Читать книгу Теория точек. Находим причины действия теории относительности - Олег Прохоров - Страница 3

В этой главе предлагается объяснение логики законов теории относительности Эйнштейна в рамках новой гипотезы. К причинам мы перейдем в следующей главе.

Приведем почти классическое определение.

Свет существует в структуре пространства-времени, чем объясняется гравитационное линзирование, когда при искривлении массой пространства не затрагивается свет, который движется по кратчайшей траектории. Поскольку пространство искривлено массой, то внутри него свет выглядит огибающим эту массу.

Существуют разные способы, которыми нам предлагают представлять 4-мерное пространство.

Давайте забудем все классические объяснения и определения четырехмерного пространства времени и сделаем первое предположение, которое приведет нас к возможности понять суть законов относительности по-новому.

Теория относительности говорит о том, что все в мире относительно.

Значит ли это, что движение объектов происходит только относительно других объектов?

Если физика говорит о пространстве-времени как о ткани, логичным является вывод, что эта ткань имеет координаты.

Сложно утверждать, что у пространства нет координат. Если бы так было, то любой материальный объект должен был бы знать о расстояниях до других объектов, и это куда сложнее, чем пространство, имеющее координаты, а мы знаем, что при прочих равных наиболее простое объяснение является наиболее верным.

Это, как минимум, означает, что движения материальных объектов абсолютны относительно ткани пространства.

Из физики мы знаем, что свет это волна, которая при взаимодействии с материальными объектами превращается в частицы. Не будем углубляться в квантовую теорию, в которой свет является и тем и другим одновременно. Если сказать просто, пока свет не встретится с материальным объектом, он является волной.

Физика периодически пытается обнаружить какую-то среду, в которой распространяется свет, по той причине, что волны распространяются именно через среду.

Представим, что среда для распространения волн это само пространство, и предположим, что скорость света постоянна относительно глобального пространства, которое, как мы выяснили, обладает координатами.

Чтобы лучше понять, как в данном случае будут работать релятивистские принципы теории относительности, разберем такой эксперимент:

Во многих книгах и объяснениях теории относительности описывается движение корабля с околосветовыми скоростями, внутри которого содержится источник света.

Представим, что корабль в море движется с невысокой скоростью. Волны от него будут равномерно расходиться в стороны и вперед. Однако передняя волна не сможет сильно продвинуться вперед по сравнению с кораблем. Таким образом, скорость движения волны в среде не складывается со скоростью источника.

Теперь перенесем аналогию на световую волну, которая по известным законам обладает неизменной скоростью, примерно равной 299 тыс. км/сек., и представим, что космический корабль со внутренними зеркальными стенками и источником света в центре корабля, движется со скоростью, достаточно близкой к световой, относительно пространства.

Как мы заключили, движение волны будет происходить только относительно пространства и не будет складываться со скоростью корабля.

Свет опережает скорость источника совсем немного, и, чтобы он догнал убегающую переднюю стенку корабля, может потребоваться большое время, но, как только это произойдет, свет отразится от зеркальной стенки и почти моментально вернется к источнику, так как последний теперь движется ему навстречу с огромной скоростью.

Время путешествия света от центра к зеркалу и обратно, в этом случае, будет очень большим, и, для компенсации этого эффекта, по законам относительности, время для материальных объектов внутри корабля сильно замедляется.

Таким образом, свет достаточно долго преодолевал такое небольшое расстояние внутри корабля, но внутренний космонавт этого не заметит, поскольку для него время сильно замедлится.

Его время замедлено по сравнению с нашим, и, мы как неподвижный наблюдатель увидим движение света внутри корабля в течение целой секунды, в то время как для внутреннего наблюдателя это будет происходить почти моментально, сохраняя для него скорость света равную 299 км/сек.

Другими словами, в его случае, движение света происходит относительно него самого так, как будто он неподвижен в абсолютном пространстве.

Мы только что объяснили постулат Эйнштейна о том, что скорость света постоянна во всех система отсчета для каждого наблюдателя и, при этом, мы сохранили сделанное нами заключение, что движение тел происходит относительно некоего абсолютного пространства, которое можно определить конкретными координатами.

В данной версии объяснения относительная скорость света, по отношению к движущемуся наблюдателю, в разных направлениях разная. Однако, на настоящее время, никто не доказал, что скорость света всегда одинакова во всех направлениях, и мы этим воспользуемся.

А теперь попробуем определить скорость нашего движения относительно пространства.

Поместим идеально синхронизированные атомные часы высокой точности на противоположных стенках корабля, связанные со световыми датчиками, и отправим из центра корабля два световых луча в разные стороны. Момент прихода света на датчики будет зафиксирован, и мы должны узнать, с какой скоростью двигался свет до каждого из датчиков, и, как следствие, с какой скоростью происходит движение относительно самого пространства.

Представьте: мы проводим этот эксперимент на Земле, и вдруг оказывается, что Земля это центр вселенной и неподвижна относительно пространства. В этом поразительном случае будет зафиксирована одинаковая скорость света во всех направлениях. Теперь нам придется признать правоту средневековых церквей…

Однако не все так просто, и, в реальности, невозможно определить, с какой скоростью происходит движение относительно пространства:

Теория относительности не позволяет провести такой эксперимент с часами, и мы не сможем обнаружить движение относительно абсолютного пространства. Это невозможно не столько из-за того, что движения нет, сколько из-за того, что невозможно синхронизировать часы в разных точках, не прибегнув при этом к передаче информации, которая сама распространяется не быстрее света.

Конечно, можно синхронизировать часы в одном месте, а затем разнести их в разные стороны. Однако и в этом случае ничего нельзя будет обнаружить из-за изменения скорости течения времени при перемещении часов. В этом случае, часы, которые мы несем в сторону движения, будут замедлять свой ход, а другие часы – ускорять. В то же время, учитывая заключение о разной скорости света в разных направлениях, свет дойдет до часов, которые замедлились, позже, а до часов, которые ускорились – раньше, и, в итоге, будет получено одинаковое время фиксации сигнала на обоих часах.

Может когда-нибудь знания в квантовой физике позволят передавать информацию моментально, и, тогда, наконец, можно будет провести такой эксперимент.

Можно найти в объяснениях этой главы схожесть с наличием эфира. Попытки его обнаружить обратились провалом, возможно именно по той причине, по которой нельзя поставить вышеописанный эксперимент, или же потому, что свет имеет сложную квантовую природу.