Классическая физика: самоорганизующиеся системы и микромир (стр. 12 из 14)
Говоря о скорости среды, будем иметь в виду некоторую среднюю скорость двух сред: реальной и "эфира". Если волны в среде движутся в n раз медленнее, чем в пустоте, то эта средняя скорость будет меньше скорости среды в n/(n-1) раз. Если же среда не замедляет электромагнитные волны, то не является средой электромагнитной, и нас здесь не интересует. Будем считать волны в среде настолько медленными, что влиянием на нее "эфира" или абсолютной скорости света можно пренебречь, и потому неважно, есть эта гипотетическая среда или ее нет.
Системы, помещенные в среду, оказываются в тех условиях, какие определены классической теорией эфира для объектов в "эфире". Волны в них движутся относительно среды. Среда же заменяет "эфир" и играет роль абсолютной системы координат. Системы, помещенные в волновод, находятся в условиях, определяемых теорией дальнодействия. Волновод играет роль окружающей пустоту материи и абсолютной системы координат в этом представлении: система находится в пустоте, а скорость волн в ней определяется предметами, которые расположены в стороне.
Если среду привести в движение относительно помещенной в нее системы координат, то среда будет увлекать электромагнитные волны за собой, как ветер - волны звука, уменьшая их среднюю скорость на пути туда - обратно, длины стоячих волн и все размеры системы. Несложно вычислить, что размеры вдоль движения сокращаются от этого в g2 раз (где g2 =1/(1 - v2/с2), v - средняя скорость среды относительно системы, c - средняя скорость волн в среде), "поперечные "- лишь в g раз.
Когда среда приведена в движение, то на частоту колебаний в генераторах, и потому на ход подключенных к ним часов и на длины излучаемых ими волн влияет еще и Лоренцево "замедление времени", а точнее: замедление электромагнитных процессов движением среды сквозь них. Если сквозь катушки генераторов (сквозь их магнитные поля) прокачивать электромагнитную жидкость, то частота колебаний в генераторах будет уменьшаться с увеличением скорости жидкости, так как движение среды сквозь магнитное поле генерирует добавочное электрическое поле, чем увеличивает энергию поля катушки и ее индуктивность. Движение среды сквозь электрическое поле конденсаторов генерирует добавочное магнитное поле, увеличивая энергию, запасенную в конденсаторах. Поэтому резонансная частота колебательных контуров и частота колебаний в генераторах уменьшаются в g раз. Таким же образом движение среды замедляет в g раз все текущие в ней электромагнитные процессы. Так и следует понимать "замедление времени" с точки зрения классической физики.
Реальная среда не может, как "светоносный эфир", двигаться внутри проводов и деталей, из которых собраны генераторы, и небольшая часть полей поэтому окажется внутри проводов и деталей, вне движущейся среды, но будем считать, что это не сказывается на результатах, и что формула Лоренца для времени остается точной. Тогда уменьшение частоты приводит к такому увеличению длин волн и размеров систем, что при любой скорости точно восстанавливает их "поперечные" размеры, и сокращаются лишь "продольные", но теперь в меньшей степени (лишь в g раз).
Движение среды относительно системы приводит также к реорганизации колебаний во времени, к изменению синхронизации колебаний и часов с образованием временных интервалов, как было описано в предыдущем разделе. Образование временных интервалов, сокращение размеров и замедление процессов, взятые вместе, составят ту картину изменений в системе, какую описывают преобразования Лоренца для электромагнитных объектов в среде (при вычислениях скорость света в формулах Лоренца нужно заменять здесь средней скоростью волн в этой среде). Преобразования Лоренца выступают здесь как результат трех описанных выше элементарных явлений, и их физический смысл и причины ясны.
На рисунке рис.4 показана самоорганизующаяся система в виде цепочки элементов, движущаяся относительно среды вдоль оси Х со скоростью V (вправо). Элементы системы и процессы в них представлены в виде часов, что позволяет показать одним значком и расположение их в пространстве, и состояние их во времени (фазы процессов). Можно считать, что система построена из генераторов, и на рисунке показаны реальные часы, подключенные к генераторам. Эта же система есть отрезок оси Х материальной релятивистской системы координат, помещенной в среду и движущейся относительно среды и координат (X,ct), связанных со средой.
Часы здесь синхронизированы так, как того требует теория относительности. Здесь "с" - скорость электромагнитных волн, объединяющих систему. Такую картину видел бы в момент времени t = 0 наблюдатель, находящийся вне среды и наблюдающий за системой с помощью обычного, не замедленного света и без ошибки наблюдения. Можно также считать, что движется здесь среда (влево), а элементы неподвижны. Картина от этого не меняется. Часы показывают состояние (фазы) процессов, и по ним определяется Лоренцево "местное время". Каждый последующий в движении процесс опережает в своем течении предыдущего, что и показывают эти часы.
Те же элементы (точнее, процессы в них) показаны в плоскости (Х,ct) точками, лежащими на оси X'. Их координаты по оси времени ct соответствуют показаниям часов. Отрезок oA соответствует расстоянию элемента A от начала координат (от элемента "o") в трехмерном пространстве, отрезок AB - временному интервалу между процессами в них. Расстояние между элементами в системе (или между часами) и временной интервал между ними, взятые вместе, составляют четырехмерный пространственно-временной интервал (отрезок oB), длина которого в четырех измерениях (в пространстве и времени) определяется как гипотенуза треугольника, катетами которого служат расстояние (трехмерная длина oA) и произведение временного интервала на скорость электромагнитных волн в среде (AB).
Ось ct' (график движения элемента "о") служит осью времени системы координат (X',ct'), которая движется вместе с элементами. С точки зрения наблюдателя, неподвижного относительно нее и способного наблюдать за ней лишь с помощью тех же медленных волн, все часы показывают одинаково. Разницы в их показаниях он не видит. Это полностью скрыто от него за ошибкой наблюдения.
Изображение системы координат на рис.4 выглядит непривычно лишь потому, что точками на оси Х' показано не время, определяемое по местным часам, а состояния самих этих часов, т.е. та же величина с обратным знаком.
Пространственно-временной интервал (длина в четырехмерном пространстве-времени) от скорости системы в среде не зависит. С увеличением скорости уменьшаются расстояния между элементами системы, но временные интервалы между ними увеличиваются так, что длины пространственно-временных сохраняются. Расстояние между часами, первоначально равное l, при скорости v становится равным l/g , и образуется временной интервал, равный lv/с2. Квадрат длины гипотенузы треугольника, катеты которого равны l/g и c(lv/с2), равен: (1 - v2/с2)× l2 + (lv/c)2 = l2, т.е. длина гипотенузы при любой скорости равна ее длине при v=0.
Вот это постоянство четырехмерной длины и утверждается постулатом теории относительности о постоянстве размеров тел. Размеров не в обычном смысле, не в трех измерениях, а в четырех. Постулат не относится к длине трехмерной, равной l/g. И не позволяйте критикам путать, как они обычно путают, длину трехмерного отрезка, от скорости зависящую, с четырехмерной “длиной” пространственно-временного интервала, от скорости не зависящей. Не позволяйте им также называть длиной пространственно-временной интервал. Эти две величины различаются принципиально, как килограмм массы от килограмма силы. Именно такую путаницу применяют для критики Лоренца и Фицджеральда, пользуясь всеобщим недопониманием.
Так классическая физика объясняет фундаментальный постулат теории относительности о постоянстве размеров тел в четырехмерном пространстве-времени - его физический смысл, и механизм, реализующий это постоянство.
То же постоянство интервалов имеет место и при криволинейных движениях. Представьте себе гигантской длины кольцевую железную дорогу и на ней такой длинный поезд, что локомотив упирается в последний вагон. С увеличением скорости поезда его длина будет уменьшаться, а локомотив - удаляться от последнего вагона, и с увеличением скорости число вагонов можно добавлять. Если же на нем организована система единого времени, например, по вагонам установлены наши генераторы со счетчиками, то будет видна разность хода часов между локомотивом и последним вагоном, зависящая от скорости, - как сумма временных интервалов по всей длине поезда. Можно вычислить пространственно-временной интервал по длине поезда. Он и здесь меняться не будет. Зазор между последним вагоном и локомотивом, естественно, не будет постоянным ни в каком смысле.
Так классическая физика работает в области движений, которые теория относительности не рассматривает.
Каждая из наших систем - единый электромагнитный объект, и преобразования Лоренца для каждой из них верны так же, как и для других электромагнитных объектов, движущихся в среде или вне ее. Мы уже выяснили физический смысл преобразований и видим, что их причины и механизм действий находятся внутри объекта, т.е. преобразования Лоренца - это свойство электромагнитных объектов, а не пространства-времени и не среды. Хотя рассмотрели мы лишь частный случай, но видим в нем следствие явления общего: ограниченности скорости полей и сигналов, связывающих систему или процесс воедино, и понимаем, что те же выводы применимы везде и ко всем электромагнитным объектам и процессам, составляющим единое явление. И можем уверенно сказать, что преобразования Лоренца не будут верны физически для группы предметов или процессов, не связанных между собой и не составляющих единого предмета или процесса. Хотя верны для каждого из них отдельно и даже кажутся верными для групп с точки зрения меняющего свою скорость наблюдателя. Размеры таких групп, расстояния и временные интервалы в них не зависят от скорости и не меняются при совместных ускорениях. Отсутствуют тому причины: связи. Преобразования Лоренца применимы не ко всему, что есть в пространстве, и потому, представляя их в виде общего свойства пространства-времени, можно получить ошибки при вычислениях, и нужно быть осторожным.