Сергей Александрович Гурин
Как А. Эйнштейн электрон разгонял
*****>
Так где же определение понятия «время»? Единственное, что можно вычленить из его утверждений:
<*****
«Время» – это то, что задается часами
*****>
Вот истинно научное определение! Могу предложить еще: «Длина» –это то, что задается линейкой! «Угол» – это то, что задается угломером! «Скорость» – это то, что задается спидометром! И т.д. и т.п.!
Необходимо однозначно уяснить, что время часами не задается, а лишь измеряется! Оно совершенно не зависит от способов и приборов, применяющихся для его измерения! Точно также, как и перечисленные выше величины не зависят от методов и инструментов для их измерения.
И самое главное, время есть полностью абстрактная, не имеющая материальной сущности, величина, необходимая для определения и сравнения длительности процессов (событий), интервалов между ними и упрощения упорядочивания их очередности. И длительность эта определяется физикой процессов, а не способом и приборами ее измерения.
В этом время сродни пространственным координатам, которые также суть абстрактный инструмент для определения размеров объектов и их положения относительно чего-либо. Однако, пространственные координаты все-таки имеют сущностное выражение – два объекта не могут занимать одно и тоже место в пространстве, а значит и иметь одинаковые пространственные координаты в одной системе. Такое конечно возможно без ограничений в виртуальности математической вселенной, где начала неограниченного количества систем могут быть совмещены в одной точке.
И то, что одновременно может происходить неограниченное число событий, очень наглядно демонстрирует виртуальность времени. Кроме того, как раз эта неограниченность числа одновременных событий и выводит время за рамки любых систем отсчета. Время представляется лишь количеством процессов единичной длительности, успевающих произойти за рассматриваемый интервал. И у этого количества есть лишь один параметр – отсчитанное значение, к которому не применимы понятия скорости и направления. Часы же – не больше чем прибор для подсчета этого количества. И вот именно особенностями работы таких приборов и могут быть обусловлены различия в отсчитанных значениях для вроде-бы однотипных событий, но в разных условиях. Хотя, по сути, события, происходящие в разных условиях, и не должны признаваться полностью тождественными, а значит аксиоматически имеющими в этих разных условиях одинаковую длительность. Это же относится и к процессам происходящим в часах.
И теперь, учитывая виртуальную сущность времени, действительное значение часов и применимость предложенного А. Эйнштейном способа их синхронизации только к неподвижным часам и в неподвижной системе, переходим к следующему параграфу его статьи.
<*****
§2. Об относительности длин и времен
Следующие размышления основаны на принципе относительности и на принципе постоянства скорости света. Эти два принципа мы определяем следующим образом:
1. На законы, по которым изменяются состояния физических систем, не влияет то, будут ли эти изменения состояний отнесены к той или иной из двух систем координат, находящихся в равномерном поступательном движении.
2. Любой луч света движется в «стационарной» системе координат с определенной скоростью c независимо от того, излучается ли луч неподвижным или движущимся телом. Следовательно
скорость = путь света/временной интервал,
где временной интервал следует понимать в смысле определения в §1.
*****>
Похоже у А. Эйнштейна были основания предполагать, что, для систем, двигающихся неравномерно, необходимо менять физические законы! Если нет, зачем постоянно об этом, в том или ином виде, упоминать?
Со вторым принципом надо быть повнимательнее. В нем А. Эйнштейн пишет о ЛУЧЕ света, движущегося с постоянной скоростью, независящей от движения источника. Но ЛУЧ света, по определению, предполагает задание начального направления в точке излучения, и последующее распространение именно от точки излучения прямолинейно и именно в заданном направлении. А в этом случае должно безусловно соблюдаться не только постоянство значения скорости, но и сохранение её первоначального направления. Кроме того, какую независимость скорости луча света от состояния движения излучающего его тела имеет в виду А. Эйнштейн? Независимость перемещения света в системе, связанной с источником, от движения этой системы вместе с источником, или независимость именно перемещения света в пространстве от движения его источника в этом пространстве? Судя по дальнейшему тексту второй вариант.
<*****
Пусть дан неподвижный твердый стержень, и пусть его длина, измеренная измерительной рейкой, которая также неподвижна, равна l.
Представим себе теперь, что ось стержня лежит вдоль оси х стационарной системы координат и что стержню сообщается равномерное параллельно-поступательное движение со скоростью υ вдоль оси х в направлении возрастания х . Теперь мы зададим вопрос о длине движущегося стержня и представим, что его длину можно определить с помощью следующих двух операций:
(a) Наблюдатель движется вместе с данным стержнем и измерительной рейкой и измеряет длину стержня непосредственно путем наложения рейки, точно так же, как если бы все три находились в состоянии покоя.
(b) С помощью стационарных часов, установленных в стационарной системе и синхронизирующихся в соответствии с §1, наблюдатель выясняет, в каких точках стационарной системы находятся два конца измеряемого стержня в определенное время. Расстояние между этими двумя точками, измеренное уже использованной измерительной рейкой, которая в данном случае находится в покое, также является длиной, которую можно назвать «длиной стержня».
В соответствии с принципом относительности длина, обнаруживаемая операцией (a), – назовем ее «длиной стержня в движущейся системе» – должна быть равна длине lнеподвижного стержня.
Длину, которую необходимо обнаружить с помощью операции (b), мы будем называть «длиной (подвижного) стержня в стационарной системе». Это мы определим на основе наших двух принципов и обнаружим, что оно отличается от l.
Современная кинематика молчаливо предполагает, что длины, определяемые этими двумя операциями, в точности равны, или, другими словами, что движущееся твердое тело во время tможет в геометрических отношениях идеально быть представлено тем же телом, находящимся в состоянии покоя в определенном положении.
*****>
С этого момента надо внимательно, очень внимательно, следить за рассуждениями А. Эйнштейна, своей изворотливостью больше напоминающими игру в наперстки, цель которой запутать и заставить поверить в предлагаемые утверждения.
<*****
Представим далее, что на обоих концах A и B стержня размещены часы, которые синхронизируются с часами стационарной системы, то есть их показания в любой момент соответствуют «времени стационарной системы» в момент времени места, где они оказались. Следовательно, эти часы «синхронны в стационарной системе».
*****>
То есть, А. Эйнштейн утверждает, что часы на концах движущегося стержня уже синхронны между собой. Тогда дальнейшее становиться излишним.
<*****
Представим далее, что у каждых часов имеется движущийся наблюдатель и что эти наблюдатели применяют к обеим часам критерий, установленный в §1 для синхронизации двух часов. Пусть луч света выйдет из A в момент времени tA отразится в B в момент времени tB и снова достигнет A в момент времени tA'. Принимая во внимание принцип постоянства скорости света, находим, что
и
,
где rAB обозначает длину подвижного стержня, измеренную в стационарной системе. Таким образом, наблюдатели, перемещающиеся с движущимся стержнем, обнаружат, что их часы не синхронизированы, в то время как наблюдатели в стационарной системе объявят часы синхронными.
*****>
И вот наперстки в деле!
Сразу вопрос – в какой системе длина стержня измерется? Если в «стационарной», то зачем лепить часы на концы стержня? При измерении длины движущегося стержня в стационарной системе с помощью часов, по которым фиксируется положение концов стержня, часы должны находится именно в стационарной системе! А в ней все одинаковые часы, согласно критерия самого же А. Эйнштейна, всегда будут синхронны и время отсечки положения концов движущегося стержня всегда будет одинаковым.
Но до этого А. Эйнштейн уже утверждал, что часы на концах стержня синхронны! Теперь он утверждает, что те же часы не синхронны! Как это понимать?! Тем более, что способ синхронизации часов, описанный А. Эйнштейном, доказательно справедлив только для синхронизации неподвижных часов в стационарной системе и не может применяется к движущимся часам без соответствующей корректировки.
Вот честно, очень хочется посмотреть на этих придуманных А. Эйнштейном недотеп Наблюдателей, которые не догадались синхронизировать часы находясь в покое, а стали зачем-то их синхронизировать в движении. И даже допустим, им это все-таки необходимо было сделать. Они разве не в состоянии осознать, что, находясь в движении, синхронизировать часы с использованием независимого от этого движения сигнала, имеющего конечную скорость, необходимо с учетом скорости движения?!
Пример для наглядности: два Наблюдателя в разных концах открытого вагона, синхронизируют свои часы по звуковому сигналу при неподвижном вагоне, движение воздуха также отсутствует. Очевидно, что в этом случае часы спокойно синхронизируются по предложенному А. Эйнштейном методу. Также очевидно, что при движении вагона часы «рассинхронизируются». Ведь звук распространяется в воздухе независимо от вагона, и от первого по ходу наблюдателя ко второму звук придет быстрее, чем в обратном направлении. Если же вагон накрыть так, чтобы воздух, в котором проходит синхронизирующий звуковой сигнал, двигался вместе с вагоном, то никакой «рассинхронизации» часов не будет. В случае же с открытым вагоном, думается никто не будет отрицать необходимость корректировки времени прохождения сигнала для учета движения вагона. Так почему же со светом должно быть все иначе?! ведь световой сигнал – это тоже сигнал, да имеющий другую природу, но никакими сверхъестественными свойствами не обладающий!
Поэтому и метод А. Эйнштейна необходимо скорректировать для применения к синхронизации движущихся часов. Необходимо уменьшить временной интервал прохождения светового сигнала от A до B и увеличить интервал обратного прохождения на время преодоления светом расстояния, на которое сместиться стержень:
и
.
Таким образом получается:
и
.
Полный временной интервал, который необходимо использовать для синхронизации по Эйнштейновскому методу, с учетом корректировки будет равен:
.
То есть, скорректированный метод синхронизации для движущихся часов на независимом синхронизирующем сигнале с конечной скоростью, дает точно такой же результат, как и при синхронизации неподвижных часов!
Более того, если обнаружится разница между измеренным временем прохождения сигнала от одного конца стержня до другого и предполагаемым временем прохождения светом длины стержня, то это не только будет однозначно свидетельствовать о движении стержня и независимом распространении сигнала, но и позволит вычислить скорость движения стержня!
Так, если (tB-tA) ≠ rAB/c, то предполагая, что
получаем
.
Ну и еще вопрос: каким образом Наблюдатели в стационарной системе смогут признать часы на концах движущегося стержня синхронными? Согласно положениям §1, необходимо, чтобы Наблюдатели в стационарной системе находились в тех же местах, где будут находиться и концы стержней. А это значит, что и в стационарной системе Наблюдатели должны перемещаться за своими концами стержня!!! Что, в свою очередь, приводит к той же разнице времени возвратно-поступательного движения светового синхросигнала.
Однако, А. Эйнштейн, на основе своих, мягко говоря, сомнительных утверждений, делает, по его мнению, прямо-таки революционный вывод:
<*****
Итак, мы видим, что мы не можем придавать никакого абсолютного значения понятию одновременности, и что два события, которые являются одновременными если рассматривать их с точки зрения одной системы координат, больше не могут рассматриваться как одновременные события, если рассматривать их из системы, которая находится в движении относительно этой системы.
*****>
Вот так и появилась, очень понравившаяся всем относительность одновременности!
И снова совсем не сложный пример, показывающий полную несостоятельность такого утверждения.
Вспомним мысленный эксперимент, которым А. Эйнштейн демонстрировал эту «относительность» одновременности. С вагоном, в центре которого находится Пассажир, едущим мимо перрона, на котором стоит Смотритель.
В момент, когда Пассажир и Смотритель поравняются, в концы вагона ударяют молнии. Свет от ударов достигает Смотрителя одновременно, а к Пассажиру от переднего по ходу вагона удара приходит быстрее чем от заднего. И это, по мнению А. Эйнштейна и всех сторонников его теории, однозначно доказывает, что одновременные для Смотрителя события неодновременны для Пассажира.
А что будет если Пассажир не может видеть, а может только слышать звук от ударов? Тогда, например, в закрытом вагоне и для Пассажира удары молний будут одновременны. А если Пассажир будет ориентироваться только по вибрации, передаваемой материалом вагона, то и в открытом вагоне для Пассажира удары будут одновременны. Так, что этот, эксплуатируемый до сих пор, эксперимент демонстрирует не относительность одновременности самих событий, которой в действительности не существует, а относительность одновременности информированности о событиях, что явно нетождественные понятия.
События, одновременные в одной системе, будут одновременны и во всех остальных. Их одновременность никак не определяется временем, необходимым для достижения Наблюдателей информационным сигналом. События происходят независимо от того наблюдаются ли они в той или иной системе отсчета.
Да и как обособить пространство одной системы отсчета от другой? И где предел рассматриваемого в системе пространства? Может кто‑нибудь нашел способ как расщепить одни и те же точки пространства, одни и те же пространственные и временные интервалы между системами отсчета, что бы в каждой над ними можно было проводить независимые манипуляции?
Представьте несколько Наблюдателей, все движутся с разной скоростью, у каждого стекло с нанесенной на него шкалой и часами (вот и система отсчета), через которое они смотрят на импульсный источник света и движутся с разной скоростью. Естественно у каждого на стекле будет разный путь одного и того же импульса.
Неужели на самом деле кто-то всерьез уверен, что движение этих Наблюдателей как-то влияет на распространение света. Да свету до лампочки, кто или что и как на него смотрит и с какой скоростью носится со своей придуманной системой отсчета. Скорость и направление света будет определятся именно и только характеристиками процесса его излучения и распространения, происходящего в том самом, отринутом А. Эйнштейном, едином и неделимом пространстве, вне всех виртуальных систем, нарисованных на стеклах.
И теперь, самая основная часть статьи А. Эйнштейна, которая и есть основа его теории.
<*****
§3. Теория преобразования координат и времени от одной стационарной системы к другой системе, при ее равномерном поступательном движении относительно первой.
Возьмем в «стационарном» пространстве две системы координат, т. е. две системы, каждая из трех жестких материальных линий, перпендикулярных друг другу и исходящих из точки. Пусть оси x двух систем совпадают, а их оси y и z соответственно параллельны. Пусть каждая система снабжена твердой измерительной рейкой и множеством часов, и пусть две измерительные рейки, а также все часы обеих систем будут во всех отношениях одинаковыми.
*****>
Прям вот так и представляется эта композиция, в виде противотанковых ежей, обвешанных часами, как новогодние елки игрушками.
И снова А. Эйнштейн ерзает туда-сюда – какое-никакое, а стационарное, и значит абсолютно неподвижное, по крайней мере для этих двух систем, пространство ему все‑таки необходимо, но так как его теперь необходимо отрицать, то оно как-бы «стационарное»!
<*****
Пусть теперь началу одной из двух систем ( k ) сообщена постоянная скорость υ в направлении возрастания x другой стационарной системы ( K ), и пусть эта скорость сообщится осям координат, соответствующей измерительной рейке и часам. Всякому моменту времени стационарной системы К будет соответствовать определенное положение осей движущейся системы, и из соображений симметрии мы вправе предположить, что движение k может быть таким, что оси движущейся системы находятся в момент времени t (это « t » всегда обозначает время стационарной системы), параллельно осям стационарной системы.
Представим себе теперь, что пространство измеряется в неподвижной системе К посредством неподвижной измерительной рейки, а также в движущейся системе kпосредством движущейся вместе с ней измерительной рейки, и что таким образом мы получаем координаты x, y, z и ξ, η, ζ соответственно. Далее, пусть время t стационарной системы определяется для всех ее точек, в которых имеются часы, посредством световых сигналов способом, указанным в §1; аналогично определим время τ движущейся системы для всех точек движущейся системы, в которых имеются часы, покоящиеся относительно этой системы, применив метод, изложенный в §1, световых сигналов между точками, в которых расположены последние часы
*****>
А куда же А. Эйнштейн задвинул свой движущийся стержень из §2 с несинхронными часами на концах? Хотя уже очевидно, что и в том случае он был неправ.
Что же он предлагает теперь?
<*****
Любой системе значений x, y, z, t, полностью определяющей место и время события в стационарной системе, принадлежит система значений ξ, η, ζ,τ, определяющая это событие относительно системы k, и наша задача теперь найти систему уравнений, связывающую эти величины.
Во-первых, ясно, что уравнения должны быть линейными ввиду свойств однородности, которые мы приписываем пространству и времени.
Если положить x'=x-υt, то ясно, что точка, неподвижная в системе k, должна иметь систему значений координат x', y, z, независимую от времени.
*****>
Это каким образом пространственный интервал – длина отрезка, стала координатой? Ведь x' не что иное как разница длины отрезка от начала системы K до координаты x и пути проходимого вдоль этой оси системой k.
И в какой системе отсчета координаты x', y, z определяют положение точки, покоящейся в системе k?
Если в системе K, то координата по оси x не может не зависеть от времени, так как точка движется вдоль этой оси вместе с системой k!
Если в системе k, то откуда в этой системе x', y, z? А как же ξ, η, ζ? Конечно, при совпадении осей x и ξ, можно численно отождествить y, z и η, ζ, и принять, что x' это значение координаты ξ, но в таком случае x= ξ' ! Что означает равенство интервалов Δx и Δξ! И в целом сразу получается система преобразований: x= ξ+υt, y= η, z= ζ! А в ввиду
<*****
свойств однородности, которые мы приписываем пространству и времени
*****>
логично и Δt= Δτ, и если в момент t = 0 принять, что и τ = 0, то t= τ!
Все, вот она – искомая система преобразований между системами K и k, для предложенного А. Эйнштейном случая:
!
Если же равномерное неускоренное движение системы k относительно системы K происходит в произвольном направлении, то преобразования между системами K и k примут вид:
где (x0, y0, z0) первоначальное положение в системе K начала системы k,
υx, υy и υz проекции ее скорости на оси системы K,
t0 значение времени в системе K, когда начало системыk находилось в положении (x0, y0, z0).
В принципе на этом можно было бы и остановиться, так как, без всяких сложных манипуляций, получены преобразования, опровергающие теорию А. Эйнштейна на его же положениях.
Но все-таки предлагаю продолжить. И вот что А. Эйнштейн пишет дальше:
<*****
Сначала мы определяем τ как функцию x', y, zи t. Для этого нам придется выразить в уравнениях, что τ есть не что иное, как сумма показаний часов, неподвижных в системе k, синхронизированных по правилу, приведенному в §1. Пусть из начала системы kлуч испускается в момент времени τ0 вдоль оси x к x', а в момент времени τ1 отражается оттуда к началу координат, прибывая туда в момент τ2, тогда мы должны иметь (τ0+τ2)/2=τ1, или, подставив аргументы функции τ и применив принцип постоянства скорости света в стационарной системе
*****>
В очередной раз А. Эйнштейн забывает про свой же вывод о несинхронности движущихся часов, сделанный им в §2. Теперь он спокойно применяет метод, давший несинхронность движущихся часов, для часов в движущейся системе, то есть таких же движущихся часов на концах движущегося стержня длиной x', и уже никакой несинхронности не обнаруживает, что и выражает уравнением (τ0+τ2)/2=τ1.
Извините, но это уже точно какое-то раздвоение сознания, требующее тщательного изучения. Поэтому заранее предупреждаю, будет долго, местами даже нудно, но иначе никак. И для этого к рассмотрению необходимо подойти именно с позиции физического пространства, так как, что получилось у А. Эйнштейна в пространстве абстракций всем известно.
Начну с главного инструмента А. Эйнштейна – с часов. Как уже было показано при разборе §2, часы остаются синхронными независимо от того движутся они или нет. И на этом, пожалуй, все. Больше никакого совпадения с заявлениями А. Эйнштейна.
Надо понимать, что математически простая фраза «из начала системы k излучается свет» в физическом смысле не так проста. Сразу появляется вопросы. – В каком пространстве излучается и распространяется свет, то есть, в каком пространстве затрачивается энергия и с каким пространством свет взаимодействует?
– В каком пространстве движется объект излучающий свет?
– Является ли этот объект источником света (например, как выстреливающее снаряд орудие) или он лишь инициализирует процесс излучения и распространения света (как создающий звук громкоговоритель)?
– Связаны ли после излучения свет и источник?
И сам собой напрашивается следующий ответ (причем справедливый даже в математическом абстрактном пространстве) – раз световой импульс, излученный началом системы k, наблюдается сразу в двух системахk и K, то он должен и излучаться, и распространяться как минимум в объединенном пространстве этих систем, то есть в том самом «стационарном» пространстве, обозначенном самим А. Эйнштейном в начале §3.
Для упрощения примем, что положение в этом пространстве будет описываться координатами системы K, так как она в нем не движется. Таким образом, говоря о пространстве системы K, подразумеваем пространство включающее и систему K и систему k.
Следующий вопрос, связан уже с обозначенным А. Эйнштейном движением света:
<*****
Пусть из начала системы kлуч испускается … вдоль оси x к x'…
*****>
К какой точке x' и в какой системе движется луч вдоль оси x? Ведь x' – это длина отрезка, численно равная значению координаты ξ, определяющей положение точки в системе k.
И если речь идет о распространении света вдоль оси x, значит ли это, что движение света происходит в системе K? Но тогда, координата x точки, двигающейся вдоль оси x (вместе с системой k), будет постоянно меняться, и ни о каком участии x' как координаты в наборе x', y, z, описывающем положение точки в системе K, говорить уже нельзя, в данной системе положение точки относительно ее начала описывается постоянно меняющейся координатой x.
