Истоки мироздания. Относительность относительности

Из цикла рассказов Истоки МИРОЗДАНИЯ
Относительность относительности

Этим рассказом я завершаю раздел «Истоки мироздания», в котором главное исследование – сам ЧЕЛОВЕК, являющийся одновременно созерцателем всего прекрасного вокруг (и не только прекрасного, и не только вокруг) и наблюдателем того же самого. Наблюдение – это сосредоточение на чём-то одном. Созерцание – близко по восприятию: шелеста моря, мерцания огня, безмолвия медитации, молитвы. Чего больше происходит – наблюдения или созерцания? Риторический вопрос, ведь множество факторов ОТВЛЕКАЮТ человека от того и другого.

Кто-то, допускаю, не видит всего, что вижу я, и наоборот, мне не дано увидеть то, что видят другие. Это нормально. Оттого и нескучно, что порою люди делятся друг с другом тем, что узрели наяву или на экранах телевизоров и иных устройств, прочли где-то или узнали от кого-то ещё.

Буква «И» в слове «Исток»! Можно было бы писать просто: сток. Но буква «И» в значение данного слова вносит свежесть, изначальность, первозданность. Хотя, возможно, физик увидит в букве «И» равностороннюю молнию, что я обозначил на рисунке перед текстом стрелкой (половинчатой, как у природной молнии).

Всё в этом мире зависит от обзора (угла, точки зрения и т.д.): посмотрите ещё раз на фото, как падает свет за окном, если лучи солнца идут параллельно стеклу. И сравните с соседним фото, – фреской в Эрмитаже, находящейся на реставрации, где за окном облачно (левый снимок), и при скользящих по поверхности лучей от прямого солнечного света, падающего в окно (расположенного перпендикулярно по отношению к поверхности фрески). Краски играют столь ярко! И не верится, что с единого даже ракурса можно видеть одну и ту же картину по-разному.

При расположении 2-х призм, как показано на рисунке, спектральное разложение света, что образуется при прохождении сквозь первую призму, “собирается” вновь в белый (прозрачный) световой поток после второй призмы. Это факт.
Стекло имеет две параллельные поверхности, поэтому преломление пучка света в стекле не изменяет цвет (прозрачность), однако нужно учитывать, что падающий энергетический поток на поверхность прозрачного материала преобразуется в нём, давая на выходе иную интенсивность. Другими словами, прозрачность даёт тень. Этот факт легко установить, если вставлять пакеты из одинаковых стёкол в прибор и измерять интенсивность (давление светового потока) пятна на экране. Таких приборов изобретено физиками множество.

Гляньте на снимки одного и того же американского водопада «Лошадиный хвост», которые можно самостоятельно найти в Интернете. Этот водопад ещё называют «огненным» за пламенеющую огнём игру света в отблесках падающих потоков и одновременно разлетающихся от камней брызг воды. Конечно, в данном явлении природы основную роль играют лучи солнца и ракурс обзора наблюдателем. Это уникальное зрелище можно видеть в любое время года. 

* * *
Я обозначил буквой «С» – созерцатель и буквой «Н» – наблюдатель. Но не стану утомлять читателя бесконечными сравнениями, расчётами и манипуляциями со светом, что изложены в трудах гения XX века Альберта Эйнштейна (СТО и ОТО).

Вообще, все мои рассказы рассчитаны на третьеклассника, поэтому в доступной форме постараюсь представить опыт и здесь, насколько это только возможно.
Дело в том, что все люди разные и есть сообразительные третьеклассники, – вот именно для них материал этого рассказа должен быть ясен.

Итак, из пункта А в пункт Б вышел состав поезда (предположительно товарняк), а навстречу ему одновременно вышел другой состав. Не столкнулись – не судьба, потому что шли по двум параллельным колеям. И что примечательно, оба поезда состояли из одинакового количества вагонов с одинаковым весом (что уже само по себе подозрительно, но для задачи приемлемо). Я “уравновешиваю” условия для всего, что может повлиять на движение и перемещение поездов: боковой или встречный ветер, горизонтальность и прямолинейность путей сообщения, а также скорости и прочие факторы. То есть, два состава движутся абсолютно одинаково навстречу друг другу и с одной и той же скоростью.

Наблюдателя я расположил на середине пути. Он связан мобильной связью с двумя созерцателями, находящихся в разных составах, условия современные, и интернет в пути не пропадает(!). Табло у созерцателей перед глазами отражает скорость движения на перегонах из пункта А в пункт Б и из пункта Б в пункт А, они передают наблюдателю и подтверждают идентичность графика движения.

И теперь самое главное для пытливого ума наблюдателя: ему не важен вес или масса поездов, ни единицы измерения скорости движения, ни груз, который в тех составах перевозится, – ему важны только «голые» цифры! Он сопоставляет то, что с экранов табло передают ему созерцатели (по сути это помощники в данном эксперименте). Наблюдателю не важно даже расстояние от пункта А до пункта Б, ибо, зная среднюю скорость движения он всегда может определить расстояние, ведь ровно через час два состава пронеслись мимо наблюдателя (в точке В).

Естественно, наблюдатель дальше манипулирует только цифрами, арифметикой. И в данной задаче становится не так важно, что на самом деле движется, – будь то два поезда навстречу друг другу или какие-то иные наблюдаемые объекты.

* * *
Всё же без примера с цифрами сложнее будет разобраться, в чём суть данного незатейливого эксперимента. Всё очень просто. Наблюдатель был щепетилен в математике, способным малым в физике и просто гармоничной личностью. Знал он свою среднюю скорость перемещения, равную 4,45 км/час (если быть точнее – 4, 4496 км/час), он её давно высчитал и поэтому был всегда пунктуален. К тому же, прекрасно соображал и мог с точностью до секунды рассчитать расстояние.
Он мог навскидку сказать, за сколько времени пройдёт расстояние 40000 км, деля в уме эту цифру на 4,5 и получая итог: 8888, 88(8)… часов, и разделив эту цифру на 24 получал 370,370370370(370)… суток, – то есть, за год с небольшим.

Понятно, сухая математика не даёт основания сопоставлять движение его тела с реальными возможностями организма, однако физика, как наука идеализирована настолько, что для расчётов придуманы многие КОНСТАНТЫ, которых в реальных условиях попросту не бывает. Об этом наблюдатель тоже знал.

Наблюдатель не был иллюзионистом, но стоит отметить интересный момент, как он познакомился с созерцателями С1 и С2, причём с обоими одновременно. Он (Н) буквально “втянул” в свой эксперимент С1 и С2, но это не было случайностью.

Дело было так. Каждый должно быть знает, сидя в поезде на полустанке и глядя в окно на соседний состав, – невозможно обнаружить, какой из составов тронется с места первым (если не будет каких-то резких толчков, скрипа тормозов и проч.) – при плавном ходе полностью теряется ориентир. А ориентиром для нетерпеливых созерцателей, посматривавших на часы и ждущих отправления строго по графику,  оказался… нет, не перрон, а наблюдатель Н, стоявший как раз в то время между двумя составами напротив их окна на перроне. Наблюдатель решил пошутить, и как только вагон с созерцателями тронулся (а это был именно их поезд), – пошёл не спеша по перрону в такт с движением поезда. Созерцатели как завороженные из окна смотрели на кепку наблюдателя (им не видно было его шагающих ног) и думали, что отправился именно соседний поезд(!), а их – по неизвестной причине задержали…
Поезд набирал обороты, и наблюдатель ускорял свой шаг, чтоб сохранять своё перемещение в такт движущемуся составу. И наконец, в самый последний момент подбежал и вскочил на подножку вагона, и только в это мгновение(!) созерцатели поняли, что тронулся и набирал скорость именно их, а не соседний, поезд! Долго они, сидя в вагоне втроём, вспоминали этот эпизод и договорились об очередном эксперименте, придуманном наблюдателем.

* * *
Что же они втроём решили проверить? Во-первых, наблюдатель изобрёл новый метод ориентации по времени, хотя точно знал, что ВРЕМЯ ПРИДУМАНО только для удобства людей, и что лучше движение исчислять по расстоянию. Вот и случай на перроне, приведенный выше, говорит о том, что по часам созерцатели видели задержку отправления поезда. Не поверили глазам своим, обнаруживши, что их поезд был в пути, как только наблюдатель нарушил синхронность шагов.

Но как быть, если расстояние не известно, а время досконально определено?

Например, если в эксперименте ровно через час поезда встретились в точке В, а средняя скорость движения, переданная созерцателями, составляла 4,45 единиц, то понятно, что расстояние АВ = ВБ = 4,45 км. Это такое же самое расстояние, которое и сам наблюдатель проходит за 1 час из пункта В до пункта А или Б.

Но если средняя скорость составила иную цифру, например 29,53 единиц, то «Н» придумал следующее соотношение: (29,53 / 4,45 =  6, 6365516). Во столько раз поезд двигался быстрее средней скорости наблюдателя. А это означало бы, что расстояние 40000 км было бы преодолено не за 8888,88(8) часов, а в 6,6365516 раз быстрее: 8888,88 / 6,6365516 = 1339 часов или, разделив на 24, за 55,8 суток.

ИГРАЕТ РОЛЬ СООТНОШЕНИЕ ВО ВРЕМЕННЫХ ОТРЕЗКАХ, ПРОМЕЖУТКАХ, В ЦИКЛИЧНОСТЯХ И ПРОЧИХ РАСЧЁТАХ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ.

Такое пропорциональное соотношение значительно упрощает исчисления! Ведь в данном случае можно было сразу разделить цифру: 370,37 / 6,6365516 = 55,8.

Если же созерцатели С1 и С2 передали бы наблюдателю о средней скорости, равной 365,25 единиц, то изменилось бы и соотношение: (365,25 / 4,45 = 82).
Соответственно, имея такую скорость, наблюдатель преодолел бы 40000 км за (370,37 / 82 = 4,5) суток.

Но стоит подумать и об угрозах, что ждут наблюдателя в данном эксперименте.

* * *
Понятно, что в первом случае, когда поезд движется со средней скоростью, с которой перемещается и сам наблюдатель, никакого ЧП не произойдёт. Правда, на отметке В, где поезда встретятся, будут иметь относительно друг друга вдвое большую скорость: 4,45 * 2 = 8,9, но поток воздуха от лобового сопротивления не причинит вреда наблюдателю, помещённому ровно посередине меж движущихся с двух сторон поездов. Во втором и третьем вариантах, где скорости возрастают в разы, наблюдателю просто не позволительно становиться между движущимися навстречу поездами: чревато не только травмами, а и летальным исходом.

Дело в том, что здесь непременно вступят в силу законы физики. Вспомнимте, какой ветер исходит из туннеля метрополитена при приближении движущихся на большой скорости вагонов к перрону. А ведь скорость не столь высока, так как идёт торможение перед остановкой. На некоторых станциях метро предусмотрены меры безопасности: двойные синхронно открывающиеся двери.

Даже если представить столкновение двух людей лбами при встречном движении со скоростью 2 * 4,45 км/час, удар будет чувствителен, уверяю. Поэтому в толпе прохожих встречные потоки людей как правило разделены. В метрополитенах не встретишь такого, чтоб в один туннель заезжали встречные составы, хотя бы и по параллельным колеям, – в замкнутом пространстве массированный поток воздуха гонит состав, словно поршень, – столкновение неизбежно!

Представляете несущиеся навстречу друг другу два товарняка, если скорость их относительного движения меж собой составляет вдвое больше? (29,53 * 2 = 59,06 или 365,25 * 2 = 730, 5)
Понятно, что товарняк рискованно разгонять до скорости 365,25 км/час, он сойдёт сам с пути при малейших колебаниях или порывах ветра. И если бы скоростные новейшие поезда, оснащённые магнитными подушками, пронеслись на близком расстоянии друг от друга с такой скоростью, вихревые потоки воздуха от резкого перепада давления неминуемо снесли бы наблюдателя (истёрли б в порошок, как жернова мельницы), да и сами составы разлетелись бы в стороны.

И вот ещё что: с такой скоростью даже один поезд не смог бы влететь в туннель, где расстояния до стен туннеля минимальные, – он бы получил воздушный удар при въезде в туннель. Это конечно не гидроудар, о котором знают все бывалые автолюбители, когда внутри двигателя корёжит и ломает металл, но всё-таки и с мощным потоком воздуха аварии не избежать.
Вспомните случаи падающих самолётов, что попадают в воздушную яму, – роль играет только перепад давления, и не важно, создаётся избыточное давление или разряжение в энергетическом потоке.

Такой природный феномен лежит в основе любого вихря: водоворота, торнадо, смерча. О силе природных катаклизмов и сопровождаемых разрушениях лучше не вспоминать. Почувствовать сопротивление воздуха можно на примере накачки колёс велосипеда ручным насосом при резких качках: третьеклассник обнаружит нагрев насоса, что и руками-то не удержать, и быструю усталость.

* * *
Теперь представьте себе, что из пункта А и Б вышли поезда с разной скоростью.
Что произойдёт в данном случае при прочих равных условиях? Однозначно, меж проходящими составами возникнет “перекос” в давлении-разряжении потоков.
На самом деле, даже при малых скоростях это чревато последствиями для наблюдателя, находящегося посередине между колеями. Его отбросит в сторону одного из проходящих поездов, и уже не так важно – в какую.
То же самое произойдёт, если оба поезда промчатся рядом в одном направлении, с равными или разными скоростями, встречной волной отбросит наблюдателя в ту или иную сторону. Помните, безопасность превыше всего!

Однако, я не случайно подобрал для опыта три цифры: 4,45; 29,53; 365,25.
Кто-то уже догадался, что 29,53 – лунный цикл, а 365,25 – годичный цикл.

Когда я слышу о движении по орбите Земли вокруг Солнца, измеряемой в сутках, меня несколько “коробит”, хотя физики-астрономы привыкли к таким единицам измерения! В таком случае (не «портя» стереотипы), мне приходится вводить НОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ для скоростей движения планет и спутника Земли (Луны) по орбитам следующие: для лунного цикла – 29,53 ДНЕЙ/ЧАС и для годичного цикла – 365,25 ДНЕЙ/ЧАС, соотнося их с движением наблюдателя за 1 час.

Из следующих моих рассказов про единицы измерения скорости, ускорения и др. станет ясно, что НАБЛЮДАТЕЛЬ сам для себя устанавливает такие, которые ему удобней для исчисления, но чтоб привести разные рассматриваемые системы к общему знаменателю. Самые простые исчисления определяются соотношениями расстояний, либо скоростей, либо ускорений, – так легче сопоставлять цифры.

Суть же данного эксперимента с наблюдателем и созерцателями в том только и состоит, чтоб вывести подобное соотношение между годичными циклами разных небесных тел. И только для того, чтоб не морочить голову созерцателям С1 и С2, наблюдатель Н оставил привычные единицы измерения скоростей: км/час.

Для этого я привёл ещё одну цифру: 40000 км – это (округлённо) длина экватора Земли. И упростил задачу: растянул расстояние АБ до 40000 км. То есть длина пути АВ = ВБ = 20000 км. Ясно, пункт А и пункт Б находятся на противоположной стороне экватора от наблюдателя – это одна и та же платформа, с которой два поезда начинают движение с одинаковой скоростью при одинаковых условиях, но в разных направлениях. Средняя скорость максимальная – 365,25 км/час.

В таком случае оба поезда преодолеют расстояние 20000 км до наблюдателя за 20000 / 365,25 / 24 = 2,28 суток. Относительная скорость при встречных движениях в пункте В составит: 365,25 * 2 = 730,5 км/час.

Я изменил немного картинку (внизу), направив оба объекта из пункта В в пункт Б по параллельным колеям, но с разными средними скоростями: С1 – 365,25 км/час и С2 – 29,53 км/час. Теперь наблюдателю не важно, на сколько будет опережать один состав другой, как проскочат мимо наблюдателя; важно высчитать момент, в который оба состава окажутся в исходной позиции, как на рисунке. Расстояния эти называются циклами, – они неизменны для данного соотношения: 365,25 / 29,53.

* * *
Не стану более томить читателя исчислениями с поездами, потому что это только пример того, как выстраивается любая физико-математическая задача, в которой главное – безопасность экспериментаторов при постановке и проведении опытов.

На самом деле я его привёл понятным языком для третьеклассника, подобрав к тому же цифры, которые очень важны для исчисления движения небесных тел.
Не стану приводить примеры относительности движения поездов с учётом ещё и собственного вращения Земли и перемещения относительно Солнца. Это смешно, когда наблюдатель, стоя на одном месте, «облетает» весь проложенный путь по экватору вместе с Землёй за год и одновременно во вращении Земли «преодолевает» то же самое расстояние за сутки. Но если вместо поездов взять иной объект (летательный), то пришлось бы вносить и эти «коррективы».

Для того, чтобы на самом деле научиться выводить математические соотношения величин и упрощать астрономические и физические задачи, не нужно быть гением или «гигантом мысли»: нужно токмо НАУЧИТЬСЯ СООБРАЖАТЬ!!

Завершая рассказ об относительности относительности, что несомненно у кого-то вызовет недоумение, приведу простейший расчёт, на сколько циклов отстаёт в своём движении Луна от Солнца, двигаясь в одном и том же направлении каждый день относительно наблюдателя, стоящего на Земле в средних широтах (45° с.ш.)

За основу принимаю нижний рисунок (только для наглядности!) и привожу цифры в «стереотипной системе» измерения, привычной для астрономов-физиков.

Годичный цикл движения Земли относительно Солнца – 365,25 СУТОК.
Лунный цикл В МЕСЯЦ – 29,53 СУТОК, значит в год: 29,53 * 12 = 354,36 СУТОК.

Разница за год (в сутках) составляет: 365,25 – 354,36 = 10,89 СУТОК. На столько суток ежегодно отстаёт видимое движение Луны от видимого движения Солнца относительно наблюдателя, стоящего на Земле.

Чтобы сравняться в относительном движении (прийти одновременно в исходную точку) необходимо вывести соотношение: 365, 25 / 10,89 = 33,5399449.

Проверка:

365,25 * 33,5399449 = 12250,4648747 – 10,89 = 12239,5748747

354,36 * 33,5399449 = 11885,2148747 + 354,36 = 12239,5748747 

Таким образом, соотношение (округлённо) 33,54 – фундаментальное, наряду с остальными цифрами (справочными), касательно относительного движения Луны и Солнца (относительно наблюдателя на Земле). Соотношение, с моей сугубо субъективной точки зрения, лишь упрощает математические исчисления в плане определения энергетических потоков в системе: Солнце – Луна – Земля.

Луна синхронизирует движение Земли относительно Солнца. Соотношение 33,54 определяет цикличность синхронизации суточного вращения Земли вокруг её оси.

Какие на самом деле имеют движения-орбиты главные небесные тела, которые определяют ЖИЗНЬ НА ЗЕМЛЕ, – об этом и не только в моих следующих циклах рассказов о мироздании.

P.S. Если скакать в комнате на одном месте и следить за столбом, что вдали за окном, да соотносить с проводом, что висит на почтительном расстоянии между столбом и окном, то кажется, будто скачет столб.
А если обратить внимание и на фрамугу окна, то непонятно, скачет ли столб или окно, или они разом скачут?!
И обратная ситуация: если оказаться рядом со скачущей толпой, скандирующей: "Кто не скачет, тот дурак!", невольно задумаешься: "А на самом деле, не дурак ли я?"