Путенихин Петр Васильевич. Мнимые парадоксы С Т О. Парадокс с излучением

Пожалуй, одной из самых критикуемых и опровергаемых теорий является специальная теория относительности. За очень редким исключением опровержения представляют собой мысленные эксперименты, имя которым - легион. Многие из них выглядят очень правдоподобно и убедительно, но при детальном рассмотрении в них всегда обнаруживается ошибка. Чаще всего ошибки связаны с подменой понятий. Незаметно для себя автор отклоняется от 2-го постулата СТО либо допуская изменение скорости света, либо вообще она оказывается близка к бесконечности. Много попыток подмены принципа относительности, в том числе главного следствия из него - принципа относительности одновременности. Немало обычных ошибок в вычислениях или некорректного использования преобразований Лоренца. В рассмотренном ниже "парадоксе" допущена одна из таких ошибок, а также подмена принципа относительности на прямое изменение состояния ИСО. Здесь и далее цитируем [1].

Автор предлагаемого к рассмотрению "парадокса" в преамбуле утверждает:

В специальной теории относительности (СТО) широко известен так называемый "парадокс с часами" (иначе "парадокс близнецов"), который так и не нашёл своего разрешения в рамках существующей трактовки теории. Ссылки на то, что он якобы разрешается с применением выводов общей теории относительности, логически не состоятельны.

Официальная релятивистская наука давно перестала рассматривать нападки на теорию относительности с позиций "парадокса близнецов". Есть строгие математические выкладки, которые достаточно сложны, поэтому анти-релятивисты продолжают опровергать СТО "на пальцах". Как и автор нового "парадокса" мы также оставим этот вопрос без рассмотрения, лишь указав, что эти утверждения не обоснованы.

Но мы не будем здесь останавливаться на этой проблеме, а рассмотрим ещё один "парадокс". И назовём его "парадокс с излучением". Суть его заключается в следующем.

Поскольку описание довольно объемное и его сложно свести к коротким тезисам, будем рассматривать его последовательно в изложении автора. Исходная "экспериментальная установка" выглядит следующим образом.

Рассмотрим распространение света от некоторого постоянного источника со скоростью с вдоль некоторой прямой. Теперь представим себе, что вдоль этой же прямой проходят оси х-ов двух некоторых инерциальных систем отсчёта (ИСО), в которых измеряют частоту распространяющегося мимо излучения. Скажем, в ИСО1 это делают в точке А, а в ИСО2 в точке В (рис.1).

Рис.1.Измерение частоты распространяющегося излучения в ИСО1 в точке А и в ИСО2 в точке В" [1].

Об источнике излучения нам ничего не известно. Но это нам и не нужно, так как после самого акта излучения от него ничего больше и не зависит. Излучение распространяясь дальше существует самостоятельно со своими собственными характеристиками. Мы и измеряем их в точках А и В.

Вот здесь сразу же обратим внимание на утверждение "ничего больше не зависит", поскольку можно, в общем-то, догадаться, что в дальнейшем оно сыграет решающую роль в подмене понятий. Автор верно отмечает со ссылкой на СТО, что обе ИСО равноправны "во всех отношениях". Следовательно, результаты измерения частоты сигнала и его длины волны у них будут тождественны. В общем-то, за скобками осталось утверждение, что обе эти ИСО не просто тождественны, а фактически являются одной и той же ИСО, поскольку автор неявно предполагает, что они либо обе неподвижны, либо движутся с одной и той же скоростью. Итак, очевидно, что измеренные в этих ИСО частоты равны v₁=v₂. Но далее автор осуществляет весьма странный трюк. Хотя частоты, как он заявил, равны, вдруг все-таки выясняется, что одна из ИСО движется. В общем-то, проблемой можно назвать лишь некорректность определения. Правильнее, было бы сказать, что "если ИСО движутся с одной скоростью, то v₁= v₂, но если их скорости не равны, то результаты измерения будут иными". Это очевидно. Новая "экспериментальная установка" приобретает следующий вид:

Рис.2. Так как ИСО1 "покоящаяся", а ИСО2 движущаяся, то ситуация измерения частоты пролетающего мимо излучения сразу же изменяется.

Что же могут сказать теперь наблюдатели в "покоящейся" ИСО1 в отношении измерений частоты излучения в ИСО2. Напомним, что в ИСО1 частота излучения равна v₁. Но теперь ИСО2 почему-то вдруг стала уходить от излучения со скоростью V и в ней теперь вдруг появляется эффект Доплера.

Удивление автора само должно вызвать удивление. Напомним исходный тезис: от источника излучения "ничего больше не зависит". После изменения условий эксперимента это утверждение перестало быть верным. Каким бы ни был источник излучения, для доплер-эффекта важна относительная скорость источника и приемника. Изначально она была одной, а теперь стала другой. Судя по следующим выкладкам, автор принял скорость источника равной нулю, поэтому доплер-эффект в первом варианте отсутствовал в обеих ИСО. Но теперь условия движения изменились, поэтому изменилась и относительная скорость источника и одного из приемников - ИСО2, что, собственно, и явилось причиной появления доплер -эффекта. Поскольку приемник стал удаляться от источника, то и эффект проявился в уменьшении частоты сигнала v_2,причем, что следует особо отметить - с точки зрения наблюдателя в ИСО2. Но помимо доплер-эффекта автор, в общем-то, верно отмечает:

Также мистически вдруг замедляется и ход собственных часов,

Причем здесь мистика, оставим на совести автора, это рядовой, классический лоренц-эффект, многократно описанный. Но далее автор вновь допускает подмену понятий:

что увеличивает измеряемую частоту на множитель 1/√(1-V²/c²).

Неточность состоит в том, что для наблюдателя в ИСО2 ровном счетом ничего не изменилось: ни темп хода времени, ни длина его ИСО, ни относительная скорость по отношению к источнику сигнала. С другой стороны, для наблюдателя в ИСО1 тоже лоренц-эффекты не приводят к "мистическому" изменению доплер-эффекта. Доплер-эффект состоит, как хорошо должно быть известно каждому, в том, что при относительном движении источника и приемника, последний регистрирует разное количество волновых амплитуд. И здесь лоренц-эффекты друг друга компенсируют. Для внешнего наблюдателя время измерения, подсчета числа пиков в движущейся ИСО уменьшается, но и путь, на котором производится регистрация пиков сокращается ровно во столько же раз. Поэтому следующий вывод автора ошибочен:

И тогда собственное измерение частоты излучения в ИСО2 даст результат:

И мы видим, что результаты измерений стали разные. Но всё это пока лишь с точки зрения измерений в "покоящейся" ИСО1.

Как видим, о сокращении длины движущейся ИСО2 нет ни слова. Директивное использование лоренц-множителя выполнено некорректно. Да, с точки зрения неподвижной ИСО1 темп времени в ИСО2 уменьшился, но также и подсчет пиков волны сигнала производится меньшее время с точки зрения ИСО1. Другими словами, через ИСО2 за уменьшенный интервал времени пройдет и меньшее количество пиков волн. Следовательно, использование лоренц-множителя в (1) неправильное: он должен быть также и в числителе дроби, что приведёт к его сокращению, поэтому выражение (1) должно иметь вид v₂=v₁(1-V/c).

Далее автор вновь допускает неточность. Он вдруг забыл, что в движение приведена ИСО2, а не ИСО1. То есть, скорость источника относительно приемника в этом случае осталась прежней - равной нулю.

"Если принять за условно покоящуюся ИСО2, то так как ИСО1 теперь движется навстречу излучению, то соответствующий множитель от эффекта Доплера уже будет (1+V/c), а относительное замедление хода часов будет таким же, как и перед этим".

Напротив, если автор все-таки настаивает на том, что движется ИСО1, то это уже будет третий вариант "экспериментальной установки", тогда приведённые выше уточнения будут верны и здесь, поэтому уравнение (2) также должно приведено к виду v₁=v₂(1+V/c). Однако, далее автор совершает своеобразный трюк, в результате чего у него выражение (1) и новое выражение для новых условий (3) оказываются равными:

Так что всё получается вроде бы верно. Оба вычисления (1) и (3) дают одинаковый результат.

Однако, проблемы он не видит, поскольку правильные выражения (1) и (3) в принципе не должны быть равными, поскольку в одном случае приемник движется от источника, а в другом - ему навстречу. При этом сам факт доплер-эффекта не имеет никаких противоречий. Проблема возникла из-за ошибочного применения принципа относительности. В первом эксперименте в ИСО1 нет доплер-эффекта, поскольку он неподвижен относительно источника. Но, переместившись из одной ИСО в равноправную другую, автор одновременно изменил и условия движения. То есть, новая "равноправная" ИСО1 на самом деле совсем не та ИСО1, которая рассматривалась в первом эксперименте. Там она была неподвижна, а здесь - движется:

Но при этом возникают вопросы. Спрашивается, как такое может быть, что равноправие ИСО сразу же нарушается после получения информации об их относительном движении?

Ответ простой: никакого равноправия в описанной ситуации нет и быть не может. В исходной схеме неподвижна ИСО1, а в ИСО2 наблюдается доплер-эффект, в последней схеме - наоборот. Никаких нарушений при этом не происходит - кто движется, тот и наблюдает доплер-эффекта.

"Кроме того, обратим внимание, что при "покоящейся" ИСО1 эффект Доплера как физическое явление присутствует в ИСО2. Но когда мы своим волевым решением делаем "покоящейся" ИСО2, то эффект Доплера сразу же "перемещается" на ИСО1, а в ИСО2 его больше нет. Чем не фокус? А по сути - мистика."

Никаких фокусов и мистики нет: доплер-эффект наблюдается в той ИСО, которая движется. Автор просто подменил понятия: "волевым решением" он делает покоящейся ИСО2, а движущейся ИСО1 в самом буквальном смысле, а не в смысле равноправия, принципа относительности СТО. Нужно просто убрать кавычки на словах "покоящейся" в цитированной фразе. По отношению к источнику сигнала эти ИСО покоятся или движутся в самом прямом смысле. Приравняв выражения (1) и (3) и анализируя полученное выражение (4), автор приходит к выводу:

Обе части формулы дают одно и то же численное значение для частоты v₂ , что видно из (1) и (2). Но если левая часть формулы имеет для частоты v₂ чёткий физический смысл, то правая часть уже такого смысла не имеет.

Однако, суть в том, что оба выражения (1) и (3), полученные автором, во-первых, ошибочны, во-вторых, относятся к разным условиям эксперимента, то есть, в принципе не подлежат приравниванию. Он утверждает:

В существующей трактовке СТО всё это не находит объяснения.

Но из приведенного анализа видно, что его выкладки ошибочны, но при этом имеют абсолютно однозначное объяснение в "существующей трактовке СТО". Можно безусловно согласиться с тезисом, что если теория и её трактовки верны, то в ней не должно быть никаких парадоксов. Опираясь на ошибочные выкладки, автор естественным образом приходит к таким же ошибочным выводам:

Обе части формулы в соответствии с принципом относительности (ПО) должны приводиться к одному виду, соответствующему объективно реальному проявлению эффекта Доплера в реально движущейся ИСО.

Обе части формулы ошибочны, они не могли и не привели к появлению доплер-эффекта в неподвижной ИСО1 и его исчезновению в движущейся - ИСО2.

Действительно, если считать, что ИСО1 реально покоящаяся в эфире, т.е. является абсолютной системой отсчёта (АСО), то эффект Доплера объективно реально существует только в ИСО2.

Однако, в рассмотренных выкладках автор, считая ИСО1 "реально покоящейся", на самом деле, не замечая этого, приводит её в движение!

Тогда формула (1) и есть выражение для этого физического эффекта с учётом замедления собственного хода часов в ней.

Как отмечено, это ошибочное заключение. Помимо замедления хода часов автор обязан был учесть и второй лоренц-эффект - уменьшение длины движущейся ИСО, что приводит к тому, что число подсчитанных пиков за более короткий интервал также уменьшается. Действительно, сокращение времени и длины в ИСО2 наблюдается с точки зрения ИСО1. Следовательно, волна с его точки зрения оказывается "более длинной" по сравнению с длиной ИСО2. Поэтому за более короткое время через измеритель ИСО2 пройдёт меньшее число пиков. Для большей наглядности приведём такой пример. Мимо часов на перроне вокзала проходит 1 вагон за 5 секунд. Если время замедлилось в 10 раз, то и вагон удлинился по отношению к перрону в 10 раз. Поэтому по-прежнему за те же удлиненные 5 секунд мимо часов будет проходить все тот же один, но удлиненный вагон.

Однако в соответствии с ПО мы должны и в ИСО2, рассматривая её как условно покоящуюся, получить и в ней точно такую же формулу, как и в ИСО1 (т.е. в АСО). Поэтому в "покоящейся" ИСО2 мы вначале и получаем формулу (2). Она соответствует тому реально объективному случаю, когда ИСО1 объективно реально движется навстречу также объективно реально распространяющемуся в реальном физическом пространстве излучению.

Здесь наиболее отчетливо видна подмена понятий декларированных в начале статьи. Но до сих пор автор этого не замечает. В первом случае объективно реально движется ИСО2, а ИСО1 объективно реально покоится. Напротив, во втором случае объективно реально движется ИСО1, а ИСО2 объективно реально покоится. Это два объективно реально разные случаи, сравнивать результаты измерений в которых нельзя:

С другой стороны, поскольку формула (2) связывает между собой реальные величины v₁ и v₂ в объективно реальном физическом явлении, то вытекающее из (2) выражение (3) для v₂ и должно быть приведено к выражению эффекта Доплера в реально движущейся по нашему условию ИСО2.

Автор увлеченно опровергает СТО, совершенно не замечая, что v₁ (v₂), измеряемые в первом эксперименте (ИСО2 реально движется), - это совсем другие v₁ (v₂), измеряемые во втором эксперименте (ИСО2 реально покоится). Рассмотренный "парадокс" является мнимым, вызванным сравниванием величин, не имеющих друг к другу никакого отношения:

Таким образом, данный "парадокс" легко разрешается, если признать, что и излучение, и каждая ИСО имеют свою собственную (иначе абсолютную) скорость движения относительно неподвижного пространства.

Правильнее было бы не создавать парадокса там, где его нет. Оставим без комментариев рождение абсолютного пространства из этих ошибочных выкладок. Предложенное разрешение мнимого парадокса не нуждается в нем, хотя и не отвергает его.

Если мы ничего не знаем, по меньшей мере, о взаимном движении показанных выше на рис.1 ИСО1 и ИСО2, то и не можем говорить о том, что в каждой из них одна и та же измерительная ситуация.

Действительно, делать предположения о результатах измерения в неизвестных условиях не имеет смысла.

Она будет одинаковой только в том случае, когда обе ИСО неподвижны относительно друг друга.

В этом случае они должны рассматриваться как одна и та же ИСО, а "одна и та же измерительная ситуация" должна называться просто измерительной ситуацией. Ведь других нет.

Тогда они будут и в одинаковом движении относительно самого излучения, которое объективно реально имеет постоянную скорость движения только в реальном физическом пространстве.

Если эти ИСО являются одной и той же ИСО, то в чем состоит её одинаковость движения? Одинаково с чем? С самой собою? Но вряд ли разумно говорить об отличии себя от себя. Что касается движения относительно самого излучения, и его постоянной скорости в реальном физическом пространстве, то это просто несколько вольный пересказ второго постулата СТО [2].

А относительно каждой из ИСО, находящихся в некотором абсолютном движении, реальная скорость излучения будет разной в разных направлениях.

И тут же его искажение. Разной может быть только направление движения, а скорость - всегда одна и та же - скорость света. Неясно, имел ли в виду автор, что в каком-то из направлений скорость фотона не равна скорости света? Здесь следует отметить, что СТО нужно рассматривать с двух позиций. Во-первых, это безусловно верная математическая теория, неопровержимая никакими мысленными экспериментами и парадоксами вроде рассматриваемого. Во-вторых, это физическая теория, примененная к объективной физической реальности. В этом случае, единственным критерием её верности может служить только эксперимент [3].

Но все ИСО в СТО как некоторые четырёхмерные пространственно-временные измерительные конструкции устроены так, что любые внутренние "измерения" скорости света относительно их всегда дают то же самое постоянное значение с, как если бы они реально находились в абсолютном покое.

Здесь автор допускает очередную ошибку. Никакие мысленные "внутренние измерения" не могут ничего опровергнуть ни в математической теории СТО, ни в её физическом аналоге. Для математики постоянство скорости света является постулатом и никакие измерения, кроме подтасовок, не могут дать её иного значения. Если в ваших "измерениях" вы получили в мысленном эксперименте иную скорость, ищите ошибку. Постулат не может быть изменён, иначе - это совсем другая теория, не имеющая к СТО никакого отношения. Причем суть второго постулата состоит в довольно-таки удивительном положении: хоть догоняй фотон, хоть убегай от него - он движется по отношению к вам всегда с одной и той же неизменной скоростью света.

Рассмотренный "парадокс" является прямым доказательством несостоятельности существующей официально признанной трактовки СТО.

Нет, рассмотренный "парадокс" является прямым доказательством ошибочности выкладок автора парадокса.

И неразрешимость "парадокса с часами" в рамках существующей трактовки теории говорит о том же. И он легко разрешается, если признать реальность указанного выше абсолютного движения

Парадокс близнецов, он же парадокс часов, он же парадокс Ланжевена для теории относительности не является парадоксом, поскольку давно и окончательно имеет относительно простое объяснение (а не решение). Можно привести, например, такое описание [4].

Поэтому трактовку СТО необходимо изменить. И это уже давно назревшая необходимость. Уже давно необходимо перевести трактовку этой теории на действительно материалистическую основу.

Желающих опровергнуть СТО или пере-интерпретировать всегда было много и, видимо, будет много всегда, причем со ссылками на материалистическую философию без всяких на то оснований. Математику специальной теории относительности лучше оставить в покое, не терять понапрасну время на мысленные её опровержения, которые заведомо обречены на провал. А вот физическую сторону теории, её применимость в реальном физическом мире, можно попытаться уточнить. Насколько математика СТО соответствует реальному миру. Но здесь можно опираться только на эксперименты [3].

Литература

1. Юхимец А.К, Парадокс с излучением в существующей трактовке СТО, 2012,
URL: http://www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/stat/st4853.pdf (дата обращения 29.01.2017)

2. Путенихин П.В., Демонстрация 2-го постулата СТО, 2015, [приведена анимированная иллюстрация совпадения фронтов световых лучей от трёх ИСО - неподвижной, удаляющейся и приближающейся],
URL: http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/postulat2-sto.shtml (дата обращения 29.01.2017)

3. Путенихин П.В., Три ошибки анти-СТО, 2011, [прежде, чем критиковать теорию, её нужно хорошо изучить; невозможно опровергнуть безупречную математику теории её же математическими средствами, кроме как незаметно отказавшись от её постулатов - но это уже другая теория; не используются известные экспериментальные противоречия в СТО - опыты Маринова и других - их нужно многократно повторить],
URL: http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/antisto.shtml (дата обращения 29.01.2017)

4. Путенихин П.В., Итак, парадокса (близнецов) больше нет! 2014, [анимированные диаграммы - решение парадокса близнецов средствами ОТО; решение имеет погрешность; на диаграмме ось времени - горизонтальна, ось расстояний - вертикальна],
URL: http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/ddm4-oto.shtml (дата обращения 29.01.2017)

Автор: Путенихин Петр Васильевич

29.01.2017

Комментарии: 1, последний от 17/10/2019. © Copyright Путенихин Петр Васильевич (pe_put@rambler.ru) Размещен: 29/01/2017, изменен: 16/04/2018. 23k. Статистика. Статья: Естествознание Парадоксы СТО Иллюстрации/приложения: 4 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:
Аннотация: Рассмотрен один из вариантов парадокса СТО с применением эффекта Доплера. Показано, что автор допустил ряд ошибок. Парадокс является мнимым и не содержит никаких противоречий с теорией относительности кроме подмен понятий, не замеченных автором "парадокса".

Путенихин Петр Васильевич : другие произведения.

Мнимые парадоксы С Т О. Парадокс с излучением