05. Пространство парных отношений

Прежде, чем продолжить изложение материала, хотелось бы напомнить, что построение теории, альтернативной специальной теории относительности, за которую взялся автор, осуществляется не путём «умозрительных» рассуждений, к которым настойчиво призывают некоторые читатели, а на основе эмпирического подхода Ньютона.

Это значит, что всё, что здесь рассматривается не выходит за пределы известных опытов, и при желании, полученные выводы может повторить каждый. Для этого надо просто знать, что вы собираетесь получить и почему. Ну и, конечно же, надо иметь ту самую «эмпирию», которую можно раскрутить до полнокровной теории. Такой жемчужиной, оставленной без присмотра на обочине научного знания, является эффект Доплера.


Если бы жизнь человека была бы много длиннее, чем она есть, то, скорее всего, Кристиан Доплер сам раскрутил бы свою теорию до того уровня, который будет представлен ниже. С этой задачей легко бы справился Исаак Ньютон. Скорее всего, он сделал бы много больше. А вот автору пришлось прожить целую жизнь, чтобы понять, что ему не нравится в современном физическом знании, и что с этим можно сделать.

Но хватит лирики, продолжаем!

Итак, на основе «эмпирий» в виде инвариантности скорости света и эффекта Доплера мы выяснили, что:

1. Реальное физическое пространство – это мультипространство, состоящее из бесконечного множества инерциальных пространств, движущихся друг относительно (сквозь) друга «равномерно-поступательно».

Сложную композицию физического пространства зрительно обнаружить невозможно. Оно удивительно «монолитно». Но, тем не менее, её можно «вычислить» по косвенным признакам. Одним из таких признаков является инвариантность скорости света.

2. Каждый фотон движется во всех инерциальных пространствах одновременно. Об этом нам поведала всё та же инвариантность скорости света. А личный опыт, основанный на наблюдении чёткости изображения окружающего мира, позволяет утверждать, что несмотря на движения фотона во всех инерциальных пространствах с одной и той же скоростью С, он, тем не менее, всегда остаётся локализованным в точке физического пространства, а не размазывается вдоль линии движения.

3. Эффект Доплера подсказал, что в инерциальных пространствах, и, соответственно, в пространствах ИСО могут находиться только покоящиеся объекты. Это связано с тем, что при движении объекта в инерциальном пространстве у него происходит доплеровское смещение масштаба расстояний и темпа времени, что не позволяет его размещать вместе с покоящимися здесь телами, соответствующих метрике местного пространства. 

Теперь наша задача заключается в том, чтобы разобраться с механизмом доплеровского смещения электромагнитных волн.
Запишем выражение для доплеровского смещения z в обобщённом виде

                z = (Дv – Дo)/Дo,

где До и Дv – параметры Доплера до и после смещения, возникшего в результате относительного движения, соответственно.
В список параметров Доплера уже сейчас можно внести

                Д = {d, T, <сек>, <метр>},

 где d – длина волны; T – период колебания; <сек> – единица измерения времени (секунда); <метр> – единица измерения расстояний (метр).

Перечень этих параметров мы расширим, но прежде определим механизм смещения оптических частот, а по нему – зависимость величины смещения z от скорости относительного движения V

                z = z (V).

Напомним, что акустическое смещение частот происходит в результате действия одного из двух механизмов (или их комбинация):
(1) – изменения скорости волн при движении наблюдателя относительно источника колебаний;
(2) – изменения длины волны при движении источника колебаний относительно наблюдателя.

Вследствие инвариантности скорости света ни один из этих механизмов с электромагнитной волной работать не будет.   
Определить механизм и зависимость вида z = z (V) для света нам поможет знание структуры физического пространства, описанного в вышеприведенных трёх пунктах.

Для того, чтобы оживить дальнейшие рассуждения, вспомним мысленный эксперимент, который был рассмотрен в третьей главе. Его мы адаптируем к знаниям структуры физического пространства.

Итак, пусть в двух инерциальных пространствах ИП-А и ИП-В, движущихся друг относительно друга со скоростью V, проводится взаимная телетрансляция (телемост). В каждом из них, как положено, размещены телекамеры и телеприемники, которые показывают бытовую картинку: улицы, дома, машины, людей (или кого-то вместо них). В общем, транслируются местные события на фоне их собственных часов.

Если пространства сближаются, то зрители обоих пространств обнаружат, что трансляция из другого пространства осуществляется в ускоренном темпе (часы идут быстрее); если удаляются – то в замедленном темпе (часы идут медленнее).

Причём, эффект смещения времени доказывать не надо – он уже был доказан 180 лет назад Кристианом Доплером. Смещение несущих частот трансляции, ведёт к смещению темпа событий, транслируемых из смежного пространства. Если телемост был бы осуществлён иными средствами, например, с помощью мощных телескопов, то результат оказался тем же самым. То есть здесь работают не чудеса техники, а законы Природы. Просто чудеса техники делают их доступными для наблюдения.


Больше на доказательстве факта смещения (ускорения/замедления) темпов времени между двумя относительно движущимися пространствами останавливаться не будем.
В связи с инвариантностью скорости света, синхронно со смещением темпа времени, произойдёт и смещение масштабов расстояний. Но это в картинке телетрансляции увидеть невозможно, поскольку в отличие от часов, зрительно наблюдаемого инструмента для сравнения длин у нас нет.

Хотя технически это сделать несложно, например, путём масштабирования размеров эталонного метра в соответствии со смещением принимаемых длин волн, и перенесения масштабированной картинки на большой экран. Но вряд ли такая игра стоит свеч, поскольку современный зритель привык адаптировать к реальным условиям картинку и на больших экранах, и на экранах смартфонов. А вот замедление/ускорение времени визуально адаптировать не удастся.

Итак, перед нами остаётся висеть картинка телемоста, а мы переходим к рассмотрению задачи относительного движения пространств ИП-А и ИП-В.
Эту задачу невозможно решить, находясь в одном из обозначенных пространств (системе отсчета). Наблюдатель изолирован от других пространств. Даже картинки телемоста зрители получают от фотонов собственного пространства, по совместительству работающих и в других пространствах.
 
Поэтому для решения задачи мы выбираем ментальную систему отсчета, в которой размещаем оба движущихся друг относительно друга пространства. Это решение вынужденное и «ошибочное», поскольку для таких пространств общую метрику задать невозможно. Принимая такое решение, мы сознательно идем на ошибку. Но у нас от неё есть защита: предупреждён – значит защищён!
 
Ментальную систему отсчета попеременно будем располагать так, чтобы вначале неподвижным было пространство ИП-А, а затем ИП-В.

Устанавливаем в качестве неподвижного пространство ИП-А с приёмником ЭМ колебаний А. В движущемся относительно него со скоростью V пространстве ИП-В размещаем источник ЭМ колебаний В. Естественно, что оба объекта приема-передачи излучения неподвижны в собственных пространствах (см. рисунок).

Фотон от источника В за время tв со скоростью С в ИП-В преодолевает путь tв*С. За это же самое время ИП-В в нашем ментальном пространстве перемещается на расстояние tв *V относительно приёмника А. С учетом этого полный путь фотона в пространстве ментальной системы отсчета относительно приёмника А будет равен
 
                lв = tв * С+ tв *V = tв * (С + V),

 
В силу локализации фотона в точке физического пространства, в ИП-А ему придётся преодолеть тот же самый путь, но уже без помощи движущегося пространства. Это действие он совершит за время tа всё с той же скоростью света С


                lа = lв = tа * С.

Мы обнаруживаем, что время tа в пространствах ИП-А должно идти по-другому. Его темп должен сместиться относительно темпа времени tв пространства ИП-В

                tа = tв * (1+V/ C).            (*)

Если мы «остановим» источник излучения В, а заставим двигаться приёмник А, то и в этом случае получим тот же самый результат. Желающие могут это проверить.
 
Теперь меняем условие задачи, назначив источником излучения неподвижный объект А в пространстве ИП-А, а приёмником излучения объект В в пространстве ИП-В. Проделав те же самые выкладки находим, что

                tв = tа * (1+V/ C).           (**)

Это и есть та самая «ожидаемая» ошибка, которая противоречит законам логики: два взаимно исключающих события (*) и (**) одновременно произойти не могут.
Но тогда мы обращаем взор к телемосту и видим, что это всё же произошло! Только коллеги - телеоператоры по средствам связи сообщают, что в их смежных пространствах ничего не изменилось!

Итак, что же получается? На картинке телемоста мы видим, что смещение времени, предсказываемое теорией, происходит, а местные свидетели этот факт отрицают. Получается, что между пространствами ИП-А и ИП-В вклинилось ещё одно пространство, в котором всё происходит по теории, и противная сторона, в отличии от местных свидетелей, это наблюдает наяву. А за его пределами всё остаётся как было!

Это новое пространство и есть пространство парных отношений (ППО). Но в отличии от физического пространства, оно, по большому счёту – фантомное.
Фантомность пространства парных отношений аналогична фантомности автотрассы, например, «Москва — Санкт-Петербург». Во-первых, автодорога – это малая часть пространства между Москвой и Питером, арендованная под трассу. А, во-вторых, такой автодороги не существует. Существуют несколько (от 2 до 5) полос движения от Москвы до Санкт-Петербурга, и такое же количество полос в обратном направлении, а всё это вместе условно называется автотрассой «Москва — Санкт-Петербург» (а не «Санкт-Петербург – Москва», например). Эти полосы могли бы находиться на приличном расстоянии друг от друга, но их всё равно так бы называли.

Точно также образуется пространство парных отношений: в пространстве наблюдателя А – фотоны движутся по лучу от фотонного образа объекта В к приёмнику А, а в пространстве наблюдателя В – по лучу от фотонного образа объекта А к приёмнику В.
Несмотря на то, что они находятся в разных пространствах, в силу одинаковой метрики, возникшей у них вследствие доплеровского смещения, они образуют общее пространство, которым не сможет воспользоваться никакой другой фотон, кроме тех, что курсируют между объектами А и В. Как не смогут воспользоваться автотрассой «Москва – Санкт-Петербург» все желающие добраться, например, в Сочи.

Таким образом, пространство парных отношений – это фотонные трассы, соединяющие два объекта, и место под которые, арендовано у пространств ИП-А и ИП-В. И, хотя эти трассы расположены в разных пространствах, в отношении них работает логика единого пространства.

Если теперь отбросить опознавательные знаки пространств «а» и «в», и заменить их на соответствующие знаки «о» и «v», которые прежде мы использовали для описания эффекта Доплера, то получим отношения между временами tv/ tо и расстояниями lv / lо

                tv/ tо = 1+V/C
                lv / lо = 1+V/C
 
Тогда между доплеровским смещением z и скоростью относительного движения V находим зависимость

                tv / tо = 1/(1+z) = (1+V/C),

или

                z = - (V/ C) / (1+V/C),

которая удивительным образом совпадает с выражением z для акустических колебаний для случая движения наблюдателя относительно источника.

Но если акустический эффект Доплера происходит из-за изменения скорости волны относительно наблюдателя, то оптический эффект Доплера происходит из-за смещения темпа времени при инвариантности скорости света. Причем, полученное выражение не зависит от того, кто относительно кого движется, подтверждая инвариантность законов Природы, и факт отсутствия абсолютного движения.

В отличие от тени отца Гамлета, смещение времени происходит реально, и не менее реально оно вмешивается в нашу жизнь. Вот пример.

Пусть в одном инерциальном пространстве покоятся друг относительно друга два объекта: А и В. К ним добавим третий объект, объект П, который решил совершить вояж из пункта А в пункт В со скоростью V. И пусть расстояние между объектами равно L. Зная правила арифметики, находим, что путешественник П преодолеет это расстояние за истинное время

                tп = L / V.

За его путешествием внимательно наблюдают его друзья, живущие в А и В. Это они могут сделать или с помощью мощных телескопов, или телемоста.

Здесь надо учитывать, что мы имеем два пространства парных отношений: А-П, в котором источник и приёмник удаляются друг от друга со скоростью V, и В-П, в котором источник и приёмник сближаются друг с другом со скоростью V. Также обратим внимание, что собственное время друзей, живущих в А и В не изменяется, то есть это то время, которое мы обозначали символом tо. А информацию о путешественнике П они черпают из пространства парных отношений, которое у нас живёт во времени tv.

Тогда друг из пункта А, из которого убыл наш путешественник, проследив весь его путь от начала до конца, нашел, что П проделал путь за время

                tа = tп / (1 - V/ C) = L/ V / (1 - V/ C) = L / (V – V^2/С)

Точно также за путешественником П наблюдал его друг из пункта В, и точно также отслеживал время его движения. По его часам это время оказалось равным

                tв = L / (V + V^2/С).

Если путешественник двигался с привычными нам скоростями, то отношения 1/ V, 1/(V – V^2/С) и 1/(V + V^2/С) будут мало отличаться друг от друга и дадут похожие результаты.

Но вот если бы путешественник П воспользовался специальным транспортом и двигался, скажем, с полусветовой скоростью (V = 0,5*С), то картина разительно изменилась бы.

Сам путешественник обнаружит, что он совершил путь А-В за время 2*L/ С. Друг из А будет утверждать, что это неправда, и что П был в пути вдвое дольше – 4*L/ С. Свои пять копеек вставит и житель объекта В, утверждая, что все они неправы, и что П преодолел путь за время 4/3*L/ С. Таким образом показания часов всех трёх участников эксперимента будут отличаться

                tа = 2 tп;

                tв = 2/3 *tп.

И это никакой ни фокус-покус. Это реальность нашего физического мира, и наблюдаемое tа> tп> tв надёжно зафиксируют часы всех трёх участников эксперимента.

Но, если всех участников этого эксперимента собрать вместе, то обнаружится, что их часы показывают одно и тоже время. А это значит, что метрика их собственных пространств не менялась, а менялся характер их пространственно-временных отношений в процессе относительного движения. И это обстоятельство необходимо учитывать на практике.
Например, учитывать изменение метрики пространства парных отношений между спутником и приёмником GPS сигнала для уточнения координат приёмника.
И безусловно эти изменения необходимо учитывать при определении характера силового взаимодействия между объектами, движущимися друг относительно друга, что мы и сделаем в следующей главе.

                http://proza.ru/2021/12/27/963