Pull to refresh

Опровержение СТО (часть 2: «Возвращение Д’артаньяна» или «Последний довод короля»)

Mathematics *
Recovery mode
Sandbox
image

Друзья, предлагаю продолжить погружение в понимание специальной теории относительности.

У нас уже были картинки, анимация(тут) и даже компьютерное моделирование мысленных экспериментов (тут)… которые не смогли поколебать СТО. Большинство парадоксов при подробном рассмотрении нашли свое логичное объяснение. Осталось решить последний, и самый простой…



Новый год, и как водится в это время мы с друзьями придумываем/решаем новые парадоксы и опровержения СТО… В наступившем 2017г предлагаю решить последний и самый простой по формулировке парадокс.

Парадокс объектов движущихся ровно со скоростью света:



Вопрос можно поставить очень коротко:
— Что такое фотон с точки зрения СТО? Именно с точки зрения специальной теории относительности, а не какой-то другой теории.

В современной физике экспериментально доказано существование частиц движущихся ровно со скорость света (например, одиночный фотон).

То, что фотон существует в реальности, имеет свойства частицы, и движется со скоростью света — опровергает постулат о постоянстве скорости света во всех ИСО. Т.к. относительно ИСО покоящегося фотона его скорость равна нулю, а фотон — это и есть свет.

Многие комментировали данный факт тем, что фотон должен рассматривать в квантовой теории поля и д.р. подобных теориях. Но хочу заметить, что в формулировке СТО нет никаких ограничений на физические объекты, к которым она может применяться, и если мы не можем корректно применить ее даже всего лишь к одному объекту физически существующему во вселенной, то это полностью ее опровергает.

Дополнение от 21.01.2017
Добавлено решение еще одного новогоднего парадокса СТО (Пуля и вагон)

Парадокс пули и вагона:



1. Пусть в начале вагона находится стрелок (точка А), посередине вагона стоит стол (точка Б) и в конце вагона висит мишень (точка В). В каждой из этих точек расположены синхронизированные по времени вагона часы.
(конец вагона)--------------------(начало вагона)
(точка В)----------(точка Б)----------(точка А)

2. Пусть в момент времени t=-10, стрелок выпускает пулю в направлении мишени (точка А), и оказывается, что по часам в вагоне в момент t=0 пуля была посередине вагона (точка Б), а в момент t=+10 попала в мишень (точка В)

(конец вагона)--------------------(начало вагона)
(точка В)----------(точка Б)----------(точка А)
(t=+10)-------------(t=0)--------------(t=-10)
<<<----------------------------------------(пуля)

То есть пуля движется от (точки А) в (точку В)

3. Теперь представим, что наш вагон с точки зрения наблюдателей на вокзале движется с релятивистской скоростью в направлении противоположном полету пули
(точка В)----------(точка Б)----------(точка А)
<<<----------------------------------------(пуля)
(поезд)-------------------------------------->>>

4. Пусть так совпало, что напротив вагона, на вокзале стоят 3 наблюдателя как раз напротив точек А, Б, В – НА, НБ, НВ

(конец вагона)--------------------(начало вагона)
(точка В)----------(точка Б)----------(точка А)
(t=+10)-------------(t=0)--------------(t=-10)
(точка НВ)-------(точка НБ)------- (точка НА)
(tн=0)-------------(tн=0)--------------(tн=0)

5. Часы у всех наблюдателей НА, НБ, НВ синхронизированы по времени вокзала и они все втроем одновременно по сигналу будильника tн=0 заглядывают в окна проезжающего вагона в соответствующих точка А, Б, В.

6. И пусть все совпадает так, как описано в вики (https://ru.wikipedia.org/wiki/Специальная_теория_относительности (Раздел: 4.3 Относительность одновременности)):
— центральный наблюдатель (точка НБ)-(точка Б) видит на часах вагона t=0 и соответственно пролетающую там над столом пулю.
— правый наблюдатель видит в начале вагона (точка НА)-(точка А) часы с t=-10 и пулю вылетающую из оружия стрелка
— левый наблюдатель видит в конце вагона (точка НВ)-(точка В) часы с t=10 и пулю попадающую в мишень

7. Т.е. 3 наблюдателя заглянув ОДНОВРЕМЕННО в вагон, видят напротив себя одну и ту же пулю. В этом и есть принцип относительности одновременности, то, что на вокзале происходит одновременно — с точки зрения находящихся в вагоне происходит не одновременно.
Поясним:
С точки зрения наблюдателей в вагоне все было так:
— Вагон покоится и движется вокзал, в соответствии со СТО размер вокзала сокращается (становится меньше вагона).
— Первым в окно заглядывает наблюдатель в (точка НА)-(точка А) видит часы с t=-10 и стрелка выпускающего пулю
— Только после этого, вторым в окно заглядывает наблюдатель в (точка НБ)-(точка Б) видит часы с t=0 и пулю летящую над столом
— И уже после этого, третьим в окно заглядывает наблюдатель в (точка НВ)-(точка В) видит часы с t=10 и пулю попадающую в мишень.

8. Казалось бы, никаких противоречий нет, если бы не одно но:
— Давайте добавим наблюдателю на вокзале в (точка НБ)-(точка Б) в руку сковородку.
— Тогда, заглянув в окно поезда и подставив сковородку, он не даст пуле долететь до мишени.
— Соответственно, наблюдатель в (точка НВ)-(точка В) не увидит как пуля попадает в мишень.
— И наоборот, если наблюдатель в (точка НБ)-(точка Б) решит не подставлять сковородку, то наблюдатель в (точка НВ)-(точка В) обязательно увидит как пуля попадает в мишень.

9. Казалось бы, что здесь такого?
Но как раз здесь и появляется противоречие СТО – бит информации (пуля попала / не попала в мишень) передается от наблюдателя в (точка НБ)-(точка Б) к наблюдателю в (точка НВ)-(точка В) – МГНОВЕННО (с точки зрения вокзала).

Т.е. скорость передачи информации не зависит от расстояния (можно произвольно менять длину вагона и потом расставлять в соответствующих точках на вокзале наблюдателей). Наблюдатели в точках НБ и НВ одновременно (по часам вокзала) передают и получают друг от друга информацию (сигнал от НБ 0/1 мгновенно передается к НВ)
А это полностью противоречит СТО.

Решение парадокса:



Ошибка заключается в утверждении, что 3 наблюдателя на платформе заглянув одновременно в начало, середину и конец поезда увидят одну и ту же пулю. Да, каждый из них увидит «будущее» с точки зрения стрелка в вагоне, но в этом «будущем» в тех точках, где они заглядывают — пули еще не существует. И вообще, кроме стрелка и наблюдателя на платформе напротив него, в момент выстрела, пулю никто больше не увидит.

Здесь проявляется парадоксальная ситуация: если расставить на платформе бесконечное кол-во наблюдателей с минимальным расстоянием между ними, и они все заглянут в момент выстрела в поезд, то пулю увидит только тот, который находится напротив стрелка в поезде, все остальные увидят «будущее» вагона, но ни в одной из этих бесконечных точек наблюдения «будущего вагона» — пули не будет.
Разрешается это в СТО тем, что каждый из бесконечного числа наблюдателей видит лишь «будущее» вагона в конкретной точке пространства и в конкретное время и при этом все вместе эти наблюдатели не могут видеть «полное будущее» вагона (т.е. его будущее состояние во всех точках пространства и времени). Т.е. все наблюдатели на платформе справа от стрелка, в момент выстрела, видят только ту «часть будущего» вагона, в которой пуля еще не существует.

Дополнение от 07.06.2014
x-------x
Дополнение от 07.06.2014

Хоспода, рад Вам сообщить, что с последнего комментария к этому посту прошло уже больше года, думаю, что Вы по этому поводу рады не меньше меня :)
Хоть каждая из дискутирующих сторон и осталась при своем мнении, все же… согласитесь, поспорить было интересно ;)
Но… время идет, и мы все, конечно, люди серьезные и занятые… поэтому, что бы не тратить драгоценные секунды в пустую, я предлагаю Вам посмотреть 2х минутный эксперимент, который я недавно придумал.
И если у Вас после просмотра появятся какие-то доводы в защиту Теории Относительности, то можем немного пообсуждать.


x-------x

Для того, что бы понять, о чем эта статья, надо иметь ясную голову, свободную от стереотипов. Поэтому, для начала, предлагаю вам взбодрить свою нервную систему, решив одну простую задачку, которою я придумал лет 5 назад для развлечения своих коллег.

Задача для разминки:


Внутри сферы расположен некий объект, который необходимо из нее вытащить. Задача абстрактная, поэтому вы не связаны законами физики и можете использовать любые методы для решения, условие одно – данный объект не может пройти сквозь сферу и сферу нельзя разрушить.
Упрощенно:
Внутри резинового мяча расположен камушек, его необходимо вытащить, при этом мяч нельзя протыкать ножом, пилить бензопилой и т.п.

Я придумал 4 варианта решения этой задачи (возможно вы найдете больше):

Вариант1:
Представьте, что вместо сферы на столе лежит круглая резинка, а в центре расположена пуговица. Двигая пуговицу по столу ее не возможно вытащить за пределы резинки, но если поднять над столом, то можно легко перенести над резинкой и поставить за ее пределами. То же самое в случае со сферой, только вместо 3го мы переносим объект в 4е измерение.

Вариант2:
В задаче сказано, что данный объект не может пройти сквозь сферу, но не сказано, что другие типы объектов тоже не могут пройти сквозь нее, поэтому можно трансформировать данный объект в другой тип объекта, который может пройти сквозь сферу, а потом трансформировать его обратно в исходный. Например, можно испарить камушек и сделать из него газ, способный проходить через резину, а потом из газа вышедшего наружу снова сформировать объект.

Вариант3:
Объект с помощью электромагнитных волн (или любых других сигналов способных пройти сквозь сферу) передает информацию о своей структуре за пределы сферы. Там на основании этих данных создается копия объекта, после чего, объект внутри сферы саморазрушается.

Вариант4:
Можно заставить сферу расширяться до бесконечности, или что одно и тоже, уменьшить вселенную, в которой существует объект так, чтоб она поместилась внутри сферы и при этом заставить сферу постоянно расширяться, если какой-либо объект из данной вселенной попытается приблизиться к ее границе и обнаружить сферу. Тогда наш объект будет абсолютно свободен в перемещении по вселенной и не будет ограничен сферой, более того, относительно любого объекта в этой вселенной сфера перестанет существовать, так как ее существование доказать будет не возможно. Другими словами мы заставили сферу исчезнуть, при этом не разрушая ее, или более пафосно – мы вывернули вселенную объекта наизнанку.


Надеюсь, вам было приятно пошевелить извилинами, ну что ж, теперь переходим к самому интересному.

Парадокс: «Интервалов времени»



Основные моменты в доказательстве:

1. В преобразованиях Лоренца, используемых в СТО нет критерия, используя который можно корректно рассчитать хроноскорость.

1.1. Хроноскорость получается различной при различном способе ее РАСЧЕТА для одной и той же ИСО.

1.2. Объяснив физический смысл хроноскорости (на примере ИЗМЕРЕНИЯ хроноскорости д’Артаньянами), показать – что в реальности (которую описывает СТО), она может быть НЕ ТАКОЙ, которая получается в РАСЧЕТАХ с помощью преобразований Лоренца.

1.3. Показать, что преобразования Лоренца без информации о хроносдвиге, не могут давать корректный расчет хроноскорости.

Доказательство:

Вот мои доводы:
Цель этого пункта – показать, в чем заключается логический/физический смысл хроноскорости.
Задача максимум – что бы, после моего логического описания термина «хроноскорость», вы самостоятельно пришли к выводу, как необходимо ее измерять.
Задача минимум – что бы вы согласились, что метод, который я приведу в качестве примера, измерения/расчета промежутков времени – корректен.

Итак, начнем.
Что бы понять смысл хроноскорости, необходимо договориться о способе измерения времени между двумя событиями (промежутка времени).

У нас есть два варианта:
1) Оба события происходят в одной точке пространства
2) События происходят в разных точках пространства

Промежутки времени, мы будем измерять количеством приседаний д’Артаньянов, которые они успеют сделать между двумя событиями, а так же обычными часами. На первый взгляд, может показаться, что это лишнее дублирование, согласен, но как будет показано далее – введение д’Артаньянов принципиально для ПОНИМАНИЯ. Именно оно, откроет вам глаза.

1) Процедура измерения промежутка времени
Когда оба события происходят в одной точке пространства

— В точке где происходят события находятся часы
— В часах находится д’Артаньян
— В момент события1 на часах t=0, и д’Артаньян начинает приседать, кол-во приседаний k=0
— В момент события2 на часах t=T, а д’Артаньян перестает приседать k=K
— РЕЗУЛЬТАТ: Измеренный промежуток времени равен T по часам, и равен K по д’Артаньянам

2) Процедура измерения промежутка времени
Когда события происходят в разных точках пространства

— В точках события1 и события2 размещаются часы Ч1 и Ч2 с д’Артаньянами (часы покоятся относительно друг друга)
— Часы Ч1 и Ч2 синхронизируются методом Эйнштейна и далее вечно идут синхронно (в ИСО Ч1/Ч2)
— В момент события1 в точке1 на Ч1 t=0, и д’Артаньян начинает приседать k=0
— В момент события2 в точке2 на Ч2 t=T
— Ч2 отправляет смску с этими данными (t=T) д’Артаньяну в Ч1, который все еще приседает. (что из себя представляет смска не важно, это может быть некий сигнал или почтовый голубь… не принципиально, т.к. на измерение не влияет)
— Получив смску д’Артаньян в Ч1 перестает приседать и смотрит в свой журнал. Оказывается, когда д’Артаньяны приседают, они ведут журнал приседаний :). В этом журнале всего две колонки – «Время» и «Кол-во приседаний, которые уже были выполнены» Оказывается что в момент времени Т, д’Артаньян в Ч1 успел выполнить K приседаний.
— РЕЗУЛЬТАТ: измеренный промежуток времени равен T по часам, и равен K по д’Артаньянам.

Далее…

Теперь мы можем мерить промежутки времени для двух событий в одной точке (1) и для двух событий в разных точках (2).

ФИЗИЧЕСКИЙ смысл измеренного промежутка времени, мы будем рассматривать, как количество приседаний, которые успел выполнить д’Артаньян между событием1 и событием2.
ПРИ ЭТОМ НЕ ВАЖНО – каким способом, 1м или 2м мы измеряли промежуток времени, количество приседаний от этого не изменится.

ДОКАЖЕМ, что промежуток времени измеренный в одной ИСО не зависит от способа его измерения((1) или (2)):
Ч1/Ч2 – идут синхронно, т.е. ОДНОВРЕМЕННО показывают одно и тоже показание t=T. Конечно, относительно ИСО Ч1/Ч2.
Запомнив T на Ч2, мы можем АБСОЛЮТНО справедливо утверждать, что на Ч1 ОДНОВРЕМЕННО т.е. в этот же самый момент t=T. Т.е. показания СИНХРОННО идущих часов не зависят от расстояния между ними (в одной ИСО). Т.е. по сути мы мерили промежуток времени в ИСО Ч1/Ч2, только одними часами Ч1, т.к. момент завершения измерения делался синхронно идущими часами Ч2, показания которых тождественно равны показаниям Ч1 (в ИСО Ч1/Ч2).

Определим понятие «длительность события»:
ДЛИТЕЛЬНОСТЬ события AB – это промежуток времени, между событием А и событием В измеренный в одной ИСО.

Теперь можно ввести понятие хроноскорость.
ХРОНОСКОРОСТЬ (H) — это коэффициент, показывающий во сколько раз ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ОДНОГО и ТОГО ЖЕ события отличается в разных ИСО.

Хроноскорость ИСО1 относительно ИСО2 – это отношение интервала времени, измеренного между событием1 и событием2 в ИСО1 к интервалу времени, измеренному между ТЕМИ ЖЕ событием1 и событием2 в ИСО2.

Для ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ хроноскорости – достаточно измерить длительность ОДНОГО и ТОГО ЖЕ события по часам ч1(T1) в ИСО1 и часам ч2(T2) в ИСО2.

H(и1, и2) = T1 / T2
H(и2, и1) = T2 / T1
Где
T1 — промежуток времени измеренный в ИСО1
T2 — промежуток времени измеренный в ИСО2

НА ПРИМЕРЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
Хафеле — Китинга (ссылку на вики см.ниже)
Рассчитаем хроноскорость:

Событие полет самолета по часам покоящимся на земле (ч1) длилось 101мин
Событие полет самолета по часам в самолете (ч2) длилось 100мин

H(ч1, ч2) = T1 / T2 = 101мин /100мин
Т.е. за 101мин по часам ч1, по часам ч2 прошло 100мин

H(ч2, ч1) = T2 / T1 = 100мин / 101мин
Т.е. за 100мин по часам ч2, по часам ч1 прошло 101мин

Значит, хроноскорость в ДВИЖУЩЕМСЯ самолете – меньше, чем хроноскорость на земле.

Далее…

ОСНОВЫВАЯСЬ НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
— эффект замедления времени обусловлен только скоростью объекта и не зависит от его ускорения. (показано на мюонах, ссылку на вики см.ниже)

Разберем симметричный пример Pand5461,
скрестив его с примером senia



Тогда:
— Пусть у нас есть 2 планеты (неподвижные относительно друг друга) и относительно ИСО1.

— Пусть есть ракета1, пролетающая мимо этих планет (свяжем с ней ИСО2). Сначала мимо первой, потом мимо второй. Причем ракета летит с такой огромной скоростью, что с точки зрения ИСО1 время в ней практически не движется (на часах в ИСО2 за время пролета от планеты до планеты прошла 1 минута). Но расстояние между планетами достаточно большое. По часам в ИСО1 корабль летит 100 лет.

— Пусть на второй планете покоится ракета2, идентичная ракете1

— Событие1: нос ракеты1 встречается с носом ракеты2
— Событие2: хвост ракеты1 встречается с хвостом ракеты2
— Промежуток времени между событием1 и событием2 назовем – «Касание»

Как показал Pand5461 в своем симметричном примере,
(http://habrahabr.ru/post/151077/#comment_5870075),
При расчете с помощью преобразований Лоренца, хроноскорость ВСЕГДА получается ОДИНАКОВОЙ.

Т.е. ДЛИТЕЛЬНОСТЬ «Касания» для ОБЕИХ ракет: И той, которая движется с огромной скоростью, и той, что покоится на планете – будет ОДИНАКОВА. Т.е. д’Артаньяны в обеих ракетах – присядут одинаковое количество раз!

Но как мы знаем:
ЭТО ПРОТИВОРЕЧИТ ФИЗИЧЕСКОЙ РЕАЛЬНОСТИ
— Как время в движущейся ракете1 может идти замедленно (по ее внутренним часам она покрыла огромное расстояние за 1минуту – д’Артаньян присел 10раз, а на планетах за это время прошло 100лет — д’Артаньян присел 10000раз).
— И при этом при пролете мимо ракеты2 покоящейся на планете, скорость течения времени (хроноскорость) в обеих ракетах сравнялась, и все физические процессы там стали выполняться с одинаковой скоростью???

P.S.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1) Вы согласны, что предложенный способ измерения промежутков времени между двумя событиями не противоречит нашей физической реальности?

2) Вам понятен ФИЗИЧЕСКИЙ смысл, который я вложил в понятие «промежуток времени»? Вы согласны, что он не противоречит нашей физической реальности?

3) Вы согласны с моим ДОКАЗАТЕЛЬСТВОМ — что промежуток времени, измеренный в одной ИСО не зависит от способа его измерения (1ми или 2мя часами)
— даже если не согласны, в симметричном примере, промежутки времени сравниваются одинаковым образом, поэтому это на результат не влияет

4) Вы согласны
Что рассмотренный симметричный пример Pand5461, скрещенный с примером senia – показывает наличие противоречия СТО с физической реальностью (экспериментальными данными)?




Обсуждение:

1.1. Хроноскорость получается различной при различном способе ее РАСЧЕТА для одной и той же ИСО.

senia
«
Таки да.
Что в очередной раз подтверждает бесполезность ее как физической величины.
»
— С этим пунктом вроде все согласны, хоть и с сарказмом :)

1.2. Объяснив физический смысл хроноскорости (на примере ИЗМЕРЕНИЯ хроноскорости д’Артаньянами), показать – что в реальности (которую описывает СТО), она может быть НЕ ТАКОЙ, которая получается в РАСЧЕТАХ с помощью преобразований Лоренца.

senia
«
Стоп!
Этого вы доказать не можете без реального эксперимента.
»

— Я опираюсь на следующие эксперименты:


(http://ru.wikipedia.org/wiki/Специальная_теория_относительности раздел: «Релятивистское замедление времени»). Т.е. на эксперименты, которые были проведены в реальности. И на выводы, к которым пришли ученые-релятивисты:
— атомные часы, летавшие на самолёте отстают от неподвижных атомных часов.
— эффект замедления времени обусловлен только скоростью объекта и не зависит от его ускорения. (показано на мюонах)

1.3. Показать, что преобразования Лоренца без информации о хроносдвиге, не могут давать корректный расчет хроноскорости.

senia
«
1. корректный расчет «хроноскорости» в СТО не возможен в принципе — сам термин с точки зрения СТО не корректен.
2. Что такое «корректный» результат?
»
— если корректный расчет «хроноскорости» в СТО не возможен, только из-за «некорректности» термина, то
можете переименовать «хроноскорость» в «х.з.что», мне без разницы :) Важно, что есть формулы по которым можно рассчитать это «х.з.что», и сами по себе они не противоречивы, и что не менее важно, есть метод ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО измерения этого «х.з.что», т.е. «х.з.что» — имеет физический смысл.
— если корректный расчет «хроноскорости» в СТО не возможен, по какой-то другой причине, то некорректен не термин, а СТО

— корректный результат — это когда результат, рассчитанный по формуле, соответствует результату, полученному экспериментально во ВСЕХ случаях.

Все из этих пунктов, я уже ПОДРОБНО расписал в комментариях. Вам осталось лишь ВНИМАТЕЛЬНО прочесть, ПОНЯТЬ, и написать свое мнение по каждому пункту.
Если мы найдем согласие по ним, то я приведу на рассмотрение пункт 1.4.

ИТОГО:
п.1 – Думаю, что его смысл будет понятен ВСЕМ, только после обсуждения всех подпунктов.

п.1.1. С этим все согласны
п.1.2. В обсуждении…
п.1.3. В обсуждении…




Парадокс: «Часы д'Артаньяна»



Ну хорошо, хотите аналитически – вот, пожалуйста, раскрою вам карты :)

Первое и самое важное замечание — опровергнуть СТО находясь внутри ее рамок невозможно. Для того, что бы показать наличие противоречия, необходимо выйти на качественно иной «над-уровень» рассмотрения задачи. Я не зря привел в начале статьи задачу-разминку, потому что, каждое ее решение является именно таким, качественно новым подходом к проблеме, которую находясь в стандартных рамках решить невозможно. (на самом деле я нашел 5 решений, очень хотелось посмотреть найдет ли 5е еще кто-то, хотя этих решений возможно и еще больше). Но я отвлекся, переходим к парадоксу.

Для начала, необходимо определить понятие «время». Мы дадим более общую формулировку этого понятия, чем у Эйнштейна, тем самым выйдя из под гнета СТО.
Время – это количество повторов некоторого равномерно повторяющегося события.
Ведь, согласитесь, мерить время можно чем угодно и в чем угодно. Например, длину удава можно мерить попугаями, а время ожидания трамвая на остановке – количеством шкурок от семечек, которые мы успели пощелкать.

Теперь, мы можем сделать часы, которые не подчиняются СТО.
Если например, мы будем считать часами – вспышку света, то кол-во вспышек света с момента старта эксперимента (mT=0 при 1й вспышке) и будет показанием наших часов.

Далее, мы считаем, что наш эксперимент должен длиться mT = 10 вспышек. Вдоль ж/д полотна через некоторое равное расстояние друг от друга мы ставим 10 лампочек с датчиками касания (считаем что датчик и лампочка находятся в одной точке). Под каждой лампочкой пишем ее номер, начиная с 0, 1, 2…9 – это шкала наших часов + ставим 1го наблюдателя (клонированного д’Артаньяна).

Начинаем эксперимент:
Поезд равномерно и прямолинейно движется вдоль ж/д полотна. На нем расположен датчик касания, который замыкает эл. цепь при касании датчика лампочки на платформе и она включается.
Задача д’Артаньяна, находящегося в поезде (пусть он будет находиться в той же точке поезда, что и датчик касания), при каждой вспышке света выполнить 1 приседание, тоже самое делает наблюдатель, стоящий рядом с лампочкой которая вспыхнула на неподвижной платформе.

Далее…
— Поезд подъезжает к первой лампочке и она загорается, т.е. наступает mT=mT’=0 (1я вспышка)
д’Артаньяна и наблюдатель стоящий рядом с лампочкой ОДНОВРЕМЕННО относительно любой ИСО начинают приседать (т.к. они находятся в одной и той же точке)



— Поезд подъезжает к 2й лампочке и она загорается, т.е. наступает mT=mT’=1 (2я вспышка)
К мы видим, наши ламповые часы идут СИНХРОННО.
д’Артаньяна считает вспышки и определяет по ним свое время mT’ наблюдатель определяет время mT по шкале (номеру рядом с лампочкой, хотя номер можно например кодировать цветом лампочки и тогда д’Артаньян так же будет определять время по шкале, но это не существенно)

— …

— Поезд подъезжает к 10й лампочке и она загорается, т.е. наступает mT=mT’=9 (10я вспышка)
Эксперимент заканчивается



Как мы видим:
1. И в поезде и на платформе по ламповым часам прошло время mT=mT’=9,
2. По ламповым часам д’Артаньян в поезде присел 10 раз и его клоны рядом с ламочками, так же присели 10 раз, т.е. в сумме выполнили ту же работу.
3. Если же судить по часам Эйнштена (преобразования Лоренца), то времени в поезде прошло меньше, чем на платформе t’ < t. При этом, д’Артаньян в поезде и д’Артаньяны на платформе (в сумме) устали одинаково, но по часам Эйнштейна, тот что в поезде почему-то состарился меньше.

Вопрос:
В чем тогда физический смысл «замедленного» времени Энштейна?




Доводы ЗА и ПРОТИВ (спор двух точек зрения):



Довод 1.


— Релятивист:
Преобразования Лоренца могут быть получены на основе подмножества аксиом классической физики (КФ). Этот факт сводит доказательство непротиворечивости СТО к доказательству непротиворечивости КФ.
(http://synset.com/ru/Преобразования_Лоренца)

— Сомневающийся:
Да, но при этом из 5и аксиом КФ была исключена 5я аксиома: «Если два события одновременны в одной системе отсчета, то они будут одновременны и в любой другой.» Из-за неполноты оставшихся 4х аксиом, в преобразованиях появилась константа АЛЬФА, которая в общем случае может иметь любое значение, но в нашей вселенной при этом она > 0. Сами преобразования Лоренца эту константу никак не определяют (поэтому они не противоречивы). Она определяется из дополнительных 5х постулатов теорий.
Из КФ следует, что АЛЬФА = бесконечность, из СТО АЛЬФА = скорости света. Т.е. в СТО неявно вводится 5й постулат: «Если два события одновременны в одной системе отсчета, то они будут НЕ одновременны в любой другой движущейся относительно данной.» и он ПРОТИВОРЕЧИТ 5му постулату классической физики.
Вывод: Сами преобразования Лоренца не противоречат КФ, ей противоречит постулат СТО: АЛЬФА = скорости света, когда в КФ АЛЬФА = бесконечность.
А значит, непротиворечивость СТО не может опираться на непротиворечивость КФ.

Довод 2.


— Релятивист:
Самым весомым аргументом в нашем споре будет то, что результаты СТО, подтверждаются множеством экспериментов. И эта теория является общепризнанной в научных кругах.

— Сомневающийся:
Да, это действительно весомый аргумент.
Но вот цитата из источника (http://synset.com/ru/Теория_и_эксперимент), на который ссылается wiki для описания СТО:
«Важно понимать, что не существует «главного», критического эксперимента, подтверждающего теорию относительности. Тем более такими экспериментами не являются исторически важные опыты конца XIX-го, начала XX-го века. Наша вера в справедливость теории относительности основывается на самосогласованности огромного числа экспериментов и теорий, которые возникли на базе релятивистской физики.»

— Сомневающийся:
Кроме того, множество ученных и сам Г. А. Лоренц, который одним из первых представил релятивистские формулы преобразования координат «Электронная теория Лоренца», до конца жизни не признавал их трактовку в рамках СТО. (http://ufn.ru/ufn70/ufn70_10/Russian/r7010e.pdf)
Цитата из книги:
«
хотя Лоренц в конце концов признал отличие своей теории от теории Эйнштейна, он так и не смог полностью разделить представления Эйнштейна и тем самым отказаться от гипотезы эфира.
»
«
Лоренц никогда не рассматривал постоянство скорости
света в пустоте как постулат. По существу, он утверждал (равно как
и Пуанкаре 7), что скорость света постоянна только в «эфирной» системе
отсчета и кажется постоянной в других системах отсчета лишь благодаря
эффекту «лоренцова сокращения» и преобразованию «местного времени»,
которое Лоренц всегда отличал от «истинного времени» * * * ).
»

Вывод: Решающего эксперимента подтверждающего СТО не существует, и в ученой среде нет однозначного мнения по этому вопросу.

Довод 3.


— Сомневающийся:
В СТО при преобразованиях координат из ИСО и1 в ИСО и2, всегда неявно должна присутствовать информация о 3й ИСО и3, которая является покоящейся относительно и1 и и2. Иначе преобразования будут некорректны.
Пример:
«
Два космических корабля движутся относительно друг друга со скоростью U>0. На каком корабле время течет медленнее?
»
С точки зрения СТО: этот вопрос бессмысленен. Время замедляется в той ИСО, которая движется относительно неподвижной. Но по условию задачи нельзя определить какой из кораблей быстрее двигается чем другой!
Если подставить координаты кораблей в формулы преобразования, то получится, что относительно каждого корабля время замедляется на другом корабле. Для разрешения парадокса, требуется добавление в задачу дополнительных сведений о скорости корабля1 и коробля2 относительно ИСО в которой они оба покоятся (например Эфир или 3й корабль). Зная эти скорости, мы можем сказать, что время того корабля, у которого скорость больше (т.е. получено большее ускорение) – замедляется.
Вывод: Во всех задачах СТО неявно присутствует 3я ИСО. (Например в утверждении: «Время в движущемся поезде течет медленнее, чем на неподвижной платформе» подразумевается, что относительно 3й ИСО – Земля, поезд движется, а платформа покоится). Если формально у нас есть все данные для формул преобразования, но нет информации о 3й ИСО – это приводит к некорректности результатов полученных в разных ИСО (парадоксу).

— Релятивист:
В этом нет ничего страшного, нет смысла применять СТО в абстрактных задачах, тот кто использует преобразования СТО должен понимать что он делает и знать, какая ИСО на самом деле движется пусть для этого и требуется неявная информация о 3й ИСО, покоящейся относительно остальных.

— Сомневающийся:
Но ведь тогда формулы преобразования дадут не корректный эффект замедления времени текущего в ИСО, которая на самом деле покоится.

— Релятивист:
Еще раз повторяю, человек который применяет формулы СТО, должен отдавать себе отчет в своих действиях, поэтому он не будет считать «виртуальный» результат, полученный для ИСО, которая на самом деле покоится — реальным. Он знает, что «реальное» замедление времени – происходит в ИСО, которая на самом деле движется (была ускорена).

Довод 4.


— Сомневающийся:
Абсолютность времени подтверждается принципом работы синхронных часов в нескольких ИСО, который приведен в описании часов д’Артаньяна.
Эти часы не подчиняются «замедлению времени», и формулы преобразований СТО к ним не применимы, что компрометирует ГЛОБАЛЬНОСТЬ применения СТО для всех физических процессов и противоречит принципу «относительной одновременности».

— Релятивист:
Пока без комментариев…

Довод 5.


— Релятивист:
Если СТО противоречива – то, как объяснить такое большое количество экспериментов, которые подтверждают правильность преобразований Лоренца?

— Сомневающийся:
Это самый интересный вопрос. И он связан с тем, как интерпретируются преобразования Лоренца и для чего они используются.

Давайте вспомним, что константа АЛЬФА, входящая в преобразования Лоренца имеет смысл предельной скорости взаимодействия между объектами, координаты которых используются в уравнениях.
КФ и СТО отличаются друг от друга, только выбором значения этой константы. В СТО АЛЬФА = скорости света, в КФ АЛЬФА = бесконечности.
При этом имеется в виду, что АЛЬФА – это ГЛОБАЛЬНАЯ константа для всех объектов и процессов во вселенной, а не для некоторого ограниченного набора явлений.

В таком случае, очень показательна будет работа «Аналоги релятивистских эффектов в классической механике» (http://ufn.ru/ru/articles/2004/8/c/)
Релятивистские эффекты наблюдаются при движении солитонов в твердых телах и описываются формулами, аналогичными формулам специальной теории относительности, но вместо скорости света в них входит скорость звука. Эта общность связана с конечностью скорости передачи информации (скорости звука или света) и с лоренцевской симметрией уравнений динамики.

Т.е. как мы видим, константа АЛЬФА – для описываемых явлений равна скорости звука. Что для СТО является прямым противоречием ГЛОБАЛЬНОСТИ константы АЛЬФА = скорости света.

Вывод:
Преобразования Лоренца – это удобный инструмент для создания инвариантных уравнений преобразований координат между ИСО, в средах с известной конечной скоростью распространения сигнала (взаимодействия). Замедление времени и сокращение размеров – это лишь математическая абстракция, благодаря которой физические законы становятся инвариантны (записываются в одинаковом виде) для разных ИСО. Физический же смысл этих эффектов связан с методом измерения расстояния/времени ТОЛЬКО при помощи сигналов имеющих конечную скорость распространения.

Важно понимать, что течение времени и расстояние – не изменяются в зависимости от выбора ИСО, они абсолютны. Изменяется лишь запаздывание взаимодействия объектов в зависимости от их скорости (из-за конечности скорости взаимодействия), что порождает «виртуальные» время и пространство, измеряемые с помощью сигналов. Эти «виртуальные» или «локальные» время/пространство реальны – т.е. имеют смысл только в той ИСО, для которой они рассчитаны. И только в том смысле, что они измерены с помощью «неинерционных» сигналов в той же ИСО.

Другими словами – преобразованиям Лоренца подчиняются только те приборы (часы/линейки), которые в качестве метода измерения используют распространение/отражение сигнала. А так как сигнал не имеет «массы» — т.е. это волна распространяющаяся в некой среде с конечной скоростью, то следовательно, у сигнала нет инерции, и именно поэтому, скорость распространения сигнала (света/звука/др. волн) не зависит от скорости источника этого сигнала.

Популярно:
Если космонавт летит в ракете (получил ускорение) со скоростью близкой к световой относительно Земли, то световые часы (два зеркала подсчитывающие кол-во отражений луча между ними) будут идти медленнее, чем такие же часы на земле, но сам космонавт будет стареть точно так же, как и его брат на Земле.
Причина в том, что фотон (сигнал / волна) не обладает массой и инерцией, поэтому после ускорения его скорость в световых часах не меняется, а расстояние пролетаемое фотоном между зеркалами в следствии движения ракеты – увеличивается. В результате кол-во отражений в часах космонавта (время) – уменьшается по сравнению с часами на Земле, у которых расстояние между зеркалами остается прежним.
А вот все остальные объекты в ракете обладающие «массой», после ускорения приобретают скорость ракеты и добавляют ее к собственной скорости. Поэтому, например, биологические часы космонавта или обычные часы на пружине будут идти с той же скоростью что и на земле (и показывать тоже время), несмотря на то, что они проходят большее расстояние – это компенсируется их увеличенной скоростью полученной при ускорении.

Не надо забывать, что цель преобразований Лоренца – инвариантная (имеющая одинаковый вид) удобная запись законов взаимодействия объектов в любой ИСО. Именно поэтому в них фигурирует константа, определяющая конечную скорость этого взаимодействия. Но при этом, если константа АЛЬФА имеет значение меньше бесконечности (принятой в КФ), прямые и обратные преобразования Лоренца дают два различных результата, в зависимости от того, какую ИСО считать «на самом деле» неподвижной, что делает эти преобразования не полными, а в более строгом смысле – противоречивыми.
Это противоречие продемонстрировано на простой задаче приведенной в доводе 4.

Таким образом, мы пришли к важному заключению – область применения СТО ограничивается описанием законов взаимодействия объектов, скорость взаимодействия которых равна C (скорость распространения электромагнитных волн).
Любые другие взаимодействия, которые протекают с другой скоростью, в рамках СТО рассматриваться не могут. При этом, в СТО для не противоречивости и инвариантности описания взаимодействий в разных ИСО, необходимо «правильно» выбирать способ расчета (между прямыми и обратными преобразованиями координат ИСО). Критерий «правильности» в преобразованиях отсутствует, поэтому его выбор остается на совести исследователя применяющего СТО и пытающегося «согласовать» полученный результат с релятивистскими постулатами.





Парадокс, который будет приведен ниже – это пример неудачной попытки опровержения СТО, если находиться в ее рамках. (Т.е. с точки зрения СТО все ниже перечисленные доводы не удовлетворительны, хотя как мы видели выше из парадокса «Часы Д’артаньяна» – теория содержит в себе противоречие).

Два дня назад, извиняюсь, уже три (на часах 0:07), что бы развеять все свои сомнения, я создал первую версию программы, которая моделирует вселенную по законам (уравнениям) СТО. Но мои опасения подтвердились. В результате моделирования экспериментов, действительно были подтверждены предсказываемые СТО эффекты замедления времени и сокращения размеров тел, но вместе с тем, при скоростях от 1/30 световой проявился парадокс, который делает СТО — противоречивой.

Я доработал программу (добавил настроек, описаний экспериментов) и оформил парадокс в некую «литературную форму»… Парадокс называется: «Последний довод короля» или «Возвращение Д’артаньяна». Надеюсь, вам будет интересно не только почитать статью, но и позапускать эксперименты (ссылки даны внизу), ну или хотя бы просто посмотреть картинки…

И так, парадокс:



Однажды Король пришел к Мудрецу и задал ему простой вопрос: «Как устроен мир?», на что, подумав, тот ответил: «В мире все относительно, постоянна лишь скорость света, с точки зрения любого наблюдателя она всегда одинакова». Король улыбнулся и между ними разгорелся спор…

К: — То есть, принцип относительности заключается в том, что все физические процессы в инерциальных системах отсчёта (ИСО) для наблюдателей находящихся в них описываются одинаковым образом?
М: — Да, пока еще ни одному мудрецу не удалось, находясь в замкнутой физической системе, определить, покоится эта система или равномерно движется.

К: — А почему скорость света, с точки зрения любого наблюдателя всегда одинакова?
М: — Такое предположение выдвинул очень мудрый мудрец по имени Эйнштейн в своей специальной теории относительности (СТО). Эта теория очень авторитетна, и результаты многих экспериментов близки к результатам, которые она предсказывает.

К: — Значит, если равномерно движущийся поезд, снаружи которого установлен датчик касания, проедет и коснется покоящегося на земле прожектора, и они одновременно включат свет, то свет от фар поезда и от прожектора придет одновременно к наблюдателю находящемуся на пути поезда?
М: — Ну… прямых экспериментов никто не проводил (наблюдатели отказываются стоять на пути поезда), в основном свет гоняют по кругу и получают косвенные измерения, но в целом, большинство мудрецов считают, что да, скорость света не зависит от скорости источника.

К: — Какие же физические явления описывает СТО?
М: — Ну например, замедление времени.
Если ИСО наблюдателя1 движется относительно ИСО другого наблюдателя2, который относительно него покоится, то у движущегося наблюдателя1 время течет медленнее, т.е. когда он остановится его часы будут отставать от часов покоящегося наблюдателя2, да и сам он будет выглядеть моложе.
М: — Еще есть сокращение размеров.
Линейные размеры движущегося тела относительно «неподвижной» системы отсчёта сокращаются.
М: — Есть еще эффект, который называется «Относительность одновременности»
Если два разнесённых в пространстве события (например, вспышки света) происходят одновременно в движущейся системе отсчёта, то они будут не одновременны относительно «неподвижной» системы. Относительность одновременности приводит к невозможности синхронизации часов в различных инерциальных системах отсчёта во всём пространстве.

К: — А вот это уже интересно! Но ведь часы, находящиеся в одной ИСО синхронизировать можно?
М: Да, метод синхронизации таких часов предложил сам Эйнштейн…

«Ну что ж», подумав, сказал король. «Эйнштейн, я смотрю не глупый парень, но и мы, то же не лыком шиты. Завтра будем проверять СТО! Я пришел к выводу, что в этой теории есть противоречие.» Мудрец хитро ухмыльнулся: «Тысячи умников ломали копья об СТО и никому не удалось ее опровергнуть!». «Но ведь они не были королями!», не менее хитро подмигнув, ответил Король и они вместе рассмеялись.

В этот же вечер вышел королевский указ:
«Повелеваю.
Построить к завтрашнему утру поезд, способный двигаться в вакууме равномерно и прямолинейно со скоростью равной 2/3 световой. В начале поезда снаружи установить датчик касания, который будет связан с лампочкой расположенной внутри. При срабатывании датчика, лампочка должна включиться. Точно такой же датчик и лампочку поставить в конец поезда. По середине поезда внутри и снаружи поставить по 1му фотодатчику, который будет фиксировать, прибытие лучей света из начала и конца поезда.
Проложить трассу (можно в космосе) из точки X в точку Y. По середине трассы, через расстояние равное длине поезда поставить два датчика касания, которые при касании с соответствующим датчиком начала/конца поезда включат подсоединенные к ним неподвижные лампочки.»

Утром, Король принимал работу.
Космический поезд-ракета, стоял посреди огромного стадиона и был нацелен в небеса. Все датчики и лампочки были установлены. На корпусе, покрытом серебристым металиком, в лучах солнца гордо поблескивал знак качества «Made in USSR». Собравшиеся зрители, приглашенные знаменитости и праздные зеваки махали красными флажками и скандировали: «Выше голову, пессимисты!». В общем, все было готово к старту…

image

Король подошел к стоящим в сторонке Мудрецам и объявил:
К: — Ну что ж, товарищи, сейчас мы запустим поезд и убедимся, что СТО имеет противоречие!
М: — И как же мы в этом убедимся?
К: — Все дело в пузырьках…
М: — В каких пузырьках???
К: — В зеленых… но сейчас не об этом. Давайте я вам лучше расскажу о ходе эксперимента.
М: — ?!
К: — И так. Поезд будет двигаться равномерно и прямолинейно по проложенной трассе. Проходя через то место, где установлены неподвижные датчики касания, он заденет их, и в соответствующих местах поезда так же сработают датчики касания, таким образом, одновременно зажгутся те лампочки, которые расположены внутри поезда и те, которые стоят неподвижно на платформе и соответствуют лампочкам в поезде.
С точки зрения наблюдателя, находящегося в движущемся поезде, свет от лампочек в начале и конце поезда придет к датчику находящемуся по середине вагона – одновременно (так как с его точки зрения поезд покоиться и расстояние от начала и конца поезда до его середины одинаково).
С точки же зрения наблюдателя, покоящегося относительно движущегося поезда, свет от начала поезда дойдет до датчика по середине раньше, чем свет от конца поезда. Это происходит, потому что поезд движется, и свету от конца поезда придется догонять удаляющийся от него датчик по середине, т.е. ему придется преодолеть большее расстояние, чем свету идущему от начала на встречу датчику.

К: — Как вы видите, на лицо противоречие – в движущейся ИСО поезда датчик зафиксирует одновременный приход лучей. А в покоящейся ИСО этот же датчик, зафиксирует не одновременный приход лучей!
М: (снисходительно улыбаясь) — Вы можете не запускать поезд, я вам и так скажу, почему так происходит. Это общеизвестный факт, который следует из СТО, называется — «относительность одновременности». Т.е., согласно теории Эйнштейна, одновременность событий на расстоянии есть нечто относительное, зависящее от выбора системы отсчета. Т.е. в каждой системе отсчета существует свое собственное время, которое отличается от времени в другой ИСО, соответственно и события в этих ИСО будут не одновременны.
При этом сохраняется локальная одновременность, на нашем примере, лампочка сработавшая от датчика в ИСО поезда в точке x1’, в момент времени t1’, одновременно зажжется и в ИСО платформы, но уже соответственно в точке x1, и момент времени t1.

К: (ухмыляясь) — То есть, вас не смущает тот факт, что по сути существует 2е вселенные со своим временем/пространством и сработавшим/не сработавшим датчиком, одна в ИСО поезда, а другая в ИСО платформы?
М: — Нет, в рамках СТО, это вполне естественно, все события определяются относительно какой-то одной ИСО, безотносительно к ИСО событие рассматривать нельзя.

К: — Значит, мои доводы вас не убедили в противоречивости СТО?
М: — Нет
К: — Хорошо, тогда давайте подождем…
М: — Чего нам надо ждать-то?

Король, взяв с банкетного столика кислородный коктейль, поудобнее уселся в кресло и, потянув из трубочки несколько глотков, ответил: «Увидите».

Прошло около часа, зрители уже начали скучать и бросать банки из под пива на стадион, некоторые даже умудрялись попасть в разгуливающих там машинистов-космонавтов… Вдруг, ворота стадиона распахнулись и через них к поезду-ракете направился небольшой грузовой автомобиль. Его кузов был выкрашен в ярко зеленый цвет, на котором отчетливо виднелись полупрозрачные зеленые пузырьки, посреди которых красовалась надпись: «Зеленые пузырьки – оптом и в розницу!». Из машины несколько человек вынесли зеленый ящик и потащили в поезд-ракету…

М: — Что это за пузырьки?
К: — Это агенты под прикрытием, они работают на правительство…
М: — А при чем здесь агенты?
К: — Я решил, пойти на радикальные меры и привести вам свой последний довод… Последний довод короля… с которым вы не сможете не согласиться…
М: (немного вздрогнувшим голосом) – Нас посадят в тюрьму за свои взгляды?
К: — Нет, нет, конечно… Вы сами выберите себе судьбу.
М: — В каком смысле?
К: — Я решил развеять в пух и прах ваше заблуждение, относительно множества вселенных порождаемых ИСО со своими временем и пространством.
К: — Агенты, которых вы видели, погрузили на поезд бомбу, и подключили ее к датчику находящемуся по середине поезда. Датчик запрограммирован на срабатывание и включение бомбы, только при условии фиксации одновременного прихода двух лучей от начала и конца поезда.
К: — Сейчас мы запустим поезд, а вы пока попробуйте ответить – доберется ли он до пункта назначения или взорвется по дороге?
К: — Мой верный помощник Д’артаньян, уже находится в месте прибытия поезда, скоро он вернется назад и сообщит, видел ли он поезд.
Хм, но выбор у вас не велик, есть только два варианта, и оба они противоречат СТО!
1. Относительно ИСО платформы, приход лучей к датчику будет не одновременный и поезд не взорвется.
2. Относительно ИСО движущегося поезда, приход лучей к датчику будет одновременный и поезд взорвется.
Если поезд не взорвется, то значит ИСО платформы имеет преимущество (решающее влияние на датчик) над ИСО движущегося поезда, если взорвется то наоборот. Т.е. в любом случае, какая-то из ИСО окажется не равноправной, а это – прямое противоречие 1му постулату СТО, утверждающего, что во вселенной нет выделенных ИСО и все ИСО равноправны.

К: — Так доберется поезд до пункта назначения… или нет? С каким донесением вернется Д’артаньян?

Ну, собственно вот и все. Надеюсь, вам понравилось это чтиво, и вы ответили на последний вопрос короля. Глядя на часы вижу, что конец света уже наступил… Было бы символично опубликовать статью 21 февраля 2012, как никак, а в ней ставится под вопрос ограниченность скорости этого самого света… но на тот момент не было нормального оформления, и ей пришлось попылиться в черновиках…

Теперь давайте запускать поезд-ракету и смотреть, что получится на самом деле.
Я не такой быстрый, как свита короля, за одну ночь создать поезд-ракету не реально, на это ушло несколько дней… Вот тут лежат исходники программы (IDE С++Builder 2007), моделирующих вселенную СТО и описывающих с помощью ее уравнений движение корабля. Теперь я, как и когда-то древний математик, доказывающий теорему Пифагора, могу прокомментировать доказательство лишь одним словом «Смотри!»… хотя в 21 веке более актуальны будут три слова: «Качай, Запускай и Смотри!».

Эксперимент 1.


В программе он называется «Простое движение», в нем не ставится цель что-то опровергать. Задача – посмотреть, как выглядит простое прямолинейное движение поезда во вселенной СТО, глазами неподвижного наблюдателя и наблюдателя расположенного в поезде. Надо отметить, что в компьютерной модели, цветные прямоугольники вокруг объектов – просто для более наглядной визуализации, на самом деле объекты – это точки, по середине этих прямоугольников.

В качестве основной, была выбрана неподвижная ИСО K, относительно которой поезд движется. Далее путем преобразований координат из одной ИСО в другую, рассчитывались точки, расположенные в ИСО K’связанной с поездом.
Вот уравнения, которые использовались для получения координат объектов:

1. Движение точки в неподвижной ИСО

x = x0 + v * t;

x – текущая x координата точки в неподвижной ИСО
x0 – начальная x координата точки в неподвижной ИСО
v – скорость точки в неподвижной ИСО
t – текущее время для точки в неподвижной ИСО

Здесь t, меняется с шагом заданным в программе, по нему получается x, соответствующий данному t.

2. Получение координат в движущейся ИСО

Здесь
out_obj.v рассчитывается как Релятивистское сложение скоростей
out_obj.t рассчитывается, как Релятивистский интервал времени прошедший с начала эксперимента
out_obj.x рассчитывается по формуле x’ = x0 ‘+ v ‘* t’; по уже рассчитанным координатам относительно движущейся ИСО

Полный листинг ф-ции преобразования координат из K в K':
//---------------------------------------------------------------------------
// формула движения abs - расчитываем x по новому t
// t_move_abs: x = x0 + v * t
//---------------------------------------------------------------------------
void __fastcall MMatPoint::MoveAbsFormula
(
	const double in_new_time	// новое t для расчета
)
{
	// x – текущая x координата точки
	// x0 – начальная x координата точки
	// v –скорость точки
	// t – текущее время для точки

	t = in_new_time;
	x = x0 + v * t;
}

2. ИСО K’ движется относительно ИСО K со скоростью m 

Есть СТО, в СТО есть уравнения для преобразования координат из ИСО K в ИСО K’ 

Запишем их 
(чтоб не было разночтений, я переименовал в коде vv в mm):

//---------------------------------------------------------------------------
// Делаем преобразование объектов в движущуюся ИСО
//---------------------------------------------------------------------------
void __fastcall MMatPoint::TransformStoFormula
(
	const double in_move_v,		// скрость движения новой ИСО относительно текущей
	MMatPoint& out_obj			// объект в который сохраняется результат преобразования
)
{

	// считаем квадраты скоростей
	const double& m = in_move_v;
	double mm = m * m;
	double cc = g_light_c * g_light_c;

	try
	{
		// v' = релятивистское сложение скоростей
		// для перехода между ИСО K ==> K'
		out_obj.v = (v - m) / (1 - (v * m)/cc);
	}
	catch(...){}

	try
	{
		// t' = релятивистское время
		// для перехода между ИСО K ==> K'
		out_obj.t = t * sqrt(1 - (mm)/(cc));
	}
	catch(...){}

	try
	{
		// получаем x0' = релятивистское растояние
		// для перехода между ИСО K ==> K'
		double x00 = (x0) / sqrt(1 - (mm)/(cc));

		// Считаем x' по ранее расчитанным данным относительно ИСО K'
		// x' = x0' + (v' * t')
		out_obj.x = x00 + out_obj.v * out_obj.t;
	}
	catch(...){}


	AnsiString dbg;
	dbg.printf("[%s (x=%0.2f, v=%0.2f, t=%0.2f)] ==> [%s (x=%0.2f, v=%0.2f, t=%0.2f)]",
		name, x, v, t, out_obj.name, out_obj.x, out_obj.v, out_obj.t);
	frmMain->m_Memo_Dbg->Lines->Add(dbg);
}


А теперь, картинки в студию…


Рис. Ex1_t0.
Момент времени t=0 (старт эксперимента):

Для наблюдателя в неподвижной ИСО:
с — скорость света прията = 30
v – скорость поезда (т. A1, As, A2) установлена = 20 (2/3c)
x – координаты точек в начале, середине и конце поезда (т.к. поезд движется в право — началом будет A2, соответственно А2(240), As(120), A1(0))
t — текущее время в неподвижной ИСО = 0 (т.е. стрелка часов установлена на отметке 0)

Переходим в ИСО наблюдателя в поезде:
с — скорость света прията = 30
v’ – скорость поезда (т. A1’, As’, A2’) = 0
x’ – координаты точек А2’(321.99), As’(161), A1’(0)
t’ — текущее время в движущейся ИСО = 0 (т.е. стрелка часов установлена на отметке 0)

[A2 (x=240.00, v=20.00, t=0.00)] ==> [A2' (x=321.99, v=0.00, t=0.00)]
[As (x=120.00, v=20.00, t=0.00)] ==> [As' (x=161.00, v=0.00, t=0.00)]
[A1 (x=0.00, v=20.00, t=0.00)] ==> [A1' (x=0.00, v=0.00, t=0.00)]

Т.е. мы видим СТО в действии: длина поезда в движущейся ИСО K’ (A2’ — A1’) = 321.99, а для наблюдателя в неподвижной ИСО K длина поезда (A2 — A1) = 240. Т.е. действительно, наблюдается сокращение линейных размеров K’ для K.


Рис. Ex1_t10.
t — текущее время в неподвижной ИСО = 10 (т.е. стрелка часов установлена на отметке 10)

[A2 (x=440.00, v=20.00, t=10.00)] ==> [A2' (x=321.99, v=0.00, t=7.45)]
[As (x=320.00, v=20.00, t=10.00)] ==> [As' (x=161.00, v=0.00, t=7.45)]
[A1 (x=200.00, v=20.00, t=10.00)] ==> [A1' (x=0.00, v=0.00, t=7.45)]

Здесь мы наблюдаем так же эффект замедления времени t (кол-во отметок на часах пройденное с начала эксперимента): для K t=10, для K’ t’=7.45. То есть, ход часов в K’ для K, действительно замедляется и стрелки на часах t’ будут отставать на 2,55 делений.

Эксперимент 2.


Он называется: «Сложение скоростей (Решающий эксперимент — Последний довод короля)»
В этом эксперименте мы с вами воочию убедимся в наличии противоречия СТО. К нашему поезду из эксперимента1 добавятся следующие объекты: F1 и F2 (желтые квадратики) – фотоны испускаемы лампочками в начале и конце поезда при срабатывании датчика касания. D1 (серый квадратик со статусом состояния) – фотодатчик, расположенный в поезде, который срабатывает и взрывает бомбу только при условии одновременной фиксации двух фотонов пришедших из начала и конца поезда.

И так, поезд проезжает то место на трассе, где расположены неподвижные датчики, касается их и в точках начала и конца поезда (A1,A2; A1’,A2’) вспыхивает свет (F1,F2; F1’,F2’).


Рис. Ex2_t0.
Момент времени t=0: все объекты находятся в исходном состоянии. Точки A1-F1, A2-F2, A1’-F1’, A2’-F2’ совмещены, т.е. имеют одинаковые координаты.

[D1 (x=120.00, v=20.00, t=0.00)] ==> [D1' (x=161.00, v=0.00, t=0.00)]
[A2 (x=240.00, v=20.00, t=0.00)] ==> [A2' (x=321.99, v=0.00, t=0.00)]
[As (x=120.00, v=20.00, t=0.00)] ==> [As' (x=161.00, v=0.00, t=0.00)]
[A1 (x=0.00, v=20.00, t=0.00)] ==> [A1' (x=0.00, v=0.00, t=0.00)]
[F2 (x=240.00, v=-30.00, t=0.00)] ==> [F2' (x=321.99, v=-30.00, t=0.00)]
[F1 (x=0.00, v=30.00, t=0.00)] ==> [F1' (x=0.00, v=30.00, t=0.00)]


Рис. Ex2_t1.40.
Момент времени t=1.40: фотоны движутся на встречу датчику. Но мы уже видим, что в ИСО K расстояние между F1-D1 > F2-D2, а в ИСО K’ F1’-D1’ = F2’-D2’

[D1 (x=148.00, v=20.00, t=1.40)] ==> [D1' (x=161.00, v=0.00, t=1.04)]
[A2 (x=268.00, v=20.00, t=1.40)] ==> [A2' (x=321.99, v=0.00, t=1.04)]
[As (x=148.00, v=20.00, t=1.40)] ==> [As' (x=161.00, v=0.00, t=1.04)]
[A1 (x=28.00, v=20.00, t=1.40)] ==> [A1' (x=0.00, v=0.00, t=1.04)]
[F2 (x=198.00, v=-30.00, t=1.40)] ==> [F2' (x=290.69, v=-30.00, t=1.04)]
[F1 (x=42.00, v=30.00, t=1.40)] ==> [F1' (x=31.30, v=30.00, t=1.04)]


Рис. Ex2_t2.40.
Момент времени t2.40: мы видим, что в ИСО K, Фотон F2 достиг датчика D1 раньше фотона F2 соответственно датчик – НЕ сработал и поезд НЕ взорвался. Радостные наблюдатели, находящиеся в пункте назначения встретят приехавших пассажиров цветами и музыкой! А Д’артаньян, вернувшись к королю сообщит, что поезд прибыл.

[D1 (x=168.00, v=20.00, t=2.40)] ==> [D1' (x=161.00, v=0.00, t=1.79)]
[A2 (x=288.00, v=20.00, t=2.40)] ==> [A2' (x=321.99, v=0.00, t=1.79)]
[As (x=168.00, v=20.00, t=2.40)] ==> [As' (x=161.00, v=0.00, t=1.79)]
[A1 (x=48.00, v=20.00, t=2.40)] ==> [A1' (x=0.00, v=0.00, t=1.79)]
[F2 (x=168.00, v=-30.00, t=2.40)] ==> [F2' (x=268.33, v=-30.00, t=1.79)]
[F1 (x=72.00, v=30.00, t=2.40)] ==> [F1' (x=53.67, v=30.00, t=1.79)]


Рис. Ex2_t7.20.
Момент времени t=7.20: мы видим, что в ИСО K’, Фотон F2’ достиг датчика D1’ одновременно с фотоном F2’ соответственно датчик – СРАБОТАЛ и поезд ВЗОРВАЛСЯ. Скорбящие наблюдатели, находящиеся в пункте назначения никогда не дождутся прибытия поезда, но цветы и музыка им все равно пригодятся… для панихиды. А Д’артаньян, вернувшись к королю сообщит, что поезд НЕ прибыл.

[D1 (x=264.00, v=20.00, t=7.20)] ==> [D1' (x=161.00, v=0.00, t=5.37)]
[A2 (x=384.00, v=20.00, t=7.20)] ==> [A2' (x=321.99, v=0.00, t=5.37)]
[As (x=264.00, v=20.00, t=7.20)] ==> [As' (x=161.00, v=0.00, t=5.37)]
[A1 (x=144.00, v=20.00, t=7.20)] ==> [A1' (x=0.00, v=0.00, t=5.37)]
[F2 (x=24.00, v=-30.00, t=7.20)] ==> [F2' (x=161.00, v=-30.00, t=5.37)]
[F1 (x=216.00, v=30.00, t=7.20)] ==> [F1' (x=161.00, v=30.00, t=5.37)]


Рис. Ex2_t12.
Момент времени t=12.00: на последок, мы можем увидеть, как в ИСО K, (в которой поезд ни смотря на свою гибель в ИСО K’ все еще существует) Фотон F1 только-только достиг датчика D1.

[D1 (x=360.00, v=20.00, t=12.00)] ==> [D1' (x=161.00, v=0.00, t=8.94)]
[A2 (x=480.00, v=20.00, t=12.00)] ==> [A2' (x=321.99, v=0.00, t=8.94)]
[As (x=360.00, v=20.00, t=12.00)] ==> [As' (x=161.00, v=0.00, t=8.94)]
[A1 (x=240.00, v=20.00, t=12.00)] ==> [A1' (x=0.00, v=0.00, t=8.94)]
[F2 (x=-120.00, v=-30.00, t=12.00)] ==> [F2' (x=53.67, v=-30.00, t=8.94)]
[F1 (x=360.00, v=30.00, t=12.00)] ==> [F1' (x=268.33, v=30.00, t=8.94)]

Внимание вопрос:
Что сообщит Д’артаньян, вернувшись к королю?




На этот вопрос с точки зрения СТО – нет ответа.
В этом и заключается решающее противоречие этой теории. Парадокс показывает – что в нашей реальности объект – только один и он может либо существовать, либо нет. А вот в реальности СТО один и тот же объект (поезд), может существовать и не существовать одновременно. По этому наша вселенная не может существовать по законам СТО. Наша вселенная построена по каким-то другим принципам, отличным от принципов СТО, об этих принципах мы поговорим позднее, а пока, давайте найдем корень проблемы – причину парадокса.



Обратите внимание, что если в программе установить скорость поезда v = 0,1;
т.е всего 0,1 / 30 = 0,003333 от скорости света, то оба датчика уже срабатывают одновременно! Если перевести эти цифры в нашу реальность, то получится, что даже при скорости поезда v = 0,003333 * с = 0,003333 * 300000 = 1000 км/сек мы не сможем экспериментально установить факт парадокса!!! Для доказательства нужна скорость в 10 раз большая = 1/30c = 10000 км/сек… но на сегодняшний день такие скорости для нас не достижимы, поэтому парадокс можно обнаружить только создав модель вселенной СТО.





Причина парадокса



Для определения причины парадокса нам надо вернуться к первоисточнику, а именно к трактатам Эйнштейна о СТО, в них он пишет следующее:

№1. Определение времени событий с помощью часов находящихся в непосредственной близости от события (предложенное Эйнштейном):
Цитата...
«Желая описать движение какой-нибудь материальной точки, мы задаем
значения ее координат как функций времени. При этом следует иметь в виду,
что подобное математическое описание имеет физический смысл только тогда,
когда предварительно выяснено, что подразумевается здесь под «временем». Мы
должны обратить внимание на то, что все наши суждения, в которых время
играет какую-либо роль, всегда являются суждениями об одновременных
событиях. Если я, например, говорю: «Этот поезд прибывает сюда в 7 часов»,—
то это означает примерно следующее: «Указание маленькой стрелки моих часов
на 7 часов и прибытие поезда суть одновременные события».
Может показаться, что все трудности, касающиеся определения
«времени», могут быть преодолены тем, что вместо слова «время» я напишу
«положение маленькой стрелки моих часов». Такое определение, действительно,
достаточно в случае, когда речь идет о том, чтобы определить время лишь для
того самого места, в котором как раз находятся часы; однако это определение
уже недостаточно, как только речь будет идти о том, чтобы связать друг с
другом во времени ряды событий, протекающих в различных местах, или, что
сводится к тому же, установить время для тех событий, которые происходят в
местах, удаленных от часов.»

— Это определение корректно. Оно означает, что наблюдатель может регистрировать несколько событий, которые происходят в той же точке пространства, где и он, фиксируя положение стрелки на часах в момент регистрации событий. Другими словами, датчик расположенный непосредственно рядом с лампочкой, зафиксирует (запомнит) точное время ее событий (вкл/выкл).

№2. Определение времени событий протекающих в различных местах – синхронизация часов (предложенное Эйнштейном):
Цитата...
«Если в точке A пространства помещены часы, то наблюдатель,
находящийся в A, может устанавливать время событий в непосредственной
близости от A путем наблюдения одновременных с этими событиями положений
стрелок часов. Если в другой точке B пространства также имеются часы (мы
добавим: «точно такие же часы, как в точке A»), то в непосредственной близости
от B тоже возможна временная оценка событий находящимся в B наблюдателем.
Однако невозможно без дальнейших предположений сравнивать во времени
какое-либо событие в A с событием в B; мы определили пока только «A-время»
и «B-время», но не общее для A и B «время». Последнее можно установить,
вводя определение, что «время», необходимое для прохождения света из A в B,
равно «времени», требуемому для прохождения света из B в A. Пусть в момент
tA по «A-времени» луч света выходит из A в B, отражается в момент tB по «B-
времени» от B к A и возвращается назад в A в момент t'A по «A-времени». Часы в
A и B будут идти, согласно определению, синхронно, если tB — tA = t'A – tB.
Мы сделаем допущение, что это определение синхронности можно дать
непротиворечивым образом и притом для сколь угодно многих точек и что,
таким образом, справедливы следующие утверждения:.

1) если часы в B идут синхронно с часами в A, то часы в A идут синхронно
с часами в B;
2) если часы в A идут синхронно как с часами в B, так и с часами в C, то
часы в B и C также идут синхронно относительно друг друга.
Таким образом, пользуясь некоторыми (мысленными) физическими
экспериментами, мы установили, что нужно понимать под синхронно идущими,
находящимися в различных местах покоящимися часами, и благодаря этому,
очевидно, достигли определения понятий: «одновременность» и «время».
«Время» события — это одновременное с событием показание покоящихся
часов, которые находятся в месте события и которые идут синхронно с
некоторыми определенными покоящимися часами, причем с одними и теми же
часами при всех определениях времени.
Существенным является то, что мы определили время с помощью
покоящихся часов в покоящейся системе: будем называть это время,
принадлежащее к покоящейся системе, «временем покоящейся системы».»

— Это определение тоже корректно. Из него следует, что покоящиеся часы в различных точках пространства можно синхронизировать и по ним определять время события в ИСО связанной с покоящимися часами.

№3. Относительность одновременности. Эксперимент с молниями (предложенное Эйнштейном):
Цитата...
«
Пусть по рельсам идет очень длинный поезд с постоянной скоростью V в указанном на рисунке направлении.
Пассажиры его с удобством примут свой поезд за то твердое исходное тело (систему координат), к которому они будут приурочивать все события. Всякое событие, совершающееся вдоль полотна железной дороги, происходит также у определенного пункта поезда. Возникает следующий вопрос.
Два события (например, два удара молнии А и В), одновременные по отношению к железнодорожному полотну, будут ли также одновременны по отношению к поезду? Мы сей­час убедимся, что ответ будет отрицателен.
Когда мы говорим, что удары молний одновременны по отношению к насыпи, то это означает следующее: лучи света, выходящие из мест удара молнии А и В, встречаются в середине М участка насыпи АВ. Но событиям А и В соответствуют также места А и B в поезде. М’ есть середина участка АВ движущегося поезда. Пункт М’ в момент удара молнии (если судить с полотна дороги) совпадает с пунктом М, но он движется, как показано на рисунке, направо со скоростью поезда V. Если бы наблюдатель, сидящий в поезде в пункте М’ не подвигался с той же скоростью, а все время оставался в пункте М, то оба световых луча от молний А и В достигли его одновременно, т. е. встретились бы как раз у него. Но в действительности наблюдатель движется (если судить с полотна дороги) навстречу лучу света, идущему из В, и удаляется от луча, нагоняющего его из А. Поэтому он раньше увидит луч из В, чем луч из А. Следовательно, пассажиры, для которых вагон служит исходным телом, должны будут прийти к заключению, что удар молнии в В произошел раньше, чем в А. Мы приходим таким образом к следующему важному выводу.
События, которые одновременны в отношении к железнодорожному полотну, не одновременны в отношении к поезду, и наоборот (относительность одновременности). Каждое исходное тело (система координат) имеет свое особое время. Указание времени только тогда получает смысл, когда показано исходное тело, к которому оно относится.
»

— А вот тут давайте включим мозг и на минуту задумаемся.
Что на самом деле фиксирует наблюдатель в точке М’ (в середине движущегося поезда)?
Так как сами события ударов молний произошли непосредственно в точках A и B, то в точке М’, наблюдатель может фиксировать только сигналы (свет), приходящие от событий из точек A и B, а не сами события!
Выводы сделанные Эйнштейном строятся на том, что измерения (времени и расстояний) в эксперименте делаются с помощью сигналов (лучей света). Пока не будем их оспаривать. Просто давайте дополним эксперимент с молниями синхронизированными датчиками-часами, расположенными непосредственно в местах происхождения событий и посмотрим, что получится.

Согласимся с Эйнштейном, что «Пункт М’ в момент удара молнии (если судить с полотна дороги) совпадает с пунктом М», а значит в этот момент точки A’ и B’ на поезде тоже совпадают с точками А и В на ж/д полотне (относительно полотна дороги).
Если непосредственно в точках A’ и B’ на поезде (соответствующих месту удара молний) разместить синхронизированные относительно поезда часы, то они зафиксируют (т.е. запомнят – будем считать, что после фиксации события, часы останавливаются) ОДИНАКОВОЕ время (положение стрелок) появления молний (так как наши часы покоятся относительно ИСО поезда и синхронны относительно друг друга). А значит, наблюдатель, подойдя к часам и проверив их показания (время остановки), придет к выводу, что события ударов молний были ОДНОВРЕМЕННЫ относительно ИСО вагона. И что, наблюдатель в точке M’, на самом деле, зафиксировал лишь «не одновременность» прихода сигналов о произошедших ОДНОВРЕМЕННЫХ событиях.

Отсюда делаем заключение, что вывод Эйнштейна: «События, которые одновременны в отношении к железнодорожному полотну, не одновременны в отношении к поезду, и наоборот (относительность одновременности).» — ОШИБОЧЕН!
Ведь синхронные часы на поезде непосредственно находящиеся в точках удара молний, способны зафиксировать одновременность этих событий, а значит удары молний (события а не сигналы) будут одновременны не только для ж/д полотна, но и для наблюдателей в поезде, которые сравнивают показания часов непосредственно в точке событий, а не полагаются на одновременность прихода сигналов о событии.

Корректным будет следующее утверждение:
СИГНАЛЫ о событиях, которые одновременны в отношении к железнодорожному полотну, не одновременны в отношении к поезду, и наоборот (относительность одновременности СИГНАЛОВ о событии, а не самих СОБЫТИЙ).

Таким образом, мы нашли причину противоречия в СТО:


Противоречие возникает в связи с не корректным определением Эйнштейном понятия «одновременности событий», основанное не на регистрации непосредственно событий, а на регистрации сигналов полученных после события. Так же заметим, что например, в классической физике, где «одновременность событий» абсолютна, этот парадокс отсутствует.

И самый главный вывод:


2й постулат СТО Эйнштейна: «Скорость света постоянна относительно любой инерциальной системы отсчета» — ошибочен. Он противоречит 1му постулату СТО: «Все инерциальные системы отсчета равноправны» и тому факту физической реальности, что 1 объект (поезд) не может существовать в 2х взаимоисключающих состояниях (существует/не существует) одновременно, и не важно из какой инерциальной системы отсчета мы за ним наблюдаем – объект только один.

Ну что ж…
Д’артаньян стряхивает пыль со шляпы, которую он снял когда-то вот здесь, и снова натягивает ее на свою горячую буйную голову. Он успешно справился с поручением Короля, и теперь осталось лишь выслушать аргументы креативных критиков. Но на этот раз, шапкозакидательство не сработает, теперь у Д’артаньяна и Короля есть поезд-ракета, с помощью которой можно проверить любые контр-аргументы оппонентов.

PS:
Еще раз напомню, если вы увидели ошибку в моих рассуждениях и хотите написать комментарий, то ПОЖАЛУЙСТА, укажите те формулы в моей компьютерной мат. модели СТО, которые на ваш взгляд не соответствуют действительности, а главное приведите «правильные» формулы, что бы мы могли подставить их в модель и вместе посмотреть, что получится. Без этого, ваши слова будут пусты, и простите за тавтологию, голословны. К тому же, никто не запрещает вам самостоятельно подставить свои формулы в программу и огласить полученный результат.
Формулы используемые в моей мат.модели я привел выше при описании эксперимента1.



Исходники программы (С++Builder 2007) лежат здесь, готовый скомпилированный exe для Windows здесь.
Свои комментарии вы можете так же писать на форуме обсуждения программы.

Теперь у вас есть уникальная возможность самим запустить эксперимент и убедиться, что теория относительности Эйнштейна – имеет принципиальное противоречие, и не может использоваться для описания законов НАШЕЙ вселенной.

С уважением,
Александр Меркелов (free_mind2@list.ru)



Старый вариант статьи


Недавно прочитал на хабре статью о превышении скорости света, и вспомнил о своих мысленных экспериментах молодости, которые довольно просто показывают несостоятельность специальной и общей теории относительности Эйнштейна. Погуглив на эту тему, оказалось, что я не один такой умный и в сети присутствует множество подобных рассуждений.
В данной статье приведено мое опровержение СТО. Оно очень простое и не требует от читателя глубоких знаний из области физики и математики.

Если вдруг по середине чтения статьи вам покажется, что в рассуждениях есть ошибка, прошу вас глубоко уважаемый читатель, прочитайте окончание статьи выделенное жирным и попытайтесь ответить на 2 поставленных там вопроса. (так же там описан способ синхронизации часов)
Если уж совсем нет времени, можно прочитать укороченное опровержение
Упрощенное опровержение СТО:
Если вы не согласны, с каким-либо из следующих утверждений, то пожалуйста укажите в своем комментарии его номер и причину не согласия.
И так, согласны ли вы, что:
0. Если общая скорость луча1 и луча2 двигающихся на встречу другу составит 2С, то это будет противоречить Постулату 2 в СТО (если нет, прочтите доказательство этого факта в конце статьи)
1. В точках пространства А, Б, В (АБ=БВ, АВ=АБ+БВ) можно разместить неподвижные синхронно идущие часы, пусть с наличием погрешности в ± 1сек (способ синхронизации до и после их перемещения в точки А, Б, В описан в конце статьи)
2. Физик1 находящийся в точке А и физик2 находящийся в точке В, заранее договорившись о времени начала эксперимента (например в 6:00) могут одновременно (с погрешностью 1сек) запустить луч1 и луч2 на встречу друг другу.
3. Время встречи луча1 и луча2 равно T=2АБ/С. Поясню, это время рассчитывается физиком1 ДО начала эксперимента на основе следующих соображений: T = общий путь / общую скорость, где общий путь = АВ=АБ+БВ=2АБ, а общая скорость вместо C+C=2С (классическая физика) равна C (релятивистская физика), так как С+С=2С противоречит утверждению №0. Кроме того, общую скорость можно посчитать на основе релятивистской формулы сложения скоростей: общая скорость(V12) = (V1+V2) / (1 + (V1*V2)/C^2), у нас V1=C, V2=C, тогда V12 = (C+C) / (1 + (C*C)/C^2) = 2C / 2 = C, т.е. общая скорость луча1 и луча2 движущихся на встречу друг другу равна C. Тогда время встречи лучей T = общий путь / общую скорость = 2АБ / С.
4. Если в точку Б, поместить детектор, то время встречи луча1 выпущенного физиком1 с детектором Тд = АБ / C. Поясню, это время рассчитывается физиком1 ДО начала эксперимента на основе ТЕХ ЖЕ формул и соображений, что и в утвержении3: Tд = общий путь / общую скорость, где общий путь = АБ, а общая скорость равна С+Vд, Vд=0, так как детектор неподвижен, т.е. общая скорость равна С+0 = С (т.е. скорости луча1). Кроме того, общую скорость можно посчитать на основе релятивистской формулы сложения скоростей: общая скорость(V12) = (V1+V2) / (1 + (V1*V2)/C^2), у нас V1=C, V2=0, тогда V12 = (C+0) / (1 + (C*0)/C^2) = C / 1 = C, т.е. общая скорость луча1 и детектора к которому движется луч1 равна C. Тогда время встречи луча1 и детектора Tд = общий путь / общую скорость = АБ / С.
5. Луч1 и луч2 выпущенные одновременно из точек А и В встретятся в точке Б (т.к. АБ=БВ) а значит Т=Тд (т.е. время встречи луча1 с лучом2 равно времени встречи луча1 с детектором)
6. Из того, что T = 2АБ/С, Тд = АБ/С, Т=Тд следует противоречие, т.к. 2АБ/С != АБ/С, а значит Т != Тд, что противоречит утверждению5!!! При этом, при больших расстояниях погрешность в синхронизации (1сек) дает нам выражение T=2АБ/с >> T=АБ/с и утверждение Т != Тд остается истинным.
7. Из того, что в СТО найдено противоречие ее же постулатам следует, что эта теория ошибочна!
8. Вдумайтесь, физик1 когда рассчитывал время встречи луча1 и луча2 (встречающихся в точке Б) получил время Т. А когда рассчитывал время встречи луча1 с детектором (так же расположенного в точке Б) получил уже ДРУГОЕ время Тд, которое не равно T (в 2 раза меньше). Причина этого заключается в том, что мы допустили, что СТО верна и пользовались релятивистскими формулами в которых C+C=C. Если же использовать формулы классической физики, где С+С=2С, то НИКАКАХ противоречий не возникает (T=2АБ/2C=АБ/С, Тд=АБ/С, Т=Тд )
9. Заметьте, что для того что бы физик1 обнаружил это противоречие, ему даже не надо проводить эксперимент! (т.к. все расчеты у нас делаются ДО запуска эксперимента)
10. Опровержение доказано?


Итак, в начале напомним смысл специальной теории относительности.

Постулат 1
Механические, оптические и электромагнитные явления во всех инерциальных системах отсчета протекают одинаково.

Постулат 2
Скорость света C не зависит от скорости движения источника и одинакова во всех инерциальных системах отсчёта.
(Это означает, что относительная скорость двух лучей света, движущихся навстречу друг другу не равна 2 скорости света (классическая физика), а равна 1 скорости света (релятивистская физика). Т.е. C=const относительно любых систем отсчета, а значит C+V=C)

Прямым следствием СТО является «Релятивистское замедление времени»:
Под релятивистским замедлением времени обычно подразумевают кинематический эффект специальной теории относительности, заключающийся в том, что в движущемся теле все физические процессы проходят медленнее, чем следовало бы для неподвижного тела по отсчётам времени неподвижной (лабораторной) системы отсчёта.
Или по другому:
Если в точке А находятся двое синхронно идущих часов и мы перемещаем одни из них по замкнутой кривой с постоянной скоростью до тех пор, пока они не вернутся в А (на что потребуется, скажем, t сек), то эти часы по прибытии в А будут отставать по сравнению с часами, остававшимися неподвижными…

Это очень интересное следствие, которое приводит к известному парадоксу близнецов, напомню этот мысленный эксперимент:
«Если космонавт отправится на ракете в космос со скоростью близкой к скорости света, то к моменту возвращения на Землю, как следует из СТО, его брат близнец оставшийся на земле окажется старше своего брата космонавта, т.к. при скоростях света время для космонавта будет течь медленнее, чем на Земле».

В рамках СТО – такое явление считается свойством природы. Ну что ж, давайте проверим насколько, такое свойство природы не противоречит здравому смыслу, а главное самим постулатам этой теории.



Представим мысленный эксперимент:
1. Из точки А в точку Б вылетает ракета со скоростью близкой к скорости света (упрощенно будем считать скорость ракеты равной скорости света C, а время на разгон и ускорение стремящееся к 0). В ракете сидит серьезный физик-релятивист, его часы синхронизированы с часами оставшимися в точке А и с часами находящимися в точке Б.
2. Физик-релятивист очень умный, ему известно расстояние АБ и перед стартом он посчитал, что со скоростью света его ракета окажется в точке Б через время T=АБ/С.
3. И вот, приходит долгожданный момент прибытия в точку Б. Физик-релятивист выходит из ракеты и сравнивает свои часы с часами в точке Б. Далее возможно 2 варианта, 1) он видит, что его часы и часы в точке Б показывают время равное заранее рассчитанному T (но это противоречит СТО, и конечно совесть физика-релятивиста такого видеть не позволяет), либо он видит, что его часы отстают от часов в точке Б (т.е. время на его часах меньше расчетного T, а время на часах в точке Б равно T).
4. «Ну что ж», думает физик-релятивист, «как бы мне интерпретировать в физическом смысле отставание моих часов?». Ведь получается, что он появился в точке Б, раньше расчетного срока, а значит двигался быстрее света и это противоречит СТО! Но нет, физик-релятивист верит в непогрешимость СТО, поэтому думает, что пока он летел, он был в другой системе отсчета (в другом времени), а сейчас просто попал в «будущее» для часов находящихся в точках А и Б (они синхронизированы). Для физиков-релятивистов такое объяснение очень естественно и понятно, по крайней мере, именно так, описывается решение парадокса близнецов сторонниками СТО.



Но, давайте добавим в эксперимент еще одного физика-релятивиста, который одновременно с первым отправляется на ракете из точки В расположенной от точки Б на том же расстоянии что и А на встречу своему другу и тоже с часами синхронизированными с остальными. Этот физик-релятивист любит делать сюрпризы, поэтому он не сказал своему другу, что знает время его старта и что, он одновременно с ним вылетит на встречу в точку Б, поэтому первый о нем не знает.
И вот, в момент своего прибытия, первый и второй, проверяют свои часы и часы в точке Б. Вдруг из кустов вылезает Д’артаньян и спрашивает у второго физика-релятивиста: «А с какой скоростью относительно первого физика-релятивиста двигалась ваша ракета, то есть, какова была ваша с ним общая скорость?». Тот понимает, что первый двигался ему на встречу, но скорости складывать нельзя C+C<>2C, ведь СТО гласит C+C=C, поэтому отвечает: «Со скоростью света». «Отлично», говорит Д’артаньян, ведь теперь можно утверждать следующее:

1. Первый физик, не зная о втором физике рассчитывает время прибытия в точку Б, как T = свой путь / свою скорость, т.е T=АБ/C. Заметьте, здесь очень важно, что мы не считаем время прибытия для часов в ракете физика, мы считаем время прибытия для часов находящихся в одной системе отсчета связанной с неподвижными синхронизованными часами в точках А, Б, т.е. мы не используем преобразования Лоренца для перехода из одной системы отсчета в другую, так как нас интересует именно время затраченное на путь относительно только неподвижной системы отсчета.
2. Второй физик, зная о том, что к нему будет на встречу двигаться первый физик, рассчитывает время встречи (т.е. прибытия в точку Б) как T = общий путь / общую скорость, где общий путь = АВ=АБ+БВ=2АБ, а общая скорость вместо C+C равна C, т.е T=2АБ/С. Заметьте, здесь мы тоже рассчитываем время прибытия для часов находящихся в одной системе отсчета связанной с неподвижными синхронизованными часами в точках А, Б, В, поэтому не используем преобразования Лоренца для перехода из одной системы отсчета в другую.
3. При этом физики одновременно встречаются в точке Б, часы которой находятся в общей системе отсчета(синхронной с часами в точках А и В из которых физики заранее рассчитывали время прибытия) и показывают одинаковое время Т. Но в таком случае возникает противоречие T=АБ/C и T=2АБ/C, т.е. АБ/C = 2АБ/C. Время и скорость в общей системе отсчета одинаковые, а вот путь преодолен разный! Это явно противоречит постулату 1 и здравому смыслу, поэтому данная теория является противоречивой.
4. Как видно, суть противоречия в том, что предварительный расчет времени встречи двух физиков движущихся на встречу друг другу через общую скорость и общее расстояние относительно общей системы с неподвижными часами, дает отличный результат от результата предварительного расчета времени попадания в туже точку, но с учетом только собственного пути и собственной скорости одного физика для той же самой общей системы с неподвижными часами.

Объясню причины противоречия:
В СТО Эйнштейн использовал скорость — величину, производную от мер расстояния и времени, основной, независимой, а основополагающие понятия — расстояние и время напротив, — зависимыми, переменными. Именно по этому в СТО возникают противоречащие здравому смыслу понятия релятивистского сокращения пространства и релятивистского замедления времени. Т.к. из-за константности производной величины, ему приходится изменять остальные величины оставшиеся в формуле (расстояние и время).

Итог:
Вообще говоря, физика – это наука, которая пытается подогнать под результаты экспериментов, некие математические формулы, которые могут эти эксперименты объяснить и предсказать итог новых экспериментов. Некоторые формулы, для некоторых экспериментов подходят лучше, некоторые хуже, поэтому и появляются разрозненные теории, хорошо описывающие лишь отдельный кусок реальности. Теорию (формулу) всего, никто пока придумать не может, на мой взгляд, именно потому, что физики боятся быть поднятыми на смех попыткой дискредитировать догму, которую все считают незыблемой. Поэтому и появляются всякие теории струн, мембран и др. ерунда, порождающая за собой сотни элементарных частиц, которые существуют уже аш в 12 измерениях (ибо другим способом описать их время жизни у ученых духу не хватает), а ведь все они плод громоздкого математического аппарата, пытающегося с помощью устаревшей, но авторитетной парадигмы упихнуть (интерпретировать) результаты реальных экспериментов в существующие формулы. Что касается СТО, и «применения» ее результатов в реальной жизни, то это хорошо описано в статье найденной гуглом lib.rus.ec/b/300909/read (раздел Следствия теории относительности), там показано, что эксперименты, якобы подтверждающие эту теорию, могут быть интерпретированы и без использования СТО.

Вопрос тем, кто считает, что данное опровержение не корректно:
Если луч1 выходит из точки А, и одновременно луч2 выходит ему на встречу из точки В, а вместе их встречи (точке Б) стоят детектор и часы синхронизованные с пуском лучей в точках А, Б. И задача стоит рассчитать время встречи этих лучей в точке Б, т.е. какое время будут показывать часы в точке Б синхронизированные с часами пуска в точках А и В в момент регистрации детектором прихода лучей (именно время встречи лучей друг с другом а не с детектором). По какой формуле можно рассчитать это время? И по какой формуле, можно рассчитать это же время, когда мы пускаем только 1 луч?

Синхронизация часов:
Берем 3е часов ставим у них ОДИНАКОВОЕ время и относим их к точкам А, Б, В. Договариваемся, что в момент Х по этим часам (допустим в 6:00 ) Каждый из физиков запускает луч света из А и В. Далее датчик ловит эти лучи и записывает время на своих РАНЕЕ СИНХРОНИЗИРОВАННЫХ часах. Т.к.в ВСЕ часы покоятся, а движутся лишь лучи света, которые ОСТАНАВЛИВАЮТСЯ у детектора, то все измерения идут в ОДНОЙ системе отсчета и все часы синхронизированы одинаково.

Можно синхронизировать, уже на месте, когда все часы уже покоятся в точках А, Б, В (люди это делают каждый день по курантам):
1. Отправляем сигнал с информацией о текущем времени часов А из А в Б
2. Фиксируем время прибытия сигнала по часам в Б
3. Считаем время которое потребовалось сигналу для преодоления пути АБ, Т=АБ/с
4. Добавляем эту поправку к времени полученному из информации сигнала и устанавливаем новое время на часах Б
5. То же самое повторяем для остальных часов
6. Как я уже писал, даже если будет погрешность в +-1сек, на больших расстояниях это все равно не покроет разницу в расчетном времени T=2АБ/с >> T=АБ/с
Напомню, Это формула расчета времени встречи в точке Б, когда физик-релятивист знает, что навстречу ему летит другой физик.
T = общий путь / общую скорость (это формула из задачек для 5го класса), где общий путь = АВ=АБ+БВ=2АБ, а общая скорость вместо C+C равна C (т.к. мы верим в СТО и не верим классической C+C=2C), т.е T=2АБ/С


Противоречие T=2АБ/с >> T=АБ/с возникает следующим образом:
Для расчета времени встречи мы используем формулу T = общий путь / общую скорость
1… Когда мы считаем время для одного луча
общее расстояние = АБ, а общее время = с+0 (так как детектор стоит а луч движется)
2. А вот когда мы считаем время встречи 2х лучей (ЗАМЕТЬТЕ, не время встречи этих лучей с детектором, а время встречи их между собой! о детекторе они не знают, просто мы его поставили на месте их встречи)
Теперь общий путь = АВ=АБ+БВ=2АБ, а общая скорость вместо C+C равна C (т.к. мы верим в СТО и не верим классической C+C=2C), т.е T=2АБ/С

Вот и противоречие T=2АБ/с >> T=АБ/с!
Если же мы допустим что общая скорость = С+С = 2C, ТО ЭТО ПРЯМОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ Постулату 2:
Скорость света C не зависит от скорости движения источника и одинакова во всех инерциальных системах отсчёта.
(Это означает, что относительная скорость двух лучей света, движущихся навстречу друг другу не равна 2 скорости света (классическая физика), а равна 1 скорости света (релятивистская физика). Т.е. C=const относительно любых систем отсчета, а значит C+V=C)
В природе для любой системы отсчета не может быть скорости большей C.

— Так как коментарии ограничены 1шт/в час :) привиду здесь свой последний довод — ответ на замечания по ходу доказательства опровержения:
Вот это и есть ваша ошибка. С точки зрения неподвижного детектора и точек А/Б, относительно которых вы измеряете время и расстояние, скоросто каждого луча равна С и никакого нарушения ТО нет. Время будет вычисляться как Т=АБ/С=БВ/С=2АБ/2С.

1. Вы упускаете из виду, что задача стоит ЗАРАНЕЕ посчитать время встречи, без измерения скоростей лучей которые идут на встречу друг другу.
2. По какой формуле это можно сделать?(представьте что детектор можно убрать и расчет делать без него, а потом поставить и проверить наш расчет)
Для расчета времени встречи я использовал формулу T = общий путь / общую скорость. (т.к. все часы покоятся)
что дало результат:
общий путь = АВ=АБ+БВ=2АБ, а общая скорость вместо C+C равна C (т.к. мы верим в СТО и не верим классической C+C=2C), т.е T=2АБ/С, Если бы мы НЕ ВЕРИЛИ В ПОСТУЛАТ 2, а верили классической физике, то конечно наши расчеты были бы верны и T = 2AБ/(C+C) = 2АБ/2С = AB/C (что равно результату с 1м лучем и противоречия НЕТ),
Но мы верим в СТО, и не можем допустить C+C=2C, у нас всегда C+C=C.
Другими словами:
противоречие в том, что физики-релятивисты должны признать, что общая скорость 2х лучей равна 2С иначе правильный расчет времени встречи этих 2х лучей им сделать не удастся, но им этого признавать нельзя из-за 2го постулата.

Если вы знаете способ найти время встречи лучей без признания факта, что общая скорость движения лучей C+C=2C (а это значит, что скорость одного относительно второго = 2С (мы не мерим эту скорость, мы ее рассчитали и проверили на детекторе )) а не 1C, то напишите свою формулу расчета...


Хм, в комментариях некоторые люди признают факт, что общая скорость может быть <= 2С, но считают, что это никак не противоречит Постулату 2, т.к. общая скорость — это понятие виртуальное и во вселенной нет систем отсчета, которые с ней связаны. Приведу доказательство обратного:
Пусть мы знаем (рассчитали) что лучи движутся на встречу и их общая скорость = 2C, тогда ничто нам не мешает, привязать систему отсчета к одному из лучей и считать ее неподвижной, тогда скорость 2го луча относительно первого будет равна 2С. Это следует из расчета: общая скорость = v1+v2, тогда v2 = общая скорость — v1, т.к. мы ведем расчет из системы отсчета луча1 то для нас v1=0, а значит v2(скорость 2го луча) = общая скорость — 0, т.е. v2 = 2C — 0 = 2C! Т.е. мы показали, что существует система отсчета в которой скорость = 2C — а это противоречие Постулату2. Можно заметить, что так как лучи двигаются, то скорость приближения луча1 к лучу2 надо считать по релятивистской формуле (преобразование Лоренца), Ок давайте считать…
общая скорость(V12) = (V1+V2) / (1 + (V1*V2)/C^2), выразим из этой формулы V2, тогда V2 = (V12 *С^2 — V1*C^2) / (C^2 — V12*V1)
у нас: общая скорость(V12) = 2С, V1=0
тогда V2 = (2C*C^2 — 0*C^2) / (C^2 — 2C*0) = (2C*C^2) / C^2 = 2C! То есть результат идентичный. Т.е. мы показали, что существует система отсчета в которой скорость = 2C — а это противоречие Постулату2


Tags:
Hubs:
Total votes 74: ↑10 and ↓64 -54
Views 14K
Comments 376
Comments Comments 376

Posts