Закон Alice и теория относительности

Часть 5

Что такое сокращение длины и пространства и как оно возникает?

Han Erim

23 мая 2011

8 июня 2011 (обновление)

Что такое относительность? Познакомимся с ней.

Относительность возникает из-за существования двух основных правил. Первое правило — электромагнитные волны распространяются в полях тел, а второе правило — скорость электромагнитной волны относительно поля, в котором она распространяется, постоянна (постоянная скорости света c). Если между системами отсчёта существует разность скоростей, то из-за этих двух правил электромагнитные волны при излучении источником деформируются. Формирование деформации изменяет нормальный порядок распределения электромагнитных волн на поле и их энергии. Наблюдательные и измерительные значения, полученные при взаимодействии с такими электромагнитными волнами, отклоняются от нормальных значений на величину деформации. Эти деформационные эффекты и называются относительностью. Кратко можно определить относительность как деформации, возникающие в электромагнитном взаимодействии.

Деформация размеров и пространства

В предыдущей части мы увидели, как относительность приводит к деформации времени. Подобно деформации времени, деформация длины и пространства также является результатом деформаций, возникающих в электромагнитном взаимодействии. Она обусловлена влиянием относительности на наше восприятие, и в результате мы видим тела в деформированном виде. «Деформация длины и пространства» — более реалистичное определение этого эффекта, поскольку можно наблюдать и расширение длины и пространства.

В основе механизма возникновения деформации длины и пространства снова лежат два принципа, связанные с относительностью. Первый — “Ghost and Spring”, второй — «свойство электромагнитных волн образовывать пакеты». Оба принципа я упоминал в разделе «Принципы видения и восприятия в электромагнитном взаимодействии».

Тела занимают объём в пространстве. У них есть ширина, длина и высота. Если информацию, полученную из темы “Ghost and Spring”, обобщить на три измерения (ширина–длина–высота), то легко увидеть, как возникает деформация длины и пространства. Рассмотрим примеры ниже.

Animated Figure 1 В этом примере, где мы смотрим на линейку, наблюдатель неподвижен. Запишем по порядку, как происходит акт видения. Сигнал, вышедший из точки P1 линейки, движется к наблюдателю, используя поле наблюдателя. Когда сигнал достигает уровня другого конца линейки, точки P2, он образует группу со вторым сигналом, излучённым из точки P2 в этот момент. Образовался пакет. Оба сигнала в пакете достигнут наблюдателя одновременно. Когда сигналы достигают наблюдателя, наблюдатель видит линейку. Поскольку линейка и наблюдатель неподвижны относительно друг друга, длина изображения линейки (Ghost) и длина самой линейки (Spring) равны.

Вспомним из темы “Ghost and Spring”: точка, в которой сигнал входит в поле, становится местом, где будет видно изображение. Поскольку мы рассуждаем о длине, мы выполняем ту же операцию для каждого из сигналов, излучаемых с концов линейки. Изображение линейки расположится между точками P1 и P2. Причина, по которой мы «сочетаем» сигналы, в том, что мы вынуждены рассуждать, используя два сигнала, приходящих к наблюдателю одновременно.

Animated Figure 2 Здесь наблюдатель удаляется от линейки. Когда сигнал, вышедший из точки P1, достигает другого конца линейки, в этот момент он образует группу с сигналом, излучённым оттуда. Однако, если обратить внимание, из-за движения наблюдателя точкой входа в поле для второго сигнала становится точка P3, а не P2. Когда сигналы достигают наблюдателя, он видит изображение линейки в интервале P1–P3. Мы видим, что интервал P1–P3 короче, чем P1–P2. Произошла деформация, и в результате наблюдатель видит длину линейки укороченной.

Закон Alice Тела и пространство сжимаются в направлении удаления.

Animated Figure 3 В этом примере наблюдатель приближается к линейке. Мы вычисляем аналогично предыдущему случаю. Наблюдатель увидит изображение линейки в интервале P1–P3. Здесь интервал P1–P3 длиннее, чем P1–P2. Наблюдатель видит длину линейки увеличенной.

Закон Alice Пространство и тела расширяются в направлении сближения.

Animated Figure 4 и 5 В рассмотренных выше примерах мы анализировали движения вдоль оси X. При деформации длины и пространства основной эффект наблюдается впереди и позади направления движения. Однако частичная деформация возникает и вдоль осей Y и Z. Примеры здесь показывают результаты деформаций, происходящих вдоль оси Y.

Мы применяем те же принципы, что и выше. Сигнал, излучённый из точки P1, позже образует группу с сигналом, вышедшим из точки P2. (Построив дугу окружности с центром в наблюдателе, можно определить, когда и где сигналы образуют группу.) В результате, как видно, наблюдатель не будет видеть линейку в вертикальном положении.

Я не использовал здесь линейку, представляющую поле наблюдателя. P1 и P2 — это две точки на поле наблюдателя и они определены в системе отсчёта наблюдателя.

Animated Figure 6

Анимация ниже подготовлена в соответствии с описанными выше принципами. Перетаскивая наблюдателя с помощью мыши, вы можете наблюдать, где и как наблюдатель видит GHOST. Эта анимация точно отражает реальное состояние относительности. Перетаскивая красные контрольные точки, вы при желании можете изменить форму SPRING.

Исходные коды анимации можно скачать здесь: download. Flash CS3 ActionScript 3.0.

Деформация перспективы

Деформация длины и пространства в основном происходит вдоль оси движения. Здесь мы наблюдаем события сбоку. Однако наблюдатель смотрит на Spring спереди или сзади. Анимации здесь выполнены в двух измерениях. Подготовить их в трёх измерениях для меня довольно сложно. Поэтому полностью передать то, что именно видит наблюдатель, здесь практически невозможно. Этот эффект необходимо представлять в трёх измерениях и с учётом перспективы. Здесь мы увидели, по какой причине и каким образом возникает деформация длины и пространства, а также её правила. Это и является главным.

НОВОЕ ДОБАВЛЕНИЕ – 8 июня 2011
Анимация ниже является первой в мире реалистичной 3D-анимацией относительности деформации пространства. Это её вторая версия. Первую версию вы можете посмотреть на YouTube. Однако эта версия значительно лучше. Анимация использует интенсивный код. Перед запуском рекомендуется закрыть другие приложения. Если уменьшить скорость света в анимации, можно более наглядно увидеть возникающие эффекты.

Связь эффекта Доплера с деформацией длины и пространства

Многие эффекты относительности тесно связаны с эффектом Доплера. Степень, в которой происходит деформация длины и пространства, легко вычисляется с использованием доплеровских уравнений.

Актуальные публикации на aliceinphysics.com, связанные с этой частью:

• HAYALET и PINAR (изображение и источник)
• Орбита и специальная относительность
• Эффект Доплера и специальная относительность
• Связь между эффектом Доплера и специальной относительностью

Han Erim