О покоящейся инерциальной системе отсчёта

С.Б. Каравашкин
e-mail: sbkaravashkin@gmail.com
Труды СЕЛФ
блог «Classical Science»
оригинал

Со времён верховенства в науке концепции классической физики установилось мнение о равноправности инерциальных систем отсчёта, что отражалось во всём моделировании, начиная с галилеевых преобразований между ИСО, имевших в общем случае вид:
(1)
где (x, y, z, t) и (x', y', z', t) – параметры соответствующих ИСО, а (vx , vy , vz) скорость одной ИСО по отношению к другой.
С этой точки зрения, релятивисты были не оригинальны, когда перенесли принцип равноправности ИСО в свою концепцию, заявив, что «принцип относительности требует, чтобы это полное совпадение законов распространялось также на случай, когда S' движется равномерно и прямолинейно относительно S» {1, с. 70-71}.
Вместе с тем, рассматривая изотропность пространства, заложенную в преобразования Галилея, классическая физика совсем не предполагала отсутствие трансформации тех же силовых полей при околосветовых движениях источников. В частности, Майкельсон в дополнении к своему отсчёту 1897 года рассматривал метод, который «основан на том, что отражение света от поверхности во время движения отличается от обычных законов отражения» {2, с. 27}. Это он отразил и в построении, представленном на рис. 1.
Рис. 1. «Допустим ab – это плоская волна, падающая на зеркало тn под углом в 45°. Если зеркало неподвижно, фронт волны после отражения займет положение ас.... Теперь предположим, что зеркало движется в направлении, которое составляет угол α со своей нормалью, со скоростью ω. Допустим, что V – это скорость света в эфире, который неподвижен, a cd – это увеличение расстояния, которое свет должен пройти, чтобы достичь d... Это направление будет отличаться от направления ba на угол θ» {2, с. 27}
Иными словами, уже в конце 19 века классическая физика чётко разделяла геометрическую изотропию пространства и анизотропию физических процессов, которые происходили в этом пространстве при значительных скоростях.
Релятивисты, отведя классической физике область низких скоростей и неправомерно приписав ей бесконечную скорость света, фактически позаимствовали у классической физики её принцип равноправности ИСО, постулативно распространив его именно на те скорости, которые запрещали классической физике. При этом, они понимали, что подобное некорректное расширение приводит к абсурду: «До сих пор считали, что всю физику можно построить на основе уравнений Ньютона, но сомневались в том, что законы природы выглядят одинаково в любой из равномерно и прямолинейно движущихся относительно друг друга (неускоренных) систем координат… Однако, неожиданно оказалось, что необходимо лишь достаточно точно сформулировать понятие времени, чтобы обойти только что изложенную трудность. Следовало лишь понять, что введенную Г.А. Лоренцем вспомогательную величину, называемую им «местным временем», на самом деле следует определять как «время». С таким определением времени основные уравнения теории Лоренца будут удовлетворять принципу относительности, если заменить написанные выше преобразования другими уравнениями, соответствующими новому понятию времени. Тогда гипотеза Лоренца и Фицджеральда окажется необходимым следствием теории. И только представление об эфире как носителе электрических и магнитных сил не находит места в излагаемой здесь теории; напротив, электромагнитные поля оказываются здесь не состояниями некоторой материи, а самостоятельно существующими объектами, имеющими одинаковую природу с весомой материей и обладающими вместе с ней свойствами инерции» {1, с. 65-66}.
Но не только изменением представления о времени Лоренца пришлось пожертвовать Эйнштейну.
Прежде всего, общая формула преобразований Галилея (1) была неправомерно ограничена частным случаем движения вдоль оси х и только в этом урезанном виде допускала преобразования Лоренца:
(2)
Хотя в (2) и присутствуют координаты по y и z, эти преобразования не могут быть записаны в виде, аналогичном полным преобразованиям Галилея, поскольку сразу возникают неразрешимые вопросы. Если v – полная трёхмерная скорость движения ИСО, то при любом изменении координат по y и z преобразования (2) не будут удовлетворять четырёхмерному инварианту, взятому релятивистами за основу:
(3)
Если же, пользуясь проекциями на основе равноправности осей в преобразованиях (2), записать изменение координат по y и z, аналогичное изменению по х , например,
(4)
то эти преобразования снова не будут удовлетворять инварианту (3). Отсюда и появляются неразрешимые вопросы типа: какую скорость следует подставлять в преобразование времени, какая координата должна там фигурировать? В любом случае, любые варианты типа (4) не будут удовлетворять (3), даже если по y и z не вводить сокращений, а ограничиться по этим осям преобразованиями Галилея.
Релятивисты обычно на это заявляют, что оси координат всегда можно повернуть таким образом, чтобы движение ИСО происходило по оси х. Однако, во-первых, это далеко не всегда возможно, особенно когда в задаче фигурирует несколько ИСО, движущихся в разных направлениях, и требуется сравнить результаты, полученные ими через некоторую неподвижную ИСО. Во-вторых, поворачивая оси неподвижной ИСО, мы обязаны повернуть и оси движущейся ИСО, чтобы удовлетворить условиям преобразований Лоренца (2), поскольку они требуют параллельных осей. При этом в подвижной ИСО вступает в силу релятивистская трансформация углов, в результате чего преобразования опять не будут соответствовать четырёхмерному инварианту. Наконец, в-третьих, и главное. Все эти преобразования необоснованно сокращают возможности мат.аппарата релятивизма, вследствие чего он ни в коем случае не может рассматриваться как объемлющий, будучи ограниченным одномерным движением.
И это было положено в угоду всё той же равноправности ИСО с нарушением разделения на преобразование координатной системы и собственно сами физические процессы, на чём базировалась классическая физика.
Естественным при этом является отказ от эфира как светоносной субстанции. И связано это не с некой механистичностью, на которую постоянно ссылаются релятивисты. Истинной причиной отказа является несовместимость материальной субстанции с принципом относительности: «нет оснований допускать, как это делают теория и эксперимент, существование эфира, неподвижного по отношению к системе S, не делая такого допущения по отношению к системе S'. Эти две системы не могут отличаться одна от другой; признавая это, нелепо отводить особую роль одной из систем, считая её неподвижной по отношению к эфиру» {3, с. 145}.
В результате получилась крайне странная ситуация. Релятивисты взяли у классической физики
– принцип относительности, применяемый ею для задач с малыми скоростями,
– формулы, полученные Фицджеральдом на основе того, что для совместно движущегося источника и приёмника луч обязан быть наклонён по движению источника, чтобы в системе отсчёта самого источника распространяться вертикально;
– скорость света как предельную величину.
Всё это расширили, как уже было показано, на область скоростей, где как раз и проявляется трансформация физических процессов, и постулировали, что эти трансформации происходят не из-за свойств физических объектов, а благодаря мифической трансформации пространства-времени, ставя сами физические процессы в зависимость от низкоскоростного постулата относительности.
Так, рассматривая методики сравнения стержней в статье «Принцип относительности и его следствия в современной физике» {4}, заключавшиеся в придании скорости неподвижному стержню до уравнивания скоростей со сравниваемым стержнем (по Эйнштейну – кинематический подход) или в фиксации концов движущегося стержня в неподвижной ИСО (геометрический подход), Эйнштейн заявляет, что «вторая неосознанная гипотеза в кинематике может быть выражена так: конфигурация кинематическая и конфигурация геометрическая идентичны» {3, с. 151}. И это несмотря на то, что по его же мнению «априори отнюдь не ясно, что эти две операции непременно должны приводить к одному и тому же численному значению длины стержня» {3, с. 150}.
Судя же по следствиям из релятивистской концепции, можно даже с уверенностью сказать, что по трактовке релятивистов эти результаты как раз не должны привести к одинаковому значению. Если по первому способу уравнивается скорость стержней, то, будучи выбранными одинаковыми до проведения эксперимента, они и останутся одинаковыми. Если же фиксируется длина движущегося стержня в неподвижной ИСО, то должны вступать в силу релятивистские сокращения длины и его длина должна оказаться меньше. Более того, при определённых условиях измерения длины стержня путём фиксации времени между пролётом концов стержня относительно неподвижного регистратора, и в классической физике будет появляться зависимость времени регистрации от скорости стержня. Но эта зависимость не свидетельствует о каких-либо сокращениях самого стержня, но обусловлена только самой особенностью регистрации и не более того. Переводить это в физику процесса трансформации самого стержня и тем более пространства-времени – откровенно некорректно.
Тут даже не говорится о том, что при ускорении одного из стержней, согласно Эйнштейну же, ИСО автоматически становятся неравноправными: «в самом деле, эта теория утверждает равноценность только всех галилеевых (неускоренных) систем координат, т.е. таких систем координат, по отношению к которым в достаточной мере изолированные точки движутся прямолинейно и равномерно. Такой системой координат является, несомненно, система K, но не ускоряемая время от времени система K'» {4, с. 618}. К неравноправным же ИСО и преобразования Лоренца неприменимы, поскольку нарушается принцип относительности как базовый шаблон, который релятивисты выставили впереди законов физики, уверяя, что «можно указать сколько угодно законов, приводящих к тому же результату, причём нет оснований предпочесть один другому; каждый из этих законов, как и закон Ньютона, не обоснован общими теоретическими принципами» {5, с. 584}. Тем не менее, когда в попытке обобщить уравнение Пуассона у Эйнштейна непосредственно встал вопрос о тензорной форме представления гравитационного поля, то «для решения этой задачи мы не нашли метода, который был бы столь же естественным, как в случае предыдущей (условно кинематической – авт.) задачи. Нам пришлось ввести априори далеко не очевидные, хотя и вероятные допущения» {6, с. 236}. Объясняется же возникшая у релятивистов трудность всего лишь тем, что, вводя в тензорном представлении четырёхмерный интервал, они автоматически вводили и время, записанное ими с учётом околосветовых движений, на которые и был у самих релятивистов рассчитан этот четырёхмерных интервал. В данной динамике релятивисты должны были бы искать изменение векторной алгебры {7}, уточнять понятия запаздывающего потенциала {8}, рассматривая модели самих динамических процессов, а не путём подбора внешне похожей формулы, как это пытался делать Эйнштейн и что отражено на тысячах страниц его цюрихских записей.
Из этого напрямую следует, что заявляемое релятивистами многообразие трактовок возможно исключительно вследствие искажения закономерностей, осуществляемого ими на каждом шагу. Так, Мах заменил вращение ньютоновского ведра с водой вращением Вселенной вокруг ведра, опуская, что для раскрутки ведра и Вселенной потребуются принципиально различные усилия. Эйнштейн заменил изменение скорости света в гравитационном поле ускорением системы отсчёта, приписав эти изменения самой скорости света. Тот же Эйнштейн, заявляя о недопустимости применения преобразований Лоренца к ускоренным системам отсчёта, разрабатывает электродинамику электрона в слабо ускоренной СО. Причём, если в неподвижной ИСО на неподвижный электрон воздействует только электрическое поле, то после придания ему скорости с точки зрения другой ИСО, на него уже воздействует и магнитное поле, принципиально отличающееся по свойствам от электрического поля и автоматически делающее системы отсчёта неравноценными. При этом Эйнштейн был уверен, что «асимметрия, упомянутая во введении при рассмотрении токов, возникающих вследствие относительного движения магнита и проводника, исчезает» {9, с. 25}. Наоборот, релятивистское описание как раз и приводит к асимметрии. С точки же зрения физики, взаимодействие электронов и магнитного поля обусловлено принципиально иной физической природой самого магнитного поля {10} и никак не подчиняется принципу относительности {11}, поскольку обусловлено трансформацией физических полей движущихся источников, а не систем координат. Только с учётом физических свойств полей процесс становится условно симметричным {12}.
Естественно, подобные подмены не могут не отразиться на следствиях концепции, возведенной на подобных парадоксах. В статьях «Эквивалентность систем отсчёта» {13} и «Проблема физического времени в современной физике» {14} на примере распространения света в ИСО, неподвижной относительно наблюдателя, были рассмотрены особенности, возникающие вследствие трансформации полей.
Было показано, что в рамках классического формализма поле движущегося и неподвижного источника принципиально отличаются.
В случае движения источника при неподвижном наблюдателе динамическая картина показана на рис. 2 {14, с. 56} .
Рис. 2. Динамическая диаграмма распространения световых эквифазных поверхностей при движении источника со скоростью vs = 0,8 c в направлении отрицательных значений x в системе отсчёта наблюдателя; синим цветом обозначена мировая линия наблюдателя, зелёным – источника света
.Из диаграммы мы видим, что эквифазные поверхности деформированы, как и предполагает классическая физика, но кроме того и главное – все они расположены в одном времени, как и полагается в классическом представлении и что сам Эйнштейн назвал физическим временем в качестве базового условия достоверности результатов эксперимента в ИСО.
В случае, если источник неподвижен, а движется наблюдатель, то из собственной системы отсчёта наблюдателя картина принципиально изменяется и приобретает вид, показанный на рис. 3 {14, с. 55}.
Рис. 3. Динамическая диаграмма распространения световых эквифазных поверхностей с точки зрения собственной ИСО движущегося со скоростью v = 0,8 c наблюдателя в направлении положительных значений x неподвижной системы отсчета; синим цветом обозначена мировая линия наблюдателя, зелёным – источника
В обоих случаях мировая линия наблюдателя строго вертикальна, но эквифазные поверхности уже не деформированы, что не исключает эффект Доплера, хотя и отличающийся от предыдущего случая. В том, предыдущем случае зависимость частоты от взаимного движения источника и приёмника v будет определяться зависимостью {14, с. 56}:
(5)
Во втором случае выражение для трансформации частоты приобретает вид {14, с. 55}
(6)
При движении источника и приёмника, в собственной ИСО приёмника выражение для эффекта Доплера примет вид {14, с. 57}
(7)
где vs – скорость источника по отношению к светоносной субстанции, vr – скорость приёмника (наблюдателя) по отношению к светоносной субстанции; в этом выражении обе скорости направлены в положительном направлении оси х. Представленное «выражение (7) подтверждает, что движение системы отсчета и движение источника не могут рассматриваться как взаимозаменяемые, поскольку их значения входят в (7) несимметрично. Если бы скорости системы отсчета входили в (7) в виде их разности или суммы, тогда можно было бы говорить об эквивалентности подходов к решению задачи, и то в случае частных измерений, поскольку в общем случае, как мы могли убедиться выше, светоносная среда оказывает существенное влияние на картину распространения эквифазных поверхностей» {14, с. 57}.
Интересно и то, что при vs = vr эффект Доплера отсутствует, хотя и источник, и наблюдатель движутся по отношению к светоносной субстанции, но это не означает, что в этом случае можно рассматривать данную, совместную ИСО как неподвижную даже в чисто релятивистско-кинематическом представлении. Немного изменив схему и взяв в качестве излучателя резонатор, мы получим в собственной ИСО наблюдателя трансформацию частоты, обусловленную тем, что, несмотря на равенство частот, фазы отражения от стенок резонатора при движении будут изменяться, как показано на рис. 4 {15}:
fig04
Рис. 4. Диаграмма прямой (a), обратной (b), и результирующей (c) стоячей волны в движущемся резонаторе при v = 0,2c; в качестве сравнения салатным цветом, пунктиром показана диаграмма изменения Е для неподвижного резонатора в синхронном времени.
Классический расчёт демонстрирует, что в результате движения резонатора «частота стоячей волны возросла по сравнению с неподвижным резонатором… т.е. возросла на тот самый релятивистский множитель, но без введения четырёхмерного интервала и трансформации или искривления пространства-времени. Всё следует из той разницы, которая возникает при распространении света от движущегося источника, которая была получена в рамках исследования эффекта Доплера и которую силовым порядком «устранили» релятивисты своими постулатами, изъяв при этом из формализма и субстанцию, являющуюся основой любых волновых процессов в физике» {15}. Иными словами, изменилась схема и при тех же общих условиях взаимной неподвижности источника и наблюдателя проявилась неравноправность ИСО. Важно здесь и то, что в релятивизме фаза отражения от стенок резонатора тоже абсолютна, а следовательно, с точки зрения релятивизма также должны наблюдаться представленные изменения колебаний напряжённости поля, изъятые релятивистами путём введения постулатов и вследствие чего нарушается введенное релятивистами равенство времени прохождения света пути туда-обратно при движении стержня/резонатора, делающее невозможным вывод преобразований Лоренца. Тем более, как мы видели, само появление релятивистского множителя в классическом расчёте не связано с какими-либо трансформациями пространства-времени, как и объединением столь разнородных по своим свойствам физических параметров. Всего лишь учтено физическое свойство независимости распространения света от характера движения источника. Того свойства, с которым соглашался и Эйнштейн в первой же работе по СТО «К электродинамике движущихся тел», но которое само по себе не приводит к равноправности ИСО, поскольку при наличии светоносной субстанции эта скорость постоянна относительно неё, как и полагается всем волновым процессам, являющимся возбуждением той или иной сплошной субстанции.
Добавление же равноправности ИСО, некорректно перенесенное из области малых скоростей, где только пренебрегают неравноправностью исключительно в связи с её малостью, приводит, прежде всего, к тому, что преобразования Лоренца переводят физическое время одной ИСО в нефизическое время другой ИСО, отдельно исследованное в работах {16}, {17}. В рассматриваемом случае эквифазных поверхностей при неподвижности источника, в собственной ИСО движущегося наблюдателя диаграмма примет вид, показанный на рис. 5 {15, с. 58}:
Рис. 5. Динамическая диаграмма распространения световых эквифазных поверхностей в подвижной системе отсчета с точки зрения релятивистской концепции; подвижная система движется со скоростью v = 0,8 c в направлении положительных значений x неподвижной системы отсчета, содержащей источник

Как мы видим, здесь также отсутствуют трансформации эквифазных линий, как и на соответствующем рис. 3, но «плоскость событий» наклонена под некоторым углом, зависящим от скорости движения самого наблюдателя в нарушение физического времени в этой ИСО.
Аналогичный наклон наблюдается и в случае движения источника и неподвижного наблюдателя на рис. 6 {15, с. 59}:.
Рис. 6. Динамическая диаграмма эквифазных поверхностей, распространяющихся от движущегося источника со скоростью v = 0,8c с точки зрения покоящегося наблюдателя
Тут также мы видим аналогичные трансформации эквифазных поверхностей, как и в классическом расчёте на рис. 2, с теперь уже ожидаемым наклоном плоскости событий, который нельзя объяснить мифической неодновременностью. Этот наклон символизирует грубое нарушение преобразованиями Лоренца базового требования преобразований координат – сохранение физического времени. Без этого, как видно из построений, получается, что в собственной ИСО наблюдателя какая-то часть эквифазных поверхностей постоянно присутствует в будущем, а какая-то в прошлом, а значит, вообще не может регистрироваться наблюдателем. Из-за этих «наклонов» как раз и возникают «трансформации» в релятивистской концепции, как и «сохраняется» скорость распространения света. Проведение в этой ИСО дополнительным преобразованием времени к физическому уничтожает возникающую иллюзию равноправности, делая скорость света непостоянной.
Именно подмена релятивистами чёткого разделения классической физикой пространства и физических процессов в этом пространстве на основе некоего псевдокинематического подхода как раз и порождает обилие парадоксов и нестыковок в релятивистской концепции. И тут дало уже не столько в самом релятивистском множителе. Как мы могли видеть выше, он появляется и в классическом расчёте, но сам классический подход не предопределяет некую неподвижность собственной ИСО только потому, что в каком-то отдельно взятом эксперименте математическим формализмом не фиксируется эффект Доплера. При тех же общих условиях данный эффект движения ИСО проявляется в другом эксперименте с появлением этого релятивистского множителя. Признавая же некую ИСО покоящейся только потому, что она связана со своим наблюдателем, мы автоматически делаем её покоящейся относительно светоносной субстанции, выбрасывая все эффекты, связанные с движением относительно неё. Как раз это и приводит к противоречию, указанному Эйнштейном, когда обе ИСО должны оказываться неподвижными относительно субстанции. Они не должны быть неподвижными только лишь потому, что кому-то захотелось отказаться от светоносной субстанции, Эффекты проявляются не в урезанно кинематическом рассмотрении, когда наблюдатель чего-то не видит, не слышит, не понимает, а в комплексном динамическом исследовании с выбором тех инструментов, которые именно проявляют истинную сущность физических процессов, а не саму ИСО. Тем более, что удаление самой светоносной субстанции силовым путём не приводит к искомому результату, поскольку противоречие будет снова и снова проявляться при исследовании физических процессов, принуждая всё более отклоняться непосредственно от исследования, и только подменяя его догматом относительности. Ведь хотят релятивисты или нет, всё равно признают светоносную субстанцию, однако в искорёженно урезанном виде, когда она как будто и есть пусть под видом гравитационного поля, тёмной материи, вакуума, но ей «отказывают» во влиянии на волновые процессы только лишь потому, что это неудобно для неких узко постулативных умозаключений, основанных на желаемом, а не на наблюдаемом. Ведь та же тёмная материя всё равно в релятивистских концепциях взаимодействует со светом, гравитационное поле искривляет траекторию луча, а значит, скорость света автоматически связывается с некой субстанцией и зависит от её свойств, приводящих к неравноправности систем отсчёта, делая невозможным придание одних и тех же свойств взаимно движущимся ИСО. Вот и получается, что при релятивистском объяснении эффекта изменения времени в GPS одновременно учитываются эффекты ОТО, приводящие и к изменению скорости света, и эффекты СТО, справедливой исключительно при неизменности этой скорости. Подгонка цифр заслоняет процесс изучения влияющих факторов.
Единственным правильным решением искусственно созданной релятивистами проблемы является раздельное изучение свойств ИСО и физических процессов в этих ИСО. Только таким образом можно согласовать различие свойств пространства и материальных объектов в этом же пространстве. И никак иначе. Именно это и поняла в своё время классическая физика, ограничившись преобразованиями Галилея и построив на этой основе устойчивое здание описаний физической реальности.

Литература:
1. А. Эйнштейн. О принципе относительности и его следствиях. – Собр. соч. М., Наука, 1965, т. 1, с. 65-114.
2. А. Майкельсон, Б. Морли. Об относительном движении Земли в светоносном эфире. – Thе American Journal of Science, 1887, Vol XXXIV, №203. Nov, в кн. «Эфирный ветер» под ред. В.А. Ацюковского, с. 17-31, М., Энергоатомиздат, 1993.
3. А. Эйнштейн. Принцип относительности и его следствия в современной физике. – Собр. соч., М., Наука, 1965, т. 1, с. 138-164.
4. А. Эйнштейн. Диалог по поводу возражений против теории относительности. – Собр. соч., М., Наука, 1965, т. 1, с. 616-628.
5. А. Эйнштейн. О специальной и общей теории относительности. – Собр. соч., М., Наука, 1965, т. 1, с. 530-600.
6. А. Эйнштейн, М. Гроссман. Проект обобщённой теории относительности и теории тяготения. – Собр. соч. М., Наука, 1965, т. 1, с. 227-266.
7. Karavashkin, S.B. Transformation of divergence theorem in dynamic fields. Archivum Mathematicum, 37 (2001), 3, 233 – 243
8. С.Б. Каравашкин О встречном движении масс. – // блог «Classical Science».
9. А. Эйнштейн, К электродинамике движущихся тел. – Собр. соч., М., Наука, 1965, т. 1, с. 7-35.
10. Каравашкин С.Б., Каравашкина О.Н. Проводник в магнитном поле. – // блог «Classical Science».
11. С.Б. Каравашкин Секреты униполярного двигателя. – // блог «Classical Science».
12. Каравашкин С.Б., Каравашкина О.Н. Опыт 3. Симметрия индукции. – // блог «Classical Science».
13. С.Б. Каравашкин Эквивалентность систем отсчёта. – // блог «Classical Science».
14. Каравашкин С.Б., Каравашкина О.Н. Проблема физического времени в современной физике. – Труды СЕЛФ, 6 (2006), 1, 53–83.
15. С.Б. Каравашкин. Поле синхронно движущихся источников, ч. 6, Эффект движущегося резонатора – // блог «Classical Science».
16. Каравашкин С.Б., Каравашкина О.Н. О корректности базовых постулатов СТО. – Труды СЕЛФ, 6 (2006), 1, 28–42
17. С.Б. Каравашкин. О трансформации времени. – // блог «Classical Science».

Комментарии

Комментарии не найдены ...
Добавлять комментарии могут только
зарегистрированные пользователи!
 
Имя или номер: Пароль:
Регистрация » Забыли пароль?
 
© decoder.ru 2003 - 2019, создание портала - Vinchi Group & MySites
ЧИСТЫЙ ИНТЕРНЕТ - logoSlovo.RU