Сергей Гурин - Специальная теория относительности – гениальное озарение или математическая фантазия?

Я же продолжу, и кратко изложу суть знаменитых мысленных экспериментов, на которых как на пьедестале и взгромоздилась СТО нарастив фундаментальную математическую фигуру. И так как создателем СТО является Эйнштейн, то на его размышлениях и остановимся. Повторюсь, изложение краткое, не дословное.

Догоняем светв одном с ним направлении, и при достижении скорости света, свет перестанет двигаться вперед, но будет совершать колебательные движения. Что по словам самого экспериментатора – Эйнштейна «просто немыслимо». И это уже зародило у него повод для размышлений (опять же, по его словам).

Эксперимент с поездом и платформой. На платформе стоит смотритель, мимо платформы движется вагон, в середине которого находится пассажир. В момент, когда пассажир поравняется со смотрителем, в концы вагона попадают молнии. До смотрителя свет от ударов дойдет одновременно, а к пассажиру, двигающемуся вперед, свет от передней молнии дойдет быстрее чем от задней (где-то уже это было), а значит события для пассажира не одновременны. В этом опыте Эйнштейн определяет относительность одновременности событий при переходе из неподвижной системы отсчета в движущуюся.

Пытаемся передать сигнал со сверхсветовой скоростью. Сигнал будет передаваться по ленте, сделанной из материала, по которому сигналы могут распространяться с какой угодно скоростью. Отправитель и адресат находятся у ленты, причем лента движется от получателя к отправителю, т.е. противоположно движению сигнала. Тогда скорость передачи сигнала будет равна разнице скоростей распространения сигнала по ленте и самой ленты. Но здесь уже сразу при расчете этой разницы используется релятивистская поправка. При условии, что скорость сигнала по ленте и скорость ленты могут быть любой, то возможно решение с отрицательным временем передачи сигнала, т.е. получатель получит сигнал раньше, чем отправитель его отправит. Это противоречит принципу причинности. Результат – ДВИГАТЬСЯ СО СВЕРХСВЕТОВОЙ СКОРОСТЬЮ НЕВОЗМОЖНО.

Убежденность в абсолютности скорости света и постоянстве её для всех систем отсчета, а также появившаяся в преобразованиях Лоренца-Пуанкаре инвариантность уравнений Максвелла, позволили постулировать равноправие всех систем отсчета, существование только относительного движения, отсутствие какого-то главного и абсолютного пространства и, как следствие, утверждение, что того самого светоносного эфира не существует (сразу оговорюсь статья НЕ ПРО эфир).

Вот суть главных утверждений СТО:

Все инерциальные системы отсчета равноправны между собой, не существует какого-либо абсолютного пространства.

Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга, не зависит от скорости источника и является максимальной скоростью движения.

Все, заканчиваю утомлять читателя историей и перехожу собственно к изложению своих рассуждений.

И сразу же в «лоб». Утверждение об отсутствии абсолютного пространства разве не вступает в противоречие с утверждением об инвариантности, по отношению ко всем системам отсчета, скорости света. Если свет ведет себя одинаково и независимо от переходов между системами отсчета, то он и является той абсолютностью и собственная система отсчета света является как раз тем самым абсолютным пространством, той самой приоритетной системой отсчета по отношению ко всем остальным, отсутствие существования которой и постулируется.

Кроме того, в процессе изучения связанных вопросов, я пришел к выводу, что проблемы появились гораздо раньше даже предпосылок к разработке СТО.

Корень всего кроется в одной незначительной на первый взгляд и по этому упущенной особенности инерциальной системы отсчета как физического понятия. Не принятие этой особенности во внимание привело в дальнейшем к искажению самого понятия СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА.

Но об этом позднее, хотя думаю, что в ходе дальнейшего ознакомления с материалом читатели и сами поймут, о чем идет речь.

По не понятным причинам у меня возникло стойкое ощущение несоответствия утверждения о том, что свет ведет себя одинаково и не зависимо от системы отсчета и описания этих самых мысленных экспериментов со светом.

В ходе размышлений стало понятно в чем собственно дело. Ведь если поведение света одинаково для всех систем отсчета, то как объяснить следующее:

Выше я уже упоминал об эксперименте, в котором «обнаруживается» относительность одновременности. Однако, вспомним другой мысленный (а как же иначе) эксперимент:

Пусть в системе отсчета K'вдоль оси x' неподвижно расположен длинный жесткий стержень. В центре стержня находится импульсная лампа B, а на его концах установлены двое синхронизованных часов, система K' движется вдоль оси x системы K со скоростью V (рисунок № 1(а)). Лампа посылает световые импульсы к концам стержня. В силу равноправия обоих направлений свет в системе K' дойдет до концов стержня одновременно, и часы на концах, покажут одно и то же время t'. Относительно системы K концы стержня движутся со скоростью V так, что один конец движется навстречу световому импульсу, а другой конец свету приходится догонять. Так как скорости распространения световых импульсов в обоих направлениях одинаковы и равны C, то, с точки зрения наблюдателя в системе K, свет раньше дойдет до левого конца стержня, чем до правого (рисунок № 1(b)).

Рисунок № 1. Иллюстрация неодновременности событий в разных СО.

Но этот эксперимент как-то не очень сопоставляется с экспериментом про поезд, смотрителя и пассажира. Ведь если свет от молний переходит в вагон, то он переходит в систему вагона, в которой, судя по эксперименту со стрежнем, он должен также пройти равные расстояния от концов вагона до пассажира.

И вообще, само определение инерциальной системы утверждает, что, находясь внутри системы, невозможно определить её движение. А в эксперименте с вагоном получается, что по разности времени дохождения до пассажира света от ударов молний из концов вагона, можно понять не только, что вагон движется, но и в каком направлении, да еще и скорость вычислить!

Теперь немного доработаем последний эксперимент со стержнем (рисунок № 2). Стержень заменим на непрозрачную для света трубу, добавим на концы трубы D и B датчики света и соединим их проводами одинаковой длины с приемником у внешнего наблюдателя A', мимо которого и перемещается труба. В системе трубы свет от источника Адоходит до концов D и B одновременно.