Сергей Александрович Гурин
Специальная теория относительности – гениальное озарение или математическая фантазия?
При движении потока у него есть и статическое и динамическое давление и справедливы все предположения. Но если поток не движется (это когда крыло движется в потоке), то и нет никакого разделения давления на статическое и динамическое, нет никакой разности скоростей потока над и под крылом, а значит механизм создания подъемной силы движущегося в потоке (а не наоборот) крыла иной.
Вот как, по моему мнению, это на самом деле. В движущемся потоке (аэродинамическая труба) поверхности неподвижного крыла и не изменяющие своего направления струи потока создают каналы, и все соответствует закону Бернулли – с ростом динамического давления (при росте скорости потока) падает статическое, под крылом скорость потока меньше чем над крылом и подъемная сила есть (рисунок № 24).
Рисунок № 24. Схема течения потока вокруг крыла в аэродинамической трубе.
Однако в случае, когда крыло движется в неподвижном потоке (самолет летит), то скоростей потока над крылом и под крылом нет вообще и говорить об их разнице, создающей разницу давлений мягко сказать некорректно. Разница давлений создается из-за того, что крыло, раздвигая собой воздух, оставляет за горбом своего профиля разрежение, а под собой наоборот повышенное давление (рисунок № 25).
Рисунок № 20. Движение крыла в неподвижном воздухе. Желтыми точками обозначена зона разрежения.
Ко всему прочему, крыло еще и перенаправляет поток вниз. Это подтверждается и тем, что спутная струя от самолета всегда уходит вниз. Да и попробуйте взять что-либо плоское и провести этим предметом в воздухе немного наклонив задний край вниз, предмет будет тянуть вверх, а если наклонить передний край, то тянуть будет уже вниз. Хотя у плоского предмета пути воздуха, что снизу что сверху одинаковы.
Снова пример абстрактной математической относительной симметризации реальных процессов.
ФОТОНЫ ВЕЗДЕ.
Теперь, учитывая ранее сделанный в статье вывод о фотонах, как о заряженных частицах, не могу не предположить, что заряд элементарных частиц создается их облаком вокруг какого-то нейтрального ядра. В случае электрона и позитрона это допустим нейтрино. В случае протона – нейтрон. Для других частиц это либо свои ядра, либо комбинация других. Так же очевидно, что фотоны должны быть разной полярности. Назову их электронными и протонными. И тогда рентгеновское излучение это скорее всего поток протонных фотонов, которые ведут себя зеркально электронным. Например, при преломлении их потока на границе сред. Также могут проникать в электронную оболочку атомов, так как не отталкиваются от облаков электронных фотонов. Металлы не пропускают электронные фотоны, из которых состоит обычный свет, так как они отталкиваются от облаков электронных фотонов, которые в металлах более плотные из-за их структуры и характерных атомных связей.
Передача электрического или магнитного взаимодействия осуществляется фотонами. Тогда скорость света – это максимальная скорость этой передачи, не зависимо от затрачиваемой энергии. И разгон электрическими или магнитными силами, похож на разгон звуковой волной. Если пытаться разгонять объект воздействуя на него звуком, то даже достичь скорость звука не удастся, не зависимо от звуковой энергии, причем чем ближе к скорости звука, тем большая энергия звука будет требоваться, и не только для дальнейшего разгона, но и просто для поддержания достигнутой скорости. Также и в ускорителях – чем ближе к скорости света необходимо разогнать объект, тем больше энергии надо, но скорость света частица не превысит. Нужны принципиально другие методы (это как обычный пропеллерный самолет не может лететь горизонтально быстрее чем скорость звука, да даже со скоростью звука не сможет).
Кроме того, потоком частиц вполне объясняется красная граница фотоэффекта. Поток частиц своими пучностями постепенно накачивает энергией электроны, которые все дальше и дальше сходят со стабильных орбит. И если это происходит с недостаточной частотой, то электрон просто успевает сбросить лишнюю энергию и уйти на любую стабильную орбиту. А вот если частота достаточна или больше чем нижняя граница, то электрон не успевает сбрасывать энергию и накачавшись отрывается от атома. Либо, если пучности фотонов приходят к атомам с недостаточной частотой, то электроны не попадают под их удар, а успевают увернуться в своем движении на орбитах. И даже если какому-то фотону и удается немного «подогреть» электрон, то при пропуске следующего удара последний успевает «остыть».
Излучение проводника с переменным током можно объяснить, срывом внешнего вихря, закрученного вокруг двигающихся зарядов, при смене направления их движения, из-за инерции фотонов (масса которых не равна нулю). И тут интересная мысль, что скорость света и есть скорость с которой фотоны вращаются вокруг зарядов. Тогда при срыве они разлетаются по касательной как раз с линейной скоростью вращения, то есть со скоростью света.
ОБЩАЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ.
Разбирая вопросы СТО невозможно не коснуться и обшей теории относительности. В истоках её создания мне явно видится очередной пример ухода от реальности мира к его математическому представлению. И самым важным является сведение реальных объектов к материальным точкам при рассмотрении их взаимодействий. Да, этот подход вполне оправдан если размер объекта совершенно не значителен, по сравнению с расстояниями между ним и другими объектами, либо, когда учет размеров не принципиален для точности расчетов. Но если полученные таким образом зависимости применять для расчетов движения реальных объектов, могут выявиться расхождения с результатами фактических наблюдений. В отдельных случаях приводящие к выводу о несостоятельности ранее полученных законов в общем случае.
Что и произошло в случае с классической теорией тяготения Ньютона, которая, до относительно недавнего времени, полностью и с большой точностью объясняла движение тел в Солнечной системе. Расстояния в этих взаимодействиях в подавляющем большинстве случаев настолько превышает размер объектов, что сведение их к материальным точкам вполне оправдало себя при создании первоначальный математической модели. Потом обнаружилось несоответствие наблюдаемых характеристик орбиты Меркурия и расчетных значений. Пусть небольшое, но принципиальное. Прецессия орбиты в действительности больше чем получается из расчетов. Попытки объяснения этого способствовали рождению общей теории относительности (конечно с учетом уже принятой СТО), одно из утверждений которой, заключается в том, что любое тело создает искривление пространства-времени (какой заумный термин, кстати придуманный специально для СТО, и их создатели были близко знакомы). И чем массивней объект, тем больше искривляется это пространство-время.
Но посмотрим на характеристики взаимодействия Меркурия и Солнца (как основного) без предвзятости и навязанных постулатов: большая полуось эллипса орбиты 58 000 000 км, диаметр Меркурия около 5000 км, плотность примерно равна средней плотности Земли. Так как размеры орбиты значительно больше чем размеры планеты (примерно в 11600 раз), а планета, в виду высокой плотности, должна быть довольно однородна, то саму планету как материальную точку рассматривать вполне справедливо. Но другая сторона взаимодействия, в основном и определяющая движение Меркурия – Солнце? Средний диаметр последнего уже 1 400 000 км, что составляет 2,5 % от полуоси орбиты Меркурия, а в афелии это уже 2,8%. В этом случае не учитывать движение масс Солнца, которые вращаются вокруг Солнечной оси, уже нельзя. Да еще и достоверных сведений о строении Солнца и распределении его масс и магнитных сил (а, как считают, Меркурий, в большей своей части, состоит из железа, и значит может испытывать и магнитное воздействие Солнца) им создаваемых вообще нет, только предположения. Учитывая, что массы Солнца движутся в том же направлении что и Меркурий по орбите (так же направлена и прецессия), а угловая скорость их вращения в 1,72 раза выше, просто напрашивается вывод о том, что солнечные массы, опережающие планету, подтягивают её за собой. Это и приводит к дополнительному смещению вектора орбитальной скорости и увеличению скорости прецессии орбиты Меркурия. Данное влияние в классической теории Ньютона не могло учитываться, так как Солнце в ней также принимается за материальную точку. Выходит, проблема не в несправедливости теории Ньютона, а в границах применимости данной модели.
А значит и необходимость создания, и справедливость общей теории относительности под большим вопросом. Кроме того, космологическое красное смещение объясняется в ней расширением пространства, а его объясняют существованием некоей темной материи. А ранее в статье уже было дано объяснение красному смещению с точки зрения определения света как потока заряженных частиц. И вот еще одно из утверждений ОТО. Эквивалентность массы инертной и массы гравитационной (совершенно кстати не новый), но вывод Эйнштейна что гравитация – это проявление искривления пространства-времени?!
Эта эквивалентность однозначно показывает лишь то, что масса проявляется только в присутствии гравитационных сил, также как электрический заряд обнаруживается только в присутствии электрических и магнитных, или иначе – если на объект действуют гравитационные силы, то он имеет массу. И то, что свет отклоняется возле очень массивных объектов как раз и свидетельствует о том, что фотоны имеют массу отличную от нуля, а не то, что массивный объект искривляет пространство (и поведение света сейчас преподноситься как доказательство этого).
Ситуация с Меркурием, очередная иллюстрация некорректной замены физических объектов математическими абстракциями. Конечно, в общем случае, для больших расстояний, замена объектов материальными точками и привязка системы координат для расчета их движения к самой значимой, обеспечивает достаточную точность. Но при уменьшении расстояний, на которых определяется взаимодействие, до сопоставимых с размерами объектов, необходимо учитывать характеристики, определенные природой объектов – их размеры, структуру, а также самостоятельные движения.
А вообще это относиться не только к случаю СТО и ОТО. Это касается всеобщего подхода.
Пример, для рассмотрения движения автомашины выбирают систему отсчета, связанную не просто с Землей, а даже с конкретной точкой на её поверхности. В этом случае становиться возможным учитывать только те силы, которые связаны с движением автомашины относительно поверхности. А связанные с движением самой Земли в лучшем случае заменяются абстрактными силами инерции, действующими на объект. Эти силы вроде-бы не имеют источника и не подпадают под определение силы Ньютона. Это тоже продукт подхода упрощения. Да и для расчета этих сил инерции используют все тоже обычное уравнение Ньютона.
Не буду углубляться в описание понятия сил инерции, приведу наиболее частые примеры (хоть данные сведения взяты из Википедии, они вполне соответствуют описаниям и в обычной литературе).
При ускорении автомобиля, в системе, связанной с ним, незакреплённые предметы внутри получают ускорение в отсутствие какой-либо силы, прикладываемой непосредственно к ним.
При движении тела по орбите, в связанной с телом системе отсчета тело покоится, хотя на него действует ничем не сбалансированная сила гравитации, выступавшая в качестве центростремительной в той системе отсчета, в которой наблюдается вращение по орбите.
Для восстановления возможности применения в этих случаях привычных формулировок законов Ньютона и связанных с ними уравнений движения для каждого рассматриваемого тела оказывается удобно ввести фиктивную силу – силу инерции – пропорциональную массе этого тела и величине ускорения системы координат, и противонаправленную вектору этого ускорения. С использованием этой фиктивной силы появляется возможность краткого описания реально наблюдаемых эффектов в неинерциальной системе отсчёта (в разгоняющемся автомобиле): «почему при разгоне автомобиля пассажира прижимает к спинке сиденья?» – «на тело пассажира действует сила инерции». В инерциальной системе координат, связанной с дорогой, сила инерции для объяснения происходящего не требуется: тело пассажира в ней ускоряется (вместе с автомобилем), и это ускорение производит сила, с которой сиденье действует на пассажира.
Сила инерции на поверхности Земли. На рисунке № 26 показана условно совмещённая картина действующих сил для наземного (НСО) и стороннего (ИСО) наблюдателей.
Рисунок № 21. Движение материальной точки на поверхности Земли.
В ИСО тело, находящееся на поверхности Земли, испытывает центростремительное ускорение AC, по величине совпадающее с ускорением точек поверхности Земли, вызванным её суточным вращением. Это ускорение, в соответствии со вторым законом Ньютона, определяется воздействующей на тело центростремительной силой C (зелёный вектор). Последняя складывается из силы гравитационного притяжения к центру Земли G0 (красный вектор) и силы реакции опоры B (чёрный вектор). Таким образом, уравнение второго закона Ньютона для рассматриваемого тела в случае инерциальной системы отсчёта имеет вид MAC=C или, что тоже самое, MAC=G0+B.
Для наблюдателя, вращающегося вместе с Землёй, тело неподвижно, хотя на него действуют в точности те же силы, что и в предыдущем случае: сила гравитации G0 и реакция опоры B. Противоречия здесь не возникает, поскольку в НСО, каковой является вращающаяся Земля, применять второй закон Ньютона в обычной форме неправомерно. Вместе с тем в НСО возможно ввести в рассмотрение силы инерции. В данном случае единственной силой инерции является центробежная сила A (синий вектор), равная произведению массы тела на его ускорение в инерциальной системе отсчёта, взятому со знаком минус, то есть − MAC. После введения этой силы уравнение движения тела, приведённое выше, преобразуется в уравнение равновесия тела, имеющее вид G0+A+B=0.
Сумму сил гравитации G0 и центробежной силы инерции A называют силой тяжести G (жёлтый вектор). С учётом этого последнее уравнение можно записать в виде G+B=0 и утверждать, что действия силы тяжести и силы реакции опоры компенсируют друг друга.
А теперь разберем примеры:
1. Движение незакрепленного предмета в автомобиле в системе автомобиля, бесспорно как раз и есть пример той самой силы инерции, связанной с сохранением телом своего состояния, однако даже в этом примере учтены не все силы: сила трения предмета о части автомобиля (не в воздухе же он висит), да и сам воздух в автомобиле тоже обладает инерцией, и при ускорении ведет себя также, как и указанный предмет, сила гравитации и не только между предметом и Землей, но и между автомобилем и предметом… дальше перечислять не буду. А в системе дороги не учитывать эти силы можно лишь в том случае если весь автомобиль со всем содержимым считать единым объектом. Если же рассматривать того же пассажира отдельно, то в любом случае необходимо учитывать его инерцию, иначе в результате чего будет происходить деформация спинки сиденья?
2. Предмет на орбите в своей системе покоится, а значит на него уже не действуют никакие силы или их действие уравновешено. Значит не нужно и силу гравитации учитывать. Движение можно рассматривать только в той системе, в которой оно существует. В системе где тело покоится и рассматривать то нечего, кроме самого тела конечно. А во внешней системе на него уже действует и сила гравитации (которая как раз и является центростремительной в данной системе) и та самая сила инерции, которая сопротивляется силе гравитации и пытается сохранить движение тела по прямой касательно орбиты.
3. В приведенном примере с материальной точкой (МТ) на поверхности Земли (рисунок № 26), вообще все перевернуто. Почему рассмотрение начинается с силы реакции поверхности? Она вообще учитываться должна в последнюю очередь. Рассмотрение должно начинаться с того, что во внешней системе (при этом данная система, с учетом определенных в ней сил, должна двигаться вместе с Землей по орбите) МТ двигается вместе с поверхностью Земли. Вследствие инерции МТ будет стремиться сохранить прямолинейное движение по касательной к окружности вращения в плоскости перпендикулярной оси вращения. Сила, появляющаяся в следствии этого, и есть единственная в данном случае сила инерции, которая имеет свой источник – это стремление тела сохранить свое положение в пространстве или прямолинейное движение. На противодействие этой силе будет расходоваться часть силы гравитации, которая и будет той центростремительной силой, заставляющей МТ искривлять свою траекторию, которую можно рассчитать по известной всем формуле. Она будет равна и противоположна силе инерции. Сила же реакции поверхности будет создаваться вследствие действия на МТ оставшейся части силы гравитации.
А в системе, вращающейся вместе с Землей, на МТ, вообще действуют только две силы: 1 – придавливает МТ к поверхности и 2 – сила реакции последней не позволяет МТ провалиться. А силы связанные с вращением Земли, вообще рассматриваться не должны, так как в данной системе такого движения не существует. Сила инерции просто сделает силу гравитации несколько меньше.
Стремление, ради упрощения, к замене реальных сил какими-то фиктивными, приводит к выводам о том, что существуют силы, которые якобы появляются сами по себе, что происходит при замене реального движения математической моделью. Это произошло и в случае полей электромагнитных сил, которые якобы могут существовать сами по себе и порождать сами себя. Рассмотрение движения как физического процесса возможно только в системах отсчета связанных с пространством, в котором единственной силой инерции, участвующей в рассматриваемом движении, остается сила, препятствующая изменению положения покоящегося тела либо изменения его прямолинейного и равномерного движения.
