Сергей Александрович Гурин
Как А. Эйнштейн электрон разгонял
Если же все-таки x' координата в системе k, то она просто равна ξ, что сразу же приводит к полученным ранее преобразованиям
(при взаимном расположении систем, определенном А. Эйнштейном)!
И фокусы с путешествующим туда-сюда импульсом света становятся излишними.
Однако, все-таки надо понять, что же происходит со светом.
Для системы K все в принципе понятно. Луч излучается в точке, где в момент излучения находилось начало системы k, и движется к точке, удаляющейся от него, вместе с системой k, потом возвращается назад к приближающемуся к нему началу системы k и, соответственно, преодолевает в первом случае путь больший чем во втором. А вот ситуацию, наблюдаемую в системе k надо разобрать поподробнее.
Для начала надо вернуться к тому, что утверждал А. Эйнштейн в начале статьи про распространение света:
<*****
свет всегда распространяется в пустом пространстве с определенной скоростью с , не зависящей от состояния движения излучающего тела
*****>
Понимать это можно как:
1) свет, после излучения, распространяется в пустоте с постоянной по значению и направлению скоростью, направление и значение скорости определяется именно относительно точки излучения, то есть той точки пустоты, где находился источник в момент излучения, при этом значение и направление скорости излученного света не зависит от движения его источника;
2) свет распространяется в пустоте с постоянной по направлению и значению скоростью от источника, направление и значение скорости всегда определяются именно относительно самого источника, независимо от его движения.
В обоих случаях после излучения распространение света и движение источника должны быть независимы, и особенности распространения света определяются именно параметрами, полученными при излучении.
Первый вариант, в целом, соответствует волновому способу распространения света, когда распространение определяется средой носителем волны, а источник лишь инициатор процесса. Вместе с тем, общее представление о волнах не позволяет не учитывать движение источника относительно ее среды-носителя в связанной с ним системе, так как движение среды-носителя и движения источника не связаны. Если конечно источник в своем движении не увлекает полностью такую среду. Но как известно, этого полного увлечения так и не нашли. Это очень наглядно выразилось в противоречии существования такого явления как годовая звездная аберрация, прекрасно объясняющаяся как раз неувлекаемой светоносной средой, через которую в космосе движется Земля, и отрицательных результатов по выявлению этого движения, что в свою очередь, согласуется с полным увлечением такой среды Землей.
Второй вариант соответствует корпускулярному способу распространения света, в виде частиц, начальная скорость которых в пространстве определяется как сумма вектора скорости источника в момент излучения и вектора скорости световых частиц относительно источника. Данный вариант позволяет не учитывать равномерное неускоренное движение источника в связанной с ним системе, и прекрасно разрешает проблему, нерешаемую волновым вариантом (увлечение и неувлечение среды). Кроме того, в данном случае весьма просто объясняется искривление луча света ускоряющегося источника и причем безо всяких искривлений мировых линий пространства-времени, но это уже не из рассматриваемой статьи. Однако в этом случае необходимо сделать поистине невозможное, а именно согласиться с возможностью обычного сложения скоростей света и его источника.
А. Эйнштейн, судя по всему, просто совместил оба варианта, причем оставил независимость от движения источника только для значения скорости света, при этом направление вектора скорости излучения определяется все по тому же сложению векторов. Правда для того, чтобы значение результирующего вектора не превышало скорость света в вакууме, пришлось согласиться с разной скоростью течения времени в рассматриваемых системах, с сокращением длин движущихся предметов. И все это по видимому лишь для того, чтобы угодить авторитетам, настаивавшим на невозможности пересчета скорости света при переходах между системами отсчета. Правда для этого пришлось реальное единое пространство заменить виртуальным пространством абсолютно независимых систем отсчета, в котором можно просто не учитывать равномерное неускоренное движение системы внутри нее самой, рассматривая происходящие в ней процессы как в неподвижной, и при этом совершенно необязательно соблюдать условие полной изолированности такой системы. А заодно вроде бы решилась проблема среды носителя света, ее просто заменили виртуальной пустотой. Следствием чего стало исключения такого понятия как приоритетная система отсчета. Теперь в любой системе, где наблюдается процесс, его можно рассматривать как происходящий именно в этой системе.
Только вот А. Эйнштейн никак не объясняет каким образом можно расщепить одну и ту же точку одной и той же пустоты между системами, в его случае K и k? Например, точку в которой находилось начало системы k в момент излучения света, так, чтобы она не двигалась одновременно в обеих системах. Точно также обстоят дела и с процессом излучения и распространения света. Как расщепить, не разделить на составные части, а именно расщепить излучение и распространение света так, чтобы в каждой из систем они протекали как в неподвижной! Даже для виртуального пространства понятно, что, если процесс происходит в одной из систем, в другой он всего лишь наблюдается без применения к наблюдаемому процессу тех же ограничений, что и для родительской системы.
Иными словами, если в системе K наблюдается процесс, происходящий в системе k, то это значит, что данный процесс в системе K именно наблюдается, а не происходит, и все ограничения, и закономерности, связанные с его физическим механизмом, действительны только в системе k. Аналогичная ситуация и для случая, когда процесс происходит в системе K.
А накладывать одинаковые ограничения, связанные с физикой процесса, сразу на обе системы, тем более если одна движется относительно другой, по меньшей мере безосновательно. Система, где реализуется физический механизм рассматриваемого процесса, является для него приоритетной. Равноправными системы могут быть только в отношении наблюдаемых процессов, происходящих вне них, но в этом случае ни в одной из них невозможно применение тех же ограничений реализации процесса, что и для приоритетной.
Отрицание данного факта возможно только вместе с отрицанием объективной реальности. Что А. Эйнштейн и сделал своим утверждением о равноправии систем отсчета и существования только относительных движений.
Простенький пример демонстрирует необоснованность безусловного равноправия систем отсчета и равенства относительных движений.
На ровной горизонтальной поверхности стоит дорожный каток средних размеров, на него идет человек с постоянной скоростью, достигнув катка естественно ударяется об него, наверное, крепко выражается. А если человек стоит, а каток едет на него с той же относительной скоростью. Результат этих математически одинаковых относительных движений в равноправных системах, связанных с катком и с человеком, явно будет другой. И совершенно очевидно, что данные относительные движения фактически происходят не в системах катка и человека, а в общем для них пространстве.
Еще пример, космонавт в открытом космосе отбрасывает от себя какой-либо предмет, масса которого меньше чем масса космонавта. Относительные движения предмета в системе космонавта, и космонавта в системе предмета происходят с одинаковой скоростью. Однако, надеюсь никто не будет оспаривать, что в общем пространстве предмета и космонавта, последний будет двигаться с меньшей скоростью, чем предмет.
Однако необходимо вернуться к распространению света в системах, предложенных А. Эйнштейном.
Итак, если процесс распространения света описывается в системе k как происходящий в неподвижной, то есть происходящий непосредственно в ней, что согласно А. Эйнштейну выражается как:
,
то в системе K этот же процесс уже не может рассматривается точно также. В этом случае необходимо учитывать, что наблюдаемый в системе K процесс распространения света от начала системы k, является совокупностью процессов: распространения света в системе k и движения этой системы.
Если же распространение света в системе K считается происходящим как в неподвижной, что А. Эйнштейн выражает как:
,
то оно уже не может рассматриваться в системе k как происходящее в неподвижной. Теперь в этой системе распространение света, пусть и излученного ее же началом, должно рассматриваться как сторонний процесс, происходящий одновременно с движением системы.
В итоге получается тоже, что и в самом начале обсуждения этого параграфа:
t = τ, при τ0 = t0 = 0 и x = ξ+υt, y = η, z = ζ,
при движении системы k вдоль оси x системы K, или в общем случае
Δx = Δξ, Δy = Δη, Δz = Δζ, Δt = Δτ.
Как ни крути, с какой стороны не подходи, не может один и тот-же процесс распространения одного и того-же света, при рассмотрении его в стационарной системе и в системе, движущейся относительно нее, иметь одни и те же параметры.
Рассмотрим ситуацию в отрицаемом А. Эйнштейном ЕДИНОМ АБСОЛЮТНОМ ПРОСТРАНСТВЕ (для краткости ЕАП).
Принимаем, что в ЕАП находятся две системы K и k, расположенные согласно А. Эйнштейну:
<*****
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.
*****>
Сразу необходимо заметить, что в реальном пространстве невозможно полностью совместить ни начала систем, тем более, при условии привязки их к материальным объектам, ни оси в виде жестких материальных линий. Кроме того, не вносит ясности одинаковое обозначение осей разных систем. Ну да ладно, это оставляю на совести А. Эйнштейна, тем более что затем он вроде бы переименовывает оси системы k в ξ, η, ζ.
Система K покоится в ЕАП, а система k движется в нем относительно системы K, как это предполагает А. Эйнштейн:
<*****
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.
*****>
При излучении света произойдет следующее.
Находясь в точке «O» ЕАП, начало системы k излучает световой импульс в направлении своего движения вдоль совпадающих осей x/ξ к точке, находящейся на оси ξ системы k, которую А. Эйнштейн зачем-то определил, как «x'». В своем движении система k смещается в ЕАП от точки «O», и пока импульс достигнет точку «x'» в системе k, указанная точка окажетсяв точке «A» ЕАП. При этом, система k и точка «x'» успеет сместится на расстояние υt.
Таким образом, получается, что фактический путь импульса в ЕАП равен OA = υt+x'. Но точки данного интервала общие для обеих систем, тогда справедливо будет говорить о том, что и интервал общий для обеих систем. То есть в обеих системах путь светового импульса будет одинаков и также равен υt+x'.
Если принимать, что, как в неподвижной, свет распространяется в системе k и преодолевает расстояние от ее начала до точки x' со скоростью c, то общий путь «OA» в обеих системах он преодолеет со скоростью c+υ.
Если же считать, что свет должен распространяться как в неподвижной в системе K, то он должен преодолеть со скоростью c именно интервал «OA». Это означает, что в системе k отрезок от ее начала до точки x' импульс преодолеет со скоростью c-υ.
Однако, хотя время в пути в этих двух случаях будет разным, оно и в том и в другом случае будет одинаково и для ЕАП и для обеих систем. Что снова дает уже знакомое:
Δt = Δτ, Δx = Δξ, Δy = Δη, Δz = Δζ.
Первый случай противоречит невозможности превышения скорости света в вакууме (как принятой физической константе) и убежденности в волновой природе света. Второй же, соответствуя волновой природе света, противоречит отрицательным результатам экспериментов по поиску «эфира».
Вот А. Эйнштейн и нашел, как он посчитал, поистине феноменальный выход – он предложил перестать искать среду-носитель световых волн, признать, что ее нет вообще, а заодно и отказаться от единого физического пространства и считать распространение света в любой системе, где этот процесс наблюдается, независимым и происходящим так, как если бы эта система была неподвижна.
Это позволило подвести теоретическую основу под ранее предложенную инвариантность скорости света при переходах между системами отсчета, сохранив волновую природу света.
Правда, для этого пришлось согласиться с разной скоростью течения времени в движущихся с разной скоростью системах и другими известными следствиями. Но на это все радостно согласись, ведь все уже заслуженные достижения и заработанные признания сохранились, как и существующие уже теории, пусть и в качестве крайних случаев вновь созданной.
Еще интереснее, как А. Эйнштейн описывает случай распространения света вдоль осей перпендикулярных движению системы k.
<*****
применительно к осям y и z – имея в виду, что, если смотреть из стационарной системы, свет всегда распространяется вдоль этих осей со скоростью (c2-υ2)½
*****>
Судя по всему, (c2-υ2)½ – это выражение для скорости света вдоль осей y(η) и z(ζ) системы k, и распространяется свет именно в системе K. Тогда в k по осям y(η) и z(ζ) перемещается лишь точка пересечения их с лучом.
Если же свет распространяется именно в системе kвдоль осей y(η) и z(ζ), то уже в системе K наблюдаемый путь света – это лишь трек из проекций точек, до которых доходит луч на осях y(η) и z(ζ), при перемещении этих осей вместе с системой k!
В обоих случаях речь будет идти не о перемещении самого света в одной из систем, а о перемещении проекций в эту систему точек другой системы, где непосредственно происходит процесс распространения света. Так почему тогда, в случае распространения света вдоль осей y(η) и z(ζ) именно в системе k, перемещение проекций точек на этих осях не может происходить в системе K, со скоростью равной (c2+υ2)½?!
Неужели всего лишь из-за упертой самоубежденности в том, что ничто не должно обгонять свет, даже виртуально?!
В любом случае, А. Эйнштейн противоречит сам себе: теперь скорость света в системе K уже точно зависит от движения источника, причем очень специфически. Свет, излученный перпендикулярно оси x неподвижным источником, будет распространяться также перпендикулярно указанной оси, а свет, излученный перпендикулярно оси х двигающимся источником, распространяться будет отклоняться от направления излучения, и угол этого отклонения еще и может поменяться, если скорость движения источника вдруг изменится, ведь в этом случае изменится наклон трека проекций точек двигающейся системы в стационарную систему, что и представляет из себя путь света в этой системе!
Ведь если бы скорость света не зависела от движения источника – системы k, то, как у векторной величины (надеюсь, что хоть это не надо никому доказывать), у нее не должно было бы меняться ни значение, ни направление. И в этом случае, световой импульс, излученный в системе K началом системы k перпендикулярно оси x, перемещался бы от точки излучения также перпендикулярно оси xсистемы K, и уже никак по осям y(η) и z(ζ) системы k перемещаться не смог бы – они отдалялись бы от него уже с момента излучения! А чтобы свет попадал все-таки на указанные оси системы k, его надо было бы излучать в системе K не перпендикулярно оси x, а под наклоном, определяемым из условия cη,ζ = (c2-υ2)½!
По этой же причине, любые мысленные эксперименты с движущимися световыми часами, иллюстрирующие замедление времени, просто математические фокусы и не более того. Ведь, если свет независим от движения излучающего его тела, то световой импульс в часах, движущихся перпендикулярно к направлению излучения и возвращения света, не вернется в точку излучения! При этом, чтобы в системе, связанной с движущимся источником, свет распространялся вдоль оси, не совпадающей с траекторией движения источника, он должен не только излучаться вдоль этой оси, но и смещаться вместе с этой осью в нормальном к ней направлении, то есть должен двигаться вместе с источником. Но этого просто не должно быть, так как устраивавшего всех объяснения этому, как ни старались, придумать не смогли.
Видимо поэтому-то предложенная А. Эйнштейном идея о независимом рассмотрении распространения света, даже одного и того же, в разных системах, сразу нашла поддержку.
И вот используя эти ухищрения А. Эйнштейн получает предварительный вид своих преобразований:
<*****
,
где ϕ является пока неизвестной функцией υ.
*****>
Однако…
Тем не менее дальше все становиться еще интереснее. А. Эйнштейн пишет:
<*****
Нам теперь предстоит доказать, что любой луч света рассматриваемый в движущейся системе распространяется со скоростью с , так, как, мы предполагаем, это имеет место в стационарной системе; ибо мы еще не предоставили окончательное доказательство того, что принцип постоянства скорости света совместим с принципом относительности.
*****>
Вспомним тот самый принцип относительности:
<*****
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.
*****>
И что же в этом принципе не совместимо с постоянством скорости света и обязательно требует доказательств? По-моему, наоборот, он полностью оправдывает утверждение А. Эйнштейна о постоянстве и неизменяемости скорости света при переходе между системами.
Дальше А. Эйнштейн весьма наглядно демонстрирует приспособленческий характер своих утверждений.
<*****
В момент времени t = τ = 0, когда начало координат является общим для обеих систем, пусть из него испускается сферическая волна и распространяется со скоростью с в системе К. Если (x,y,z) – точка, достигаемая этой волной, то x2+y2+z2 = c2t2.
Преобразовав это уравнение с помощью наших преобразований, после несложного расчета получим ξ2+η2+ζ2 = c2τ2.
Таким образом, рассматриваемая волна представляет собой не что иное, как сферическую волну со скоростью распространения c , если рассматривать ее в движущейся системе. Это показывает, что наши два фундаментальных принципа совместимы.
*****>
Первое – какая волна? Ведь в начале абзаца речь шла о ЛУЧЕ света, а ЛУЧ по определению обязан распространяться по прямой, в заранее заданном направлении от точки излучения!
Второе – снова виртуализация реальности, ведь общее начало координат может существовать только в абстракции. В реальности источник либо будет принадлежать одной из систем, либо вообще ни одной!
Третье – а у А. Эйнштейна были какие-то сомнения в результате применения своих преобразований?
И в очередной раз удивляюсь – это же как должно было припечь научное сообщество, чтобы принять это?
Хорошо, пусть волна. Но о чем речь-то идет в описанном А. Эйнштейном случае, об одной волне, общей для двух систем, или о двух волнах, испущенных в разных системах в момент совпадения их начал, и существующих отдельно в каждой системе?!
Если дословно, то А. Эйнштейн пишет
<*****
когда начало координат является общим для обеих систем, пусть из него испускается сферическая волна и распространяется со скоростью c в системе K
*****>
Если читать написанное А. Эйнштейном дословно, волна все-таки одна и общая для обеих систем. А если речь идет об одной волне, то каким же интересно образом одни и те же точки фронта волны, сферической в неподвижной системе K, будут в движущейся относительно нее системе k собираться в сферу с движущимся центром в начале системы k, которое постоянно смещается в одну половину сферы, образуемой волной в системе K?!
Да, в системе k форма сферы конечно сохранится, но центр ее не будет находится в начале координат движущейся системы k, а будет смещаться в сторону обратную ее движению системы k, так как останется в начале системы K. А значит выражение ξ2+η2+ζ2 = c2τ2 явно будет не справедливым!
Единственный вариант получить в движущейся системе отсчета сферу с центром в начале ее координат чтобы соблюсти справедливость ξ2+η2+ζ2 = c2τ2 – это сфера, движущаяся вместе с системой! Но тогда уже будет не справедливо выражение для этой же сферы в неподвижной системе – x2+y2+z2 = c2t2!
Либо, это все-таки две разных волны, одна в стационарной системе, вторая в движущейся, но в этом случае для описания волны в движущейся системе ее же координатами никакие преобразования не нужны. Кроме того, в этом случае, среда распространения каждой из этих волн должна быть привязана к своей системе, что возвращает нас к той же проблеме, с которой все и началось увлечение не увлечение такой среды.
Вот для этого и понадобилась пустота – для отрицания такой среды! А для существования этой пустоты – отрицание единого пространства! Но эта пространствоотрицающая пустота сама и должна быть как раз внесистемным явлением, иначе возвращаемся к тому же – у каждой системы своя пустота!
К тому же, в данном случае пустота совершенно не решает проблему невозможности сохранения единого фронта волны общей для неподвижной системы и системы, движущейся относительно нее, так, чтобы в каждой она оставалась сферой с центром в начале системы! Сферой то она останется, только центр ее будет неподвижен лишь в одной из систем, а в другой будет смещаться!
Теперь вспомним, что предварительные формулы А. Эйнштейна содержат ϕ(υ) и вот как он ее находит:
<*****
В разработанные уравнения преобразования входит неизвестная функция ϕ от υ, которую мы сейчас определим. Для этого введем третью систему координат K', которая относительно системы k находится в состоянии параллельного поступательного движения параллельно оси x, такого, что начало координат системы K' движется со скоростью -υ на оси x.
*****>
Теперь уже и третья система понадобилась! Причем движущаяся относительно системы k в обратную ей сторону с той же по величине скоростью. А чем не устроила система K?! Если смотреть из системы k, то система K как раз и движется вдоль совпадающей оси в обратную сторону, а значит должны получиться просто обратные преобразования.
И еще, значит здесь А. Эйнштейн уже признает, что у скорости есть такой параметр как направление, обозначив его отрицательным значением скорости (‑υ)! Так тогда какого (…) он исключает этот параметр говоря о независимости скорости света! Нет, оно конечно понятно какого, ведь если не исключить, все утверждения и предположения А. Эйнштейна не имеют никакого смысла!
И само собой, А. Эйнштейн получил-таки значение этой загадочной функции ϕ, и конечно же она равна 1!!! И его, ранее полученные, преобразования принимают законченный вид, содержащий знаменитый Лоренц фактор.
<*****
.
*****>
А с какой стати А. Эйнштейн собрал в кучу зависимости, полученные при взаимоисключающих условиях? Ведь зависимость τ от t и ξ от x были получены при движении светового импульса вдоль оси x(ξ) и разного времени прохождения движущегося отрезка x' туда и обратно, что приводило к рассинхронизации часов. А зависимости η от y и ζ от z получены при распространении света вдоль именно этих осей, когда вдоль оси x свет не движется! Как же тогда происходит рассинхронизация часов? Но преобразования А. Эйнштейна утверждают, что для x и ξ Δt≠Δτи тут же Δt = Δτ для y и η и z и ζ, ведь y = η и z = ζ! Ах, ну да там же один и тот же световой импульс в разных системах должен менять направление, но должен сохранить значение скорости, что конечно же приводит к разности путей в двух системах и разному времени их прохождения!
