В погоню за светом!

Теория Относительности | http://relativity.ru | editor@relativity.ru

Колонка редактора

Здравствуйте, уважаемые читатели!

Прошу прощения, что меня так долго не было с вами — я немного занялся работой над движком для сайта. До завершения работы ещё, как вы догадываетесь, далеко.

В конце прошлого года у нас на сайте появился новый раздел — Критика. Он посвящён критике противников теории относительности. Таких людей довольно много, просто потому, что теория необычна и для стереотипного мышления её бывает трудно принять. Нам же она интересна потому, что позволяет разобрать наиболее часто встречающиеся заблуждения, возникающие при изучении теории.

У раздела критики есть свой редактор, которого зовут Архитектор. Его почтовый адрес такой ac_sh@mail.ru. Если у Вас есть теория, альтернативная теории относительности, то присылайте её ему — он её раскритикует.

Скрытые противники

Сегодняшний выпуск также будет посвящён критике. Только критиковаться будут не альтернативные теории противников Теории, а статьи её… сторонников! Да, да! Оказывается, существует такая разновидность сторонников теории, которые, с одной стороны, утверждают, что теория относительности верна, а с другой — находят в ней какие-то неточности и недоговорённости.

Короче, это такие сторонники, которые на самом деле являются скрытыми противниками.

Цель критики состоит в том, чтобы показать, что теория относительности — это не религия, не партия, которые можно выбирать. Что в неё не требуется верить, чтобы она была верна. Теория относительности — это частичное описание реальности. В своей области применимости она абсолютно верна и никогда не будет опровергнута.

Ни голосованием, ни частичным приятием, истину не умалить — она именно такая, какая она есть, и никакая другая.

Итак, человек, которого зовут Марк Алескер, написал несколько статей. Первая статья называется Сокращение размеров движущихся тел является реальностью. Как видите, автор не стал утверждать, что лоренцево сокращение кажущееся, или что его не может быть, как делают многие противники. Но он заявил кое-что другое, покруче! По сути, он отрицает принцип эквивалентности и относительность движения!

Во второй статье Почему трудно воспринимаются идеи теории относительности, автор вновь прибегает к "скрытому сторонничеству". Он соглашается с тем, что Эйнштейн прав, но заявляет, что он что-то такое не указал в своих статьях, допустил какие-то скрытые умолчания, из-за чего идеи относительности трудно воспринимаются.

В частности, автор утверждает, что в одном из примеров, давая в нём скорость пешехода относительно движущегося вагона, Эйнштейн не указывает, кто эту скорость измерил: наблюдатель из вагона или наблюдатель с платформы.

Надеюсь, большинство читателей этой рассылки уже поняли, что если скорость дана относительно вагона, то это и означает, что померил её наблюдатель, связанный с вагоном? 😉

Каждый может сам составить себе представление о статьях, а ниже приведена наша переписка с Марком.

К сожалению, по всей видимости, мне не удалось доказать Марку, что он был неправ!

Первая статья

Моё письмо

Первое.

В начале диалога Подвижного и Неподвижного Вы допускаете, на мой взгляд, ту же ошибку — непонимание понятия относительных скоростей.

Во фразах нет достаточной ясности, но можно предположить две версии того, что Вы говорите.

Первая версия. Вы утверждаете, что измерения только одного из наблюдателей согласуются с СТО. Но это не так! Неподвижный наблюдатель видит движущуюся ракету и фиксирует её сокращение — в полном соответствии со СТО. Подвижный же наблюдатель видит НЕПОДВИЖНУЮ (свою) ракету — и фиксирует нулевое сокращение. Тоже в соответствии со СТО.

Вторая версия. Вы просто демонстрируете факт того, что величина сокращения РАЗНИТСЯ для двух наблюдателей и НА ЭТОМ основании вкладываете в уста наблюдателей претензии к теории. Но в таком случае, Вам следует выдвинуть претензии и по отношению к КЛАССИЧЕСКОЙ механике! В самом деле, такая величина как "скорость ракеты" для Неподвижного наблюдателя положительна, а для Подвижного — равна нулю. Или такая величина как "расстояние до ракеты", для Неподвижного наблюдателя постоянно увеличивается (ракета улетает), а для Подвижного — остаётся равным нулю — ракета всегда рядом с ним.

Перефразируя восклицание Подвижного: "что же это за теория такая, если она предсказывает скорость (положение) ракеты только для тебя, а меня это нисколько не касается?" Отвечу: это классическая механика Галилея-Ньютона, которая даже нисколько не противоречит житейской логике!

Хочется отметить, что в связи с изобретением нового — не следует забывать и старое. Теория относительности утверждает неизменность при движении лишь ЗАКОНОВ природы, а сам ОБЛИК природы — меняется, как и в классической механике.

Второе.

В конце диалога.

Вы утверждаете, что при помощи каких-то измерений внутри ракеты можно обойти принцип эквивалентности и зафиксировать различие между гравитационным полем (однородным) и ускоренным движением. Это совершенно точно не так. В самом деле, у Вас получилось, что в равномерно ускоряющемся лифте сила инерции различается по длине лифта и даже имеет предельную величину! Это абсурд. Осталось только найти, где у Вас ошибка.

Я думаю, дело в следующим. Вы совершенно правильно заключили, что ускорения начала и конца стержня неодинаковы с точки зрения неподвижной СО. Но когда Вы привязывали эти ускорения ко времени движущегося стержня (сопутствующей ему системы отсчёта), Вы не учли того самого сдвига времени, о котором мы говорили в предыдущих письмах.

Вторая статья

Моё письмо

Вы утверждаете, что в примере Эйнштейна не оговорено, кто измеряет скорости и что если все скорости измеряет наблюдатель с платформы, то закон сложения скоростей, в Ваших обозначениях, будет выглядеть так:

W = v + w.

Это неверно.

Сначала опишем ситуацию точно. Допустим, поезд едет со скоростью 60 км в час (с точки зрения платформы), а пассажир движется по вагону со скоростью 5 км/ч (с точки зрения вагона).

Теперь вычислим скорости, если бы их измерял наблюдатель на платформе.

Скорость поезда v = 60 км/ч
Скорость пассажира w = 65 км/ч (да, да!)
Скорость пассажира с поездом W = 65 км/ч (да, да!)

Очевидно, что W никак не равно v + w.

На мой взгляд, Ваша ошибка состоит в том, что Вы предполагаете существование величины "скорость движения относительно поезда с точки зрения платформы". Но такой величины не существует. Квалификатор "относительно" как раз и даёт ответ, кто проводил измерения. Не может быть, что величина дана относительно поезда, но с точки зрения платформы. Это нонсенс, так как "относительно", "с точки зрения" и "по наблюдениям ИМЯРЕК" — это синонимы.

Скорость — это параметр механического движения тела, его физическая характеристика. Разница в скоростях — это не физическая характеристика какого либо тела, а геометрическая характеристика процесса изменения их расположения. Теория относительности изучает механическое движение, а о других видах изменений — не говорит.

Так что, в примере Эйнштейна все условия оговорены. Просто они предполагают понимание этого вопроса.

Дальше я не стал читать, так как там Вы, по всей видимости, развиваете те же мысли. Пардон.

Ответ Марка

DSK> Вы утверждаете, что в примере Эйнштейна не оговорено, кто измеряет
DSK> скорости и что если все скорости измеряет наблюдатель с платформы,
DSK> то закон сложения скоростей, в Ваших обозначениях, будет выглядеть
DSK> так: W = v + w. Это неверно.
Это абсолютно верно, а наше разночтение понятий прояснится далее.
DSK> Сначала опишем ситуацию точно. Допустим, поезд едет со скоростью 60
DSK> км в час (с точки зрения платформы), а пассажир движется по вагону
DSK> со скоростью 5 км/ч (с точки зрения вагона).
Все так за малым исключением. Это Вы написали, что пассажир движется относительно вагона со скоростью 5 км/ч с точки зрения вагона. Эйнштейн этого не писал. Но обращаю Ваше внимание на то, что скорость пассажира относительно вагона может быть измерена любым наблюдателем, в частности, находящимся в вагоне и находящимся на платформе. При измерении (вычислении) скоростей любым наблюдателем последний делит расстояние, пройденное телом, скорость которого измеряется (относительно себя ли, или относительно другого ли тела), на затраченное на это перемещение время по своим собственным часам. Вот Вам пример скорости, которая измеряется не обязательно относительно собственной системы отсчета. (Я вынужден привести этот пример, потому что Вы не дочитали статью до конца). Пример. Влево от нас летит объект со скоростью 200000 км/с, вправо — такой же объект с такой же скоростью. Это значит, что через секунду эти объекты окажутся на расстоянии 400000 км/с. Такова и скорость между этими объектами, которую измеряет наблюдатель со своей точки зрения. Она больше скорости света и это нормально: СТО не отменяет правил арифметики! Разумеется, если бы наблюдатель "сидел" на одном из объектов, то он измерил бы скорость менше 300000 км/с. Так вот, у Эйнштейна, хотя он, как и Вы, "в уме" имели верные мысли, на бумаге допустили умолчания. Это и затрудняет чтение новичками, начинающими изучать СТО. Я полагаю, что у них при изучении и так достаточно проблем, чтобы мы усложняли им жизнь, умалчивая о каких-то, на первый взгляд, элементарных моментах.

DSK> Теперь вычислим скорости, если бы их измерял наблюдатель на
DSK> платформе. Скорость поезда v = 60 км/ч Скорость пассажира w = 65
DSK> км/ч (да, да!) Скорость пассажира с поездом W = 65 км/ч (да, да!)
DSK> Очевидно, что W никак не равно v + w.
Как должно быть ясно из предыдущего, ошибка в Ваших рассуждениях состоит в том, что если скорость пассажира относительно вагона измерена наблюдателем на платформе и равна, как Вы говорите, 65 км/ч, а скорость поезда относительно платформы, измеренная этим же наблюдателем, равна 60 км/ч, то, очевидно, W в точности равно v + w , то есть 125 км/ч. Все в точности с арифметикой.

DSK> На мой взгляд, Ваша ошибка состоит в том, что Вы предполагаете
DSK> существование величины "скорость движения относительно поезда с
DSK> точки зрения платформы". Но такой величины не существует.
Да, именно в этом я абсолютно уверен. Такая величина существует. Неужели Вы никогда не встречали в трудах великих физиков, включая и Эйнштейна, выражения типа: с+v, из которых выводятся абсолютно достоверные результаты? Это как раз рассматриваемый нами случай скорости между двумя объектами, которую измеряет третий наблюдатель.

DSK> Квалификатор
DSK> "относительно" как раз и даёт ответ, кто проводил измерения.
Нет, это не так. "Кто проводил измерения" характеризуется тем, кто измерял расстояния и использовал собственное время.

DSK> Так что, в примере Эйнштейна все условия оговорены. Просто они
DSK> предполагают понимание этого вопроса.
С последним согласен: Эйнштейн предполагает понимание этого вопроса. С первым не согласен: в примере Эйнштейна не все условия оговорены.

Мой ответ

> Пример. Влево от нас летит объект
> со скоростью 200000 км/с, вправо — такой же объект с такой
> же скоростью. Это значит, что через секунду эти объекты
> окажутся на расстоянии 400000 км/с. Такова и скорость между
> этими объектами, которую измеряет наблюдатель со своей
> точки зрения. Она больше скорости света и это нормально: СТО
> не отменяет правил арифметики!

Но ведь СТО утверждает, что скорость тела не может превышать скорость света. Вы должны были читать про это! И тот несомненый факт, что СТО не отменяет правил арифметики, никак не помогает нам объяснить, как же уживается Ваша скорость в 400000 км/с и утверждение СТО! Ведь так?

Еще раз:

1. СТО утверрждает, что скорость не может превышать скорость света 2. В приведённом Вами случае получена скорость, превышающая скорость света

Противоречие? Очевидное противоречие!

Вы утверждаете, что при помощи добавочного утверждения

3_Марк. СТО не отменяет правил арифметики

Можно это противоречие устранить. Можете объяснить, как? Уверен, что это невозможно. Слишком явно утверждения 1 и 2 противоречат друг другу.

Чтобы разрешить противоречие, требуется другое утверждение:

3_Димс: под словом "скорость" в 1 и 2 понимаются разные вещи.

Видите, что ЭТО утврерждение, в отличие от Вашего, противоречие действительно устраняет? Потому что получается, что цэ не может превосходить одно, а четыремстам тысячам получилось равно другое!

Так что повторяю. Под скоростью тела СТО понимает первую производную от координаты тела по времени. Обратите внимание, не расстояния, а координаты. То, что у Вас получилась равным 400000 км/с — это НЕ скорость. Ибо нет такой координаты, которая возрастала бы с такой скоростью!

> Так вот, у Эйнштейна, хотя он,
> как и Вы, "в уме" имели верные мысли, на бумаге допустили
> умолчания.

Какие? Просто назовите, о чём умолчал Эйнштейн. Ваше предположение, что он умолчал о том, кто измерял скорости, как мы видели, неверно.

> Это и затрудняет чтение новичками, начинающими
> изучать СТО. Я полагаю, что у них при изучении и так
> достаточно проблем, чтобы мы усложняли им жизнь, умалчивая о
> каких-то, на первый взгляд, элементарных моментах.

Любой новичок в СТО должен предварительно изучить классическую механику и узнать, что понимается под термином "относительно".

> Как должно быть ясно из предыдущего, ошибка в Ваших
> рассуждениях состоит в том, что если скорость пассажира
> относительно вагона измерена наблюдателем на платформе

Нет такого понятия. Это абсурд.

> DSK> На мой взгляд, Ваша ошибка состоит в том, что Вы предполагаете
> DSK> существование величины "скорость движения относительно поезда с
> DSK> точки зрения платформы". Но такой величины не существует.
> Да, именно в этом я абсолютно уверен.

Вы ошибаетесь.

> Такая величина
> существует.

Нет, она не имеет смысла. Представьте себе, что от Вас в десять различных сторон летят десять космических кораблей со скоростями 200000 км/с каждый. Тогда суммарная скорость их удаления от вас будет 2000000 км/с. Круто? Это примерно как средняя температура по палате. Такая величина, конечно, существует, но она абсурдна.

> Неужели Вы никогда не встречали в трудах великих
> физиков, включая и Эйнштейна, выражения типа: с+v, из которых
> выводятся абсолютно достоверные результаты?

Встречал. Но эти выражения не являются тем, что называется скоростью тела.

> DSK> Квалификатор
> DSK> "относительно" как раз и даёт ответ, кто проводил измерения.
> Нет, это не так. "Кто проводил измерения" характеризуется
> тем, кто измерял расстояния и использовал собственное время.

Конечно нет. Субъективный фактор не имеет никакого отношения к объективной науке. Мы говорим "с точки зрения" или что "наблюдатель такой-то провёл такие-то измерения" только для наглядности. На самом деле мы имеем в виду только относительность. Если скорость дана относительно платформы — то и измерил её наблюдатель, движущийся вместе с платформой и никакой другой.

> DSK> Так что, в примере Эйнштейна все условия оговорены. Просто они
> DSK> предполагают понимание этого вопроса.
> С последним согласен: Эйнштейн предполагает понимание этого
> вопроса. С первым не согласен: в примере Эйнштейна не все
> условия оговорены.

Так какие условия не оговорены? Давайте предположим, что я прав, и что те слова, о которых я говорил, действительно синонимы. А ведь это всего-лишь вопрос терминологии! Готовы ли Вы отстаивать своё видение терминологии или всё-таки примкнёте к общепринятому?

Итак, если использовать общепринятое понимание понятия "относительно", то что недоговорено в условиях Эйнштейна?

Ответ Марка

DSK> 1. СТО утверрждает, что скорость не может превышать скорость света
DSK> 2. В приведённом Вами случае получена скорость, превышающая
DSK> скорость света Противоречие? Очевидное противоречие!

DSK> Вы утверждаете, что это противоречие можно устранить. Можете
DSK> объяснить, как? Уверен, что это невозможно.

Я Вам уже писал, что, не определив понятия, можно спорить о словах вечно. Но это полбеды. Можно впасть и в заблуждения, как это мы наблюдаем в нашем случае. К счастью, понятие "скорость" в науке (а не в околонаучных
кругах) в инерциальных системах отсчета (евклидова метрика)определена однозначно и не может допускать иных толкований. Я приведу Ваше же определение, которое справедливо, но содержит определенные умолчания, о которых поговорим позже:

DSK> Так что повторяю. Под скоростью тела СТО понимает первую
DSK> производную от координаты тела по времени.

Далее Вы добавляете:

DSK> Обратите внимание, не расстояния, а координаты.

Вот это замечание при евклидовой метрике пространства уже лишнее: здесь координата равна расстоянию (детали не уточняю).

Так как же объясняется кажущееся противоречие о том, будто бы скорость между некоторыми двумя телами, измеряемая наблюдателем, движущимся относительно обоих тел, может превзойти значение скорости света вплоть до его удвоенной величины? Вообще говоря, я это уже достаточно подробно и доходчиво объяснил в своей работе, которую Вы не дочитали до конца. Вкратце повторю главное. Для этого прежде всего нам надо вернуться к понятию скорости. Данное выше определение формально ничем не отличается от определения, принятого в классической механике. Однако это только внешнее сходство (оно как раз часто вводит неискушенных исследователей в заблуждение). Содержание же этого определения существенно отличается от классического. В классическом случае было "без разницы", кто при вычислении скорости измеряет расстояния (координаты) и по каким часам фиксируется время: результат всегда был один и тот же. Теория относительности показала, что если некоторый наблюдатель
(прибор) желает измерить скорость некоторого тела относительно его собственной системы отсчета (а в общем случае — относительно любого другого произвольно движущегося тела), то он не может доверять сообщениям других наблюдателей о проделанных ими измерениях, не может брать их данные о скоростях непосредственно (без пересчета по известным формулам к собственной системе), поскольку расстояния
(координаты) до движущихся тел и отсчеты времени у других наблюдателей иные. Каждый наблюдатель все измерения должен провести сам, только в этом случае он получит достоверные данные. Так что в данном нами определении скорости имеется умолчание о том, что координаты и время должны измеряться масштабами и часами, покоящимися относительно той системы отсчета, которая проводит измерения. Теория относительности показала, что если проводить измерения скорости любого материального образования относительно собственной системы отсчета, то мы никогда не обнаружим скоростей, превышающих скорость света. При этом (что очевидно, если иметь в виду оговоренное нами содержание понятия скорости), два выпущенные в противоположные стороны фотона (говорить об их скорости с точки зрения фотона вообще
бессмысленно) имеют с нашей точки зрения относительную скорость, равную удвоенной скорости света (большего значения мы не можем наблюдать никогда). Потому что эту скорость мы определяем до смешного
просто: берем расстояние (разницу координат), пройденное фотонами относительно друг друга в нашей системе отсчета, и делим это расстояние на время, отсчитанное нашими часами пока фотоны летели. Получаем значение, превышающее величину скорости света в два раза. При этом не следует "пугаться": никакого противоречия со специальной теорией относительности нет, потому что последняя говорит о пределе скорости в 300000 км/с только для скоростей, измеряемых относительно собственной системы отсчета.

DSK> Представьте себе, что от Вас в десять
DSK> различных сторон летят десять космических кораблей со скоростями
DSK> 200000 км/с каждый. Тогда суммарная скорость их удаления от вас
DSK> будет 2000000 км/с. Круто?
Такой пример можно представить себе, извините, только с "большого бодуна". Десять разных сторон есть только в одиннадцатимерном пространстве. Что касается нашего трехмерного, то десять кораблей будут лететь под углами друг к другу, поэтому их скорости не будут складываться арифметически. Между произвольно движущимися телами мы не можем наблюдать скорость, превышающую значение 600000 км/с. Об этом я уже писал в упомянутой статье.

Мой ответ

Я не стал комментировать многое, например, про то, что 10 сторон существуют только в 11 мерном пространстве. Очень трудно. Я упомянул, на мой взгляд, самое очевидное

> DSK> Так что повторяю. Под скоростью тела СТО понимает первую
> DSK> производную от координаты тела по времени.
>
> Далее Вы добавляете:
>
> DSK> Обратите внимание, не расстояния, а координаты.
>
> Вот это замечание при евклидовой метрике пространства уже
> лишнее: здесь координата равна расстоянию (детали не уточняю).

Расстояние это разность координат. Разность равна уменьшаемому или вычитаемому только в нескольких специальных случаях.

***

Вот такие дела.

Димс.

Обсуждение данного выпуска >>


Внимание! В рассылке могут использоваться рисунки и формулы. Если Вы их не видите, то просмотрите письмо, подключившись к интернету on-line, либо проследуйте на сайт в архив рассылок.


Теория Относительности | http://relativity.ru | editor@relativity.ru