СЛЕДУЙ ЗА КРОЛИКОМ

Han Erim
5 ноября 2005

Следуй за кроликом

Под названием Follow the Rabbit («Следуй за кроликом») и в рамках Специальной теории относительности я опубликую серию материалов. Этот текст — первый в этой серии. Причина, по которой я выбрал такое дружелюбное название, как «Следуй за кроликом», состоит в том, что сайт aliceinphysics.com является открытым для широкой публики, и значительная часть его читателей — люди, которые не являются физиками.

В этой статье я кратко изложил первые две главы части Закона Alice, посвящённой Специальной теории относительности (Относительность одновременности и Относительная скорость света), и постарался сделать их более понятными. Я предполагаю, что вы уже скачали и прочитали программу Закона Alice. Если вы её ещё не читали, скачайте и прочитайте. В противном случае вы можете не суметь «следовать за кроликом» и многое упустить.

От души благодарю вас, уважаемые читатели.

Han Erim

Фигура 1: Здесь человек стоит в середине автомобиля на оси симметрии. По обе стороны автомобиля установлены по одному источнику света. Как видно, расстояния AO и OB равны. Когда источники света включаются, свет проходит с обеих сторон расстояния AO и BO и достигает человека одновременно. Это событие происходит независимо от скорости автомобиля. Это правило принадлежит природе, и о его существовании мы узнали из экспериментов. Как показано в предыдущих частях Закона Alice, это правило было принято без обсуждений и стало ОПОРНОЙ ТОЧКОЙ Специальной теории относительности, изложенной в Законе Alice. В соответствии с разделами внутри Закона Alice я буду использовать этот пример в слегка изменённом виде. Поэтому ни используемая фигура, ни логические выводы, которые мы из неё получим, не удивят вас.

Фигура 2: Теперь сосредоточимся на «Опорной точке» и попробуем найти её основные принципы.

Опорная точка: Человек внутри автомобиля, если источники света включаются одновременно и расстояния до ламп равны, увидит, что оба света загораются одновременно.

Исходя из Опорной точки, можно записать следующие принципы:

1) Расстояния AO и BO равны в момент включения света. AO = OB
2) Событие не зависит от скорости автомобиля.
3) Событие не зависит от длины автомобиля.
4) Человек внутри автомобиля измеряет скорость света, достигающего его, как «c».

Предположим, что свет включается в момент t₀ и достигает человека в момент t₁.

В этом случае время распространения света t = t₁ - t₀, и c = AO/t = BO/t (c: скорость света).

Теперь сменим систему отсчёта и пронаблюдаем событие «Опорная точка» в системе отсчёта, связанной с землёй.

1) В момент включения света середина автомобиля находится в точке X₀ на земле.
2) Пока свет движется внутри автомобиля к точке O, сам автомобиль также проходит путь по земле.
3) Когда свет достигает середины автомобиля, середина автомобиля находится в точке X₁ на земле.
4) За время события автомобиль проходит расстояние d. Это расстояние описывается равенством
d = v · t. (Пояснение — на фигуре 2.)

Эти принципы достаточно, чтобы прийти к Специальной теории относительности.

Фигура 3: Теперь поместим на автомобиль линейку. С этого момента линейка будет двигаться вместе с автомобилем. С помощью ползунка вы можете менять положение источников света вдоль линейки. Передвиньте источники света за пределы автомобиля.

Как видно, мы всегда сохраняем равенство расстояний источников света до оси симметрии. Поэтому независимо от того, на каком расстоянии от оси симметрии находятся лампы, при включении свет достигнет человека одновременно с обеих сторон.

Как мы видим, таким образом мы постоянно сохраняем равенство AO = OB, лежащее в основе нашей «Опорной точки».

Фигура 4: Если у вас возникают сомнения из-за новых положений ламп, напомню третий принцип, который мы только что сформулировали. Событие не зависит от длины автомобиля. Длина автомобиля может быть меньше или больше. Результат не должен измениться.

Если вам будет спокойнее и уверенность станет больше, вы можете мысленно выбрать для себя более длинный автомобиль. Выбранный вами автомобиль может быть даже длиннее линейки.

Фигура 5: Теперь перенесём сюда предыдущие разделы Закона Alice.

На земле расположены два источника света, а между ними стоит человек. Расстояния от источников света до человека равны. Когда источники включаются одновременно, человек видит, что оба света загораются одновременно. Здесь мы будем использовать другие типы источников света.

Мы устанавливаем красные треугольники на столбы, которые размещаем на земле на равном расстоянии от оси симметрии.

Фигуры 6 и 7: Дополнительно мы используем два зелёных треугольника, закреплённых на линейке. Мы размещаем зелёные треугольники на равных расстояниях от оси симметрии автомобиля. AO = OB

В качестве источников света я использую два химических вещества. Мы наносим эти вещества на кончики треугольников. Когда оба треугольника соприкасаются, начинается химическая реакция, и в результате этой реакции испускается свет.

Зачем мы сделали именно так? Потому что с этого момента невозможно однозначно сказать, из какой системы отсчёта (системы автомобиля или системы земли) испускается свет. Испускаемый свет теперь исходит из неопределённой системы отсчёта, и свет будет испущен лишь в один-единственный момент.

Кроме того, при испускании света фотон, образующийся в результате реакции, будет находиться только на поверхности образовавшейся световой сферы. Внутри или вне световой сферы фотонов не будет.

Фигура 8: Я не включаю в этот эксперимент результаты существующей Специальной теории относительности (укорочение длины, сжатие пространства, замедление времени и т.п.). Потому что в предыдущих разделах Закона Alice я показал, что эти результаты неверны.

Однако лично у вас могут оставаться сомнения и вы можете захотеть включить результаты существующей Специальной теории относительности в этот эксперимент. Вы можете легко это сделать: с помощью ползунка вы можете уменьшить длину автомобиля и его пространства.

Анимация показывает, что из-за скорости автомобиля его длина и длина линейки уменьшились на некоторую величину. Передвиньте ползунок так, чтобы красные и зелёные треугольники оказались на одной линии. Вы увидите, что существующая Специальная теория относительности не оказывает влияния на эксперимент, который мы собираемся провести. Поэтому вы можете рассматривать эксперимент в обоих вариантах — предполагая, что укорочение длины существует, и предполагая, что его нет.

В этом мысленном эксперименте расстояние между красными треугольниками равно расстоянию между зелёными треугольниками. Иными словами: когда треугольники слева соприкасаются, треугольники справа тоже соприкасаются.

Я изменил наблюдателя внутри автомобиля. Теперь это женщина.

Фигура 9: Автомобиль движется слева направо со скоростью «V». Женщина, стоящая посередине автомобиля, проходит через ось симметрии.

В этот момент МЫ ТОЧНО ЗНАЕМ, что треугольники соприкоснулись, в результате химической реакции образовались фотоны (был испущен свет), но испускаемый свет ещё не начал распространяться.

Эта фигура идентична «ОПОРНОЙ ТОЧКЕ», которую мы описали в начале раздела. Здесь мы лишь изменили места и тип источников света, сохранив все принципы.

Фигура 10: Теперь посмотрим, что будет дальше. МЫ ТОЧНО ЗНАЕМ, что женщина увидит свет одновременно, находясь справа от оси симметрии, связанной с землёй. Этот результат является естественным следствием «ОПОРНОЙ ТОЧКИ».

Свет, исходящий от треугольников, достигнет и человека на земле. Но на этом этапе сосредоточим наше внимание только на женщине в автомобиле и на свете, который достигает её. Свет, приходящий к человеку на земле, вы можете отключить, используя кнопку «Turn Off».

Если внимательно изучить фигуру, мы увидим, что С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА НА ЗЕМЛЕ скорость световых лучей, идущих к женщине в автомобиле, НЕ РАВНА «c». Потому что, с точки зрения человека на земле, свет от обоих источников был испущен одновременно и с равных расстояний. Есть ли здесь ошибка или нет? В следующей фигуре мы рассмотрим событие ещё внимательнее.

Фигура 11: Чтобы получить совершенно ясный результат, добавим к картине второй автомобиль и воспользуемся принципом симметрии. Сейчас вы не видите второй автомобиль, потому что он находится прямо за передним. Когда вы нажмёте кнопку Play, вы его увидите. Этот автомобиль движется с той же скоростью, что и передний, но справа налево.

МЫ АБСОЛЮТНО УВЕРЕНЫ, что в силу принципа симметрии одни и те же события будут происходить одновременно в обоих автомобилях. Если одна из женщин видит свет, то и женщина во втором автомобиле также его видит.

Скажем это ещё яснее: С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА НА ЗЕМЛЕ события, происходящие в обоих автомобилях, являются одновременными и эквивалентными.

Теперь мы получили тот же вывод в ещё более чётком виде: С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА НА ЗЕМЛЕ скорости световых лучей, идущих к автомобилям, НЕ РАВНЫ «c».

Фигура 12: Теперь рассмотрим то же событие в виде сверху.

Мы знаем, что момент испускания света (t₀) одинаков во всех трёх системах отсчёта.

• 1) Первая женщина-наблюдатель (верхняя) видит свет в момент t₁ на расстоянии x₁. Момент t₁ для этой женщины соответствует некоторому моменту t′ для человека на земле. Поэтому можно записать t₁ = t′.
• 2) Вторая женщина-наблюдатель (нижняя) видит свет в момент t₂ на расстоянии x₂. Момент t₂ для этой женщины также соответствует тому же самому моменту t′ для человека на земле.

Опираясь на принцип симметрии, мы записываем t₁ = t₂ = t′.

В этом случае с точки зрения человека на земле скорости световых лучей, идущих к автомобилям, должны быть следующими: c₁ = x₁/t′ и c₂ = x₂/t′.

Здесь мы ясно видим, что c₁ > c₂. Этот результат показывает, что С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА НА ЗЕМЛЕ скорости световых лучей, идущих к автомобилям, НЕ РАВНЫ «c».

Фигура 13: Результат, который мы получаем из этого мысленного эксперимента, напрямую приводит нас к СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ.

Все наблюдатели находятся на оси симметрии в момент испускания света. Естественно, женщины не увидят свет, пока они ещё находятся на оси симметрии. В момент, когда они увидят свет, первая женщина будет находиться слева от оси симметрии, а вторая — справа.

Вы можете подумать, что полученный здесь результат очень прост, но этот результат опровергает СУЩЕСТВУЮЩУЮ СПЕЦИАЛЬНУЮ ТЕОРИЮ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ и строит НОВУЮ СПЕЦИАЛЬНУЮ ТЕОРИЮ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ.

КНОПКА 1: Согласно существующей Специальной теории относительности, момент испускания света должен произойти до того, как женщины достигнут оси симметрии, и все наблюдатели должны увидеть момент испускания света, находясь на оси симметрии (см.: Закон Alice, раздел «Путешествие во времени»).

КНОПКА 2: В этом мысленном эксперименте мы ясно увидели, что описанный в абзаце выше сценарий невозможен. Потому что треугольники не могут соприкоснуться до тех пор, пока женщины не достигнут оси симметрии. Если же они достигают оси симметрии, то это уже и есть Закон Alice. Не так ли?

МОЖНО ЛЮБИТЬ ФИЗИКУ, НО НУЖНО БЕРЕЧЬ СВОЙ РАЗУМ.
Существующая Специальная теория относительности умерла в тот момент, когда родился Закон Alice.