т.7 No 1

4

Обосновывает ли релятивистская концепция отрицательный результат ММХ

ССС: Если бы свет распространялся в направлении оси f', он бы не пришел в центр экрана,

СЕРГЕЙ: Вот тут как раз Вы неправы. Мы рассматриваем в данном случае процесс в неподвижной СО, о чем было сказано. До поворота луч В двигался вдоль оси y’ за счет того, что источник был наклонен к этой оси. И при этом в подвижной СО он благополучно попадал в центр зеркала, а оттуда – в центр экрана. Так что смещение оси как раз и компенсируется наклоном источника, который отсутствует в случае мнимого источника, и именно поэтому, как Вы согласились, образуется угол между направлением распространения луча и осью f’, которая совпадает с осью y’. Поэтому именно отсутствие угла между осью мнимого источника и f’ (y’) является причиной того, что луч А не попадает в центр экрана.

ССС: …поскольку центр экрана сместился вправо; однако, поскольку свет движется под углом (вправо),…

СЕРГЕЙ: Он движется под углом влево именно потому, что ось источника не отклонена вправо, как это было с лучом В до поворота.

Опять-таки, я хочу обратить Ваше внимание. Вы согласились с тем, что ось распространения луча не совпадет с осью f’. А значит, на зеркале точка F_A и точка прихода луча на зеркало будут различными точками. Они не могут быть общей точкой, если оси пересечены, и это уже доказывает то, что сделанное Вами построение неточно. Луч А не приходит после поворота в центр зеркала и далее в центр экрана. Я сейчас сделаю анимации, чтобы показать Вам это наглядно.

ССС: …за промежуток времени от испускания луча до достижения им экрана экран движется; и перемещается достаточно далеко – так, что свет приходит в контрольную точку F_A (поскольку F_A уже не там, где она была, когда луч света был испущен).

(Я также могу доказать, что луч света достигнет F_A, рассмотрев только движущуюся СО; из-за однородности пространства, эксперимент покажет точно то же в движущейся системе до и после вращения, и поскольку луч света приходит в F_A до вращения, он придет в F_A и после вращения в движущейся системе; и таким образом он должен прийти в F_A также и после вращения в неподвижной системе).

СЕРГЕЙ: Пытаясь доказать таким образом, Вы исходите не из феноменологии явления, а из постулата, который не обоснован. Как раз рассмотрение, которое привел я, и показывает, что Вы не имеете права рассматривать движущуюся СО как полностью покоящуюся. У Вас условия распространения лучей слишком разные. Классическая физика это учитывает. В релятивистской физике это тоже присутствует как атавизм, если только на это не закрывать глаза.  

ССС: Дайте-ка я опишу моё видение луча А после вращения:

– Он проходит через точку F_A в некоторый момент времени t₁. Таким образом, я запишу, что он проходит через точку F_A (t₁).

– В момент времени t₁ ось f' проходит через D_A (t₁)

– В момент времени t₁ ось f' сместилась вправо; луч приходит в точку D_A (t₂).

Поскольку ось f' никогда не проходит из точки F_A (t₁) в D_A (t₂) или параллельно этой линии, луч в этом случае может следовать по той линии, сохраняясь под углом к оси f'.

Этот сценарий – не единственно возможный в соответствии с ранее согласованными позициями, но они его разрешают, и это сцепляется с ТО.

Отражения от движущихся зеркал могут быть несколько сложны, поскольку движение зеркала слегка наклоняет отражение.

Вы говорите: “Опять-таки, я хочу обратить Ваше внимание. Вы согласились с тем, что ось распространения луча не совпадет с осью f'. А значит, на зеркале точка F_A и точка прихода луча на зеркало будут различными точками”. Это не следует отсюда, просто потому, что если две линии не совпадают, это не означает, что они не могут пересечься в одной точке.

СЕРГЕЙ: Извините, уважаемый ССС, но я не увидел ни одного аргумента против того, что луч А отразится от зеркала в точке, не совпадающей с контрольной. Те пункты, которые Вы приводите –

“– Он проходит через точку F_A в некоторый момент времени t₁. Таким образом, я запишу, что он проходит через точку F_A (t₁).

– В момент времени t₁ ось f' проходит через D_A (t₁)

– В момент времени t₁ ось f' сместилась вправо; луч приходит в точку D_A (t₁)” –

как раз уже говорят не о контрольных точках, а о новых точках, которые невозможно свести к контрольным. И я уже писал, почему: луч не распространяется вдоль оси f', как он это делал до поворота, а ось f' совпадает с осью y’, на которой расположена точка F_A. Так что F_A(t₁) – это новая точка на зеркале, не совпадающая с F_A.

Пока я сделал первую анимацию, которая как раз показывает характер процесса.

Рис. 1. Путь узкого импульса луча В в направлении, поперечном движению подвижной СО, с точки зрения неподвижной СО; скорость СО 0,85 с; косинус угла наклона источника в неподвижной СО равна v/c

На этой анимации траектория луча показана фиолетовым цветом, импульс красным маркером, ось источника оранжевым, зеркало – голубым.

ССС: Хмм. Кажется, я начинаю тут кое-что видеть…

Давайте я начну с предложения иной модели светового источника: ящик с одним отверстием и всенаправленный источник света (такой, как лампа) внутри, вроде этого:

Рис. 2. Схема источника, которая по мнению ССС не требует вращения

…где L – световая лампа. Свет выходит из ящика только в одном направлении – через отверстие вверху.

Уверен, Вы заметите, этот тип источника света не требует вращения в движущейся системе; если он движется, отверстие движется, и таким образом источник не требует наклона.

CINCIROB: ССС, задача аналитически трактуемая и Сергей должен начать с доказательства своих предпосылок, а не просто с того, чтобы рисовать, что ему нравится.

Предположим нормальную конфигурацию ММХ, то есть луч вдоль оси х, приходящий на зеркало под 45^о в движущейся системе (см. рис. 3), как это показано ниже:

Рис. 3. Схема cincirob’a отражения света от движущегося зеркала

Предположим, что плоская волна света приходит к зеркалу, как показано символами ”>”. Предположим, что вертикальное расстояние между точками А и В на зеркале есть w. Поскольку зеркало движется вправо со скоростью v, свет достигнет точки В позже, чем луч достигнет точки А. Из-за скорости v, горизонтальная (по оси х) разность между точками А и В будет w*(1-(v/c)²) ^{. 5},

Предполагая, что луч достигнет точки А в момент времени t = 0, время, за которое луч достигнет точки В, будет

или

Из этого времени и принципа Гюйгенса, эффективную поверхность зеркала можно определить, прочертив линию от В к касательной к окружности, центр которой находится в точке А, а радиус ct.

Можно показать, что эта эффективная поверхность зеркала дает отраженный луч, который не будет вертикальным, а будет под углом, который приведет луч точно в ту же точку на зеркале, которое находится под углом в 45^о, из которой он вышел. Эта среда слишком трудна, чтобы войти во все подробности, поскольку я не могу нарисовать нужные рисунки, но я их сделал.

Вертикальная версия Сергея для этой задачи ничего не меняет. ТО показывает, что вертикальный луч в движущейся СО не будет вертикальным в неподвижной системе и на тот же самый угол, который мог быть рассчитан выше.

Иными словами, Сергей не может показать, что ММХ не соответствует релятивистскому анализу, обычно используемому для объяснения проблемы.

ССС: …Я никогда не думал, чтобы так сделать, но могу понять, почему это работает. Спасибо.

СЕРГЕЙ: Уважаемый ССС! Как я и обещал, я постарался побыстрее сделать анимации, чтобы продемонстрировать Вам физику процесса.

Рис. 4. Распространение луча В до поворота прибора; скорость СО 0,85с

Данный рисунок является расширением рис. 1. Для наглядности я сформировал луч состоящим из импульсов. Таким образом получилось, что данный луч показан как последовательность импульсов, каждый из которых распространяется в соответствии с рис. 1. На анимации мы видим, что суммарная картина распространения луча формирует луч, распространяющийся вдоль оси y’ (с точки зрения неподвижной СО) со скоростью

Это будет справедливо и в релятивистской концепции, и в классическом формализме.

ССС: Вы забываете эффект задержки времени, который приноравливает скорость на коэффициент

происходящий из измерения скорости с в обеих СО.

СЕРГЕЙ: Расчет велся в неподвижной СО и Ваш примиряющий коэффициент, связанный с замедлением времени, здесь не работает. Здесь скорость распространения будет та, которую привел я, и эта скорость вдоль оси у будет меньше скорости света. Но главное то, что Вы собираетесь преобразовывать не скорость с, а (d2.3). Обратите пожалуйста на это внимание. 

ССС: В покоящейся СО свет распространяется от источника к зеркалу под углом, и таким образом проходит большее расстояние, чем чисто вдоль оси, двигаясь со скоростью с. В движущейся СО он движется вдоль оси, но задержка времени влияет на движущуюся СО, давая в результате скорость света

СЕРГЕЙ: Да, у сформировавшегося луча фазы будут наклонены. Но они будут наклонены с точки зрения обеих концепций. Также можно сказать, что сформировавшийся луч не является истинным лучом, и необходимо рассматривать те лучи, которые распространяются от мгновенного положения источника. И здесь я не спорю, и в классическом формализме так и нужно рассчитывать, хотя любой наблюдатель будет видеть именно строго поперечный луч, смещающийся в пространстве со скоростью СО. Более того, если мы пропустим этот луч вдоль поверхности, покрытой люминофором, то увидим именно этот луч, а не лучи, формирующие его.

И здесь у релятивистов еще один провал. Смотрите, данный луч распространяется со скоростью, отличной от скорости света, и распространяется строго вдоль оси y’. Поперечная длина, как известно, не сокращается. И если мы подставим данное значение скорости в ПЛ, то не получим значение, равное скорости света в подвижной СО. Опять мне могут возразить, что нужно рассматривать истинные лучи. Можно и нужно, но с одной стороны, подвижный наблюдатель видит только сформировавшийся луч и не всегда знает о наличии другой СО. С другой стороны, сформировавшийся луч – это именно то, что наблюдается, а релятивисты как раз отдают предпочтение внешне наблюдаемому над внутренним, которое прямо не проявляется. Наконец, если мы подставим в ПЛ направления и моменты излучения истинных лучей, то не получим луч, распространяющийся вдоль оси y’ – он будет наклонен к оси, а в соответствии с тезой 4, если в одной СО луч не движется вдоль оси, то он и в другой СО не должен двигаться вдоль оси.

ССС: Наклон сокращается значением времени в преобразованиях Лоренца для х’.

СЕРГЕЙ: Понимаете ли, ССС, нельзя считать в случае движущегося источника в неподвижной СО так, как считается неподвижный источник в неподвижной СО. Нужно учитывать, что если мы взяли две близкие фазы, излучённые источником с интервалом dt, то эти фазы излучены из разных точек. Это привносит в преобразования дополнительный член, связанный со смещением самого источника. Тогда будет правильно (и обязательно в рамках корректного релятивистского расчета), но результат будет не тот, который Вы ожидаете. 

К тому же ведь сформировавшийся луч движется именно вдоль оси! Это противоречие опять-таки является следствием утилитарного подхода, который и приводит к бесконечной цепочке абсурдов и противоречий у релятивистов. И всё началось с некорректной утилитарной гипотезы Фицджеральда, которую, прежде чем поднимать на стяг теории, нужно было очень внимательно и аккуратно, а главное всесторонне проверить, а не любоваться красотой частных формул. И когда говорят об устойчивости классического формализма, то она обеспечивается именно тем, что данная концепция подобной глупости не делает и не торопится записывать рабочую гипотезу в теорию всея и всего. В свое время в СССР ходил анекдот: когда американцев на их претензии к глупости генеральных секретарей КПСС упрекали в том, что у них тоже есть дураки, они отвечали: “Да, есть, но у нас они не у власти”. Так и с гипотезами. Гипотез может быть невероятное количество, но их не стоит все совать в теории. 

ССС: Теория – это гипотеза, которая успешно предсказала результат эксперимента, который другие гипотезы не предсказали. СТО сдала этот экзамен.

СЕРГЕЙ: СТО не могла предсказать результат ММХ по той причине, что появилась на свет не только через 20 лет после начала эксперимента, но и после того, как сначала Фицджеральд, потом Лоренц и Пуанкаре сделали серию ошибок, на которых как раз и построил свою гипотезу Эйнштейн. Проще, встречно докажите, что луч А в неподвижной СО придет в контрольную точку. Я со своей стороны доказал обратное достаточно строго, и аргументов я у Вас по-прежнему, к сожалению, не увидел, хотя поверьте, я смотрел внимательно. Я понимаю Ваше стремление как-то защитить СТО, но если луч от движущегося источника отклоняется от оси источника, то Вы это никакими ухищрениями не исправите, поверьте мне. 

Теперь о третьей анимации.

Рис. 5. Распространение луча А после поворота интерферометра; скорость СО равна 0,2 с

На данной анимации смоделированы условия распространения луча света после поворота интерферометра при совпадении оси источника с осью y’ в неподвижной СО. Как и на рис. 4, за счет движения прибора луч как бы сносится влево от оси y’, которая от него убегает. С этой осью луч имеет одну общую точку – это точка излучения, и понятно, что поскольку и направление распространения луча, и ось y’ являются прямыми линиями (в рамках СТО, которую мы анализируем), то они могут иметь одну общую точку. А значит, и в неподвижной, и в подвижной СО луч не придет в точку F_A, которая осталась на оси f’, совпадающей с осью y’.

Теперь хотелось бы немного сказать о нарушении угла отражения. Мы видим, что в неподвижной СО каждый элемент луча распространяется строго вертикально, формируя в результате наклонный луч с наклонными по отношению к этому лучу фазами (фазы остаются параллельными истинному лучу). Подвижный наблюдатель, как бы Вы ни преобразовывали этот луч, будет видеть только сформировавшийся луч с наклонными фазами. Это будет в обеих концепциях. Но считать отражения в неподвижной СО мы должны по истинному лучу, поскольку именно он формирует противополе на зеркале, образующее отраженный луч. И если мы будем так считать, то истинный луч в случае, представленном на рис. 5, будет отражаться строго вертикально, но каждый элемент луча будет отражаться в смещенной точке, т.е. так, как мы видим распространение прямого луча.

В результате мы будем наблюдать отраженный луч, распространяющийся под тем же наклоном, что и сформированный падающий луч (но не истинный луч). Придет этот луч при равенстве длин плеч интерферометра на удвоенном расстоянии от контрольной точки D_A. И никакие сокращения длин здесь не помогут.  Сокращение длин может подкорректировать численные значения, но не изменит суть процессов, как рассчитывают релятивисты. К тому же сокращение длины экрана только увеличит численное значение смещения, поскольку угол наклона луча А сохраняется вследствие того, что он формируется в неподвижной СО. Получается, что сокращается мера при неизменном угле. А значит, увеличивается отсчет смещения. Потому я Вам и написал, что изменение угла наклона вследствие движения СО, как и сокращение длины экрана, только усугубит ситуацию для ТО.

Надеюсь, я уточнил вопрос феноменологии, в котором увидел у Вас некоторую расплывчатость.