Забудется ли ускорение за миллион лет?

Очередная критическая заметка, которую я вам предлагаю прочитать, написал некий Avadhuta. Приводить ее полностью я не буду, потому что хоть и "бумага все стерпит", но хватит ли терпения у читателя. Критическая статья интересна тем, что предлагает подойти к теории относительности с тыла — опровергнуть ее изнутри, пользуясь лишь формулами и следствиями самой теории. Моя задача доказать, что автором в данной статье опровергается что угодно, но не теория относительности. Полный вариант статьи вы можете увидеть здесь.

Несколько месяцев назад, когда я впервые прочитал эту критику, там в статье был вывод формулы, которая якобы выводится из СТО и показывает, что скорость света может быть бесконечной. Причем вывод этой формулы был сделан с элементарными ошибками. После моей интересной переписки с автором, он все же убрал из статьи эту формулу. Жаль, я так хотел снова "проехаться" по ней, чтобы читатели смогли увидеть, откуда корни растут 😉 Ну да ладно, в этом материале и без этого есть над чем подумать… и что опровергнуть 😉

[взято с сайта www.avadhuta.narod.ru]

Основным постулатом Теории Относительности является утверждение о постоянстве скорости света во всех инерциальных системах отсчета. Все дальнейшие формулы и выводы делаются, исходя из этого утверждения. Но в самих этих выводах содержится фатальная ошибка в логических рассуждениях. И заключается она в том, что коль скоро был сделан какой-либо вывод на основании первоначального утверждения, не производится никаких попыток доказать истинность последнего. То есть фактически Теория Относительности позволяет доказать все сделанные ей утверждения, кроме самого первого. А требуемое доказательство просто подменяется доказательствами следствий основного постулата. Итак, попробуем пройти тем же путем логических рассуждений, каким прошел Эйнштейн, но прежде чем делать какие-либо окончательные выводы, попытаемся проверить, насколько следствия основного постулата подтверждают сам постулат.

Постулат не выдуман Эйнштейном из ничего. Он лишь является обобщением экспериментальных фактов. Доказывать постулат или аксиому — бессмысленно так же как и требовать это от Эйнштейна. Чтобы опровергнуть постулат достаточно всего лишь доказать обратное путем научного эксперимента. А пока этого нет, извините, принимайте постулат как данность.

[луч света между двумя зеркалами]

Пусть мы имеем систему из двух параллельных зеркал, между которыми перемещается фотон. Последовательно отражаясь от каждого зеркала, фотон движется в пределах отрезка фиксированной длины s. Так как скорость движения фотона c конечна и численно чему-то равна, то мы можем утверждать, что за какое то время tA он совершит одно колебание.

[зигзагообразный луч света между двумя зеркалами]

Теперь предположим, что система зеркал передвигается относительно точки отсчета с некоторой скоростью v. Также предположим, что эта скорость меньше скорости света: v < c. Поскольку система зеркал с фотоном является самостоятельной, то её поведение не зависит от выбранной точки зрения, следовательно, траектория движения фотона относительно зеркал останется неизменной. В результате сложения векторов скорости движения фотона относительно зеркал и скорости движения зеркал относительно точки отсчета, мы придем к выводу, что фотон движется по зигзагообразной траектории. При этом путь, который проходит фотон между двумя последовательными отражениями, увеличивается и будет равен гипотенузе треугольника, катетами которого являются расстояние между зеркалами s и путь, пройденный зеркалами за время, прошедшее с момента предыдущего отражения фотона. Так как скорость движения фотона при этом остается неизменной, то на преодоление расстояния между зеркалами ему потребуется время tB большее, чем время tA. Соотношение tA и tB можно вычислить, исходя из формулы:

(c*tB)2 = (c*tA)2+(v*tB)2 => tB2*(c2v2) = c2*tA2 => tB = tA*(c2/(c2v2))0.5 => tB = tA/(1-v2/c2)0.5

Таким образом, чем больше скорость движения зеркал, тем меньшее количество колебаний совершит фотон за определенный период времени. nB = T/tB = T*(1-v2/c2)0.5/tA, где T – общее время движения системы.

Надо заметить, что на данный момент, мы не делали каких бы то ни было дополнительных предположений, правильность которых еще предстоит доказать. Следующим шагом, который предпринял Эйнштейн, было введение дополнительного утверждения, состоящего в том, что для компенсации изменения частоты колебаний фотона необходимо изменение скорости течения времени в движущемся объекте. Но давайте не будем делать скоропостижных выводов и рассмотрим полученную ситуацию более подробно.

Для уточнения сценария протекания событий введём дополнительные объекты. Пусть в точке отсчета имеется своя собственная система зеркал с фотоном, служащая эталоном. Обозначим эту систему точкой A. Вторая система зеркал B полностью аналогична первой и передвигается по прямой, проходящей через точку A. В начальный момент времени точки A и B находятся в одном месте и их скорость движения равна нулю. Также пусть из точки A отходит линейка L, параллельная направлению движения точки B. Одним своим концом линейка L жестко закреплена в точке A. На расстоянии S от конца линейки L имеется отметка. В процессе движения системы зеркал B вдоль линейки L, на последней оставляются метки в тех точках, где фотон отражался от одного из зеркал. А позднее эти точки соединяются прямыми линиями, что позволяет визуально отобразить траекторию движения фотона относительно линейки L. Также, пусть в системе зеркал В имеется механизм коррекции траектории фотона, действующий при ускоренном движении зеркал, который позволяет сделать статичной тракторию движения фотона относительно точки В.

[ещё зигзагообразный луч света]

Итак, предположим, что на протяжении всего эксперимента точка A находится в центре инерциальной системы отсчета. Точка B движется вдоль линейки L по следующему сценарию: в течение 1 секунды она движется с ускорением a, далее в течение миллиона лет она движется равномерно, по достижении точки S она тормозит с ускорением a в течение 1 секунды. На основании элементарных математических вычислений можно сделать вывод, что к моменту окончания торможения точки B, её скорость станет равна нулю. Далее, точка B в течение 1 секунды движется в направлении точки A с ускорением a, в течение миллиона лет она движется равномерно, и на некотором расстоянии от точки A тормозит с ускорением a в течение 1 секунды так, чтобы при достижении точки А, скорость точки В стала равна нулю.

Согласно первоначальным условиям, для преодоления точкой B расстояния от точки A до точки S на линейке L, понадобится некоторое время T. Тогда примерное количество колебаний, совершенных фотоном в точке B за это время, можно рассчитать по формуле nB = T*(1-v2/c2)0.5/tA, где v — скорость движения точки B, достигнутая ей за время движения с ускорением a. Не вдаваясь в подробности решения данного уравнения для конкретных значений ускорения a и расстояния S, мы можем сделать следующие выводы: 1) количество колебаний, совершенных фотоном в точке B за время его путешествия до точки S и обратно, будет меньше, чем количество колебаний, совершенных фотоном в точке A; 2) при некотором численном значении ускорения a, количество колебаний в точке B уменьшится на 20% по сравнению с точкой A. => nB = nA*0.8

Теперь попытаемся предсказать картину мира, наблюдаемую в точке B. Прошу заметить, что при этом мы будем пользоваться исключительно измерениями, произведенными в точке А. То есть количество колебаний фотона в точке В и все другие параметры замеряется уже после того, как эта точка вернулась обратно в точку А. Поскольку точка B некоторое время движется с ускорением, то нам предстоит сделать выбор в описании поведения различных фотонов с её точки зрения. Во-первых, можно предположить, что скорость движения всех фотонов относительно наблюдателя останется равной c. Во-вторых, можно предположить, что эта скорость изменится каким-то образом.

Рассмотрим первый вариант, полностью удовлетворяющий главному постулату (ведь 99% времени точка В является ИСО). Тогда, несмотря на ускорение, эта система отсчета будет полностью симметрична той, которая находится в точке A, и следовательно мы придем к выводу, что nB = nA/0.8. Соответственно, после того, как точка B вернется в точку A, мы получим две различные картины мира, верные на 100% и зависящие исключительно от того, какую точку зрения мы приняли. nB = nA/0.8 и nB = nA*0.8. Подобный нонсенс совершенно несовместим с реальностью. Следовательно, этот вариант неверен.

Здесь остановимся. Обратите внимание на фразу: "несмотря на ускорение, эта система отсчета будет полностью симметрична той, которая находится в точке A". Автор вдруг напрочь забывает об ускорении или предпочитает умолчать о нем. При этом его нисколько не заботит вопрос, а имеет ли он на это право? И так ли мало ускорение, чтобы о нем забыть?

Итак, рассчитаем, сколько за 1 секунду точка В теряет в скорости. Автор для примера положил, что (1-v2/c2)0.5 = 0.8. Отсюда находим v/c = (1-0.82)0.5 = 0.6. Выходит, за одну секунду точка В тормозит со скорости 0.6*с до 0! А ускорение, возникающее при торможении, равно 18 миллионам ускорениям свободного падения!! И автор утверждает, что такое ускорение оказалось настолько незначительным и незаметным, что им можно пренебречь.. Поразительно, но факт.

Однако, на что влияет ускорение? Его влияние на точку В превращает ее из ИСО в неИСО. Следовательно, мы не имеем права применять принцип симметирии (принцип эквивалентности ИСО) к точкам А и В — они просто несимметричны. Можно ли предположить, что если с точки зрения А на В действует ускорение, то с точки зрения В ускорение действует на А, и вернуть симметрию? Оказывается, нет. Ускорение, по Эйнштейну, абсолют, инвариант. И из точки А, и из В, и из любой другой системы отсчета мы можем увидеть, что ускорение действует именно на В! Точка В почувствует ускорение, в отличии от А. Поэтому они несимметричны.

Рассмотрим наблюдаемую картину во втором варианте. Фотон в точке B все время будет двигаться вдоль отрезка между зеркалами. Фотон же в точке A будет двигаться по зигзагообразной траектории. Если принять результаты наблюдения из точки A за незыблимую основу (а ничего другого и быть не может, так как после возвращения всех точек в начальную позицию, картины мира в них должны совпадать на 100%), и предположить, что время в точке B замедлилось, то получится, что фотон в точке B по-прежнему двигается со скоростью света, из-за компенсации увеличения проходимого пути замедлением течения времени. Но фотон в точке A, изменит проходимый за тот же промежуток времени путь под действием двух причин: во-первых, из-за разницы в ходе времени изменится наблюдаемая частота колебаний фотона в точке A; во-вторых, за счет поступательного движения зеркал, изменится путь, проходимый фотоном за одно колебание. (Прошу заметить, что речь идет именно об оценке длины пути и пройденного времени, а не о скорости движения фотона в конкретный момент времени. Но на основании указанных величин мы можем вычислить "среднюю скорость движения фотона за указанный период времени".) Оценим влияние, оказываемое этими причинами, на длительность пути, проходимого фотоном за определенный промежуток времени. Отношение количества колебаний в точке B к количеству колебаний в точке A обратно пропорционально отношению времени, затрачивамому на совершение этих колебаний. Отношение времени в точке B ко времени в точке A равно tB = tA/(1-v2/c2)0.5. Следовательно, отношение количества совершаемых колебаний равно nA = nB/(1-v2/c2)0.5. То есть количество колебаний в точке A будет больше, чем в точке B, что приведет к увеличению проходимого пути. Влияние же второго обстоятельства приведет к тому, что фотон вынужден будет лететь вдоль гипотенузы прямоугольного треугольника, сторонами которого будут расстояние между зеркалами и путь, пройденный зеркалами за время одного колебания. Вычисление конкретной формулы зависимости пройденного за одно колебание пути сопряжено со сложностями, так как мы сталкиваемся здесь с реляционным изменением длины линейки L, которая движется с определенной скоростью относительно точки B. Но несомненным является тот факт, что какая-то скорость движения у зеркал в точке A присутствует, и следовательно путь, проходимый фотоном за одно колебание, увеличится.

Итак, остановимся и резюмируем все то, что было написано. Сначала мы в точке А и наблюдаем за В. Скорость движения В равна 0.6с и мы увидим, что время там замедляется, значит частота колебания фотона уменьшается. При это его скорость остается постоянной и равной с. Формулы для точки А: nB = nA*0.8 и tB = tA/(1-v2/c2)0.5. Далее автор пытается предсказать, что увидит наблюдатель в точке В. У него возникают два варианта.

Первый: исходя из симметрии точек А и В, он увидит то же самое: время в А замедлится, частота колебаний уменьшится. Но автор заключает, что такой вариант противоречит реальности, т.к. когда точки А и В снова встретятся, то их картины мира будут отличаться (одновременно nB = nA*0.8 и nА = nВ*0.8). Здравый смысл утверждает, что такого быть ни в коем случае не должно. Но мы уже заметили, что первый вариант рассчитан без учета ускорения, которое нарушает симметрию точек А и В, тем самым выводит рассчет за рамки СТО.

Автор делает вывод: раз парадоксален первый вариант, то рассмотрим второй, противоположный.

Второй: точки А и В неравноправны, значит мы можем использовать формулы из А в точке В. Он поворачивает формулы и получает: tА = tВ*(1-v2/c2)0.5 и nA = nB/(1-v2/c2)0.5. Получается так: если по рассчетам А время в В замедлилось, то по рассчетам В время в А должно ускорится. Не больше ни меньше. Естественно, это приведет к абсурду…

Итак, резюмирую: первый вариант рассчитан не по ТО, значит сделанные выводы относительно неверности ТО не имеют смысла. Второй вариант можно даже не рассматривать, т.к. он сделан на основе неверного первого варианта.

Таким образом, мы приходим к выводу, что обе причины, влияющие на проходимое фотоном расстояние, приводят к увеличению длительности пути. А поскольку замеряемое в точке B субъективное время неизменно, это приводит к увеличению наблюдаемой средней скорости движения фотона в точке A. Получается, что с точки зрения B разные фотоны движутся с разной скоростью. Но при этом совершенно неясен сам механизм, с помощью которого производится "отличение" одного фотона от другого. Согласно логике Эйнштейна, пока точка В летит с постоянной скоростью, она является ИСО. Это означает, что с её точки зрения время будет замедляться в точке А. Но в момент торможения, скорость течения времени в точке А резко увеличится, и фотон там сделает большее количество колебаний, чем в точке В. Предположим, что расстояние между зеркалами фотон преодолевает за 10 секунд. Тогда возможна ситуация, что во время торможения зеркала В, оба фотона находятся в состоянии "свободного полета" и не имеют никакого отношения ни к одному из зеркал. Но вдруг, один из этих фотонов резко ускоряется, в связи с тем, что в будущем он должен отразиться от зеркала А. Одного этого уже достаточно, чтобы показать несостоятельность Теории Относительности. Ведь согласно одному из постулатов Физики как науки, настоящее не зависит от будущего.

Вероятно читателю будет интересно узнать, а как же правильно? Этот случай напоминает "парадокс близнецов", где часы заменены зеркалами и фотоном. Рекомендую прочитать так же статьи посвященные данному парадоксу на этом сайте.

Итак, сначала наблюдаем из точки А. К тому моменту, когда точка В вернется в начало линейки (в точку А), сосчитанное число колебаний, предположим, будет: для фотона А — 100, для фотона В — 80. Этот результат в момент встречи должен быть справедлив как для А, так и для В.

Теперь рассмотрим то же самое для точки В. Здесь уже не обойтись одной СТО, поэтому на помощь приходит ОТО. В первый момент путешествия В испытывает ускорение. Для В проходит лишь момент, но в точке А фиксируется 9 колебаний. Далее точка А удаляется относительно точки В, а значит время там замедляется. Когда точка В подошла к концу линейки, она насчитала у своего фотона 40 колебаний, а у чужого — примерно 41. Далее точка В моментально тормозит и ускоряется, но уже в обратном направлении. За этот момент в точке А совершается 18 колебаний. Результат: в В — все так же 40, а в А — 59. Далее точка В следует вдоль линейки к точке А. За это время в В совершается 40 колебаний, а в А — 0.8*40=32. Результаты: в В — 80, а А — 91. Но чтобы сравнить результаты, точке В нужно притормозить. За момент торможения в точке А совершается 9 колебаний, и конечный результат: в В — 80, в А — 100, что и требовалось получить.

Я изобразил обе точки зрения в графике зависимости числа колебаний от времени:

[график для точки A] [график для точки B]

Архитектор (ac_sh@mail.ru)

Обсудить>>