Реферат: Теория относительности и ошибки А. Эйнштейна
А теперь рассмотрим эту же ситуацию, только с точки зрения "неподвижных часов". Световые часы неподвижны, а от них удаляется наблюдатель. Понятно, что в неподвижных часах реально нет никого удлинения траектории светового импульса, - он "бегает" строго перпендикулярно зеркалам. Кажущаяся наблюдателю "зигзагообразность" траектории импульса образуется исключительно движением самого наблюдателя. Поскольку периоды неподвижных световых часов и таких же часов наблюдателя в их собственных системах отсчета строго совпадают (это следует из самой теории относительности), остается только один вывод: вызванное движением наблюдателя, кажущееся ему "удлинение траектории" компенсируется для наблюдателя повышением скорости светового импульса в направлении его движения, причем, на величину равную скорости наблюдателя .
Самое интересное в этом доказательстве "замедления времени" то, что если развернуть часы на 90 градусов, то есть так, чтобы световой импульс бегал не перпендикулярно движению часов, а параллельно, окажется, что время в часах приобретает для наблюдателя совершенно другие свойства. Во-первых, полупериод часов становится неравномерным: в одну сторону - быстрым, в другую - медленным (что уже о многом говорит), а во-вторых, замедление времени подчиняется совершенно другой математической зависимости. Пусть в системе отсчета наблюдателя расстояние между зеркалами равно L, а световые часы удаляются от наблюдателя со скоростью V. Предположим, в начальный момент времени зеркало 1 находится в той же точке, где и наблюдатель и в этой же точке находится импульс света. Импульс достигнет зеркала 2 за время t1 (первый полупериод) в точке x=L+V*t1 и x=c*t1 . Отсюда t1 = L / (c-v). Аналогично второй полупериод будет равен t2 = L / (c+v).
Период часов определяем как сумму полупериодов
t = t1 + t2 = L/c * ( 1 / (1 - v2 /c2 )). Полученная формула отличается, от формулы замедления времени СТО, несмотря на то, что в результате мысленного эксперимента мы строго придерживались постулатов теории относительности.
Абсурдность так называемого "замедления времени" также подтверждает и парадокс близнецов. Существующее объяснение парадоксу следующее: "Время замедлилось у того брата, который испытывал ускорения". Однако, если мы предположим, что два брата удалялись от Земли в разные стороны, но с абсолютно симметричным (одинаковым) движением по скоростям и ускорениям, то легко убедимся, что данный парадокс не имеет решения в рамках как специальной, так и общей теории относительности.
Итак, позволю себе указать на следующую ошибку СТО: Общие рассуждения о возможности "замедления" времени некорректны и ошибочны, так как время - величина только условная и ни от чего не зависящая, а два одновременных события - одновременны абсолютно.
Последнее утверждение следует превратить в постулат, который сможет послужить истинным фундаментом для дальнейшего развития науки.
Сокращение длин.
Как и раньше в наших экспериментах, мы предположим верность СТО и измерим длину стержня в движущейся системе отсчета. Способов измерения может существовать немало, но весь вопрос в том, какие из них допустимо считать правомерными?
Пусть стержень двигается вдоль линейки. В какой-то момент мы отмечаем, около какого деления находится один конец, около какого - другой, вычитаем и получаем длину стержня. Если мы сделаем эти две отметки в разное время, результат вычисления длины может получиться любым, даже отрицательным. Таким образом, измерение будет корректным только в том случае, когда эти две отметки будут сделаны одновременно.
Предположим, что линейка представляет собой фотопластинку, меняющую цвет, после освещения ее световым импульсом. Над фотопластинкой расположим распределенный источник света, например, шлюз, пропускающий лучи солнца. Стержень, который движется по фотопластинке с постоянной скоростью, затеняет ее часть.
+---------------------------------+
| распределенный источник света |
+---------------------------------+
|||||||||||||||||||||
|||||||||||||||||||||
|||ЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖ|||| - стержень -> V
======++++++++++++++==========
фотопластинка
Совершенно очевидно, что если в какой-то момент мы дадим кратковременную выспышку света, то свет достигнет краев стержня одновременно. Причем это справедливо как для неподвижной системы отсчета, так и для системы отсчета, связанной со стержнем.
Нужно ли доказывать, что при измерении длины таким способом, длина тени будет равна длине самого стержня, как если бы он был неподвижным. При этом мы не забудем учесть, что незначительные одинаковые отрезки у краев отпечатка будут полузатемненого цвета (в зависимости от продолжительности импульса), но мы при измерении длины учтем только один из них.
Данный мысленный эксперимент мы провели строго в рамках теории относительности, но пришли к однозначному выводу о том, что длина тела не зависит от того с какой скоростью оно движется в инерциальной системе отсчета. Можно сказать, что это ожидаемый результат, поскольку не известно ни одного экспериментального доказательства, подтверждающего эффект "сокращения длин".
Эксперимент Майкельсона.
Все эксперименты по измерению скорости света имеют одно общее: они проводились в системе отсчета, неподвижно связанной с Землей. В этом отношении, эксперименты могут рассматриваться как один, - их результаты должны быть одинаковыми.
Рассмотрим опыт Майкельсона и то, почему его результаты оказались неожиданными для ученых. К одному из существовавших на то время представлений относится теория о том, что свет распространяется в виде волн некоторой среды, называемой светоносным эфиром. При этом, эфир выделили в абсолютную инерциальную систему отсчета и полагали, что в этой - и только в этой - системе отсчета свет распространяется с одинаковой скоростью во всех направлениях.
Цель эксперимента Майкельсона заключалась в том, чтобы определить скорость движения Земли относительно эфира. Результатом эксперимента оказалось то, что невозможно обнаружить движение Земли относительно абсолютного эфира, иными словами, что скорость света на Земле никак не зависит ни от направления, ни от скорости ее движения в космическом пространстве.
Идею существования эфира разделяли значительное большинство ученых того времени. Достаточно много научных фактов говорит об этом. Так совершенно невозможно как-либо иначе объяснить волновую природу света, независмость скорости света от его источника и т.п. Кроме того, отрицая существование эфира мы в принципе лишаем себя всякой возможности объяснить природу гравитации и других физических взаимодействий. Собственно и сам А.Эйнштейн не отрицал существование эфира, а лишь скромно заметил, что для его теории не требуется введения понятия эфира. Однако, несмотря на это, существование эфира противоречило СТО и в дальнейшем от этой идеи отказались.
С вашего позволения, теперь я изложу свои соображения по этому поводу:
Не знаю, кто и почему решил предположить, что эфир может являться неподвижной или инерциальной системой отсчета, однако, на мой взгляд, такое предположение не имеет под собой никаких оснований. Действительно, логически размышляя, если все на Земле подвержено движению и вращению вместе с Землей (дома, деревья, воздух, моря и т.п.), то почему вдруг может оказаться, что эфир, если он не имеет божественных свойств, останется неподвижным при этом всеобщем и всецелом движении материи? Намного логичнее предположить, что эфир возле Земли движется и вращается вместе с земным шаром. Этот вывод так естественен, что я даже сомневаюсь, нужны ли ему доказательства. Никто же не пытается определить скорость Земли относительно воздуха. Но если вы, все-таки, попросите меня доказательства этой гипотезы, просто напомню вам результаты опытов Майкельсона: "Скорость света на Земле никак не зависит ни от направления, ни от скорости ее движения в мировом пространстве".
Таким образом, мы достаточно просто объяснили результаты опытов Майкельсона и, при этом, вместо совсем ничего не объясняюших постулатов вернулись к физическому пониманию многих явлений в природе света. Впрочем, я не настаиваю именно на этом объяснении, важно лишь то, что объяснение странных на первый взгляд опытов Майкельсона существует.