Новая реальность

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Новая реальность

Введённая в физику несколько столетий назад система координат дала повод несколько отойти от реального отображения окружающего мира. Искажения касались в отношении определения движения, а вернее скорости точечного объекта (материальной точки). Впрочем, по порядку.

В природе существуют две разновидности движения точечных объектов. Одна из них определена как прямолинейное движение, вторая - круговое. Сложные движения являются комбинированием перечисленных двух этих простейших. Для их рассмотрения проанализируем, каким образом определяется само движение.

Для определения всякого движения необходимо рассматривать всегда не один объект, поскольку наблюдаются следующие обстоятельства. Во-первых, любое движение во всех случаях рассматривается в относительном виде, ведь для наблюдения движения необходимо точно знать относительно чего оно будет разбираться. Отдельно взятый объект никогда не сможет определить однозначно, движется он или нет. Отсутствие других объектов делает этот процесс бессмысленным.

Второе немаловажное обстоятельство формулируется ещё проще - всякое рассмотрение любого объекта подразумевает рассмотрение его со стороны, то есть обязательно соблюдение условия наличия стороннего наблюдателя. Именно наблюдатель может делать какие-то выводы о существовании объекта. Да и вообще, объект не может быть признан существующим, если отсутствует обмен информацией между этим объектом и наблюдателем. В этом случае он просто непознаваем. А если объект не познаваем, значит он не существует, по той лишь простой причине что нечего познавать. Как не крути, реально делать выводы о существовании объекта можно только на основании результатов наблюдений. Таким образом, наблюдатель просто необходим. Ну и понятно, что само определение наблюдателя в воздухе не болтается - наблюдатель всегда материален. То есть это какой-то объект.

Прежде чем подойти к первым выводам определения движения, предоставим для сравнения уже существующее определение движению. «Механическое движение - это процесс изменения относительного положения тел в пространстве с течением времени… Таким образом говорить о том, что какое-то тело движется, можно лишь тогда, когда ясно, относительно какого другого тела - тела отсчета, изменилось его положение.» [1].

Разберём это определение на примере кругового движения точечного объекта В вокруг точечного объекта А на постоянном расстоянии R друг от друга (рисунок 1). Исходя из этих данных, можно ли определить величину движения В относительно А? Конечно можно. Из рисунка видно, что относительно А скорость объекта В равна нулю! Как же так, можно спросить, ведь мы исходили из того, что объект В двигался, а тут ни с того ни с сего остановился? Всё дело в том, что в предложенном условии говорится о движении объекта В вокруг А, но умалчивается относительно чего рассматривается это движение. Не составляет труда выяснить, что при круговом движении точечный объект В совершает движение относительно той точки на окружности, в которой находился в данный момент, причём само движение происходит при обязательном поддержании одинакового расстояния до некоторой определённой точки, являющейся центром кругового движения. В этом центре, собственно, и находится объект А, вокруг которого и рассматривается движение объекта В. Немного замудрённый взгляд на рассмотрение данного движения, но в подтверждении этих рассуждений обратим внимание на следующий момент рисунка1. Одним из элементов характеристики кругового движения может являться наличие угла б, который определяется из произвольных двух последовательных положений объекта В в процессе его движения по окружности. Вот здесь-то как раз и кроется неискренность в обрисовке действительности. Это в уме можно что-то добавить или убавить, в зависимости от фантазии. В реальности же раздвоения объекта В не наблюдается. Следовательно, для того чтобы угол всё же был построен, необходимо обязательное наличие ещё одного объекта, который расположен в точке бывшего нахождения объекта В. Так уж суждено было, хоть и не оговаривать существование ещё одного объекта на окружности, но постоянно прибегать к его услугам при исследовании подобного рода движений.

Вот и пришло время сделать предварительные выводы из наших наблюдений. Оказывается, в рассмотренном на рисунке1 круговом движении отсутствовал факт относительного бокового движения. Да и вообще, само боковое движение не имеет смысла, так как в природе наблюдаются относительные движения только приближающихся, либо удаляющихся точечных объектов. Сформулированное правило претендует на один из основных законов природы. И чтобы убедиться в этом, рассмотрим другую разновидность движения - прямолинейное движение (рисунок 2).

В предложенном для рассмотрения относительного движения на плоскости, один объект (допустим, Белка) находится в точке А, в то время как другой (Стрелка) совершает перемещение вдоль прямой линии из точки В в точку В'. Вопрос тот же самый: как определить движение одного объекта относительно другого?

Что же нам в первую очередь бросается в глаза? Оказывается, что рисунок2 в какой-то мере похож на рисунок1. А именно, здесь тоже наличие угла б характеризует движение Стрелки из точки В в точку В'. И факт существования угла также указывает на наличие третьего объекта (кроме Белки и Стрелки). И, действительно, мы вынуждены рассматривать не просто точку В', в которую уже переместилась и находится в настоящий момент Стрелка, но и точку В, из которой начиналось её движение. А так как любая рассмотренная точка на бумаге - в природе всегда какой-то реальный объект (да и на бумаге - частицы чернил!), то мы вынуждены рассматривать этот ещё один объект, расположение которого и есть наша точка В. Стало быть, если рассматривать движение Стрелки относительно Белки, не привлекая в рассмотрении любого третьего объекта, то автоматически исключается существование угла б. Таким образом, текущее положение Стрелки относительно Белки, в последовательные моменты времени, может определяться только с помощью текущих последовательных расстояний от Белки до Стрелки, а именно: R, R' и R'' (отмеченные на рисунке 2). Другими словами мы опять пришли к выводу, что при рассмотрении относительного движения только двух тел, наблюдаются только их взаимное приближение либо удаление. Но как же так? Ведь на бумаге чёрным по белому обозначена траектория движения Стрелки, в то время как мы выяснили, что для Белки существует только удаление либо приближение Стрелки. Для этого рассмотрим относительное перемещение Стрелки и Белки в системе координат (рисунок 3).

координата прямолинейный круговой

Прежде чем определить взаимное расположение в системе координат Стрелки и Белки, существование системы координат подталкивает определить положения Стрелки и Белки в самой этой системе координат. Вот здесь как раз и начинается самое интересное.

Пусть положение точки А (где находится Белка) не изменяется с течением времени, тогда первоначальное положение Стрелки определено в точке В, а конечное - в точке В'. Положение Стрелки относительно Белки обусловлено расстоянием АВ в начальный момент времени и АВ' - в конечный момент времени (рисунок3). Следовательно, перемещение, которое совершает Стрелка относительно Белки, определяется значением: АВ'?АВ. Но это относительно Белки положение Стрелки изменилось на величину АВ'?АВ, а вот в системе координат это расстояние определяется как отрезок ВВ'. В чём подвох?

Необходимо понимать, что в реальности просто перемещения как такового в системе координат не существует. На том лишь простом основании, что в природе не замечено её физического (материального) присутствия - ни одна система координат не была определена как летающая в воздухе или ползающая по земле. Сама по себе система координат вещь настолько условная, что представляется для нас только благодаря относительному перемещению точечных объектов. Поэтому и важно определить, откуда появляется отрезок ВВ', и относительно какого объекта было зафиксировано это перемещение нашей Стрелки. Из рисунка3 видно, что после своего перемещения, Стрелка находится в точке В'. Значит определять перемещение Стрелки посредством изучения смены положений необходимо относительно любой точки, находящейся на прямой, частью которой и является отрезок ВВ' (кроме самой точки В' - являющейся текущим расположением Стрелки). В рисунке3 приведена для примера пара дополнительных, подходящих для данного измерения, точек (С, D).

При работе в системе координат необходимо делать разницу между определением самих последовательных координат объекта, и его действительным перемещением. Величина перемещения всегда подразумевает ответ на вопрос: относительно чего (какого объекта) это перемещение происходит. И рассмотрение системы координат в том виде, в котором оно (это рассмотрение) сейчас существует при решении задач об относительном движении, просто даёт повод время от времени обращаться к идеи эфира, поскольку движение объекта описывается не относительно какого-то определённого объекта, а относительно некоего безликого материального пространства вообще.

Особенно наглядно это можно увидеть на вполне реальном примере движения поезда; прямолинейная железнодорожная дорога, по которой он движется, расположена в (допустим) одном километре от деревни. На приборах учёта скорости движения поезда показана величина 70 км/ч. Сразу ставим вопрос: - относительно чего определена данная скорость. Отвечаем - относительно земли. Но ведь земли много вокруг, неподалеку расположенная деревня тоже находится на земле. Значит и относительно деревни? Конечно, нет. Скорость поезда можно определить относительно шпал и костылей-то есть того, что находится на самом железнодорожном полотне, по которому и движется поезд. А относительно деревни (хоть она и стоит на месте) скорость данного поезда никогда не будет равна значению 70 км/ч. Более того, хоть на приборах и будет постоянное значение скорости 70 км/ч, относительно деревни скорость в этом случае не постоянна, в чём легко убедиться на уже разобранном рисунке3.

Известно, что «система отсчёта - это совокупность тела отсчёта, системы координат и системы отсчёта времени, связанных с этим телом, по отношению к которому изучается движение (или равновесие) каких-либо других материальных точек или тел» [1]. Как мы видим, декларативно это определение выглядит замечательно и великолепно. А вот на деле, установление движения не всегда происходит относительно рассматриваемого объекта. Бывает, система координат не помогает, а в какой-то мере мешает этому. Ярчайший пример тому Специальная Теория Относительности. Проверим математический формализм А. Эйнштейна следующим оригинальным образом. Смоделируем следующую ситуацию.

Обратим особое внимание на замедление наступления событий, рассмотренных в Специальной Теории Относительности. Любого события, в том числе и движения света. Само движение света будем рассматривать по мере наступления конкретных событий. Представим ракету, которая летит прочь от Земли в направлении какой-нибудь звезды. Допустим, загорелась лампочка в носу ракеты - это первое событие, и сработало после этого фотореле (от света лампочки) в хвосте ракеты - это второе событие. Как раз наступление этих двух событий в удаляющейся ракете и фиксирует наблюдатель на Земле. По ним же и судит о скорости света. Ну и что же являться взору наблюдателю на Земле - интервал времени между загоранием лампочки и срабатыванием фотореле стал больше (в удаляющейся ракете), значит, он делает вывод, что свет распространялся с меньшей, чем обычно скоростью. И, всё бы то ничего, если не одно особое обстоятельство - свет, по условию, движется не только в ракете, но и в направлении наблюдателя на Земле. И наблюдатель на Земле, по происходящим событиям в ракете, будет судить о скорости распространения света из точки излучения (лампочки) в его (наблюдателя на Земле) собственном направлении. Через ракету, к нему будет двигаться свет со скоростью распространения отличающимся от величины «с». И в этом он может легко убедиться, если дно ракеты будет прозрачным (стеклянным). Всё это выглядит полным абсурдом, однако именно такой вывод следует из Специальной Теории Относительности.

В принципе, обрисовка ситуации может быть достаточной, чтобы уже делать выводы, но можно и продолжить. Обстоятельства таковы, что за время от загорания лампочки до срабатывания фотореле, положение ракеты изменится. Это естественно, так как ракета находится в движении. Изменившееся положение ракеты, во время срабатывания фотореле, может быть любым. Ракета, к примеру, могла пройти несколько метров, а могла оказаться где-нибудь в окрестностях какой-нибудь звезды - всё зависит от её скорости (и, в том числе, от замедления времени внутри ракеты). А наблюдатель на Земле всё это будет видеть. И какой он вывод может сделать? А именно, в рамках данного рассмотрения скорость света может быть совершенно любой как по величине, так и по направлению. При ультрарелятивистских скоростях свет внутри ракеты вообще может двигаться не в направлении Земли, а к какой-нибудь «Альфа Центавре». Вроде бы свету и было задумано излучаться в направлении Земли, а начал своё распространение в противоположном направлении.

Хотелось бы поставить ударение на следующее. Свет двигался от лампочки до фотореле. Таким образом, наблюдатель на Земле будет видеть, что вспыхнувшая лампочка находилась около Земли, а фотореле сработало в окрестностях Альфа Центавра. В какую сторону шёл свет? Правильно, с точки зрения наблюдателя на Земле - в направлении от Земли к Альфа Центавра. А с точки зрения космонавта, свет шёл в направлении Земли!

Вообще-то всегда считалось, что движение любого объекта описывается необходимым условием начального и последующего контрольными его положениями. Здесь начальная точка движения света являлась лампочка (которая находилась около Земли), а последующая конечная - фотореле (которое, переместившись, располагалось в окрестностях Альфа Центавра). Всё просто - если свет проходит путь от лампочки до фотореле, то это показывает, что свет шёл также от «около Земли» до «окрестностях Альфа Центавра». Если для наблюдателя на Земле, свет закончил своё движение в окрестностях Альфа Центавра, то этот факт показывает, что он (свет) туда и шёл. Релятивисты обходят стороной представленный парадокс, упорно закрывая глаза на факт нарушения основного определения скорости.

Но постоянство скорости света - это не единственный постулат С.Т.О., который сам же А. Эйнштейн и разрушает своими математическими построениями. Другой постулат утверждает, что «законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к какой из двух координатных систем, находящихся относительно друг друга в равномерном поступательном движении, эти изменения состояния относятся» «[2]. И что мы видим в действительности? Разве С.Т.О. безукоризненно следует предписаниям и этого постулата? Да ничего подобного. Миф чистейшей воды.

Находясь в одной из таких координатных систем, космонавт, не выглядывая в иллюминатор, согласно тем же выводам С.Т.О., всё же с лёгкостью может определить покоится его корабль или движется, а также с какой именно скоростью происходит это движение. Для этого достаточно на борту корабля иметь эдакий-такой портативный линейный ускоритель элементарных частиц. Как известно, С.Т.О. утверждает однобокое замедление времени при относительном движении. Вот так, к примеру, объясняет факт большого пройденного пути короткоживущих частиц не обычной сверхсветовой скоростью, а замедлением времени их жизни в угоду релятивистских поправок. Из этого также следует, что с точки зрения движущейся частицы, время на Земле, напротив, убыстряется. Вот как раз этот эффект и можно использовать для обнаружения движения космического корабля. Космонавт путём проб и ошибок выясняет, в каком из направлений, двигаясь, частица живёт дольше. Ведь при движении космического корабля, выходит, пущенные в направлении хода частицы живут дольше, нежели частицы, движущиеся против движения космического корабля. А. Эйнштейн не только не уходит от употребления привилегированной системы отсчёта в С.Т.О., но сам же использует её по факту. Происходит по сути провозглашение существования эфира. Это надо же - и мировоззрение, вроде, умудрился перевернуть с ног на голову, а проблему с эфиром так и осталась неразрешённой! Некрасиво как-то получается.

Всвязи с этим возникает вопрос: а сами-то мы, в какой из систем координат находимся - в движущейся или покоящейся? На этот вопрос теория относительности даёт вполне утешительный ответ - конечно в покоящейся.

Таким образом, вляпавшись в эфир, можно с превеликим облегчением произнести: «Слава богу, что мы родились в покоящейся системе координат!». Или всё-таки не все атомы в нас одинакового хода времени?!

Литература

1). Википедия. Система отсчёта.

2). Элементы специальной теории относительности. http://studyport.ru/tochnyie-nauki/elementyi-spetsialnoy-teorii-otnositelnosti.

3). http://andrey-san-kir.narod2.ru/

Размещено на Allbest.ru