Одновременность и Соразмерность

Han Erim

7 мая 2012

ОДНОВРЕМЕННОСТЬ И СОРАЗМЕРНОСТЬ

В Законе Alice тема одновременности была решена уже на самом старте. Потому что (c+v)(c-v) — это первое, что демонстрирует математика касательно одновременности. Однако с добавлением в Закон Alice тем "Изображение и Источник" и "Эффект Доплера" понятие одновременности стало развиваться ещё глубже. 

Одновременность действительно чрезвычайно важна. Потому что определение пребывания в конкретное время в конкретном месте кроется внутри понятия одновременности. Синхронизация часов друг с другом тоже тесно связана с этой темой. Если разница скоростей между системами отсчёта очень велика, одновременность становится критически важной темой, которую необходимо знать. Ведь это жизненно важно для многих практических применений. С другой стороны, есть ещё одна тема — соразмерность (я использую слово «соразмерность» в смысле того, что системы отсчёта делят одну и ту же позицию), и я также коснусь её здесь.

Фигура 1, Давайте ещё раз рассмотрим, как формируется электромагнитное взаимодействие. В анимации мы можем контролировать скорости как наблюдателя, так и источника света. Как мы уже видели ранее, если обе системы (кадры) движутся относительно друг друга, распределение сигналов от лампы по полю изменяется. Изменение этого распределения — один из главных вопросов, который необходимо понять в электромагнитном взаимодействии. Когда электромагнитные волны по-разному распределяются по полю, это вызывает определённые эффекты, которые мы называем эффектами относительности. Именно это и означает относительность. 

Одновременность напрямую связана с тем, как электромагнитные волны распределяются по полю. Кроме того, тот факт, что скорость электромагнитных волн постоянна в зависимости от среды, по которой они распространяются (c: постоянная скорости света), определяет основные принципы одновременности.

Фигура 2

Как видно из анимации, существует три разных кадра (системы отсчёта). Справа находится сигнальная станция. Она передаёт сигналы через равные промежутки времени. Пока сигналы движутся к целевым кадрам, они проходят через поля, принадлежащие этим кадрам, в соответствии с механизмом электромагнитного взаимодействия. Мы уже видели, что в движущихся кадрах интервалы сигналов изменяются. Поэтому каждый из трёх кадров будет получать сигналы с различающимися интервалами.

Для города, находящегося в состоянии покоя относительно станции, интервалы сигналов не изменятся. 
Для самолёта, приближающегося к станции, интервалы будут короче обычного, а для удаляющегося — длиннее обычного.

Представьте, что вместо сигнальной станции у нас телевизионная станция. Поскольку все три кадра будут смотреть телепередачу, основываясь на получаемых сигналах, скорость трансляции будет разной для каждого кадра. Это мы увидим чуть позже. 

Фигура 3, МАТЕМАТИКА ОДНОВРЕМЕННОСТИ

Здесь мы видим, как изменяется скорость восприятия. 

Поскольку скорость восприятия определяется интервалами между сигналами, мы можем рассчитать её изменение, измеряя время между двумя последовательными сигналами. Для вычислений, как показано на графике, используется математика (c+v)(c-v).

Если кадры приближаются друг к другу, сигналы на поле уплотняются, и это приводит к увеличению скорости восприятия. 

Если кадры удаляются друг от друга, интервалы сигналов на поле расширяются, и в результате скорость восприятия снижается. 

flash4

Фигура 4, В следующих анимациях мы будем использовать этот телевизор. Нажмите кнопку «Start», чтобы включить ТВ. На телевизоре транслируется новостная программа. Каждая новость показывается в течение равного времени и состоит из трёх частей: Начало новости (ведущий на фоне темы) Середина новости (сама тема) Конец новости (тема исчезает с экрана)

Фигура 5, А теперь представим, что все три кадра смотрят эту новостную программу по телевизору.

Скорость потока трансляции будет различной для каждого кадра.
Для людей в городе поток будет идти с нормальной скоростью.
В самолёте, приближающемся к станции — быстрее, чем обычно,
а в самолёте, удаляющемся от станции — медленнее, чем обычно.

Здесь я хочу показать два правила, связанные с одновременностью.

Нажмём кнопку «Правило 1». Как видно, все три кадра находятся на равном расстоянии от ТВ-станции. Однако каждый из них наблюдает разный кадр на экране своего телевизора.

Нажмём кнопку «Правило 2». Все три кадра наблюдают один и тот же кадр на экране. Но мы видим, что расстояние от каждого из них до станции различается. 

Отсюда мы можем сформулировать важное правило одновременности:
Если движущиеся относительно друг друга кадры находятся на равном расстоянии от места события, они будут видеть разные моменты изображения события. И наоборот: если они видят один и тот же образ, значит находятся на разных расстояниях от события. 

Фигура 6, Здесь мы также видим влияние движения на нашу скорость восприятия. Хотя телевизионная трансляция началась одновременно для всех трёх кадров, поток трансляции развивался с разной скоростью для каждого из них. 

Чтобы наблюдать происходящее событие, нажмём кнопку «Правило 3».

Здесь можно сформулировать ещё одно правило одновременности: кадры, движущиеся относительно друг друга, увидят, что одно и то же событие происходит с разной скоростью. 

Фигура 7, А теперь посмотрите, какое интересное явление я вам покажу. В анимации изображены космические корабли, приближающиеся к Земле и удаляющиеся от неё. Если бы вы были пассажиром на одном из этих кораблей и смотрели бы на Землю, вы увидели бы, что она вращается с другой скоростью. 

Для пассажиров корабля, удаляющегося от Земли, она будет вращаться медленнее, а для приближающихся — быстрее.

Мы назвали само тело «Источник» (Пынар), а его изображение — «Призрак» (Хаялет). Конечно, пассажиры видят не Источник Земли, а её Призрак. Под действием эффекта относительности пассажиры видят, как Призрак вращается с разной скоростью в зависимости от направления движения. Скорость вращения самого Источника Земли, разумеется, не изменяется. Пассажиры также видят деформацию длин на поверхности Земли, но я не включил это в анимацию.

Такая информация, конечно, очень важна. Когда мы наблюдаем небесное тело издалека, мы можем определить его реальную скорость вращения только путём обратного расчёта от Призрака к Источнику. Для малых скоростей это может быть несущественно, но по мере увеличения разницы скоростей между системами отсчёта эти детали становятся всё более важными. Например, если вы хотите создать карту Земли с точностью до сантиметра с помощью спутников, вы обязаны учитывать эффекты Призрака и Источника.

Фигура 8, Одновременность Призраков и Источников

Важно, относительно чего определяется одновременность. Чаще всего важнее одновременность Источников. Потому что именно Источники участвуют в физических процессах: сталкиваются, вступают в химические реакции, создают силы притяжения. Однако, как объяснялось в предыдущих разделах, Источники объектов — это невидимые сущности.

В этой анимации телевизионная станция транслирует передачу, и два телевизора в городе принимают этот сигнал. Поскольку оба телевизора находятся на равном расстоянии от станции, на их экранах отображается одно и то же изображение. Таким образом, можно сказать, что Источники этих двух телевизоров синхронны. 

Однако наблюдатель, смотрящий на телевизоры слева, увидит, что на экранах проигрываются разные кадры. С точки зрения этого наблюдателя Призраки телевизоров не синхронны. 

В этой анимации движение не используется. Если бы оно присутствовало, его также нужно было бы учитывать. 

Фигура 9, Находиться в одной координате

Представим двух наблюдателей, приближающихся друг к другу и смотрящих на флаг. (Думайте о двух красных флагах как об одном). Обратите внимание, где они видят флаг в тот момент, когда выравниваются по одной линии. Хотя наблюдатели делят одну и ту же позицию, флаг для каждого из них будет находиться на разном расстоянии. 

Конечно, когда они выравниваются, Источник флага находится на равном расстоянии от обоих. Но мы живём в пространстве, которое воспринимаем. Наше понимание окружающего мира зависит от того, что мы видим. Поэтому положение флага — это виртуальная реальность наблюдателя. Для каждого из них флаг находится там, где они его видят.

Фигура 10, Видеть с одинакового расстояния

Здесь мы наблюдаем другую версию предыдущей анимации. Наблюдатели снова приближаются друг к другу. Когда они находятся на одной линии, Источник флага находится от них на одинаковом расстоянии. В этот момент мы рассматриваем сигналы, идущие от флага. Когда сигналы достигают наблюдателей, расстояние до флага будет одинаковым для обоих. Но то, что они видят — это Призрак флага. Источник флага в этот момент находится от каждого из них на разном расстоянии. Обратите внимание, что в момент наблюдения координаты наблюдателей не совпадают.

Об одновременности

На самом деле невозможно понять электромагнитное взаимодействие, эффекты относительности и физику в целом, не обладая знанием о полях и не осознавая, что свет распространяется внутри полей.

Здесь мы увидели, что такое одновременность, как её понимать, как изменяется наша скорость восприятия и как её рассчитать. Советую вам как можно скорее изучить Теорию Относительности Закона Alice. Берегите себя от дезинформации, а если уже дезинформированы — очищайтесь как можно быстрее. Закон Alice — это единственный источник истины на Земле прямо сейчас. Ни один физик, ни один университет в данный момент не знает того, что вы видите и узнаёте здесь. Как это печально. Когда я задумываюсь, что же знают физики — мне трудно ответить.

То, что я рассказываю здесь — это, по сути, общеобразовательная информация. Это знания, которые легко может понять каждый, кто интересуется физикой и любит её. Впрочем, я обычно рассказываю именно такие вещи. Надеюсь, вам понравился этот раздел.