Сергей Александрович Гурин
Как А. Эйнштейн электрон разгонял
Да уж! Видимо на тот момент в ученой среде царила невероятная паника, раз эти утверждения зашли просто на ура!
А дальше собственно А. Эйнштейн переходит на этап реализации своих предположений.
<*****
§ 4. Физический смысл полученных уравнений относительно движения твердых тел и движущихся часов
Представим себе жесткую сферу радиуса R , покоящуюся относительно движущейся системы k и с центром в начале координат k . Уравнение поверхности этой сферы, в системе k, движущейся относительно системы K вдоль оси x со скоростью υ , имеет вид
ξ 2+η2+ζ 2 = R2.
Уравнение этой поверхности, выраженное через x, y, z в момент t = 0, равно
x2/(1‑υ2/c2)+y2+z2 = R2.
Таким образом, твердое тело, которое при измерении в состоянии покоя имеет форму сферы, имеет в состоянии движения – если смотреть из неподвижной системы – форму эллипсоида вращения с осями
R(1‑υ2/c2)½, R, R.
Таким образом, в то время как размеры y и z сферы (и, следовательно, каждого твердого тела независимо от формы) не кажутся измененными в результате движения, размер x кажется укороченным в соотношении 1/(1‑2υ/c2)½, т.е. чем больше значение υ, тем большее сокращение. При υ = c все движущиеся объекты, если смотреть из «неподвижной» системы, сжимаются до плоских фигур. При скоростях, превышающих скорость света, наши размышления становятся бессмысленными; однако в дальнейшем мы обнаружим, что скорость света в нашей теории физически играет роль бесконечно большой скорости.
*****>
Вся нелепость данных утверждений хорошо выражается в следующем примере:
есть вагон, два Исследователя измеряют его длину, один внутри вагона, другой снаружи. Тот который снаружи измеряет длину вагона между проекциями торцов вагона на перрон. Для этого они от одного торца вагона мчатся со скоростью w вдоль него до второго и назад, затем вычисляют длину вагона l как половину произведения времени пути туда и обратно на указанную скорость, то есть l = wt/2.
Когда вагон неподвижен относительно перрона, Исследователи пробегают вдоль вагона туда и обратно за одинаковое время и, соответственно, длина вагона у них тоже получается одинаковая. Однако при движении вагона, допустим со скоростью v, ситуация явно меняется. Время пути Исследователя внутри вагона, от одного его торца до другого и обратно останется одинаковым не изменится, и вычисленная им длина вагона, останется той же l = wt/2. А вот время пути от одного торца вагона до другого для Исследователя на перроне будет складываться из неодинаковых интервалов?
соответственно для вычисления длины вагона по формуле:
он находит сумму временных интервалов:
,
и получает выражение для длины вагона:
И в итоге, взирая на полученный результат (в котором есть что-то очень знакомое, не правда ли), Исследователь на перроне делает революционный вывод – длина движущегося вагона уменьшилась, да еще и зависит и от скорости его движения, и от скорости Исследователя!
Ровно это же утверждает и А. Эйнштейн, только Исследователя на перроне он заменил световым импульсом, скорость которого является неприкасаемой константой, а значит зависимость размера объектов осталась только от скорости их передвижения.
А еще похоже, что А. Эйнштейн, при описании способа сплющивания сферы движением, уже забыл про свое утверждение о неизменности формы сферической волны в движущейся системе из предыдущего параграфа!
<*****
Таким образом, рассматриваемая волна представляет собой не что иное, как сферическую волну со скоростью распространения c , если рассматривать ее в движущейся системе.
*****>
Значит сначала А. Эйнштейн утверждает, что сферическая волна, распространяющаяся в неподвижной системе K, будет также сферической и в движущейся относительно нее системе k. И сразу после этого делает утверждение о том, что перемещающаяся вместе с движущейся системой k сфера в неподвижной системе K – это эллипсоид!!!!!
Но ведь система K, в которой распространяется сферическая волна, если принимать утверждение А. Эйнштейна об отсутствии абсолютного покоя, для системы k, будет такой же движущейся, как и система k для системы K. А значит, согласно новому утверждению, сферическая волна системы K в k должна быть эллипсоидом! И самое главное, сам А. Эйнштейн об этом же и пишет:
<*****
Ясно, что те же результаты справедливы и для тел, покоящихся в «стационарной» системе, если смотреть со стороны системы, находящейся в равномерном движении
*****>
Ну как так-то?! Или все-таки есть оно, абсолютно неподвижное пространство, в котором неподвижная система K абсолютно не движется и размеры объектов, покоящихся в ней, не меняются! А. Эйнштейн определитесь уже где истина!
А истина то как раз в том, что все утверждения А. Эйнштейна имеют именно такой противоречивый характер. Все держится на той самой выдуманной «разсинхронизации» движущихся часов в неподвижной системе, но остающихся синхронными в системе, движущейся с ними. Хотя сам же ранее в §2 сделал вывод о том, что часы на концах движущегося стержня не синхронны именно для наблюдателей на концах этого стержня.
Причем для «рассинхронизации» часов, используемой в теории, интервал между проекциями их положения на прямую, вдоль которой происходит движение, не должен быть равен нулю. То есть часы, расположенные на отрезке перпендикулярном движению, останутся синхронными!
К тому же, А. Эйнштейн и сам дал очень точную оценку своей теории:
<*****
однако в дальнейшем мы обнаружим, что скорость света в нашей теории физически играет роль бесконечно большой скорости
*****>
То есть, в его теории значение скорости света, совсем надо сказать не большое, особенно в космических масштабах, и конечное именно физически, предлагается принимать как, опять же физически, бесконечную величину. И даже если согласиться с ее недостижимостью, все равно ее физическая конечность никуда не денется. Тем самым, А. Эйнштейн говорит о том, что его теория по сути фикция! Как говорится – читайте между строк!
Но остановиться А. Эйнштейн уже не имеет права, он просто вынужден не останавливаться, дабы не дать опомниться:
<*****
Далее, мы представляем, что одни из часов, способных отмечать время tв состоянии покоя относительно неподвижной системы, и время τ покоя относительно движущейся системы, расположены в начале координат k, и так настроены, что отмечают время τ. Какова скорость хода этих часов, если смотреть из стационарной системы? Между величинами x, t и τ, которые относятся к положению часов, мы имеем, очевидно,x = υtи
.
Поэтому
,
откуда следует, что время, отмеченное часами (рассматриваемое в стационарной системе), отстает на
секунды в секунду, или – пренебрегая величинами четвертого и более высокого порядка – на (v2/c2)/2.
*****>
Вот только А. Эйнштейн утверждал ранее, что все что происходит для движущейся системы со стороны стационарной, должно быть также справедливо для стационарной со стороны движущейся.
<*****
те же результаты справедливы и для тел, покоящихся в «стационарной» системе, если смотреть со стороны системы, находящейся в равномерном движении
*****>
То есть согласно самому же А. Эйнштейну, часы в стационарной системе должны отставать от часов в движущейся! Так что в итоге, что от чего отстает? Одно отставание должно нивелировать другое, и в результате – отставания не должно быть вовсе, или произойдет зацикливание преобразований. Или все-таки «стационарная» система неподвижна как-то по-особому? Но в этом случае, все возвращается к какому‑то «сверхстационарному» пространству и вся теория, основанная на его отрицании, прямиком в утиль!
И снова повторюсь – ход времени не зависит от движения инструмента его измеряющего, тем более абстрактного! А если в результате движения реальных материальных часов их ход как-то измениться, то это влияние физического движения часов в окружающем их пространстве, на процессы в этих часах протекающие, совершенно не связанное с виртуальным пространством систем отсчета. Либо – это прямое доказательство наличия особенной неподвижности «стационарной» системы.
Далее А. Эйнштейн переходит к, как он считает, доказательству правоты своей теории на примере сложения скоростей.
<*****
§ 5. Сложение скоростей
Пусть в системе k , движущейся вдоль оси x системы K со скоростью υ , точка движется в соответствии с уравнениями
None,ξξτ, ηητ, ζ0 = w = w =
где wξ и wη константы.
Требуется: определить движение точки относительно системы К. Если с помощью уравнений преобразования, разработанных в §3, ввести величины x, y, z, t в уравнения движения точки, то получим
Таким образом, закон параллелограмма скоростей справедлив, согласно нашей теории, лишь в первом приближении. Мы устанавливаем
α следует рассматривать как угол между скоростями υ и w. \
После простого расчета получаем
.
Стоит отметить, что υ и w входят в выражение результирующей скорости симметрично. Если w также имеет направление оси x , мы получаем
.
Из этого уравнения следует, что из композиции двух скоростей, меньших с, всегда получается скорость, меньшая с. Ибо если мы установим υ, w, κ = c‑κ = c‑λ и λ могут быть положительными и меньшими, чем c, тогда
.
Отсюда следует, далее, что скорость света с не может быть изменена составом со скоростью, меньшей скорости света. Для этого случая мы получаем
.
*****>
И снова А. Эйнштейн ожидал получить что-то другое, делая утверждение о равенстве значений скоростей одного и того же луча света в «стационарной» системе K и в системеk, движущейся относительно нее, и забывая (хотя я ни разу не считаю это забывчивостью) при этом про необходимость независимости и второго неотъемлемого параметра скорости – направления (особенно ярко это видно в его описании распространения луча перпендикулярно взаимному движению систем)?!
Сначала фокусы со временем, затем манипуляции с длинами, и наконец махинации со скоростями. И как результат то самое, для чего эта теория и была необходима – значение скорости света не может быть изменено движением источника, и не подлежит пересчету при переходах между системами! Вот на чем основано такое убеждение?! Зачем настолько маниакально его соблюдать, прибегая к таким ухищрениям?
А если без фокусов, без манипуляций и махинаций.
Ни временные интервалы, ни пространственные (надеюсь это уже очевидно), не меняются при переходе между взаимно перемещающимися системами. И, соответственно, вместо «революционных» преобразований А. Эйнштейна получиться следующее:
при t= τ= 0, совпадении начал систем и
получится
и если w заменить на с
V= υ2+c2+2Noneosυc с α.
И вот именно этого, по общепринятому мнению, никак не должно быть! Скорость света не может складываться со скоростью источника! Ни в коем случае, даже если результаты экспериментов легко объяснимы с позиции возможности такого сложения, все равно нет, нет и НЕТ!
Придумывайте что угодно, выворачивайте пространство и время наизнанку, но движение источника не должно влиять на скорость излучаемого им света, ни в системе отсчета, связанной с источником, ни в какой-либо другой! Эта «независимость» и есть основа кинематической части теория А. Эйнштейна. Только «независимость» эта, мягко сказать, странная. При переходах между системами остается постоянным только значение скорости излученного света, и даже значение не именно скорости излученного света, а скорости его наблюдаемого перемещения от одной точки системы к другой. При этом, напрочь игнорируется вопрос первоначального направления излучения света и соответственно первоначального направления его скорости. А ведь скорость – это векторная величина, для которой направление такой же неотъемлемый параметр, как и значение. И говоря о независимости скорости света от движения источника, нельзя задавать независимость значения скорости и при этом игнорировать ее направление, как это и произошло у А. Эйнштейна. Впрочем, как уже должно быть очевидно, это не единственная некорректность в его теории.
Во второй части статьи А. Эйнштейн применяет свои преобразования к законам электродинамики. И так как все его нововведения стали возможны только исходя из выводов кинематической части, то имеет смысл остановиться на особо примечательных моментах.
Так, определяя природу появления электродвижущих сил, действующих на заряд при его движении в магнитном поле, после применения своих преобразований, А. Эйнштейн приходит к следующему:
<*****
Если единичный электрический точечный заряд движется в электромагнитном поле, то сила, действующая на него, равна электрической силе, присутствующей в месте расположения заряда и в которой мы убеждаемся преобразованием поля в систему координат, покоящуюся относительно электрического заряда.
Аналогия сохраняется и с «магнитодвижущими силами». Мы видим, что электродвижущая сила играет в развитой теории лишь роль вспомогательного понятия, которое обязано своим введением тому обстоятельству, что электрические и магнитные силы не существуют независимо от состояния движения системы координат.
Кроме того, ясно, что упомянутая во введении асимметрия, возникшая при рассмотрении токов, появляющаяся при относительном движении магнита и проводника, теперь исчезает.
Более того, вопросы о «месте расположения» электродинамических электродвижущих сил (униполярных машин) теперь не имеют смысла.
*****>
Нет ну классно же, ничего не скажешь! Кроме…
Первое – на любой объект в его собственной системе (а равно в любой другой, в которой он неподвижен) либо не действует никакая сила, либо равнодействующая всех сил равна нулю.
Таким образом, в той системе, в которой заряд неподвижен, на него не должна действовать никакая, в том числе и электрическая сила, иначе он не будет неподвижен в такой системе, либо в ней должна существовать сила противоположная электрической, «найденной» А. Эйнштейном!
Но он нигде в статье никак не упоминает об этой силе, уравновешивающей заряд в связанной с ним системе, а это необходимо трактовать как ее отсутствие, что, в свою очередь, приводит к тому, что в системе, относительно которой заряд покоится, на него не действует никакая сила.
А так, идея то какая – констатируем факт, что на заряд действует электрическая сила, создаваемая полем, в котором этот заряд перемещается, именно в точке нахождения заряда, выдаем это за революцию в науке и радости полные штаны!
Второе – смотрим из стационарной системы на движущийся в ней электрический заряд. Да, на последний будет действовать та самая электродвижущая сила, появляющаяся в результате его движения в электромагнитном поле системы. Вот только, движение заряда должно быть вызвано не электрической силой поля, действующей на заряд.
Сила, создающая и поддерживающая движение заряда в поле системы с постоянной скоростью, внешняя и для электромагнитного поля, а значит и для системы связанной с этим полем. И также она внешняя для системы, в которой заряд покоится! Но А. Эйнштейн исключил эту силу из рассмотрения еще во введении, что и привело его к той самой асимметрии, об «исчезновении» которой он с таким энтузиазмом возвестил!
Здесь необходимо немного отступить и внимательнее взглянуть на утверждение о том, что изменяющееся электрическое поле создает магнитное и наоборот. Сначала рассмотрим причину изменения электрических полей.
Из-за чего может измениться напряженность электрического поля? Причины две: либо в области-источнике поля изменяется электрический заряд, либо изменяется расстояние до этой области-источника! Однако в обоих случаях имеет место именно движение электрических зарядов!
В первом случае электрические заряды стекаются в/покидают область-источник, во втором – область-источник изменяет свое положение относительно точки измерения напряженности!
И именно это движение зарядов и создает магнитное поле, а не изменение электрического. поля, которое, при этом будет безусловно наблюдаться. Однако очевидно, что эти изменения вызваны не изменением магнитного поля!
Магнитное поле, есть следствие движения электрических зарядов, и принципиально не может создать электрическое поле (уже созданное самими зарядами). Магнитное поле является лишь индикатором наличия движущихся электрических зарядов в данной области пространства!
Таким образом, магнитное взаимодействие не есть самостоятельное явление, оно есть динамическое взаимодействие электрических зарядов, и в этом случае становиться понятным невозможность обнаружения магнитного монополя. Для изоляции в элементарном объеме постоянно существующего элементарного движения элементарного электрического заряда, такое движение должно быть замкнутым, что обязательно приводит к биполярности магнитных свойств такого элементарного объема.
Так, что не решил и не мог решить А. Эйнштейн обозначенную во введении проблему асимметрии во взаимодействиях проводника и магнита, потому как в физической объективной реальности никакой асимметрии не существует, она есть следствие математической виртуализации реальности.
В обоих случаях (магнит движется проводник покоится; магнит покоится проводник движется) причина перемещения свободных зарядов в проводнике – это взаимодействие зарядов в магните и в проводнике, при изменении расстояния между ними, причем под действием внешних для магнита и проводника сил. Я уже иллюстрировал это на примере взаимодействия трубки с поплавком и ведра с водой.
Далее А. Эйнштейн применяет свои преобразования к описанию эффекта Доплера и аберрации. И вот что у него получается:
<*****
если наблюдатель движется со скоростью υ относительно бесконечно удаленного источника света с частотой ν так, что соединительная линия «источник-наблюдатель» составляет угол ϕ со скоростью упомянутого наблюдателя в системе координат, покоящейся относительно источника света, частота света,воспринимаемого наблюдателем ν' определяется уравнением:
.
Это принцип Доплера для любых скоростей. Когда ϕ = 0 уравнение принимает наглядный вид
.
Мы видим, что, в отличие от общепринятого взгляда, когда υ = ‑с, ν' = ∞.
*****>
То есть, в системе Наблюдателя, движущегося со скоростью света на встречу свету, пространство для Наблюдателя должно либо сжаться в ноль, либо свет должен иметь бесконечную скорость, а как иначе объяснить бесконечную частоту! В свою очередь бесконечная частота означает отсутствие периодичности, то есть волны как таковой, в том числе и света как электромагнитной волны! А в случае, когда Наблюдатель движется от источника, свет его догнать не сможет и частота станет равна нулю. Но ведь, при движении со скоростью света пространство в движущейся системе должно сжаться в ноль, а значит частота света также, как и в случае движения навстречу свету, стать бесконечной! Тогда, чтобы свет не догнал Наблюдателя в сжавшемся пространстве, свет должен исчезнуть. Нет, конечно я уже сталкивался и с аргументом об «остановке времени» при движении со скоростью света, только если во втором случае, это и позволяет обосновать недогонку светом Наблюдателя, то бесконечная частота в данном случае невозможна, так как вместе со временем должен остановиться и свет. К тому же, в общей формуле А. Эйнштейна для эффекта Доплера, выражение под корнем (1-υ2/c2) будет равно нулю при движении со скоростью света в любом направлении, а значит ν' = ∞ при движении со скоростью света не только навстречу ему, а в любом направлении!
Естественно в реальном пространстве ничего подобного не будет.
Нет, свет конечно же не догонит Наблюдателя, двигающегося в том же направлении со скоростью света и выше, но пространственные и временные метаморфозы здесь будут абсолютно не причем. Не догонит по банальной причине – потому, что будет распространяться в общем пространстве (общем для света и Наблюдателя), с одинаковой или меньшей скоростью.
В реальном пространстве для случая бесконечно удаленного источника света от двигающегося Наблюдателя, частота воспринимаемого света будет рассчитываться по обычной формуле:
ν' = ν (с+υ cosϕ)/с
при движении наблюдателя к источнику,
и
ν' = ν (с–υ cosϕ)/с
при движении наблюдателя от источника.
И еще, А. Эйнштейн в своей статье совершенно не рассмотрел эффект Доплера для случая движения источника, и неподвижного Наблюдателя. Ведь эта ситуация принципиально отличается (конечно в реальном, а не в виртуальном Эйнштейновском пространстве) от ситуации с движущимся Наблюдателем и неподвижным источником. И как раз в такой ситуации возможно определить зависит ли распространение света от движения источника или нет. Только необходимо правильно определить источник. А. Эйнштейн путем сведения всего и вся к относительным движениям, отождествил оба случая и на этом остановился. Вместе с тем, при движении источника механизм возникновения изменений частоты излученного и принимаемого периодического сигнала отличный от случая движения Наблюдателя.
В случае движения только Наблюдателя изменение частоты принимаемого сигнала происходит в следствии изменения времени между встречами с ним одинаковых фаз сигнала, так как изменяется скорость совместного прохождения сигналом и Наблюдателем длины волны (расстояния между состояниями сигнала с одинаковыми фазами), в то время как ни длина волны, ни пространственная скорость самого сигнала не изменяются. И в этом случае принципиально невозможно достижение бесконечной частоты, при движении Наблюдателя с конечной скоростью, даже превышающей скорость сигнала.
Когда движется источник сигнала все интереснее.
Сначала необходимо определиться, что именно является источником сигнала. Возможно два варианта: либо источником сигнала является процесс взаимодействия объекта-инициатора и какой-либо окружающей среды, либо источником сигнала является непосредственно сам объект. При этом необходимо разделить понятия скорости излучения и начальной скорости распространения сигнала. Скорость излучения сигнала – это скорость сигнала именно относительно источника, приобретаемая сигналом в процессе излучения. Начальная скорость распространения – это скорость, с которой излученный сигнал начинает распространение в пространстве, в котором, как минимум, движется и его источник.
В случае если, сигнал появляется при взаимодействии среды и объекта, то скорость излучения сигнала определяется особенностями данного процесса и именно относительно места осуществления процесса, а начальная скорость распространения будет определяться параметрами среды и особенностями ее взаимодействия с сигналом. В данном случае принципиальным для возникновения эффекта Доплера является движение объекта-инициатора и/или Наблюдателя относительно среды. Если объект и Наблюдатель неподвижны относительно среды, то частота излученного и принятого сигнала будет одинакова. случай неподвижного источника и движущегося Наблюдателя уже был рассмотрен. А вот при движении объекта-инициатора или объекта‑источника происходит следующее.
При движении объекта-инициатора будет изменяться длина волны излучаемого сигнала, так как за время между созданием однофазных состояний сигнала объект-инициатор успеет сместиться, из-за чего и изменится расстояние между соседними однофазными состояниями сигнала. В этом случае изменяется сам излучаемый сигнал. Выражение для эффекта Доплера для случая совпадения направлений изучения сигнала и движения объекта-инициатора имеет вид: ν' = ν c/(c-υ). Очевидно, что в этом случае частота принимаемого сигнала может стать бесконечной при движении объекта-инициатора со скоростью равной по направлению и значению скорости излучения сигнала. Правда, тогда Наблюдателю будет явно не до определения частоты сигнала, из-за столкновения с его объектом-инициатором.
