СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Теоретическая физика О ВОЗМОЖНОСТИ ПОСТАНОВКИ ОДНОГО “НЕВОЗМОЖНОГО” ФИЗИЧЕСКОГО ОПЫТА

 

О ВОЗМОЖНОСТИ ПОСТАНОВКИ ОДНОГО “НЕВОЗМОЖНОГО” ФИЗИЧЕСКОГО ОПЫТА

 

 ©Альберт Гольдштейн

Контакт с автором: AlbertGoldstein.A.G@gmail.com

 

КРАТКИЙ КОММЕНТАРИЙ

 Цель предлагаемого опыта заключается в том, чтобы экспериментально подтвердить отсутствие так называемых “эффектов первого порядка” в проблеме изотропии скорости распространения электромагнитных возмущений (нарушений) в квазиинерциальных системах отсчета.

Как известно, к настоящему времени всевозможными физическими опытами по установлению изотропии скорости распространения электромагнитных возмущений экспериментально доказано с достаточной строгостью лишь отсутствие “эффектов второго порядка”. Но поскольку именно строгий физический опыт является решающей инстанцией для любых физических теорий, какими бы убедительными они не казались, то, очевидно, что постановка предлагаемого опыта вполне оправдана.

Главная идея предлагаемого опыта состоит в том, что при проведении этого опыта совсем не требуется синхронизация часов пунктов наблюдения (сопоставление их начал отсчета времени). Это всегда было камнем преткновения для опытов подобного рода.

Если мы позволим себе отвлечься от непринципиальных подробностей в предлагаемом опыте, которые, впрочем, весьма важны для его профессиональной оценки, и которые поэтому достаточно детально рассмотрены в его описании, тогда главная идея предлагаемого опыта может быть представлена простой задачей:

Имеются два пункта А и В, в которых показания часов никак не согласованы (нет сопоставления их начал отсчета времени), но скорость хода часов строго одинакова в обоих пунктах. Первый автомобиль покидает пункт А в tA1 - м часу по местному времени пункта А, и прибывает в пункт В в tB1 – м часу по местному времени пункта В. Через некоторое время, а именно в tA2 -м часу по местному времени пункта А, второй автомобиль покидает пункт А и прибывает в пункт В в tB2-м часу по местному времени пункта В.

Вопрос: Могут ли водители автомобилей, каждому из которых известны все данные задачи, но которые не имели своих собственных часов во время движения, сказать какой из автомобилей был дольше в пути и на какой длительности промежуток времени, когда они встретятся в пункте В?

Ответ: Да могут! При этом аналитическое выражение этого ответа следующее:

t = tA - tB , где

tA = (tA2 - tA1) и tB = (tB2 - tB1)

Выражения tA и tB являются относительными промежутками времени отдельно пункта А и отдельно пункта В. Они никак не связаны друг с другом по процедуре измерения.

Очевидно, что если t > 0 , тогда первый автомобиль был дольше в пути, но если t < 0, тогда второй автомобиль был дольше в пути. Сама же абсолютная величина t указывает, на какой промежуток времени один автомобиль находился в пути дольше другого.

“Неочевидность” предложенного подхода к решению задачи состоит в том, что для определения разности времен нахождения автомобилей в пути мы использовали лишь конечные (ограниченные) относительные промежутки времени, определяемые по местному времени каждого из пунктов, а не абсолютный отсчет времени.

Решение этой элементарной задачи, которая не лишена, конечно, определенной утонченности, и приводит в конечном итоге к теоретическому обоснованию предлагаемого фундаментального физического опыта.

 

 ОПЫТ ПО ПРЯМОМУ УСТАНОВЛЕНИЮ ИЗОТРОПИИ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭПЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В КВАЗИИНЕРЦИАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ОТСЧЕТА (УСТАНОВЛЕНИЕ ОТСУТСТВИЯ "ЭФФЕКТОВ ПЕРВОГО ПОРЯДКА")

 Описание теоретического подхода

 

ВВЕДЕНИЕ

 Начиная со знаменитого опыта Майкельсона-Морли с интерферометром (рассмотренного теоретически до этого Дж.Максвеллом) было проведено много физических опытов по обнаружению анизотропии скорости распространения электромагнитных возмущений в квазиинерциальных системах отсчета. Но, как известно, до сих пор все без исключения опыты, логически безупречные с теоретической точки зрения и правильно выполненные, позволяли в принципе обнаружить лишь так называемые “эффекты второго порядка” относительно В параметра

B = V/C (1)

где V - скорость инерциальной системы отсчета, в которой проводится данный опыт, относительно некой глобальной инерциальной системы отсчета, связанной с некой всеобъемлющей средой;

С - скорость электромагнитных возмущений в вещественном вакууме, связанном с той же средой.

В 1970 г. была опубликована работа, написанная Л.Бриллюэном, “Новый взгляд на теорию относительности“. В ней убедительно показано, что опыты по обнаружению “эффектов второго порядка” относительно В параметра, в которых путь электромагнитных возмущений замкнут в системе отсчета, связанной с наблюдателем, не могут быть приняты, как достаточные, в качестве прямого экспериментального установления изотропии скорости распространения электромагнитных возмущений в квазиинерциальных системах отсчета. Однако в этой работе автору не удалось предложить идей реальных альтернативных опытов, проливающих свет на обсуждаемую проблему.

Вместе с тем известно, что очевидной альтернативой опытам по обнаружению “эффектов второго порядка” относительно В параметра являются опыты по обнаружению “эффектов первого порядка” относительно В параметра. Тем не менее, из подобного рода опытов, предложенных до сих пор нет ни одного, безупречного во всех отношениях, хотя в свое время было предпринято множество попыток в этом направлении.

Часть из этих попыток, основанная на исследовании явлений преломления, интерференции, дифракции света и других явлений покоилась на неверных принципиальных основаниях. Г.А.Лоренц, как известно, показал, что во всех этих случаях отсутствие “эффектов первого порядка” относительно В параметра может быть объяснено не только общей теорией относительности, но и иными альтернативными физическими теориями.

Другие попытки, носящие, впрочем, характер неосуществленных проектов, были основаны на схемах с часами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга. В таких схемах предполагалось определять время прохождения светом расстояния от одних часов до других. Зная расстояние между часами, можно было бы тогда вычислить скорость света. А поскольку в этом случае путь светового луча по отношению к Земле не замкнут (луч идет из одного пункта в другой, но не возвращается обратно в первый), то можно было надеяться на обнаружение “эффектов первого порядка” относительно В параметра, связанных с движением Земли в пространстве, как отдельного материального объекта, и ее вращением.

Однако очевидно, что для таких опытов необходимо иметь совершенно одинаково идущие часы в обоих пунктах, не говоря уже о других, более тонких нюансах. Вместе с тем, А.Майкельсон показал в свое время, что самые точные методы синхронизации часов, находящихся в различных пунктах, практически сводятся к посылке электромагнитных сигналов из одного пункта в другой. Таким образом, при учете синхронизации часов, и в этих опытах путь электромагнитных сигналов оказывается замкнутым, и мы снова имеем “эффекты второго порядка” относительно В параметра.

Итак, к настоящему времени, достаточно строго экспериментально доказано отсутствие именно “эффектов второго порядка” относительно В параметра при помощи всевозможных физических опытов по установлению изотропии скорости распространения электромагнитных возмущений. Успешная работа ускорителей заряженных частиц и других физических приборов, на которые часто ссылаются, как на примеры подтверждающие изотропию скорости распространения электромагнитных возмущений, также экспериментально доказывают отсутствие именно “эффектов второго порядка” относительно В параметра.

Отсутствие “эффектов первого порядка” относительно В параметра пока что экспериментально доказанным считать нельзя, хотя оно и вытекает из общепризнанных в настоящее время физических теорий, и представляется многим как само собой разумеющееся.

Но, поскольку именно строгий физический опыт является решающей инстанцией для любых физических теорий, независимо от степени их убедительности, то очевидно, что постановка безупречного опыта по прямому установлению отсутствия “эффектов первого порядка” относительно В параметра в проблеме изотропии скорости распространения электромагнитных возмущений в квазиинерциальных системах отсчета является весьма актуальной и оправданной. Ведь есть большая разница между утверждениями: “вытекает из хорошо зарекомендовавшей себя физической теории”, “является постулатом хорошо зарекомендовавшей себя физической теории” и утверждением: “доказано экспериментально” и о ней вряд ли стоит забывать, даже очень веря в правомерность той или иной физической теории.

 

 ОПИСАНИЕ ОПЫТА

 В связи с вышесказанным, был произведен тщательный анализ опыта с двумя часами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга. Он показал, что при проведении этого опыта можно избежать синхронизации часов (сопоставления их начал отсчета времени), если несколько изменить саму процедуру измерения времен и использовать импульсный лазер в качестве источника электромагнитных возмущений.

Как будет показано ниже, такая модификация опыта открывает возможность безупречной экспериментальной проверки реального отсутствия в квазиинерциальных системах отсчета именно "эффектов первого порядка" относительно В параметра для электромагнитных возмущений.

здесь И.Л. – импульсный лазер:

У.3. – уголковое зеркало;

Э.Ф. - электронный регистратор движения световых импульсов в соответствующем пункте наблюдения;

А.Ч. - атомные часы соответствующего пункта наблюдения.

Из пункта А в пункт В посылается серия световых импульсов, излучаемых импульсным лазером. При этом пункты А и В расположены на одной параллели. В каждом пункте имеются атомные часы и электронные регистраторы движения световых импульсов. Электронный регистратор движения пункта А отмечает время отправления каждого светового импульса – ТАN (N- порядковый номер соответствующего светового импульса) и время прихода возвратного светового импульса – ТKN по часам пункта А. Соответственно, электронный регистратор движения пункта В отмечает время прихода N-го светового импульса – ТBN в пункт В по часам этого пункта. Практически в предлагаемом опыте измеряются не абсолютные времена, а лишь промежутки времени между двумя любыми уходящими световыми импульсами в пункте А и отдельно промежутки времени между теми же самыми прибывающими в пункт В световыми импульсами. Очевидно что для подобных измерений синхронизация атомных часов пунктов А и В не нужна, так как измерения этих промежутков времени не связаны друг с другом процедурно.

Фактически в данном случае мы просто измеряем временные "расстояния" между световыми импульсами одной и той же серии, наблюдаемой, однако, независимо в каждом из двух рассматриваемых пунктов. При этом отсчет времени ведется по собственным атомным часам каждого из пунктов.

Можно даже сказать, что в формальном смысле мы строим высокоточные временные диаграммы одной и той же серии световых импульсов с позиции каждого пункта наблюдения в отдельности. При этом в каждом пункте может быть свое собственное, независимое начало отсчета времени. Этот факт, однако, не имеет никакого значения для относительных временных соотношений между элементами уже построенной временной диаграммы каждого из пунктов.

Заметим, что фиксация времени прохождения световых импульсов серии через пункты наблюдений электронными (в приборном смысле) регистраторами может производиться, предположим, по переднему фронту каждого из них.

Пункты наблюдения А и В, расположенные на поверхности Земли, могут считаться для наших измерений практически неподвижными относительно друг друга. Их одинаковые атомные часы находятся в одинаковых физических условиях (гравитационное поле, температура и т.д.). Следовательно, скорость хода этих атомных часов можно считать одинаковой (по крайней мере эта скорость не будет зависеть от "эффектов первого порядка" относительно В параметра).

Смысл предлагаемой измерительной процедуры состоит в следующем: если в серии световых импульсов, посланных из пункта А, между некоторыми двумя световыми импульсами (N-м и М-м) электронный регистратор пункта А зафиксировал промежуток времени TANM, а в пункте В его электронный регистратор между теми же, прибывшими туда, световыми импульсами зафиксировал промежуток времени TBNM, то очевидно, что величина

TNM =TANM -TBNM (2)

будет отлична от нуля лишь в том случае, если один световой импульс из данной пары оставался в движении между пунктами А и В дольше чем другой световой импульс.

Если промежуток времени TANM предположить, например, равным 6 часам, то световые импульсы N-й и М-й покрывают расстояние между пунктами А и В при различном положении их линий движения в пространстве из-за суточного вращения Земли. (Наблюдательные пункты мы договорились расположить на одной и той же земной параллели).

Очевидно, что величина TNM, вычисленная для всевозможных пар световых импульсов некоторой их серии, может служить прямым критерием отсутствия ”эффектов первого порядка” относительно В параметра, а поэтому и прямым критерием изотропии скорости распространения электромагнитных возмущений в квазиинерциальных системах отсчета, т.к. она, как легко показать, равна алгебраической разности времен прохождения световыми импульсами избранной пары расстояния между пунктами А и В. И именно эта разность времен, а не сами времена, важна для установления отсутствия "эффектов первого порядка" относительно В параметра в опыте с двумя атомными часами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга.

Следует заметить, что в новой трактовке опыта, рассмотренной выше, знание точного числового значения расстояния между пунктами А и В не требуется. Это расстояние примерно выбирается лишь с точки зрения разрешающей способности опыта и других практических соображений (чем больше указанное расстояние, тем выше разрешающая способность опыта, т.к. разность времен прохождения его световыми импульсами, которая нас интересует, возрастает прямо пропорционально этому расстоянию).

Однако при проведении опыта по схеме выраженной формулой (2) очень важно строгое постоянство расстояния между пунктами А и В на весь период проведения опыта (в течение суток). Вместе с тем при практическом проведении опыта это не соблюдается из-за глобальных земных механических процессов (колебание Земной коры, землетрясения, приливы и отливы и т.д.). Указанную трудность можно сравнительно легко устранить введением косвенного контроля расстояния между пунктами А и В. Для этого следует замерять по часам пункта А время прохождения каждым световым импульсом рассматриваемой серии этого расстояния туда и обратно (после отражения от уголкового зеркала в пункте В). Мы обозначим это время как - ТKN.

Учет таким образом полученного контрольного времени ТKN для каждого из пары рассматриваемых световых импульсов данной серии, позволяет исключить из формулы (2) различие между промежутками времени TANM и TBNM, обусловленное земными глобальными механическими процессами.

Очевидно, что половина разности контрольных времен двух рассматриваемых световых импульсов данной серии характеризует различие между временами прохождения каждым из этих световых импульсов расстояния между пунктами А и В, обусловленное механическим изменением расстояния в период времени между посылками этих световых импульсов (при этом возможно присутствие "эффектов второго порядка" относительно В параметра, но не "эффектов первого порядка", нас интересующих).

Если теперь принять в расчет выше упомянутую половину разности контрольных времен в формуле (2), то новая величина промежутка времени

TNM = TNM – 1/2(TKN-TKM) (3)

уже не будет зависеть как от земных глобальных механических процессов, так и от других возможных произвольных механических изменений расстояния между пунктами А и В, происходящих в процессе проведения опыта (в течение суток). Она также не будет зависеть от "эффектов второго порядка" относительно В параметра, что позволит выделить "эффекты первого порядка" относительно В параметра в чистом виде из экспериментальных данных, полученных в рамках проведения предлагаемого опыта.

Очевидно, что если хоть одно из значений TNM из формулы (3) для некоторой пары световых импульсов серии, посылаемой из пункта А в пункт В в течение суток, окажется отличным от нуля в ожидаемых пределах, то это будет говорить о нарушении изотропии скорости распространения электромагнитных возмущений в квазиинерциальных системах отсчета из-за наличия исключительно "эффектов первого порядка" относительно В параметра.

Отметим при этом, что для устойчивого обнаружения анизотропии скорости распространения электромагнитных возмущений (если, конечно, она имеет место) необходимо чтобы точность атомных часов была не хуже, чем 10-9 сек. в течение суток. Это следует из того соображения, что расстояние между пунктами А и В можно взять в пределах от 3-30 км., а предполагаемая скорость Земли относительно некой всеобъемлющей гипотетической среды может (по современным оценкам) лежать в пределах 30-600 км/сек.

Таким образом, для малых значений В параметра, которые мы имеем в предлагаемом опыте:

Tmax = L/(C-V)-L/(C+V) = 2L x B/[C x (1-B2)] = (2 x 10-9 -:- 4 x 10-7) сек (4)

где L - расстояние между пунктами, в которых находятся атомные часы. При этом, длительность световых импульсов может быть выбрана в данном опыте произвольной. Важно лишь, чтобы передний фронт каждого светового импульса не превышал минимального промежутка времени, который мы собираемся фиксировать (10-9 сек). Темп излучения световых импульсов импульсным лазером можно выбрать от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от того, насколько полную картину анизотропии скорости распространения электромагнитных возмущений (при ее наличии) мы хотим получить.

Особо следует отметить, что установленная выше практическая независимость предлагаемого опыта от произвольных медленных механических изменений расстояния между пунктами наблюдения, происходящих во время его проведения, позволяет использовать для этой цели два спутника Земли, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга на одной и той же орбите. В этом случае путь световых импульсов будет проходить в глубоком вакууме и результаты опыта будут получены, так сказать, в "чистом" виде. Кроме того, в данном случае расстояние между пунктами А и В можно выбрать значительно больше, чем на земной поверхности. Это значительно повысит точность опыта. При этом ориентацию плоскости орбиты спутников можно выбрать наиболее оптимально с позиции предлагаемого опыта.

В заключение подчеркнем, что обмен информацией о собственных измерениях времени каждым из пунктов, который производится между ними и другими приемниками, не зависит ни от каких физических измерений. Поэтому очевидно, что он не может каким-либо образом влиять на результаты опыта.

Дата публикации: 31 мая 2009
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.