Время и пространство. Ложность теории относительности Эйнштейна, определение времени и пространства - пост # 322145

 

Сообщение от: 2014-09-24 15:00:06

Время и пространство. Ложность теории относительности Эйнштейна, определение времени и пространства. В новой теории число переменных и число уравнений равны друг другу, что и привело к единственности решения этих уравнений и, соответственно, новой модели стационарной Вселенной, отличной от модели Эйнштейна 1917 г. Как оказалось, Вселенная является практически статической в глобальных масштабах системой. В классической физике, т.е. в той физике, которая сформировалась к концу ХIХ века, прочно утвердилось три основополагающих принципа (утверждения, основанные на определенных фактах): 1) принцип относительности, гласящий, что во всех инерциальных системах отсчета законы физики одинаковы, и что никакими механическими опытами нельзя установить выделенное положение какой-либо одной из них; 2) принцип постоянства скорости света, утверждавшего, что скорость света относительно приемника не зависит от скорости движения источника; 3) принцип абсолютности времени, означавший одинаковость его течения во всех инерциальных системах отсчета. Следует отметить, что в явном виде третьего принципа в классической физике вначале не было сформулировано, так как никто просто иного и не предполагал, т.е. этот принцип просто подразумевался как само собой разумеющийся. Но он был сформулирован после того, как на рубеже ХIХ и ХХ веков принципы классической физики начали переноситься на электродинамические (в частности, оптические) явления, и выявилась парадоксальность требования их одновременного выполнения. Эта парадоксальность была обусловлена как недостаточным изучением природы света, так и отсутствием иного представления о времени, чем то, которое было сформировано в рамках классической физики. С одной стороны, если бы свет состоял из частиц (в рамках корпускулярной теории света), то выполнялся бы первый принцип, но не выполнялся бы второй. С другой стороны, если бы свет представлял собой волну (в рамках волновой теории света), распространяющуюся в эфире от точки к точке, то выполнялся бы второй принцип, но не выполнялся бы первый, так как с этой средой можно было бы связать выделенную систему отсчета, что противоречит первому принципу. Второе противоречие более наглядно можно продемонстрировать следующим образом. Пусть мимо неподвижного (в некоторой системе отсчета) наблюдателя проносится с постоянной, но досветовой скоростью космический корабль, и в момент наибольшего их сближения (когда расстоянием между ними можно пренебречь) происходит вспышка света (неважно, кто ее сделал – наблюдатель или астронавт на корабле). Тогда по представлениям неподвижного наблюдателя через некоторое время фронт световой волны, учитывая постоянство скорости света, будет представлять собой сферу, в центре которой он сам и находится. За это же время космический корабль также переместится в пространстве, но астронавт на его борту, учитывая все тот же второй принцип физики, тоже должен находиться в центре сферы того же радиуса, поверхностью которой является фронт световой волны. Но одна и та же сфера не может иметь двух центров! И это противоречие, основанное на здравой логике и, казалось бы, правильных принципах и было основной проблемой конца ХIХ, начала ХХ веков. И что же делают физики для разрешения этого противоречия? Не выделяя кого бы то ни было из них, следует показать ту логику, которая вела их всех к заблуждению. Дело в том, что еще в конце ХIХ века появилось убеждение, что, учитывая ограниченность скорости света, информация об одновременных событиях для одного наблюдателя будет неодновременной для другого, движущегося относительно первого. Тогда для удобства анализа времен событий и интервалов между ними было предложено пользоваться множеством часов, расположенных в тех точках пространства, где происходят указанные события. На этой основе и родилось заблуждение, поскольку оно прочно закрепило мнение об одномерности времени. Смысл же заблуждения свелся к следующему. Если и первый, и второй принципы для механических явлений выполняются полностью и не противоречат законам механики, то тогда нужно модифицировать третий принцип (считая, что в противоречии находилось не два, а сразу три принципа), введя так называемое местное время, которое течет на движущемся космическом корабле по-другому, нежели время неподвижного наблюдателя. Таким образом удалось примирить два первых принципа и согласиться с тем, что неподвижный и движущийся на корабле наблюдатели видят разные (подчеркнем – разные!) сферы, образованные фронтом световой волны. Если на первых порах развития этой точки зрения, начиная с Фогта (1887 г.), Лоренца (1892, 1895, 1904 гг.) и заканчивая Пуанкаре (1905 г.), одномерное местное время в движущейся системе отсчета еще рассматривалось как некий математический прием, необходимый для согласования первых двух принципов, то Эйнштейном (1905 г.) оно было превращено в объективное физическое свойство. Ну Пуанкаре дал! Мог же поставить на место и опозорить воришку Эйнштейна, но не стал. Одновременно он навязал всем физикам и отказ от эфира как физической среды, заполняющей все мировое пространство. Как первое, так и второе было ошибкой Эйнштейна и вот почему. Первое связано с тем, что хотя на рубеже вышеуказанных веков выявилась действительно существующая связь между пространством и временем, но эта связь была сразу же представлена несимметрично: пространство измерялось тремя координатами, а время – одной. Очевидно, что при переходе от одной системы отсчета к другой их совокупность в виде так называемого четырехмерного пространства-времени по своей природе не могла деформироваться симметрично. Отсюда и возникли преобразования Лоренца, которые эту несимметрию описывали. Но возникает вопрос: если пространство и время связаны между собой, то почему так несимметрично? А несимметрично, значит, неравноценно? Однако у преобразований Лоренца, которые пришли на смену преобразований Галилея, был и свой козырь, свой триумф: наконец-то, они сделали инвариантными уравнения электродинамики Максвелла при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Но у этих уравнений есть свой недостаток, который знал еще Максвелл – они не полны, так как не описывают движущиеся заряды и незамкнутые токи. А потому приводят к выводу о том, что в природе могут существовать только поперечные электромагнитные волны (плоские или сферические). С таким выводом история ХХ века родила кучу аномальных явлений природы, и только в 90-х годах одинокие энтузиасты физики наконец-то экспериментально открыли и продольные волны, которые никак не укладываются в “проскрутово ложе” преобразований Лоренца. А теперь перейдем ко второй ошибке Эйнштейна – отказу от эфира. Мало того, что этот отказ лишил энергию материального носителя, так как пространство Вселенной стало пустым, так оно также входит в противоречие с существованием продольных электромагнитных волн. В данном случае рассуждения следует вести от противного. Допустим, что эфир существует. Но тогда всякое распространение волн должно сопровождаться смещением его частиц. Если есть поперечные волны, у которых векторы электрической и магнитной напряженности взаимно перпендикулярны и одновременно перпендикулярны направлению распространению волн, т.е. расположены в поперечной к направлению распространения волн плоскости, то почему частицы эфира могут смещаться только в этой плоскости, т.е. имеют только две степени свободы? Если пространство трехмерно, то на законном основании можно заключить, что частицы эфира имеют три степени свободы, и возможны также и продольные волны. Но они противоречат преобразованиям Лоренца. И где же выход из этого заколдованного круга? А выход напрашивается сам собой: если преобразования Лоренца не удовлетворяют реальным явлениям природы, то нужно от них просто отказаться, вернуться к основам физики, проанализировать их и предложить новые преобразования пространства и времени при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Тем более что 100 лет назад не было такого столь четкого определения единиц длины и времени, как теперь. И сегодня, стоя на пороге празднования 100-летних юбилеев создания фундамента современной физики, нелишне снова заглянуть вглубь этого фундамента и посмотреть, правильно ли мы оперируем пространством и временем при переходе от неподвижного объекта к движущемуся, от одной инерциальной системы отсчета к другой. И еще раз осмыслить, что же мы должны подразумевать под понятиями “пространство” и “время”. С философской точки зрения пространство и время являются категориями, обозначающими основные формы существования всех видов материи. Пространство выражает порядок существования отдельных объектов, время – порядок смены явлений. Мерой пространства является длина, которая характеризует протяженность, удаленность и перемещение тел или их частей вдоль заданной линии. Время же характеризует последовательную смену явлений и состояний материи, а также длительность их бытия. Не вдаваясь в историю определений и характеристику различных систем физических единиц, укажем лишь современные определения единиц длины и времени: метра и секунды. И начнем его с секунды, поскольку данная единица получила свое современное определение раньше, чем метр. Развитие молекулярной и атомной спектроскопии дало возможность достаточно точно связать единицы времени с периодом колебаний, соответствующим спектральной линии какого-либо элемента. Поэтому решением XIII Генеральной конференции по мерам и весам (1967 г.) было дано действующее до сих пор определение секунды, согласно которому секунда есть продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Следовательно, вышеуказанное число периодов будет равно просто частоте излучения цезия-133. Повышение точности измерений позволило и единицу длины – метр связать с длиной волны определенной спектральной линии. В качестве таковой была принята оранжевая линия криптона-86. Эта линия соответствует переходу электрона в атоме криптона между определенными квантовыми состояниями. По определению, принятому на XI Генеральной конференции по мерам и весам (1960 г.), метр содержал 1 650 763,73 длины волны в вакууме этой спектральной линии. Однако дальнейшие достижения лазерной техники и квантовой электроники, высокая точность, которой удалось достичь при измерении скорости света, позволили связать определение единицы длины – метра с единицей времени – секундой воедино. И XVII Генеральная конференция по мерам и весам (1983 г.) приняла решение дать следующее, действующее до сих пор, определение метра: метр есть расстояние, проходимое в вакууме плоской электромагнитной волной за 1/299 792 458 секунды. При таком определении метра значение скорости света принято за величину, не подлежащую уточнению, т.е. оно точно равно 299 792 458 м/с. Таким образом, секунда – это есть продолжительность определенного числа периодов излучения цезия-133, а метр – определенное расстояние, проходимое электромагнитной волной. Но для определения метра ничто не запрещает использовать то же электромагнитное излучение, что и для определения секунды. Поэтому для упрощения рассуждений в дальнейшем используем излучение, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Из двух действующих определений метра, секунды и принятого выше соглашения нетрудно составить равноценные пропорции. Так, из определения секунды получается, что длина волны вышеупомянутого излучения цезия-133 равна 0,0326122557 м, а метр, соответственно, будет равен 30,6633189 длин волн этого излучения. Вот мы и пришли к выводу, что один метр равен 30,66331899 длин волн излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133, что аналогично определению метра, данному XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г. Если же мы возьмем другой источник излучения, то получим другое число. А цезий-133 выбран из тех соображений, что его частота очень стабильна. Теперь нелишне рассказать и об авторском представлении времени. Но сначала нужно напомнить одно крылатое выражение, чаще всего используемое в среде бизнесменов: “время – деньги”. Так вот деньги в обществе играют роль всеобщего эквивалента, посредством которого идёт обмен товарами и услугами. А вложенные в дело деньги со временем приносят прибыль, т.е. новые деньги. Отсюда и вышеуказанная поговорка. Но, наверное, мало кто из современных физиков (а из бизнесменов тем более) обращал внимания на то, что между деньгами и временем есть и другая связь, основанная на аналогии использования. Как ни странно, об этом были лучше осведомлены древние философы, чем мы теперь. Да еще автор, предложивший измерять время в единицах массы (килограммами, граммами, фунтами, унциями и т.п.). И вот теперь авторское определение времени: время – это некоторый универсальный эквивалент, с помощью которого производится сопоставление (сравнение) скорости протекания различных процессов. Вне этих процессов понятие времени бессмысленно. Продолжение в прикрепленном файле. Фрагмент телепередачи “Очевидное Невероятное” - Задачи владимира Арнольда (26.12.2009)


Видео: Очевидное-невероятное. Задачи Владимира Арнольда (26.12.09)

Для просмотра видео зарегистрируйтесь у нас на сайте, пожалуйста.

Документ: Время и пространство.docx