоне видит вертикальный луч света если окна отсутствуют, то какую траекторию он увидит, если окна присутствует и он всегда сможет установить движется вагон или нет. Оригинально подаёт данную ситуацию Купер. Если наблюдатель в вагоне может видеть световые часы на неподвижной платформе и знает что они неподвижны и луч света в них вертикален, то установив, что вагон в котором он находится перемещается и он при этом видит вертикальный луч света в световых часах стоящих рядом с ним в вагоне, то согласна взглядов Эйнштейна о том, что в движущемся вагоне луч света в световых часах имеет диагональную траекторию, приходит к выводу, что вертикальная траектория в световых часах стоящих рядом с ним является иллюзией, а на самом деле световой луч движется по диагонали. Оригинально. Так есть разница в том, поступает информация к наблюдателю находящемуся в ИСО или нет? Влияет это на его выводы? А какая разница где находится наблюдатель? На открытой ж/д платформе, в прозрачном контейнере установленном на платформе или в непрозрачном контейнере? Если у него есть излучатель светового импульса и он может измерять его скорость, то всех случаях он установит, что скорость импульса постоянна, движется платформа или неподвижна. Так зачем все эти танцы с бубнами? Причём необходимо различать абстрактную ИСО и её аналог в физической реальности, а так же что всё таки такое относительность. Ну об этом я писал. Вот картинка из интернета
Я вот изобразил тут на скорую руку, как перемещается импульс в световых часах установленных в движущемся вагоне.
Сравните с вышеприведёном рисунком. В нулевой момент времени источник испускает световой импульс( красная точка). Пусть мы имеем возможность фиксировать где находится импульс внутри световых часов в разные моменты времени ( t1,t2,t3,tk). Если система неподвижна, то мы будем иметь точки расположенные на вертикальной линии соединяющей источник и зеркало, так как источник и зеркало рассположены соосно и закреплены, а направление импульса( вертикалное) определяется источнииком импульса. Если источник( например фонарик) направлен вертикально, то и импульс будет перемещаться по вертикали. Теперь вагон перемещается и наблюдатель на платформе видит перемещающийся вагон, в нём неподвижные световые часы( относительно вагона), а в часах импульс перемещающийся по вертикали от источника импульса к зеркалу. А что ещё он может увидеть? Световые часы внутри вагона наподвижны, то есть вагон является неподвижной системой для часов, независимо от того с какой скоростью система перемещается в пространстве. Направление движения импульса определяет ориентация источника. Её никто не менял, следовательно импульс внутри часов перемещается по вертикали. Конечно наблюдатель на платформе может спроецировать положение импульса внутри часов в каждый момент времени на неподвижную систему, но это будет воображаемая линия. Никакого отношения движущийся внутри световых часов импульс к неподвижной системе иметь не может. Именно такая воображаемая траектория и изображена на рисунке из интернета. У меня она изображена красной пунктирной линией. Другие линии показывают, как изменяется длина гипотенузы при разных значениях времени, но это относится к первой части статьи. Это примерно то же самое что и понятия: центр и эпицентр. Эпицентр есть проекция объекта на поверхность. Например положение самолёта в пространстве проецируется на поверхность Земли. Если самолёт перемещается на одной высоте, то расстояние пройденное самолетом в пространстве, будет равно длине проекции на Земле, и только. Это то же самое когда говорят, находится в эпицентре событий или эпицентре ядерного взрыва. А где их центр? Если взрыв произошёл на высоте 500 километров( малой мощности) то будет некоторая разница находится в центре или в эпицентре. О чём идёт речь в тексте на рисунке для меня загадка. Ну равно реальное расстояние перемещения самолёта в пространстве длине проекции данного расстояния на поверхностть Земли, и что. Чистая геометрия. Причём здесь физика? А теперь рассмотрим ситуацию , когда имеется корабль с высокой мачтой и площадкой наблюдения на мачте. На площадке находится матрос, который может сбрасывать на палубу мяч. Корабль может быть неподвижным или равномерно двигаться вдоль набережной. На набережной стоит комментатор с приятелем, у которого есть видеокамера. Если корабль неподвижен, а матрос сбрасывает мяч, то мяч будет падать по вертикали( и параллельно мачте) и попадёт в какую то точку на палубе. Весь процесс фиксируется на видеокамеру. Комментатор и его друг, несомненно увидят, что мяч падает по вертикали, то же самое покажет и съёмка на видеокамеру. Корабль равномерно движется вдоль набережной. Комментатор убежден, что в этом случае мяч падает по параболической траектории и данная траектория падения якобы зафиксирована на видеокамеру и он мне предлагает ознакомится с материалом. Зачем спорить с убежденным в своей правоте человеком. По параболе, так по параболе. Предлагаю комментатору подняться на корабль, встать на то место на палубе куда падает мяч и повторить проход корабля вдоль набережной. Матрос на площадке сбросит вниз мяч( надо бы ядро, будет доходчивей). Друг с видеокамерой заснимет процесс. Так как комментатор убеждён, что мяч падает по параболе, то он сильно удивится получив мячом по голове? А ведь получит. А что заснимет его друг на набережной? Параболическое движение мяча или всё же вертикальное, с попаданием мяча в голову комментатора? Ну вот каким образом отвечать на такие комментарии? Если комментатор видит параболическое движение объекта при его падении внутри движущегося вагона, то он хорошо знающий физику может объяснить каким образом горизонтальная составляющая скорости падающего объекта становится большей скорости движения вагона? Ведь иначе никакого параболического движения быть не может. Объект упадёт в ту же точку, в которую он упал когда вагон был неподвижным. И я приводил пример с корзиной. Выдаём воображаемое( как иЭйнштейн) за действительность? Но тогда, при подходе используемом Эйнштейном, приходится сделать вывод, что физическая реальность непознаваема. Для каждого наблюдателя она будет своя и по сути субъективна. Чем тогда занимаются учёные и что такое наука? Если иллюзия и реальность неотличимы ( неподвижны два объекта или движутся с одинаковой скоростью, что согласитесь разные вещи). Движется объект в лифте Эйнштейна к полу лифта, или объект неподвижен, а корпус лифта перемещается к объекту с ускорением? Если наблюдатель в ускоряющемся лифте выпустит объект из руки, то что произойдёт? Так как гравитация отсутствует, то объект продолжит движение в ту же сторону что и лифт, но с равномерной скоростью. Так как лифт перемещается с ускорением, то он догонит объект, что очевидно. Наблюдатель же воспримет происходящее как падение объекта на пол лифта. И основываясь на этом делается заключение о эквивалентности гравитации и ускорения? А что такое поле сил инерции эквивалентное гравитационному? Растягивается подвес с грузом при ускорении лифта? Ну растягивается. В силу того, что объект имеет массу, а следовательно и инерцию. Причём здесь какое то поле сил инерции. Выходит находясь в ускоряющемся автомобили мы ощущаем воздействия поля сил инерции? Причём Эйнштейн писал, что поле сил инерции возникает только внутри корпуса лифта. А если груз будет подвешен к днищу лифта, то есть будет находится вне лифта. Вне лифта возникнет данное поле, ведь мы фиксируем его по растяжению подвеса? И объекты находящиеся во внешнем пространстве рядом с лифтом, под действием данного поля начнут перемещаться в сторону противоположную движению лифта? Причём данный факт подтвердит и наблюдатель в лифте, если ему дать такую возможность. С такой теорией физики далеко уйдут. Я могу привести множество примеров и все они будут удивительными. Но смысл? Никакого. Поэтому я, видимо, больше не буду писать на данную тему, просто не вижу смысла. Но если фундамент ненадёжен, то здание когда-нибудь рухнет. На комментарии отвечать тоже не буду, разве что на некоторые. Надоело выслушивать комментарии от хорошо знающих и понимающих физику людей. Когда Эйнштейну выражали сомнения относительно его теории, то он отвечал оппонентам, что они плохо разбираются в физике и не понимают его теории. Ну судя по тому, что он писал в своих мысленных экспериментах, с пониманием физики у него то же не очень. Всем привет и удачи.