Используя введённое понятие субстанции и обращаясь к структурам объектов можно расширить представления о релятивистских явлениях, однако, при этом приходится рассматривать все исходные положения моделей относительности.
Принято понятие «релятивистские эффекты» использовать уже. чем понятие «эффекты относительности», соизмеряя это со скоростями систем и сигналов. Эффекты относительности значимы для всех скоростей.
1. Начать можно с тривиального «парадокса» близнецов, которые, используя одни и те же модельные построения СТО, по-разному оценивают свой возраст после путешествий. Здесь налицо не парадокс близнецов, а парадокс теории, которая позволяет находящимся в разных инерциальных системах делать противоположные выводы. Этот и другие парадоксы заложены в построениях СТО. Задача о близнецах была сформулирована, когда анализировались и проверялись построения СТО, и она этой проверки фактически не выдержала. Странными выглядят порой объяснения парадокса рассуждениями в рамках СТО, лавированием среди её построений и интерпретаций; можно подумать, что «замедление времени», формирующее парадокс, не может существовать без дополнительных толкований самой СТО. Это нонсенс: теория требует дополнительные ресурсы чтобы объяснить полученные ею результаты. Очевидно, что требуется выявить происхождение этого замедления в моделях теории, оценить и, по возможности , устранить причины сложившейся ситуации. Парадоксы отмечают недопонимание или недоучёт чего-то. Парадоксы следует не объяснять, а устранять.
Позже вернёмся к близнецам. Интерес к ним связан с тем, что этот парадокс, оперирующий понятием «время», позволяет в какой-то мере оценить правильность модельных построений СТО.
2. Надуманным является вопрос о «релятивизме», «релятивистах» (применительно к теории относительности а не к общему философскому методологическому принципу). Объективно существуют задачи анализа происходящего в других материальных системах, наблюдаемых удалённо и в движении, без каких-либо теоретических и модельных описаний здесь не обойтись. Право выбора моделей, используемых для описания явлений, принадлежит исследователю, зависит от его предпочтений и стоящих задач. С таких позиций следует рассматривать и СТО, а не как абсолютное и единственно возможное представление относительности. Но рассмотрение это должно быть конкретным и детальным. В построениях СТО заложен ряд идей и с помощью её получен ряд результатов, часто они извлекаются независимо. Когда идёт речь о подтверждениях или опровержениях «теории Эйнштейна» возникает естественный вопрос о том, какие её положения подвергаются анализу. Необходимо не только обсуждать исходные постулаты теории, но и рассматривать всю структуру модельных построений.
Отдельными частными примерами подтвердить или опровергнуть СТО нельзя.
3. Правильным является утверждение о тождественности инерциальных систем касательно одинаковых явлений, происходящих и формируемых внутри систем (с точностью до влияния гравитации, которая определена всей системой вцелом, в этом обсуждении влияние гравитации не важно). К подобию систем, отходу от тождественности приводит субъективизм наблюдателя: он изменяет наблюдаемую систему, присвоив ей дополнительный параметр — скорость движения относительно своей, названной неподвижной, системы, как следствие добавляет ей импульс и кинетическую энергию, и после этого начинает строить модель её релятивистских изменений при больших скоростях. Именно переход к относительным оценкам и отмечает переход от тождественности инерциальных систем к их подобию.
Имеются два не противоречащих друг другу факта: безотносительно все инерциальные системы тождественны, относительно — различны, но подобны. Последнее определено всей предысторией рождения и существования систем. Объединяются все системы субстанциально — через единое значение кванта действия, лежащего в основе элементарных объектов, а различаются относительными значениями энергии и импульса, в образе которых существует этот квант действия. И ещё: каждая из тождественных систем со стороны различных других выглядит по-разному.
Тождественность инерциальных систем, касаемо происходящего внутри них, является объективной реальностью.Можно вспомнить, что В.Паули просто и без каких-то интерпретаций объснил парадокс близнецов через инвариантность собственного времени системы. Это отражает суть тождественности материальных инерциальных систем. Системы формируются процессами «изнутри» через свойства единой субстанции. Это является материальной базой относительности, отражает главный принцип: меры, через которые сравниваются события, сформированы внутри конкретной материальной системы, обычно в качестве такой опорной системы выступает неподвижная система наблюдателя. В «пустой» кинематике без материальных систем местное время осталось без собственных свойств.
Тождественность должна сохраняться в модельных построениях и после проведения всех модельных преобразований, описывающих относительное, кажущееся наблюдателю. Более того, сохранение тождественности является критерием правильности построения моделей, залогом того, что моделью учтены должным образом все действующие факторы.
4. В модельные построения СТО как основа включён постулат о постоянстве скорости света. Некорректным является распространённое утверждение, что принцип инвариантности скорости света следует из принципа относительности. Из последнего принципа следует, что инвариантом является закон, которому следует самоформирующееся движение фотонов, а не количественная оценка этого движения. Принцип относительности обсуждает вид уравнений, описывающих законы, а не значения параметров и коэффициентов в них. Скорость света постоянна с той точностью, с какой инвариантность вида уравнений, описывающих законы, соответствует их полной тождественности. Вид уравнений, описывающих физические законы в различных инерциальных системах подобен но не тождесвенен. Постулат о постоянстве скорости света не связан с принципом относительности, это независимое произвольно выдвинутое утверждение.
В исходных построениях СТО значение скорости света используется для определения понятия «удалённое время». В таком смысле движение света между инерциальными системами несёт информацию об их относительном времени и об относительных интервалах времени, формируемых внутри систем. Весьма условно в описаниях это движение света выделим названием «процесс наблюдения». На это движение накладывается собственное движение систем, приводя к кинематическим эффектам наблюдения. Заметим, в реальной практике для слежения за удалёнными движущимися объектами (в интересующих здесь случаях) используют также электромагнитные волны — тот же свет или радиосигналы.
5. Любая описывающая относительность модель включает описание происходящего в наблюдаемой системе и описание того, как это выглядит при наблюдении из другой системы, «кажущееся» не может влиять на происходящее в системе, оно служит для сравнительной оценки свойств. Собственно, выявление и разделение происходящего, причинного и наблюдаемого, кажущегося можно определить как одну из целей модельных построений.
В процесс наблюдения включаются кинематические эффекты, на два из них следует обратить внимание.
Во-первых, действует фактор, отвечающий за эффект Доплера: приходящая информация растягивается при удалении систем и сжимается при их сближении.
Во-вторых, происходит преобразование информации: сигналы из разных точек пространства-времени наблюдаемой системы приходят в точку расположения наблюдателя разнесёнными во времени (или по углам наблюдения, что не существенно). Пространственные интервалы наблюдаемой системы преобразуются во временные через скорости движения систем и информационных сигналов. Наблюдаемый интервал времени приходит к наблюдателю в виде двух составляющих: собственно интервала времени, сформированного в наблюдаемой движущейся системе её процессами, и преобразованного пространственного интервала между реперными точками отсчёта этого временного интервала; вторая составляющая превращает истинный интервал времени в кажущийся наблюдателю. Этот кинематический эффект есть результат наблюдения на расстоянии и в движении, он не является специфичным для релятивистских явлений, действует на любых скоростях и для любого вида информационных сигналов. Для релятивистских скоростей эффект рассчитывается через параметры пространства, скорости систем и скорость света, если какой-то из этих составляющих приписать релятивистские изменения, то получим релятивистский кинематический эффект.
Не представляется возможным включить кинематические эффекты в модели в общем виде простым способом, они зависят от разнонаправленных относительных движений внутри наблюдаемой системы.
6. СТО исходит из описания кинематики систем отсчёта и информационных сигналов, на основе этого затем вводится динамика, материальная сторона явлений. Но кинематические параметры — пространство и время не являются причинными факторами. Поэтому выстраивание СТО, отталкивающееся от кинематики, можно оценивать как технический модельный приём; можно ставить вопрос о том, насколько этот приём оказался корректен.
Формулы СТО для описания кинематики используют особый модельный объект — четырёхвектор пространство-время. В нём связаны пространство, скорость света и время, определяемое через пространство и скорость света; время для нашего обсуждения будем считать производной величиной, оно меняется либо через изменение пространства, либо через изменение скорости света. Введение четырёхвектора в описания меняющихся событий, в которых время выступает «действующим лицом», возможно различными путями.
— Пространство и время изменяются совместно, будучи связанными дополнительными условиями. Скорость света постоянна. Связанное четырёхвекторное пространство-время искривляется. Этот вариант относим к моделям ОТО, в них события рассматриваются в единой отсчётной системе в которой пролегает траектория движения объекта.
— Масштаб пространства не изменяется, изменяется скорость света. Время изменяется соответственно, это наблюдаемое время. Это относится к процессу обмена информацией между системами, происходящему в пространстве между системами.
— Скорость света постоянна, масштаб пространства изменяется, при этом изменяется время как производная величина. Это реализуется введением изменений пространства в наблюдаемую систему, в её четырёхвектор.
Как видно, при построении моделей СТО существует вопрос — куда приписать «замедление времени»: в процесс наблюдения или в наблюдаемую систему, считать его кажущимся или реальным.
В СТО использован последний вариант введения в модели изменений четырёхвектора наблюдаемой системы, и сделано это следующим образом.
За основу было взято введённое А.Г Лоренцом при построении электронной теории направленное изменение размеров движущегося объекта, так называемое — Лоренцево сокращение. С целью получения «обобщающей» модели А.Эйнштейн избавился от материального объекта и внёс изменения в виде преобразования Лоренца в масштаб движущейся «пустой» координатной сетки. Пространство является составной частью четырёхвектора, одновременно с изменением его масштабов измененяется масштаб времени в движущемся четырёхвекторе, привязанном к наблюдаемой системе. (Преобразования масштабов пространства и времени были введены А.Г.Лоренцем в уравнения электродинамики как действующие совместно.)
Замедление времени в движущейся системе по СТО не является отражением каких-то реальных событий. Это результат выбранного способа построения моделей, способа, заключающегося в введении изменений в четырёхвектор наблюдаемой системы через изменение масштабов пространства при постулировании постоянства скорости света, и, как оказывается, не очень удачного способа; Простым желанием выстроить посредством кинематики обобщающую модель относительности А.Эйнштейн замедлил собственное время в движущейся инерциальной системе. А последняя тождественна другим системам, собственное время в них должно идти одинаково.
Возвратимся к близнецам.Каждый из них фиксирует аккумулирующееся замедление времени (по СТО) в другой системе на всём пути — от старта до встречи. Отца, наблюдающего из третьей системы, не интересует модельное замедление времени, он фиксирует равенство показаний часов у обоих близнецов. Все трое получают разные результаты, но прав отец, не пользующийся СТО. Тот факт, что требуется не прямое использование формул, а дополнительные интерпретации для разъяснений парадокса разными путями, указывает на недостатки построения системы формул СТО.
7. Желающим объяснять парадокс близнецов предлагаются два «времени», которые переплетаются в различных рассуждениях о появлении парадокса.
Одно время сформировано в четырёхвекторе, связанном с наблюдателем. В этом четырёхвекторе движется наблюдаемая система, в нём регистрируется наблюдаемое расстояние между системами и соответствующий ему наблюдаемый временной интервал, в движении они изменяются. В нём двигаются информационные сигналы и осуществляется наблюдение. В нём формируются кинематические эффекты наблюдения. В таком четырёхвекторе сжатие информации о наблюдаемой системе на одном участке траектории путешествия компенсируется растяжением на другом. Полное время путешествия, зафиксированное каждым близнецом, окажется одним и тем же.
Другое время введено А.Эйнштейном как собственное время движущейся системы, но модельно замедлившееся за счёт принудительного изменения свойств четырёхвектора, связанного с этой системой. Это время формируется выводами модели, не связывающей воедино две системы. Наблюдатель и наблюдаемая система помещены в четырёхвекторы с разными свойствами. Парадокс близнецов возникает когда в расчёт берётся это время, изменения которого аккумулируются при движении в любом направлении.
В модели А.Эйнштейна обязаны существовать два четырёхвектора с разным временем, отсюда путаница в трактовках парадокса.
Иногда, некорректно объединяя два четырёхвектора, дополнительно направляя ортогонально движения систем и света, из прямоугольных треугольников получают и «замедление» времени в движущейся системе и выражение, копирующее вид преобразования Лоренца. Но из искажённых кинематических эффектов нельзя вывести причинность замедления времени для событий внутри системы и вид истинного преобразования Лоренца.
Скорость V систем не имеет причинного отношения к происходящему в движущейся системе, она определена в четырёхвекторе наблюдателя, и причинно участвует в формировании кинематического эффекта наблюдения за происходящим. Замедление времени по СТО должно формироваться в четырёхвекторе движущейся системы, но в него скорость V попала не как самостоятельно действующий фактор, а в составе оператора Лоренца, полученного при рассмотрении материальных явлений и введённого в СТО принудительно искусственно.
8. О преобразовании Лоренца.
Преобразования Лоренца вводились при построении «электронной теории» и «борьбе с мировым эфиром» Нет смысла возвращаться к этим истокам. Просто следует принять, что имеется действующий оператор определённого вида.
Сейчас можно встретить различные выводы преобразования, внешне соответствующего преобразованию Лоренца. Сам А.Г.Лоренц заметил, что вид преобразования был выведен эмпирически, путём подбора. Подбиралось преобразование для описания ЭМП в движении. Преобразование, получаемое различными путями из кинематики, в которую уже введена неизменной скорость света, являет некую фикцию истинного преобразования Лоренца. К сожалению эти выводы почти канонизированы, включены в учебники, но они уводят от понимания сути относительности.
Оператор преобразования Лоренца описывает квадратичное сложение трёх скоростей. Скорость V — скорость относительного движения двух систем, это скорость источника поля относительно наблюдателя. Скорость С (общепризнанная скорость света) присутствует в преобразовании как скорость поля в системе источника и как возможная предельная скорость. И получается ещё скорость С* равная √(С² − V²), это скорость движения поля относительно наблюдателя, движущегося относительно источника поля. Скорость С* перенесённого относительного движения поля меньше предельной скорости С. Именно скорость С* присутствует в видоизменённых уравнениях Максвелла, выстроенных для движущейся системы. Соотношение С*/С соответствует радикалу преобразования Лоренца. Естественно, что скорость излучений ЭМП, источник которого находится в движущейся системе, для неподвижного наблюдателя определится как С*, а не как С. Для больших скоростей относительного движения систем скорость света принимает изменённое «релятивистское» значение. Квадратичное сложение скоростей задаёт независимость от направлений движений.
Заметим, что само ЭМП не является материальным объектом, оно отражает наблюдаемые свойства некоего поля, наблюдаемые через взаимодействие этого материального объекта-поля определённой структуры с другими объектами. Параметры ЭМП представляют результат наблюдения за материальным объектом. Преобразование Лоренца, применённое к ЭМП, описывает не что происходит в движущейся системе с объектом-полем, а как это наблюдается.
Преобразования Лоренца выстроены для описания того, как меняются наблюдаемые, то-есть кажущиеся, свойства объекта. У А.Г.Лоренца таким объектом было поле, описываемое электромагнитными параметрами.
Условие при котором выведено преобразование — системы неподвижная и движущаяся пространственно не разнесены, они связаны воедино процессом измерения, то-есть процессом наблюдения. Вводя изменения непосредственно в движущуюся систему автор СТО отошёл от условий при которых выводилось преобразование, тем самым фактически нарушил принцип относительности в соответствии с которым замедление времени необходимо фиксировать процессом прямого сравнения относительных свойств двух систем. А этот процесс сравнения (процесс наблюдения) сам зависим от свойств систем, этим процессом непосредственного сравнения нельзя пренебречь. Анализируя релятивистские эффекты необходимо рассматривать объединённую систему из трёх составляющих: неподвижная, движущаяся системы и механизм обмена информацией между ними. (Подход автора СТО, исключающий наблюдение, можно понять, в ней параметр процесса наблюдения — скорость света — постулирован неизменным.)
9. Выбранный А.Эйнштейном подход не представляется корректным, необходимы другие отправные точки.
Релятивистскую модель, модель, описывающую относительные свойства наблюдаемой движущейся системы, наблюдатель строит взяв в качестве опорной свою отсчётную систему, значит модельные построения он должен представлять в своём пространстве, в своём четырёхвекторе в котором он наблюдает движущуюся систему, в .котором он измеряет её скорость. В этом же пространстве должны перемещаться информационные сигналы.
Если за основу в модели взять неизменное пространство наблюдателя, являющееся и информационным, то релятивистское замедление времени будет формироваться в кинематических эффектах наблюдения при изменении скорости света; из области мистики при этом всё переходит к материальным событиям. Случай с близнецами при движении по замкнутой траектории, не приводил бы к парадоксу. Изменение времени при этом является кажущимся, и сжатие информации на одном участке траектории компенсируется растяжением на другом,
Выше всё обсуждалось в рамках кинематики, точно так же, как строятся модели СТО. Для материальных инерциальных систем следует рассматривать ещё один фактор, приводящий к релятивистским изменениям в движущихся системах.
10. Если вести речь о наблюдаемой системе как о материальном объекте, несущем систему координат, то оказывается, что СТО вводит единственное изменение в её собственные свойства — векторное изменение размеров по направлению движения, лоренцево сокращение размеров, это перекочевало в направленное изменение масштабов координатной сетки по СТО. Во времена А.Г.Лоренца мнение о векторном изменении размеров было оправдано, так как обсуждались свойства векторных электромагнитных полей в движении и электронная теория структур вещества — на такой основе отрабатывалось известное преобразование. Применение преобразования в таком виде к нейтральному объекту некорректно..
К событиям внутри наблюдаемой системы следует отнести ещё один фактор релятивизма, он должен учитываться совместно с фактором наблюдения. Изменение ряда свойств движущейся системы следует связать с отличием её энергетического состояния от состояния отсчётной, в абстрактной кинематике это нельзя сделать. Присвоив наблюдаемой системе параметр движения, наблюдатель приписал ей дополнительную кинетическую энергию, это наблюдаемая часть увеличившейся полной субстанциальной энергии системы. Увеличилась плотность субстанциальной энергии, присутствующей во всех процессах. Можно сказать, что в сравнении двух систем движущаяся система выступает как система с более высоким энергетическим уровнем. Например, это означает, что если в неподвижной системе объект обладает какой-то энергией при скорости V, то в системе, движущейся со скоростью V, такой объект той же энергии будет неподвижен.
Скорость наблюдаемой системы не является причинным фактором релятивистских изменений свойств системы, она всего лишь признак наличия этих изменений. Но этот признак хорошо наблюдаем и легко вводится в модели через преобразование Лоренца. Причинный фактор — изменения энергии. А в процесс наблюдения скорость встраивается как действующий фактор, формируя кинематические эффекты.
Связать изменения энергии с пространственно направленным, векторным изменением свойств системы невозможно.
Материальные объекты (начиная с элементарных) как единое целое формируются субстанцией через внутренние движения и взаимодействия. Эти фундаментальные процессы неизменны. Собственные свойства не зависят ни от выбора систем отсчёта, ни от процесса наблюдения. Релятивистские изменения пространственных интервалов (размеров), связанные с изменениями энергии, одинаковы во всех направлениях, именно это формулируется как единое изменение масштабов по всей инерциальной системе и соответствует подобию всех процессов во всех системах — фундаментальному постулату относительности.
Учитывая известную связь интервалов пространства и времени с энергией, можно сформулировать следующее.
Релятивистские изменения, связанные с изменением энергетического уровня системы, формируют материальную систему подобную во всех отношениях первоначальной: по структуре, форме, свойствам. Размеры движущихся объектов уменьшаются одинаково во всех направлениях. Интервалы времени, характеризующие процессы в наблюдаемой движущейся системе, сокращаются. Изменения пространственных и временных масштабов одинаковы, связаны с изменениями энергии и вычисляются через преобразование Лоренца, но это не векторное лоренцево сокращение размеров, присутствующее в кинематике СТО. Таковы собственные релятивистские изменения движущейся материальной системы. В таком виде она вводится в процесс наблюдения, который вносит свои эффекты.
Обратим внимание на гиперструктуру модельных построений СТО. Опираются они на кинематику с включением преобразования Лоренца, а затем переходят к динамике: замедление ускорений при росте скорости за счёт наличия её предела техническим приёмом переводится на счёт роста массы. Далее получены известные формулы для энергии. Но в этой структуре осталась разорванной причинно-следственная связь — влияние энергии на параметры пространства и времени материальных систем.
11. С введением понятия субстанции преобразование Лоренца приобрело особый и глубокий смысл, и при этом оно логично связывается с энергетической причинностью.
Преобразование Лоренца представляет оператор переноса системообразующего субстанциального движения, циркулирующего внутри каждой материальной системы со скоростью С, из неподвижной системы в движущуюся наблюдаемую. Системообразующее движение становится относительным, переносимым со скоростью V.
. В этой схеме С присутствует как предельно допустимая скорость, а С* является новой уменьшенной системообразующей скоростью субстанции в относительном представлении. Это означает, что все структуры уплотняются, их энергия увеличивается. Радикал Лоренца преобразуется в простое отношение двух скоростей С*/С.
Три скорости — С*,С, и V — являются основой для разделения энергии и импульсов на полные, внутренние (приписанные объекту покоящемуся) и относящиеся к наблюдаемому движению; суммируются они аналогично суммированию скоростей.
Поскольку С* является изменившейся скоростью субстанции, с такой же скоростью излучается свет из движущейся системы. Преобразование Лоренца даёт формулу релятивистского изменения скорости света.
В процессе наблюдения участвует скорость света, уменьшенная в той же степени, как интервалы пространства и времени. Два явления взаимно компенсируются. Правильно наблюдаемая движущаяся система выглядит не просто подобной, но тождественной системе наблюдателя.
Получившаяся тождественность отсчётной и движущейся систем в описаниях, включающих и изменения наблюдаемой системы и процесс наблюдения, не означает отсутствие релятивистских эффектов. Последние присутствуют в кинематических эффектах процесса наблюдения. При рассмотрении конкретного явления из общей модели следует извлекать эффективно действующий в этом случае оператор, отделять происходящее в системе от наблюдаемого, и не пользоваться абстрактными, ничего не объясняющими полумистическими понятиями «изменение пространства», «изменение времени».
12. Два связанных фактора формируют наблюдаемое отличие свойств неподвижной и движущейся систем.
Во-первых, системы разнесены в пространстве-времени и наблюдают друг за другом в движении. Это приводит к кинематическим эффектам наблюдения и влияет на оценку параметров движущейся системы. События эти происходят в пространстве между системами и связывают их. При больших скоростях это порождает релятивистские эффекты вследствие изменения скорости информационных сигналов (скорости света).
Во-вторых, отличие свойств связано с наличием импульса и дополнительной энергии у движущейся системы (речь, конечно, об одинаковых явлениях, а не о системе вцелом). Это определено как различие энергетических уровней систем в условиях относительного наблюдения. Эти отличия относятся к событиям внутри систем, но сформировались они за счёт отхода от тождественности при наблюдении,
Эти два фактора должны рассматриваться и описываться релятивистскими моделями. Все релятивистские построения должны являться детализацией этих отличий, базирующихся на материальных явлениях.
13. Используя ранее изложенное желающие могут выстроить убедительную, логичную, наглядную и легко понимаемую схему для описания релятивистских эффектов в материальной системе без предварительного подключения «пустой» кинематики.
В основе модели должно лежать понятие субстанции и субстанциального системообразующего движения (см. другие страницы). Для наблюдающего за движущейся системой это движение является относительным и переносимым со скоростью движения системы V. Как на движения электромагнитного поля в моделях А.Г. Лоренца, на собственное движение субстанции накладывается дополнительное движение в пространстве.Существование предельной скорости в операторе Лоренца задаёт уменьшение скорости системообразующего движения в наблюдаемой системе, соответствующее ей увеличение энергии, изменение свойств и уменьшение скорости излучаемого света, присутствующего в процессе наблюдения. Вычисляемые или вводимые свойства наблюдаемой системы являются основой для построения её собственного четырёхвектора, используемого для описания её внутренних событий, не зависящих от наблюдения.
Фактор энергии действует внутри наблюдаемой системы, фактор наблюдения с кинематическими релятивистскими эффектами действует в пространстве между системами. Правильно выстроенные и объединённые факторы должны возвращать системы в семейство тождественных.
Категорически необходимо в описаниях проводить разделение на «происходящее в наблюдаемой системе» и «наблюдаемое, кажущееся, формируемое процессом наблюдения». С этим плохо справляется СТО.
В этой модели не будет мимо неподвижного наблюдателя двигаться изменившаяся инерциальная система с замедленным временем, а он будет на расстоянии и в движении наблюдать за инерциальной системой которая тождественна его собственной, но которую пришлось назвать движущейся, это изменило её энергию, а информация стала передаваться с изменённой скоростью С*. И в этой модели не будет парадоксов.
Такая модель будет обеспечена теми же доказательствами, что и СТО, но при этом будет подтверждаться тождественность всех инерциальных систем.
14. Доказательства СТО.
Прежде всего необходимо вспомнить, что понятие времени введено через соглашение об «удалённой одновременности», и в используемом СТО четырёхвекторе время не является независимым параметром, оно связано с пространством и скоростью света; время само не может влиять на что-то. Когда в доказательствах подтверждается соответствие наблюдаемого или эксперимента расчётам через изменение времени по СТО, это означает, что изменения времени по СТО ловко подстроены под изменения другого, действующего параметра; в подробном анализе это всегда можно обнаружить. Таким параметром является скорость света. Она неверно постулирована как постоянная, но в правильных построениях СТО в виде изменений времени раскрываются изменения скорости света.
Такое доказательство, как поправки для систем позиционирования, действующее в «пространстве наблюдений», напрямую связано с изменениями скорости движения электромагнитных волн.
Можно рекомендовать в каждом случае проводить детальный анализ доказательств с выявлением причинных факторов.
Любимым объектом анализов СТО является постулат о постоянстве скорости света. Скорость — величина измеряемая, необходимо оговаривать условия и методики её измерения, а формулировка постулата неоднозначна, допускает интерпретации.
Несколько лет назад прозвучало сообщение о проведении «в первоначальной красоте» (по идее С.И.Вавилова) «прямого эксперимента с кривым пучком для подтверждения второго постулата СТО». (Речь идёт о том, что измерялась скорость света, создаваемого синхротронным излучателем.) Если именно так формулировалась цель эксперимента, то результат работы можно оценить крылатой фразой — «получилось как всегда». Авторы утверждают, что доказали независимость скорости света от скорости источника, но разберём это.
Скорости в СТО существуют в двух ипостасях: как векторы, характеризующие движение, и как параметры, косвенно связанные со свойствами объектов и систем — это в преобразовании Лоренца в квадратичном виде. Упоминаемый эксперимент касался первой ипостаси скоростей света и инерциальных систем.
Авторы просто ещё раз показали, что движение света не связано с движением источника света, Это доказывалось много раз и объясняется теоретически. Фотон представляет собой отделившуюся часть структуры электрона (конечно это идея не для точечных частиц). Какими бы уравнениями ни описывалось синхротронное излучение, суть одна — излучает не пучок электронов, движущийся с релятивистской скоростью, а конкретный фотон излучается структурой конкретного электрона движущейся с субстанциальной скоростью. Движение фотона самоформирующееся со скоростью субстанции. Это скорость максимальная и превышает скорость любого электрона, находящегося либо в движущемся пучке, либо внутри атома.
Эксперимент следует приземлить с высоты «первоначальной красоты». В этом эксперименте синхротрон вцелом был источником света, роль синхротрона по сути могла сыграть лампа накаливания, релятивистский пучок электронов играл роль механизма внутри источника, его роль могла сыграть нить накаливания, излучение в ней также формируется движущимися электронами. Экспериментаторы измеряли скорость оторвавшихся фотонов на установке, где приёмник неподвижен относительно источника.
Электроны оторвались, значит скорость света не зависит от скорости источника, тем более что она соответствует скорости субстанции, значит постулат доказан? Именно здесь кроется подвох, который не заметили экспериментаторы. Второй постулат утверждает большее, он говорит, что скорость этого же луча света не изменится в другой системе отсчёта; это утверждение необходимо для действия модельных построений СТО. Это утверждение напрямую связано с «пустой» кинематикой от которой отталкивалась СТО. С материальными системами дело обстоит сложнее. Взаимоотношения двух материальных систем не ограничиваются их взаимным движением. Их недостаточно оценивать по относительной скорости. Признак взаимного движения систем означает также их разные энергии, определяемые относительно, значит относительны различные свойства. В общих чертах это можно сформулировать так: масштабы мер, используемых при измерении скорости света в разных инерциальных системах различны. Скорость света косвенно через общие свойства систем связана со скоростью источника. Так что вторая часть второго постулата ожидает экспериментальной проверки.
Обычно самым серьёзным аргументом в защиту СТО является то, что «она работает», причём работает и в практическом инженерном применении. Однако, эта реальность требует некоторого пояснения.
Работающим оператором в построениях СТО для релятивистских скоростей является оператор Лоренца, радикал, связывающий квадратично три скорости. Различные кинематические эффекты, появляющиеся при наблюдении за движущимися объектами, не являются специфическими для СТО, они действуют на всех скоростях. Построения СТО справедливы настолько, насколько её автором удачно и в нужном месте использованы преобразования Лоренца; как указывалось, здесь имеются проблемы.
Вторую часть упомянутой ранее гиперструктуры СТО, относящуюся к динамике, не обязательно связывать с первой частью, с кинематикой. Для вывода энергетических соотношений достаточно вооружиться четырёхвектором в сочетании с преобразованием Лоренца и понятием предельной скорости; никакие возможные ошибки постулатов или построений кинематики при этом не скажутся. Энергетические выводы можно сделать и без СТО (но используя оператор Лоренца) на основе понятия субстанции. Заметим, релятивистская связь массы и энергии была сформулирована задолго до СТО.
Первая часть гиперструктуры СТО, кинематика, требует конкретного анализа для каждого случая.
Например, замедление распада частиц при их движении на больших скоростях происходит не за счёт «замедления времени в движущейся системе», а является кажущимся, сформированным кинематическим эффектом в процессе наблюдения. При этом следует принимать во внимание, что скорость информационных сигналов между системами следует считать равной С*. Для неподвижного наблюдателя время, наблюдамое в движущейся системе, покажется замедлившимся в С/С* раз. Всё это выглядит точно так же, как и в СТО, но эффект формируется в другом месте и имеет другую причину. Для близнецов это оказалось важным.
Другой пример. Поправки, вносимые в системы позиционирования за счёт «замедления времени в движущейся системе», в реальности компенсируют ошибки, вызванные использованием изначально при расчётах скорости радиосигналов со значением С вместо С*. (Ссылаться на происходящее внутри какой-то системы в этом случае вообще нельзя: события происходят в пространстве между системами.)
Как видно, в этих случаях экспериментальное «подтверждение замедления времени в движущейся системе» обеспечивается неправильной оценкой экспериментов.
Можно ли предложить пример, когда время замедляется для событий, происходящих внутри движущейся системы, как трактуется в СТО?
15. Как краткое резюме.
Признание одной системы (наблюдателя) неподвижной, другой системы (наблюдаемой) движущейся относительно первой, нарушает в модельных описаниях их тождественность. Исходя из этого строится модель относительности. В неё должны включаться два момента, отличающие неподвижную и движущуюся системы: значение энергии и влияние процесса наблюдения, кинематические эффекты наблюдения. Автор СТО искусственно ввёл изменения в движущуюся систему, фактически отойдя от провозглашённого принципа относительности.
Не корректно утверждать, как следует из СТО, что в движущейся системе из-за её движения что-то изменяется и происходит по-другому, нежели в системе наблюдателя.
Правильно: в движущейся системе из-за её движения это что-то, наблюдаемое из неподвижной системы, выглядит для наблюдателя как изменившееся и другое с возможными релятивистскими эффектами. Суть модели относительности именно в этом, в непосредственной сравнительной оценке двух систем.
Ещё раз необходимо остановиться на преобразовании Лоренца.
Из кинематики с неизменной скоростью света различными многочисленными путями выводится преобразование, представляемое как преобразование Лоренца (вид у него такой). Построение СТО началось с некорректного применения этого преобразования для описания изменений в движущейся системе, причём эти изменения были просто декларированы. Автор СТО одновременно и исказил исходное преобразование Лоренца и произвольно его применил. Вспомним: преобразование Лоренца выведено из процесса наблюдения за движущимся материальным объектом, а не из описаний изменений объекта. Истинное преобразование Лоренца даёт меняющуюся скорость света, это выводит релятивистские эффекты в кинематику процесса наблюдения за движущейся системой, то есть переводит модель относительности в непосредственное сравнение систем.
Если перестроить модель, избавиться от некорректностей СТО, всё сразу логично и без парадоксов встаёт на свои места.
Необходимо проститься с мифом о замедлении времени в наблюдаемой движущейся инерциальной материальной системе, она тождественна нашей, лишь выглядит иначе в зависимости от скорости.