III. Алиса в Стране чудес

 
 Для того, чтобы стряхнуть пыль с явления, скрывающегося за вывеской «эффект Доплера», очевидно, надо напомнить, что

                ДВИЖЕНИЕ – ЭТО ФОРМА СУЩЕСТВОВАНИЯ МАТЕРИИ,

 и, следовательно,

     ДОПЛЕРОВСКОЕ СМЕЩЕНИЕ – ЭТО УНИВЕРСАЛЬНАЯ ФОРМА РЕАКЦИИ ТЕЛ НА ОТНОСИТЕЛЬНОЕ
     ДВИЖЕНИЕ.

В силу этого обстоятельства, эффект Доплера – абсолютный лидер по числу участий в природных процессах, а потому обязан учитываться при формулировании всех законов, описывающих фундаментальные взаимодействия. Он и сам является природным законом – законом парных отношений. И этот закон нам предстоит понять, хотя бы в первом приближении.

В связи с экспериментально установленным фактом постоянства скорости света в инерциальных системах отсчета, мы делаем заключение о симметричности отношений между источником и приёмником света. А раз так, то нам абсолютно все равно, кто из них источник, а кто – приёмник. Особенно, если учесть, что за понятиями свет, скорость света стоит не отвлеченный лучик света, посланный из объекта А в сторону объекта В, а фотонный мир, в котором все излучают и все поглощают.

 
Поэтому мы имеем право изобразить симметрию работы эффекта Доплера в виде картинки, приведенной на рис.1. Подобную картинку, применительно к эффекту Доплера, вы не могли прежде видеть нигде, поскольку симметрия для современной физики существует только в теории, но не в реальном мире. А в этой картинке заключена вся квинтэссенция логики работы эффекта Доплера.
 
Суть её заключается в следующем.

Любое взаимодействие двух объектов возможно только через их общее пространство, пространство парных отношений, в котором бал правит эффект Доплера. Вспомним картинки из учебника физики, на которых были изображены две взаимодействующие массы, два заряда и т.д. К этим картинкам нет претензий, если объекты, изображенные на них, покоятся друг относительно друга. Но подобные ситуации скорее исключения из правил. Все объекты, на которые действуют потенциальные силы, должны двигаться друг относительно друга. А это значит, что между объектами А и В всегда будет находиться пространство парных отношений, параметры которого одинаковы и для объекта А, и для объекта В, и которые отличаются от их собственных параметров.


А это значит, что когда вам говорят, например, что из неподвижного пространства А наблюдается сокращение длины и замедление времени в движущемся относительно него пространстве В, не верьте этому! Вы не сможете это наблюдать, поскольку между этими двумя пространствами есть ещё третье пространство – пространство парных отношений, с параметрами, искаженными эффектом Доплера. Поэтому кроме них, вы не сможете увидеть больше ничего.

 
Это очень важное обстоятельство, поскольку эффект Доплера искажает не какую-то отвлеченную картинку, а пространство, в котором и посредством которого осуществляются взаимодействия между объектами.

Информацию на эту тему будем давать дозированно. Поэтому возвращаемся к рассмотрению теории эффекта Доплера, который показывает, что деформация пространства и времени всё же происходит. Но деформация не собственных пространств А и В, а пространства парных отношений. И происходит это не так, как хотелось бы релятивистам. .


Из опытов Майкельсона-Морли мы узнали, что свет распространяются не как возмущение в некоторой материальной среде, подобно звуковым волнам; а в пространстве, где отсутствует плотная среда, и которое называют пустотой, вакуумом и т.п. И если плотная среда всё же присутствует, то она выступает не в качестве проводящей, а в качестве тормозящей движение света среды. Это принципиально важно.


Поэтому дальше нас не будут интересовать волны, распространяющиеся в материальных средах. Теперь нам важно понять роль света, и даже шире: роль элементарных частиц, движущихся со скоростью света, – переносчиков фундаментальных взаимодействий.

Но тут выясняется, что результаты прежних исследований К. Доплера становятся бесполезными. Действительно, из-за того, что скорость света постоянна во всех системах отсчета, то ни один из рассмотренных им механизмов смещения частот работать не будет. Поэтому надо начинать заново. Нужны новые мысли.


Поскольку зависимости доплеровского смещения от скорости z = z (V) теперь нам неизвестны, то рассмотрение эффекта продолжим без них, с помощью формальных выражений, определяющих что такое z?  Определение z через смещение частоты было приведено в первой части работы, но теперь нас будут интересовать параметры колебаний, непосредственно связанные с пространством и временем – это длина волны d и период колебаний Т

                z = (dv – dо) / dо

                z = (Тv – То) / То.

Заметим, что использование одного и того же символа z и для длины волны, и для периода колебаний стало возможным благодаря постоянству скорости распространения света

                С = dо / То = dv / Тv.

Последнее выражение, кстати, теперь используется для определения скорости света. Для этого двумя независимыми способами определяют длину волны и период колебаний, и их отношение непременно оказывается равным скорости света.

Смещённые значения параметров электромагнитных колебаний определяются через z

                Тv = То * (1 + z);

                dv = dо * (1 + z).

На XI (1960 г.) и XIII (1967 г.) Генеральных конференциях по мерам и весам были введены два эталона:

- эталон продолжительности единицы измерения времени (секунды) и
 
- эталон длины единицы измерения расстояний (метра),
 
которые были выражены через периоды колебаний и длины волн электромагнитных излучений цезия -133 и криптона-86, соответственно. Выбор обозначенных атомов и их спектральных линий в качестве базы для формирования эталонов, конечно же, имеет условный характер. С таким же успехом могли быть выбраны другие атомы и другие частоты, чем мы и воспользуемся.

Выберем в качестве базы некоторую гипотетическую спектральную линию (или частоту идеального генератора ЭМИ), через которую выразим оба эталона единиц измерения времени и расстояний:

                <сек>о = Nсек * То

                <метр>о = Nм * dо,

где <сек>о; <метр>о – продолжительность эталонной секунды, и длина эталонного метра, соответственно, задаваемых через параметры электромагнитных колебаний эталонного, неподвижного источника;

То и dо – собственные период колебаний и длина волны источника электромагнитных излучений, условно принятого в качестве базы для формирования эталонов секунды и метра, соответственно;

Nсек и Nм – количество периодов колебаний и количество длин волн в эталонах секунды и метра, соответственно. Значения этих параметров для нас совершенно не важно. От них требуется только одно – чтобы они не изменялись. А это условие выполняется, поскольку они задаются строго для состояния покоя, и дальнейшие возможные изменения их не касаются.

Тогда эффект Доплера оказывается связанным не только с изменением исходных значений длин волн dо и периодов колебаний Tо излучения до значений dv и Tv в связи с относительным движением двух объектов, но и с наблюдаемым изменением МАСШТАБОВ ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ И РАССТОЯНИЙ между ними:

                z = (<сек>v – <сек>о) / <сек>о;

                z = (<метр>v – <метр>о) / <метр>о,

где <сек>v и <метр>v – новые значения продолжительности секунды, и длины метра, соответственно, возникших в связи, с движением «эталонного» источника относительно приемника с радиальной скоростью V

                <сек>v = Nсек * Тv

                <метр>v = Nм * dv,

которые также, как и параметры колебаний выражаются через смещение z

                <сек>v = <сек>о * (1 + z);

                <метр>v = <метр>о * (1 + z).
               
Таким образом, при наблюдении смещения параметров электромагнитных излучений на величину z происходит наблюдаемое изменение единиц измерения расстояния и времени в (1 + z) раз, и обратное им наблюдаемое изменение темпа времени t и масштаба расстояний l:

                tv = tо /(1+ z);

                lv = lо /(1+ z),
 
где tо и tv – наблюдаемый ход времени в покоящемся и движущемся источниках, соответственно;

lо и lv – наблюдаемые расстояния в покоящемся и движущемся источнике, соответственно, определяемые через длины волн;

По-видимому, тот, кто впервые сталкивается с подобной логикой, возмущённо воскликнет: «Так не бывает!» Удивительно, в то, что слоны летают «низенько-низенько», они верят, а в то, что НАБЛЮДАЕМО, они верить не могут.

Не бывает? Тогда проведем мысленный эксперимент, результаты которого не должны вызвать сомнения в их истинности.

На двух объектах А и В, движущихся друг относительно друга с большой радиальной скоростью, разместим телекамеры и телеприемники для осуществления взаимной аналоговой трансляции местных событий на фоне их собственных часов.

Если объекты сближаются, то зрители обоих объектов обнаружат, что трансляция с другого объекта осуществляется в ускоренном темпе (часы идут быстрее). А если объекты удаляются друг от друга, то в замедленном темпе (часы идут медленнее).
 
 По-видимому, не требуется доказательств того, что ускорение/замедление темпов трансляции будет в точности совпадать с рассмотренным выше изменением хода времени, поскольку смещение z всех частот электромагнитных колебаний, включая несущую частоту трансляции, произойдёт синхронно.


Тоже самое произойдет и с измеряемыми при помощи электромагнитного излучения расстояниями между объектами, движущимися друг относительно друга. Правда, это можно обнаружить при условии, если расстояние измерять «событийно», то есть при помощи подсчета числа волн, а не с помощью умножения скорости света на время. Ведь физическим объектам неведома арифметика, а, главное, им абсолютно безразлично, какой путь и с какой скоростью прошёл фотон. Но они совершенно не безразличны к числу поглощённых фотонов и к числу других, произошедших с ними событий.


Если и это объяснение кого-то не устраивает, то продолжим мысленный эксперимент. Но теперь его делаем не вполне корректно, позволяя меняться лишь одному, очевидно наблюдаемому параметру – времени, оставив размеры объектов без изменений.


И вот мы распахиваем дверь с вывеской «эффект Доплера» и толкаем Фому «неверящего» в открывшуюся пустоту, и он, подобно Алисе из Страны чудес, попадает в новую для него реальность: в пространство парных отношений.
 
В соответствии с условием эксперимента о неизменности размеров пространства, мир, в который он попадёт, ему абсолютно знаком: и люди, и машины, и дома, всё такое же как у нас.

Но вот их поведение шокирует. Если объекты А и В сближаются, то люди, машины в этом мире двигаются быстро-быстро, как в старом кино, которое снималось в стандарте 16 кадров в секунду, а прокручивается в стандарте 25 кадров в секунду. И разговаривают они так быстро, что их трудно понять. А тембр их голоса напоминает звучание скрипки.

Если объекты А и В удаляются друг от друга, то происходит всё с точностью до наоборот: люди и машины двигаются как в замедленной съемке, а говорят нараспев, голосом контрабаса.

Если с представителями этих миров вступить в диалог, то придётся под них подстраиваться. Это будет очень сложно. Но в результате такого диалога «неверящий» бы узнал, что у них всё нормально, это он какой-то чумной.

Тогда «неверящий» обращается к оператору и просит с помощью современных технологий ускорить/замедлить ход времени в пространстве парных отношений до привычного ему темпа.

И тут случается необычное. Люди задвигались и заговорили в привычном темпе, но зато всё изменилось вокруг. «Неверящий» попал в страну лилипутов, если объекты А и В удаляются друг от друга, и в страну великанов, если они двигались на встречу друг другу. Это происходит потому, что с изменением частоты, при постоянстве скорости света, изменяются и длины волн, и, следовательно, изменяются наблюдаемые размеры.
 
Но самое интересное происходит тогда, когда «неверящий» просит сделать всё так, как есть в пространстве парных отношений на самом деле. И вот тут случаются чудеса, которые не увидишь и в страшном сне.

Если объекты А и В сближаются друг с другом, то мир парных отношений превращается в страну великанов, которые быстро-быстро двигаются и говорят. А их голос, неожиданно для таких размеров, звучит как скрипка.
 
Не лучше обстоят дела в мире парных отношений, где объекты А и В удаляются друг от друга. Их мир превращается в страну лилипутов, двигающихся и говорящих очень медленно. А их голос, о, ужас, напоминает звук контрабаса.

Сомневаюсь, что бы что-то подобное раньше придумывал хотя бы один сказочник или фантаст. Здесь полный контраст между размерами и поведением. Природа, в этом смысле, самый лучший фантазёр!

Но вернёмся в собственные миры объектов А и В.

Заметим, что их собственные времена to и расстояния lо не претерпевают каких-либо изменений, а изменения коснулись только пространственно-временных отношений между ними, пространства парных отношений.
 
Это значит, что мы не вторгаемся в природу пространства и времени. У нас просто нет ни эмпирических, ни теоретических оснований для таких исследований. Сегодня эта проблема лежит за границами возможности современной физики. Но у нас есть такие основания для исследования проблемы восприятия чужого пространства и чужого времени участниками относительного движения, то есть исследования того, что называется ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬЮ.

Итак, прежде, чем сделать следующий шаг на теоретической ниве, напомним, что в нашем эмпирическом активе находятся эффект Доплера и опыты по определению скорости света. Плюс к ним прилагается эклектическая смесь эмпирики в виде законов Природы, инвариантных относительно умозрительных конструкций, именуемых инерциальными системами отсчета.

Наш пассив – это неустановленная зависимость доплеровского смещения от скорости относительного движения z = z (V); неинвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Галилея; и логический коллапс, связанный с постоянством скорости света в любой инерциальной системе координат, который нарушает все мыслимые правила сложения скоростей.
 Заметим, что последним физика особо не озадачивается, полагая, что она его с успехом разрешила в релятивизме. «Но это вряд ли», - как сказал бы рядовой Сухов. Опровержению этого будет посвящена последняя часть статьи, где «по слогам» будет разобран нетленный труд, а пока придётся поверить на слово.

                (продолжение следует)


Рецензии
Здравствуйте, Алексей,
///Если объекты А и В удаляются друг от друга, то мир парных отношений превращается в страну великанов, которые быстро-быстро двигаются и говорят. А их голос, неожиданно для таких размеров, звучит как скрипка.

Не лучше обстоят дела в мире парных отношений, где объекты А и В удаляются друг от друга. Их мир превращается в страну лилипутов, двигающихся и говорящих очень медленно. А их голос, о, ужас, напоминает звук контрабаса.///

Пересмотрите, пожалуйста, первый абзац. Мне кажется, в нём идёт речь о сближении, а не удалении объектов А и В друг от друга.
Рассказ классный! (Кто понимает)
С уважением,

Алекс Чистяков   18.02.2022 23:56     Заявить о нарушении
Спасибо, Алекс, за подсказку. Вы правы. Я допустил в первом абзаце ошибку.
С уважением,

Алексей Кимяев   19.02.2022 03:16   Заявить о нарушении
На это произведение написаны 3 рецензии, здесь отображается последняя, остальные - в полном списке.