Пространство – время в новой теории относительности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пространство - время в новой теории относительности

Аннотация

Вместо четырехмерной системы отсчета (три пространственные координаты метрические и четвертая времени), положение точек пространства в новой теории относительности (НТО) задается трехмерным вектором, в котором расстояние оценивается временем прохождения его импульсом света. Форма движущегося объекта здесь искривляется, находящийся на объекте наблюдатель видит эту форму в искаженном виде так, что искривление пространства исправляется. Наблюдатель видеть искривления пространства не может. НТО закрывает «теорию» Эйнштейна и открывает дорогу в новую физику, в которой основой материального мира является эфир.

1. Пространство - время движущегося объекта

В классической механике движение задается в четырехмерной системе отсчета (СО), в которой три пространственные координаты метрические и четвертая времени. Теория Эйнштейна преобразует время в мнимое расстояние, добавляя еще пятую координату. В новой теории относительности (НТО) [1] пространство трехмерно. Положение объектов в СО задается трехмерным вектором, в котором расстояние оценивается временем прохождения его импульсом света и рассматривается с позиции наблюдателя, расположенного в начале СО.

В теориях относительности действует принцип постоянства скорости света. У неподвижного объекта скорость света в свободном пространстве по всем направлениям одинакова. Если СО принадлежит неподвижному объекту и из него наблюдаются другие объекты, которые тоже неподвижны, то импульсы света между этими объектами движутся в прямом и в обратном направлениях по общему маршруту и имеют одинаковое время своего движения. Такое СО воспринимается сознанием как обычное метрическое пространство, наблюдаемое в нем движение других объектов абсолютно (в отличие от СО подвижных объектов такое СО называем абсолютным - АСО).

Свойства АСО аналогичны свойствам инерциальной СО (ИСО) в СТО. Время расположенных в АСО неподвижных объектов идет синхронно с временем его наблюдателя, как это происходит в ИСО. Синхронизация времени обеспечивается обычными способами: перемещением между объектами синхронизированных часов или передачей времени между объектами световыми синхроимпульсами. Импульсы света могут нести время, позволяя измерять длительность своего движения. Если находящиеся в АСО объекты синхронно излучают световые импульсы, то расположенный в начале координат наблюдатель принимает их последовательно, согласно расстоянию до объектов. Движение света в свободном пространстве рассматривается в НТО как движение времени. В отличие от света время распространяется не только в прозрачной среде, но по всему пространству с постоянной скоростью света и образует временное пространство. Время бесконечно, бесконечно и временное пространство. Принимаемое наблюдателем время исходит из бесконечности и образует поток наблюдаемого времени, который, сходится к наблюдателю со всех сторон временного пространства со скоростью света, показывая расположение объектов в АСО согласно времени прохода через наблюдаемые объекты. Пришедшее к наблюдателю время фиксируется им в качестве собственного времени, затем удаляется от него в бесконечность в качестве прошлого времени.

Координатная точка СО является событием, которое показывают положение объекта во временном пространстве в заданный момент времени. Если положение объектов задано в синхронное время, то события синхронны. Совокупность синхронных событий в АСО образует протяженные неподвижные объекты. Промежуток времени, за который свет преодолевает расстояние между синхронными событиями (точками протяженного объекта), является наблюдаемым временем в привязанных к этим событиям АСО. Наблюдаемое время между неподвижными объектами одинаково в прямом и обратном направлениях наблюдения и является аналогом расстояния между объектами. Обычное метрическое пространство в сознании человека создается зрительным восприятием окружающего мира и является образной моделью АСО.

АСО является абстрактным понятием, которое становится реальным, когда привязано к неподвижному материальному объекту. В реальности материальные объекты движутся, в них используются движущиеся СО. В СО движущегося объекта положение координатных точек задается также, как в АСО - временем движения импульса света между координатной точкой и началом координат. Это время может измеряться в прямом или обратном направлениях и СО бывают двух типов. Если используется время движения приходящего импульса к находящемуся в начале СО наблюдателю (наблюдаемое время), то СО называем СО наблюдаемого времени (СОН). Если расстояние до наблюдаемого объекта измеряется уходящим (прошедшим) временем движения импульсов от наблюдателя к наблюдаемому объекту, то имеем СО прошедшего времени (СОП). СОН и СОП занимают ограниченную область временного пространства, занимаемую движущемся объектом.

Скорость света в движущемся объекте измеряется отношением пройденного светом расстояния ко времени его прохождения. В то же время расстояния измеряются временем его прохождения импульсом света. Из этих условий следует принцип постоянства скорости света. По этому принципу скорость света у движущегося объекта, измеряемая отношением наблюдаемого расстояния к наблюдаемому времени его прохождения светом, не зависит от скорости движения объекта и равна скорости света в АСО.

Когда расположенный в АСО неподвижный наблюдатель наблюдает за положением относительно него неподвижного объекта, наблюдаемое время этого объекта идет синхронно с собственным временем наблюдателя. При движении объекта начинает сказываться эффект Доплера, синхронность нарушается. В НТО [1] эффект Доплера характеризуется доплеровским показателем трансформации времени (ДОПТ), который отличается от получаемого по теории Эйнштейа. В теории Эйнштейна влияние эффекта Доплера на распространение электромагнитных волн рассматривается ошибочно.

2. Эффект Доплера при распространении электромагнитных волн

Эффект Доплера проявляется в изменении частоты и периода колебаний электромагнитной волны, регистрируемый приемником, вследствие движения источника волны и приемника.

На рисунке 1 показано изменение периода электромагнитных колебаний, поступающих в приемник (П) от излучателя (И) в зависимости от движения излучателя и приемника в пространстве. Электромагнитные импульсы здесь движутся в свободном пространстве вдоль оси t, показывающей время движения импульсов. Излучатель выдает в пространство электромагнитные импульсы, период которых в излучателе равен T₀. Рассмотрены варианты движения приемника и передатчика:

а) Излучатель и приемник остаются неподвижными. В этом случае расстояние между приемником и передатчиком постоянно, импульсы распространяются в пространстве с заданным излучателем периодом T₀, и этот период сохраняется неизменным в приемном устройстве.

б) Излучатель движется в направлении приемника вдоль оси t со скоростью v₁, приемник остается неподвижным. В этом случае излучатель за время периода следования импульсов T₀ смещается на расстояние v₁T₀. От этого смещения период времени между импульсами в пространстве меняется на величину dT_v1, равную

(1).

Длительность периода между импульсами в приемнике (T_v1) совпадает с их периодом в пространстве, и отличается от периода в излучателе на приращение периода dT_v1

(2).

В более общем случае, когда направление от источника к приемнику задается ортом , а скорость источника вектором (показано на рис. 2д) длительность периода между импульсами в приемнике (T_v1) определяется формулой

(3).

в) Излучатель остается неподвижным, приемник движется по направлению движения импульсов от излучателя к приемнику вдоль оси t со скоростью v₂. В этом случае период времени между импульсами в пространстве такой же, как в излучателе. Импульсы движутся относительно приемника со скоростью с-v₂, и длительность периода времени между импульсами в приемнике (T_v2) меняется относительно их длительности в пространстве обратно пропорционально этой относительной скорости

(4).

В более общем случае, когда направление от источника к приемнику задается ортом , а скорость приемника вектором (показано на рис. 2д) длительность периода между импульсами в приемнике (T_v2) определяется формулой

(5).

г) Излучатель и приемник находятся в движении. Излучатель движется вдоль оси t со скоростью v₁, приемник в этом же направлении со скоростью v₂. В этом случае период времени между импульсами в пространстве определяется формулой (3), в приемнике его величина изменится согласно (5), совместное движение излучателя и приемника дает общий результат преобразований периода T_v3

(6).

д) Самый общий случай, когда и источник электромагнитных волн, и приемник движутся с произвольными скоростями, направление от источника к приемнику задается ортом , скорость источника вектором , и скорость приемника вектором , период времени между импульсами в приемнике T_v определяется формулой

(7).

Действие эффекта Доплера на распространение электромагнитной волны совпадает с его действием на распространении звуковых волн в акустике [2].

Искривление пространства движущегося объекта

Примеры СО движущегося объекта и результаты трансформации его времени показаны на рис. 3. Здесь приведено АСО, в котором движется протяженный объект с расположенными на нем точками А и В. Точки соединены осью, по которой в направлении орта t⁰ от А к В течет время (t), его носителем могут быть импульсы света. К точке В привязана СОН, из которой наблюдается положение точки А (время движения импульса света от А к В). Объект вместе с точками А, В движется в АСО под углом к оси времени поступательно, с постоянной скоростью (V). Одновременно с объектом эту скорость получают точки А - (V_A) и В - (V_В), направления их движения показаны на рисунке. Время движения импульса света от А до В у остановленного объекта равно Т. За время Т движущийся объект смещается в АСО в направлении движения на расстояние T*V/c, в результате чего точки А, В принимают положение А₁, В₁.

Точка А в АСО движется и может рассматриваться как движущийся источник световых импульсов, распространяющихся в привязанной к А СОП. Заданный в АСО промежуток времени Т в СОП трансформируется в приведенный к СОП промежуток времени Т_п по заданному в (3) закону

(8).

В СОП, привязанной к точке А, по трассе АВ течет то же время, что в СОН, привязанной к точке В. Общий для СОП и СОН промежуток приведенного времени Т_п трансформируется приемником наблюдателя СОН в промежуток наблюдаемого времени Т_н по закону, заданному в (5)

(9).

Проходящее через движущейся объект время между точками А, В трансформируется дважды: при подходе к наблюдаемой точке А и при выходе на наблюдателя в точке В. В рассматриваемом случае, когда точки А и В движутся с одинаковой скоростью, трансформация времени наблюдателем компенсирует трансформацию времени в движущемся объекте. Наблюдаемое расстояние между точками Т_н совпадает с расстоянием между точками в неподвижном объекте Т.

(10)

Полученное равенство раскрывает замечательное свойство движущегося объекта, которое называем постоянством хода времени. Согласно ему наблюдаемое время движения света (расстояние) между точками движущегося объекта при его равномерном поступательном движении не зависит от скорости движения объекта. Свойство действительно при постоянстве скорости объекта за время движения света на протяжении его длины.

Особенности трансформации времени и линейных размеров движущегося объекта видны на примерах вариантов движения. На рис. 3 показаны примеры трансформации размеров, имеющих направленность направления движения объекта. Объект прямоугольной формы, например, встроенный в измерительную установку кусок оптического тракта, имеет контрольные точки А, В. Между точками А, В у неподвижного тракта свет идет в течении времени Т. Тракт движется в АСО вдоль оси t со скоростью V.

На рис. 3а от наблюдаемой точки В к расположенному в точке А наблюдателю движутся периодические импульсы света, несущие время (в качестве периодических импульсов света могут использоваться электромагнитные волны). Промежутки времени между импульсами разделены штрихами, импульсы света помечены точками на штрихах. Свет и время движутся в АСО со скоростью света (с), их движение не зависит от положения и скорости движения оптического тракта. Продолжительность времени движения импульсов в оптическом тракте складывается из числа размещенных в нем периодов времени между импульсами. Число периодов в тракте, не зависит от движения тракта, соответственно время движения света на заданной длине движущегося оптического тракта совпадает с временем движения света в неподвижном тракте (постоянно), выполняется принцип постоянства хода времени.

Линейный размер тракта измеряется промежутком времени движения в нем импульса света. Преобразование координат движущегося объекта при переходе из АСО в СОП или СОН производится трансформацией времени и ведет к трансформации линейных размеров объекта.

На рисунках 3б, 3в оптический тракт, когда неподвижен, занимает ожидаемое положение А-В, свет в нем движется в течение промежутка времени Т. На рис. 3б тракт движется в направлении скорости V, его длина определяется проходным временем , измеряемом во встречном к движению тракта времени t. Время входит в движущийся тракт со стороны точки В, поступает в привязанную к этой точке СОП и направляется к точке А. За время Т точка А в СОП смещается в направлении движения на расстояние dT и занимает положение А₁, для которого

(11).

Приведенное к СОП в точке В проходное время движения импульса в тракте определяется формулой (3), оно измеряется расстоянием В-А₁ и равно

(12)

На рис. 3в длина тракта измеряется временем движения импульса света в противоположном к предыдущему варианту направлению движения времени, от точки А к точке В. Импульс света вместе со временем здесь движется по направлению движения тракта. Приведенный к СОП в точке А промежуток времени движения импульса в тракте измеряется расстоянием А-В₁, он равен

(13)

Протяженный объект пропускает время АСО через себя. Поступающее на него время трансформируется, становится проходным, приведенным к объекту. Проходное время -- это вектор, который зависит от направления своего движения относительно направления движения объекта (проходное время анизотропно). При поступлении к наблюдателю происходит обратная трансформация времени из проходного в наблюдаемое. Наблюдаемая длина тракта Т_н, измеряется наблюдаемым временем, она получается после обратной трансформации проходного времени. Наблюдаемая длина Т_н одинакова во всех вариантах, показанных на рис. 3, и равно длине неподвижного тракта Т (выполняется свойство постоянства хода времени). За время Т тракт смещается на расстояние dT, он наблюдается в собственном СОН, здесь его наблюдаемое положение А₁-В₁, оно показано на рисунках 3б, 3в, совпадает с ожидаемым А-В.

На рис. 4 показаны особенности наблюдения за движением объекта в ортогональном направлении к движению наблюдателя. Движение происходит в АСО, наблюдатель расположен на объекте В и наблюдает за движением объекта А. На рис. 4а объект В неподвижен. Объект А движется в указанном стрелкой направлении и посылает импульсы света в направлении неподвижного объекта В. В момент прихода света к объекту В движущийся объект А занимает положение а₀. За время движения света от А к В объект А заранее занимал положение а₁. Наблюдатель СОН объекта В видит наблюдаемый объект в направлении а₁-В, которое «отстает» от направления на истинное положение объекта а₀-В.

При обратном ходе света от В к А за время этого хода объект А смещается в направлении своего движения и принимает положение а₂. Чтобы обратный импульс света попал по назначению к объекту А, он посылается в СОП объекта В с упреждением, в направлении В-а₂, и «опережает» истинное положение цели В-а₀. Эффект «отставания» наблюдаемого положения движущегося объекта хорошо виден в акустике при наблюдении за движением летящего с большой скоростью самолета. Определяемое по звуку направление на самолет может заметно отставать от визуального (истинного) направления на него. Эффекты «отставания» и «опережения» электромагнитной волны известны в локации при наблюдении за движением летящих с большой скоростью объектов.

доплер электромагнитный волна эйнштейн

На рис. 4б показана АСО, в которой объект А неподвижен, объект В движется вместе с наблюдателем и привязанными к нему СОП и СОН. В СОП объекта В сам объект неподвижен, он занимает положение в₂. В движении находится наблюдаемый из В объект А, он движется в противоположном направлении к движению в АСО объекта В. В момент времени выхода импульса света из В объект А в СОП занимает начальное положение а₀. За время движения импульса света от А к В объект А в СОП смещается в направлении своего наблюдаемого движения (оно показано стрелкой) и принимает положение а₂. Направление в₂-а₀ в СОП объекта В является одновременно наблюдаемым направлением в СОН объекта А, оно «отстает» от направления на истинное положение объекта в₂-а₂ (такое «отставание» рассматривалось в предыдущем варианте рис. 4а).

В момент времени, когда объект В занимает положение в₀, объект А находится в положении а₀ и посылает импульс света в направлении движущегося объекта В. В СОН объекта В сам объект неподвижен, он занимает положение в₁. В движении находится наблюдаемый из В объект А, он движется в противоположном направлении к движению в АСО объекта В. В момент времени выхода импульса света от А к В объекта А в СОН занимает начальное положение а₁. За время движения импульса света от А к В объект А в СОН смещается в направлении своего наблюдаемого движения (оно показано стрелкой) и принимает положение а₀. Наблюдаемое направление а₀-в₁ в СОН объекта В оказывается «опережающим» относительно истинного направления на движущийся объект а₁-в₁.

Опережение положения неподвижного объекта при его наблюдаемом движении, получаемом за счет движения наблюдателя, имеет надежное экспериментальное подтверждение в астрономии под названием аберрация света. Получена она английским астрономом Бредли в 1727г [3] задолго до существования Эйнштейна с его «теорией». По этой «теории» наблюдатели двух перемещающихся между собой с постоянной скоростью объектов должны видеть движение противоположной стороны одинаково. В реальности наблюдаемое положение движущегося объекта смещено от направления на истинное положение и смещение зависит от абсолютного движения объектов наблюдения. Наблюдатели двух объектов видят движение противоположной стороны не одинаково. Неоднозначность смещения наблюдаемого положения движущегося объекта от его истинного положения является очередным убедительным доказательством ложности «теории» (множество таких доказательств приведено в [1], [4]).

Изменение размера движущегося объекта и его положения в АСО при ортогональном направлении движения к размеру объекта показано на рис. 5. В нем прямоугольный объект, образуемый куском оптического тракта А-В, движется в АСО со скоростью V в показанном стрелкой направлении. Его ожидаемое положение, когда он неподвижен, занимает ортогональное к направлению движения положение А₀-В₀, в этом положении время движения света между точками А₀, В₀ в обеих направлениях одинаково и равно Т. При движении тракта его положение зависит от СО, в котором оно определяется.

На рис. 5а положение тракта задано в привязанной к точке А СОП, его длина измеряется проходным временем движения света от точки А до точки В - Т_П, его величина определяется формулой (3). При ортогональном направлении движения тракта к направлению движения времени в неподвижном тракте время Т_П согласно данной формуле совпадает с временем движения света в неподвижном тракте Т

(14).

Направление движения света от А к В и ориентация тракта «опережает» ортогональное направление к скорости его движения А-В₀ согласно смещению тракта за время Т - dT, величина этого смещения определена в (11). Направление А-В «опережает» ортогональное направление А-В₀, привязанное к СОП в точке А, и «отстает» от ортогонального направления А₁-В, привязанного к СОН в точке В. В СОН точки В проходное время Т_П трансформируется повторно, превращается в «опережающее» его наблюдаемое время Т_н. Точки А и В движутся с одинаковой скоростью, и «опережение» наблюдаемого времени компенсирует «отставание» проходного времени движущегося объекта. Получается, что при движении объекта с постоянной скоростью его наблюдаемое в СОН положение А₁-В и размер Т_Н совпадают с аналогичными показателями неподвижного объекта А₀-В₀, Т, измеренными в АСО.

Рис. 6в показывает положение движущегося тракта, рассматриваемое во встречном к предыдущему варианту направлении движения времени. В предыдущем варианте время движется в направлении от А к В, здесь оно движется от В к А. Как и в предыдущем варианте направление тракта смещено, размер и величина смещения тракта одинаковы, а направление смещения противоположно. Наблюдаемые в СОН точки А положение и размер тракта В₁-А, как и в предыдущем варианте, одинаковы с этими показателями неподвижного тракта.

Наблюдаемые размер и положение движущегося тракта в собственной СОН во всех вариантах наблюдения одинаковы, они совпадают с ожидаемыми при его остановке. Действительное положение движущегося тракта задается проходным временем в привязанных к тракту СОП. Оно отличается от наблюдаемого положения и выглядит «криво» в сравнении с ожидаемым положением. Искривление размеров движущегося объекта указывает на искривление движущегося пространства. Объемное представление искривления пространства дает искривление движущейся сферы. На рис. 6а показана неподвижная сфера, размещенная в АСО. В центр сферы F помещен источник света, посылающий импульсы света к ее поверхности по всем направлениям. Время движения импульсов к сфере одинаково, равно Т, они достигают ее синхронно (сфера образует синхронную поверхность относительно своего центра). Отраженный от сферы свет возвращается обратно к центру, его синхронность при этом сохраняется.

На рис. 6б сфера движется со скоростью V в показанном стрелкой направлении. Из центра сферы по всем направлениям исходят импульсы света, как в предыдущем варианте. В момент выхода импульсов центр сферы занимает положение F₁. Время Т движения импульсов к сфере в привязанной к центру сферы СОП трансформируется согласно ДОПТ. Трансформация времени ведет к преобразованию синхронной поверхности неподвижной сферы в эллипсоид вращения, в котором F₁ - «задний» фокус эллипсоида, он следует за «передним» фокусом F₂ в направлении движения эллипсоида. Сферическая поверхность отражает поступающие к ней импульсы света. Сфера «искривляется» в эллипсоид, он становится отражающей поверхностью. Отраженные импульсы направляются в «передний» фокус эллипсоида F₂. Эллипсоид имеет фокусное расстояние О-F₁=О-F₂ равное смещению сферы dT (11). Большой диаметр эллипсоида А₁-А₂ равен диаметру сферы (удвоенному времени Т)

(15).

Эксцентриситет эллипсоида Е равен

(16).

За время движения импульсов света к сфере и обратно центр сферы перемещается из положения фокуса F₁ в положение фокуса F₂. Сходящиеся к F₂ импульсы сохраняют свою синхронность, расположенный у центра движущейся сферы наблюдатель видит отраженные импульсы в собственной СОН так, как они видятся при неподвижной сфере. Сфера сжимается в поперечных к направлению движения размерах, сжатие Г определяется уменьшением поперечного диаметра эллипсоида В₂-В₁, оно равно

(17).

Искривление сферы показывает искривление формы движущегося объекта, она сжимается в поперечных размерах к направлению движения в Г раз, оставаясь неизменной в продольном направлении. Находящийся на движущемся объекте наблюдатель этого искривления видеть не может, потому что видит окружающий мир в искаженном виде. Искривление пространства исправляется искажением его видения. Искривление расстояний между относительно неподвижных точек объекта и искажение их видения анизотропно, изменение положения начала СО (положение наблюдателя) ведет к изменению относительной расстановки точек объекта. При этом видение относительного положения точек наблюдателем остается неизменным. Наблюдаемые в движущемся объекте скорость света и соотношение фазовых характеристик распросранения электромагнитных волн от скорости движения объекта не зависят. Распознать скорость движения объекта находящимся внутри его наблюдателем по изменению положения относительно неподвижных его точек, изменению фазовых характеристих распространения электромагнитных волн невозможно. Искривление пространства происходит, но увидеть его по относительно неподвижным деталям внутри объекта невозможно.

НТО закрывает старую «теорию» относительности Эйнштейна и открывает дорогу в новую физику [5], в которой основой материального мира является эфир.

Литературные источники

1. А. Ф. Балашов. Новая теория относительности. 2012.

2. Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. Справочник по физике. Москва, «Наука», 1990.

3. J.Bradley, Phil.Trans. Roy.Soc., London, 35, 637 (1728)

4. А. Ф. Балашов. Новая физика.

5. А. Ф. Балашов. Новая физика. Кинематика больших скоростей. 2015.

Размещено на Allbest.ru