СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Астрономия    Наблюдения и расчеты (методики) ПРОИЗВОЛЬНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ СВЕТА В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ

ПРОИЗВОЛЬНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ СВЕТА В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ

© Матвеев Вадим Николаевич

E-mail: matwad@takas.lt; тел. +37068257895.

http://www.absolut.skynet.lt


Показано, что для синхронизации часов методом Эйнштейна в замкнутых лабораториях не требуются произвольные допущения. Ненужность произвольных допущений при эйнштейновской синхронизации часов в замкнутых лабораториях не рассматривается как невозможность несовпадения скоростей света в противоположных направлениях в открытых лабораториях.


Важнейшими условиями правильности измерений скорости света в одном направлении являются точность и синхронность хода часов, расположенных в разных точках лаборатории.

Кажется естественным, что при наличии достаточно точных часов их можно синхронизировать, а затем, засекая время отправления светового импульса от источника, снабженного часами, и время его прихода к приемнику, снабженному другими часами, по расстоянию между источником и приемником и по времени распространения импульса определить скорость импульса в направлении от источника к приемнику.

Но сколь бы естественным этот способ ни казался, им никто и никогда скорость света не измерял.

Все измерения скорости света на практике осуществлялись с использованием одних единственных часов следующим образом.

Световой импульс посылался от источника к зеркалу и принимался после его возвращения к источнику от отражающего свет зеркала. Затем по удвоенному расстоянию между источником света и зеркалом и времени распространения света «туда и обратно» рассчитывалась скорость света.

Однако эта скорость является средней скоростью света на замкнутом пути. Именно о постоянстве средней скорости света можно говорить, как о безусловном экспериментальном факте.

Согласно довольно распространенному мнению, синхронизация часов сопряжена с трудностью, имеющей принципиальный характер. В чем состоит сложность синхронизации часов? Для того, чтобы синхронизировать часы, наблюдателям А и B, стоящим в разных точках лаборатории, необходимо поступить примерно следующим образом. В некоторый момент времени наблюдатель А должен послать наблюдателю B световой импульс с сообщением о показании своих часов в момент отправки импульса. Наблюдатель B, зная, на каком расстоянии от наблюдателя А он находится, и полагая, что скорость света равна фундаментальной постоянной с, получив сообщение, должен установить на своих часах показание, полученное путем суммирования показания, указанного в сообщении, и промежутка времени, необходимого для прохождения светом пути от наблюдателя А к наблюдателю B.

На первый взгляд кажется, что данный метод синхронизации безупречен и основывается на экспериментальном факте постоянства скорости света. Однако, как было отмечено, экспериментально доказан лишь факт постоянства средней скорости света на пути туда и обратно. Сколько времени потребуется свету на то, чтобы покрыть расстояние между наблюдателями? Как ответить на данный вопрос, если для этого нужно знать ту самую скорость света от А к B, которую и необходимо определить в результате синхронизации часов?

Указав на невозможность измерения скорости света в одном направлении без произвольных допущений, Эйнштейн разорвал этот замкнутый круг, предположив, что скорость света от А к B равна скорости света от B к А и отметив, что «если скорость, в частности скорость света, принципиально невозможно измерить без произвольных допущений, то мы имеем право делать произвольные предположения о скорости света», дал на этом основании определение одновременности пространственно разнесенных событий [1].

Метод синхронизации часов, основанный на данном предположении, называется эйнштейновским методом синхронизации. Однако не у всех есть уверенность в том, что скорость света от А к B непременно равна скорости света от B к А.

Действительно, если признать законность произвольного предположении о скорости света, то почему почему таким предположением не может быть предположение о неравенстве скорости света туда и обратно? Почему природа позаботилась о сокрытии истинной скорости света в одном направлении? Анализируя эйнштейновский метод синхронизации, известный французский физик Л. Бриллюэн писал: "Следует подчеркнуть очень важную роль эйнштейновского правила синхронизации часов и фактической синхронизации часов по этому правилу в каждой системе отсчета. Это правило является произвольным и даже метафизическим. Его нельзя доказать или опровергнуть экспериментально; оно утверждает, что сигналы, распространяющиеся с востока на запад и с запада на восток, имеют равные скорости, тогда как опыт Майкельсона позволяет измерить только среднее арифметическое этих двух скоростей.

Очевидно, что мы имеем здесь дело с неожиданной и непроверяемой гипотезой" [2]. Существует метод синхронизации, основанный на непротиворечивом признании равноценности допущений как равенства, так и неравенства скорости света в противоположных направлениях при неизменности средней скорости света на пути «туда и обратно». Такой метод синхронизации называется методом Рейхенбаха [3-6]. Однако противники метода Рейхенбаха, не отрицая его противоречивости, считают его формальным, а время, которое показывают часы, синхронизированные методом Рейхенбаха, нефизическим и искусственным [7].

Запомним: чисто формально использование метода Рейхенбаха в физике допустимо ( если бы это было не так, то никакой проблемы синхронизации часов вообще бы не существовало).

На рейхенбаховском методе построен ряд непротиворечивых моделей (так называемых e-СТО). Вопрос состоит только в том, можно ли считать время, показываемое часами, синхронизированными методом Рейхенбаха, физическим временем.

Возможно ли еще каким-либо образом синхронизировать часы? Можно ли, к примеру, сверить их показания в точке А, а затем перенести одни из них в точку B? Как показывают и непротиворечивая специальная теория относительности, и косвенные экспериментальные данные, и теоретические модели, построенные на неэйнштейновском методе синхронизации, показание часов после их перемещения зависит от скорости их транспортирования. С какой же скоростью их транспортировать? Чем, например, медленное перемещение лучше быстрого или наоборот? Хотим мы того или нет, а для синхронизации таким способом мы должны отдать предпочтение какой-либо одной скорости из бесконечного множества возможных скоростей перемещения часов, посчитав ее единственно приемлемой и предположив, что при перемещении часов с данной скоростью они не рассинхронизируются. Предпочесть одну скорость другой, может быть, и несложно, но как строго доказать, что эта скорость и в самом деле наилучшая?

Любопытно, что даже метод измерения скорости света, основанный на астрономических наблюдениях и использованный в свое время Ремером, дает возможность измерить лишь среднюю скорость света на пути "туда" и "обратно" [5]. Вопрос измерения скорости света в одном направлении является центральным вопросом всех дискуссий по проблеме синхронизации часов в теории относительности. Этому вопросу посвящено множество работ. С ним тесно связаны рождение и развитие такого направления философии, как конвенционализм. Конвенционалисты считают скорость света в одном направлении результатом соглашения (конвенция - соглашение). Условие синхронности часов наблюдателей А и В, согласно принципу Рейхенбаха, имеет вид [3; 5] 

tB=tA,1+eDt,                                        

где e - некоторый произвольный коэффициент, причем 0<e <1, а Dt= tA,2-tA,1 – промежуток времени между моментом tA,1 посылки светового импульса наблюдателем А и моментом tA,2 его возвращения (после отражения зеркалом наблюдателя В) к наблюдателю А, а tB - момент отражения импульса от зеркала наблюдателя В.

Скорость света с на пути из А в В согласно условию Рейхенбаха равна с/2e, а скорость сВА на пути из В в А значению с/[2(1-e)].

Таким образом, наблюдатель В, находящийся от наблюдателя А, например, на расстоянии одного светового часа, получив от него световой импульс, отправленный в 3 часа, может в момент получения импульса (в момент прихода его к зеркалу) выставить на своих часах 3 часа с небольшим (e близок к нулю), около пяти часов (e близок к единице) или любое показание, лежащее между этими показаниями. В первом случае наблюдатели будут считать, что свет почти мгновенно (почти мгновенно, а не мгновенно, так как условие Рейхенбаха выражается неравенством 0<e<1, а не 0£e£1)  достигает зеркала (скорость почти бесконечна) и со скоростью с/2 возвращается обратно. Во втором случае соотношение скоростей обратное. В третьем случае скорости света в разных направлениях лежат в диапазоне между с/2 и бесконечностью. Частным случаем является условие e=1/2. В этом случае часы оказываются синхронизированными эйнштейновским методом, а скорости света в противоположных направлениях становятся равными (и равными с).

Согласно точке зрения Пуанкаре, то, что Эйнштейном названо относительностью одновременности, проявляющейся в разных системах отсчета, является неопределенностью одновременности, которая имеет место даже в одной и той же системе отсчета и устраняется только путем дополнительных конвенций.

Почему скорость света в одном направлении оказалась таким крепким орешком? А может быть, он не столь уж крепок? Может быть, Эйнштейн и Пуанкаре поспешили с замечанием о невозможности измерения скорости света в одном направлении без произвольного допущения (без конвенции), не проанализировав детально этого вопроса, а впоследствии это замечание стало рассматриваться как истина?

После того, как был поставлен вопрос о произвольности вышеупомянутого допущения, видимо по чисто субъективным причинам, проблема синхронизации часов превратилась в одну из самых дискуссионных проблем в физике. «По чисто субъективным», поскольку «проблем», родственных проблеме синхронизации часов, превеликое множество, но никто всерьез на них не обращает внимания.

Любое непротиворечивое допущение становится после его появления подобным коварному джинну, выпущенному из бутылки. Сделав однажды такое допущение, не всегда бывает легко впоследствии от него отделаться, поскольку формально оно не приводит к каким-либо несогласованностям теории и практики, а экспериментально не может быть подтверждено , но не может быть и опровергнуто.  

После сделанного отступления о коварстве непротиворечивых допущений, не берясь за доказательство неверности допущения о неравенстве скорости света в противоположных направлениях, попробуем обратиться к доказательству ненужность допущений при измерении скорости света в одном направлении.

Предположим, что мы находимся в замкнутой(!) лаборатории Lb*, в которой полностью исключена возможность наблюдения «забортного» мира.

Представим себе, что в лаборатории Lb* множество первоначально покоившихся в непосредственной близости друг к другу совершенно одинаковых часов одновременно катапультируются в различных направлениях с помощью совершенно одинаковых метательных механизмов. Пусть в точках, равноудаленных от места катапультирования, часы встречают одинаковые препятствия, взаимодействие с которыми приводит к их полному торможению.

Предположим, что перемещенные в новое положение часы используются для определения скорости света в одном направлении. Используя эйнштейновское изотропное описание кинематических эффектов, которое является если и не единственно возможным, то по меньшей мере непротиворечивым, можно предсказать результат рассмотренного эксперимента, не проводя его в действительности. 

Ясно, что показания часов после их торможения в любом случае должны отвечать эйнштейновскому условию синхронности, а скорость распространяющегося в одном направлении света, измеренная с помощью любой пары участвовавших в эксперименте часов, оказалась бы равной постоянной с.

Понятно, что можно выдвинуть формально непротиворечивое предположение об анизотропности пространства и о рассинхронизации часов, катапультированных в разных направлениях. Однако само по себе предположение не изменит полученного экспериментального результата, состоящего в том, что независимо от того, будем ли мы считать показания часов синхронными или несинхронными, скорость света, измеренная с помощью этих часов, равна постоянной с и не зависит от направления. Для того же, чтобы экспериментально "подтвердить" выдвинутое предположение и наблюдать неравенство скорости света в противоположных направлениях, необходимо учесть мнимую кинематическую асимметрию процесса перемещения часов и ввести соответствующую корректировку при его проведении. Такой корректировкой могли бы, к примеру, служить подведение стрелок предположительно рассинхронизировавшихся часов либо использование неодинаковых метательных механизмов. Однако наблюдаемое после проведения корректировки неравенство скорости света в противоположных направлениях не служило бы подтверждением выдвинутого предположения, а было бы следствием искусственно введенного в эксперимент физического действия, не согласующегося с методом выявления зависимости скорости света от направления при прочих равных условиях.

Вышеизложенные рассуждения показывают, что для экспериментального обнаружения изотропности пространства в замкнутой лаборатории в специальной теории относительности вообще не требуются  произвольные допущения,  а для экспериментального "обнаружения" неравенства скорости света в противоположных направлениях нужны не только произвольные допущения, но и произвольные физические действия, направленные на «подтверждение» правильности сделанных допущений.

Заметим, что приведенное доказательство не следует рассматривать как  доказательство того, что скорость света в противоположных направлениях не может быть разной. Здесь показано лишь то, что для синхронизации часов методом Эйнштейна не требуются произвольные допущения. И только!

Как показано в [8], ненужность произвольных допущений при эйнштейновской синхронизации часов в замкнутых лабораториях нельзя истолковывать как невозможность несовпадения значений скоростей света в противоположных направлениях в открытых лабораториях. 

Литература

  1. А. Эйнштейн. Собрание научных трудов. Т.I. М., Наука, 1965, с. 7-137, 558-559.

  2. Л. Бриллюэн. Новый взгляд на теорию относительности. М., Мир, 1972, с.

  3. А.А. Тяпкин. Успехи физических наук. 1972, 106, с. 617-659.

  4. Ю.Б. Молчанов. Четыре концепции времени в философии и физике. М., Наука, 1977.

  5. L. Karlov. Australian journal of physics. 23, 1970, p. 243-253.

  6. C. Giannoni. Phil.Sci. 45, 1978, p.17-46. 100.

  7. Б.Б. Кадомцев, Л.В. Келдыш, И.Ю.Кобзарев, Р.З.Сагдеев. Успехи физических наук. 106, 1972, с. 660-662.

  8. В.Н. Матвеев. В третье тысячелетие без физической относительности. М., ЧеРо, 2000.

Дата публикации: 20 августа 2002
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.