Дилетантский взгляд в неведомое - Глава 5

Глава 5. ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ОДНОВРЕМЕННОСТИ СОБЫТИЙ

Если где-то далеко друг от друга, скажем, один в Москве, другой в Сибири, или еще в миллиарды раз дальше, но в одной инерциальной системе отсчета родились одновременно два малыша, то наблюдатель из другой инерциальной системы отсчета, движущейся относительно первой с околосветовой скоростью, может увидеть, что один из малышей еще не родился, или один из них оказался намного старше другого, все зависит от относительной скорости этих систем отсчета.

Может также оказаться, что одновременно зачавшие этих малышек матери будут на сносях разное время:  одна, положим, 12, а другая - 15 месяцев.

Так должно происходить с позиции теории относительности, утверждающей, что два события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета в общем случае будут неодновременными в другой, движущейся относительно первой с околосветовой скоростью.

Рассмотрение этого постулата, обозначенного в главе 4 под №З, требует введения дополнительных исходных данных, определений и решения ряда теорем, что изложено ниже:

1. Событие.
Удобно рассматривать события как весьма кратковременные процессы типа вспышек, взрывов, мощных электромагнитных коротких импульсов, поскольку продолжительные события могут быть на каком-то участие одновременными, но с несовпадающими по времени началами и койками, что затрудняет оценку их одновременности или разновременности.

2. События не возникают из ничего.  Они происходят на реальных
Физических телах /объектах/, которые могут находиться в покое, двигаться инерциально или ускоренно. В связи с этим при временной
оценке событий должна учитываться относительная скорость тел, носителей событий.

Например: в момент времени t = to произошла одновременно вспышка двух новых звезд.  Наблюдатель, считающий себя покоящимся в системе отсчета, не связанной с этими звездами, увидит эту вспышку  через время t=l/c. Но за это время звезды уйдут от места событий на расстояния l1=t*V1, l2=t*V2.

Если же наблюдатель не будет считать себя покоящимся, то он сам уйдет на расстояние l3=t*V3 от того места, где  он находился в момент свершения события t=t0.

3. Единственным способом временной оценки с событий, происходящих в
космических пространственных и временных масштабах, является наблюдение. В связи с этим необходимо разделить понятия "относительность
одновременности событий" и "относительность одновременности наблюдения событий". Первое может определяться лишь по второму, но для этого система отсчета наблюдателя должна быть оборудована приборами обнаружения, слежения, мгновенного измерения дальностей и скоростей,вычислительными машинами. В самом общем случае наблюдатель должен знать начальные условия и параметры движения тел - носителей событий.

Ниже рассматривается простейший случай оценки одновременности /разновременности/ событий, когда тела - носители покоятся друг относительно друга.

Пусть расстояние между двумя такими событиями равно х и время, прошедшее между их свершением равно t. Если t = 0, то есть, события происходят одновременно, то световые лучи от них встретятся в точке 0 - середине отрезка Х, концентрические окружности изображают фронты распространения волн, и линия одновременного наблюдения будет прямая.

Если t=x/c, положим, событие А происходит раньше события В, то сигнал от события А придет в точку В в момент свершения события В, и линией одновременного наблюдения будет прямая t.

Если же 0<t<X/c , то сигналы от событий встретятся в точках между 0 и В, и линиями одновременного наблюдения будут гиперболы 2-2 - 7-7.

Если t > X/c , то в пространстве не найдется такой точки, где бы события наблюдались одновременно.

Таким образом линии одновременного наблюдения двух покоящихся друг относительно друга событий /точнее - носителей событий/ есть геометрическое место точек, разность хода световых лучей до которых есть величина постоянная, равная времени, прошедшему между этими событиями, а это и есть гиперболы.

Если наблюдатель летит вдоль линии 1-1, то одновременное наблюдение событий будет означать и одновременное их свершение, поскольку проекции вектора скорости на линии наблюдения будут равны и лоренцовские сокращения расстояний до событий будут одинаковы. Если же проекции вектора скорости на линии наблюдения не будут равны, то есть, не будут равны лоренцовские сокращения, то, следовательно, будет разное время хода лучей и события окажутся не одновременными. Расположенные у событие и синхронизированные заранее часы, покажут наблюдателю разное время, таким образом относительность одновременности зависит не только от скорости, но и от направления движения.

Но предположим, что синхронизированные заранее часы, расположенные
на телах-носителях событий, останавливаются самими событиями одновременно, что в покоящейся системе сделать не трудно. В этом случае ни один летящий наблюдатель, не рискуя впасть в мистику, не может утверждать, что часы остановлены на разных делениях шкалы. Но тогда мы должны считать, что несмотря на одинаковые показания часов, ход их по сравнению с часами наблюдателя будет различен, что уже наблюдалось при анализе парадокса часов.

Теорема 1. Два события, происшедшие в различных точках системы отсчета А и одновременно наблюдаемые наблюдателем в системе А и одновременно наблюдаемые наблюдателем в системе А, будут одновременно наблюдаться и любым другим наблюдателем, оказавшемся в момент наблюдения в одной точке пространства.

Доказательство. Если световые волны одновременно достигли наблюдателя А, теория относительности не отвергает волновую теорию, то они попадут в глаз оказавшемуся в данный момент в той же точке пространства любому другому наблюдателю, если он в этот момент не зажмурился.

Теорема 2. События, произошедшие одновременно в одной точке пространства, будут одновременными для всех инерциальных систем отсчета.

Доказательство. Допустим, что два космонавта, летящие навстречу друг другу с околосветовой скоростью, в момент встречи выстреливают из пистолетов и убивают друг друга. Можно утверждать, что не найдется ни одной системы отсчета, в которой бы выстрелы были зафиксированы разновременно и оба космонавта, или один из них, оказались бы живы. Такое допущение противоречило бы логике и, следовательно, должно быть отброшено.

Этот вывод согласуется с теорией Эйнштейна, допускавшей возможность синхронизации движущихся часов в момент их нахождения в одной точке пространства.

Теорема 3. События, одновременные в одной системе системе отсчета, в общем
случае не будут одновременными в другой системе, движущейся относительно первой с околосветовой скоростью.

Доказательство. Пусть космическая кабина длиной l , движется инерциально с околосветовой скоростью V относительно неподвижной платформы с установленными на ней верстовыми столбами. И пусть в момент времени t=to в концах кабины одновременно вспыхивают две лампы и освещают совмещенные с ними верстовые столбы с отметками 1 и 9.
 
В качестве исходного для доказательства примем:
а) Постулат о постоянстве скорости света в инерциальных системах отсчета.
в) Утверждение, гласящее, что не  найдется ни одного наблюдателя, для которого оказались бы освещенными не столбы I и 9,а какие либо другие.  утверждение, допускающее возможность  освещения одной и той же вспышкой одной и той же лампы различных столбов для     различных наблюдателей, логически противоречиво и в силу этого не может быть принято.

Из а/ следует, что наблюдатель, находящийся в середине кабины
/назовем его наблюдателем А/, увидит вспышки ламп одновременно в
момент времени t=t0+l/2c, где l/2c - время распространения света от ламп до наблюдателя А.

За время распространения сигналов кабина переместится на расстояние X=V*l/2c и в момент наблюдения будет занимать положение, при котором лампы совместятся с верстовыми столбами 3 и 11, а наблюдатель А со столбом 7.

Согласно теореме 1 наблюдатель, находящийся при верстовом  столбе 7 /назовем его наблюдателем B/, и в силу этого оказавшийся в момент наблюдения в одной точке пространства с наблюдателем А, увидит вспышки ламп также одновременно. Но эти вспышки наблюдатель В согласно предпосылки в/ увидит около столбов I и 9,  то есть, на разном от себя расстоянии. Учтя предпосылку а/ и проведя простейшие расчете времени распространения сигналов от столбов 1 и 9 tx1=x/c; tx2=x2/c он придет к выводу, что то вспышки ламп произошли, не одновременно, поскольку tx1 не равно tx2, что и требовалось доказать.
 

Следствие. B направлении движения удаляющийся мир сокращается, а приближающийся удлиняется в размерах.

Как следует из предпосылки в/ вспышками ламп будут освещены столбы I и 9 для обоих наблюдателей.  Ко поскольку лампы находятся в концах кабины на расстоянии -l/2 от наблюдателя А, то для него столбы I и 9 будут находиться в момент наблюдения на расстоянии -l/2 , то есть, для него расстояния X, Х2 трансформируются в -l/2. Для наблюдателя же трансформируется длина кабины таким образом,что в момент наблюдения набегающая ее часть будет иметь длину X1, а убегающая - Х2.
С позиции классической физики вспышки ламп, освещенные ими верстовые столбы и части кабины будут наблюдаться в том месте пространства, где произошли эти вспышки, в связи с чем для обоих совмещенных наблюдателей передняя часть кабины будет восприниматься укороченной, а задняя - удлиненной.

Этот неожиданный вывод, базирующийся на постулатах  №1/постоянство скорости света относительно инерциальных систем отсчета/ и №3 /относительность одновременности событии/ противоречит не только классической физике, но и самой теории относительности, что наводит на мысль об ошибочности самих постулатов.
Специальная теория относительности, приняв в качестве исходных данных ошибочные постулаты 1,2,3, пришла к ошибочным конечным результатам - относительности времени, пространства и массы в движущихся инерциальных системах отсчета.