скачать книгу бесплатно
Космологи считают, что собственная скорость движения галактики “Млечный путь” около тысячи км/сек. приблизительно. Как они ее определили – не знаем. А самое главное – относительно чего состоялось определение собственной скорости нашей галактики. Например, относительно нашей соседки – галактики “Андромеда”, скорость нашей галактики равна 150–250 км/сек. С такой скоростью эти галактики визуально как бы летят навстречу друг другу. На самом деле необходимо говорить, что они сближаются. И где-то через 2–3 млрд. лет они столкнутся. Так утверждают космологи. Но каковы собственные скорости каждой из этих галактик?
Как говорят в Одессе – возможны варианты. Если галактика “Андромеда” догоняет нас, то у нее скорость на 150–250 км/сек выше скорости нашей галактики. Если мы догоняем галактику “Андромеда”, то у нее скорость на 150–250 км/сек ниже скорости нашей галактики. Однозначно ответить на вопрос: кто кого догоняет – можно будет, если мы сумеем измерить вектор скорости нашей галактики (находясь внутри галактики) по величине и направлению.
Если окажется, что вектор скорости нашей галактики направлен в сторону галактики “Андромеда”, то это будет означать, что мы гонимся за “Андромедой”. Вариант, что обе галактики летят навстречу друг другу с относительно малыми скоростями (75–125 км/сек – каждая) – логически исключен. Мы утверждали, что наша галактика перемещается во вселенной с прямолинейной скоростью – приблизительно тысяча км/сек.
Итак, мы убедились, что можно говорить (на временном отрезке в 10 лет) о прямолинейной скорости движения Солнца вокруг центра нашей галактики. Также представляется возможным утверждать, что на временном отрезке в тысячи или даже миллионы лет, собственное движение нашей галактики является прямолинейным, а направления векторов скоростей обоих объектов (Солнца и галактики) неизменны в мировом пространстве. Так что векторы скорости таких движений можно сложить. Естественно, по правилам векторной алгебры. Ясно, что при этом, направление суммарного вектора скорости этих движений тоже будет неизменным в мировом пространстве (как минимум, на временном отрезке в 10 лет), а суммарное движение будет прямолинейным. Величина или модуль такого суммарного вектора скорости зависит от взаимного расположения слагаемых векторов. Например, если угол между такими векторами скоростей является прямым, то модуль суммарного вектора скорости можно рассчитать по теореме Пифагора – квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Нетрудно видеть, что в этом случае, угол между суммарным вектором и наибольшим из слагаемых векторов (вектором скорости собственного движения галактики), будет максимальным.
Если такие вектора совмещены и совпадают по направлению, то для определения модуля суммарного вектора скорости, необходимо сложить величины или модули таких векторов. Если они совмещены, но противоположны по направлению, то модуль суммарного вектора скорости равен разности модулей слагаемых векторов. Возможны варианты, когда слагаемые вектора не совпадают по направлению и угол между ними не прямой. Такой вариант наиболее вероятный. А потому заблаговременно рассчитать суммарный вектор скорости нашего перемещения в пространстве – не представляется возможным. К тому же, априори нельзя точно определить каждый из таких векторов по-отдельности. Например, для точного определения вектора скорости Солнца вокруг центра галактики, необходимо знать точное значение периода обращения Солнца, а также точно знать расстояние от Солнца до центра галактики. Скорее всего, величины 230 млн. лет и 26 тыс. световых лет – являются более чем приближенными. В вопросах определения орбиты галактики – дела обстоят еще хуже.
Точно определить суммарный вектор скорости можно только методом его измерения, находясь при этом внутри галактики и вопреки мнению Галилея, Маха и Эйнштейна. Каким образом – чуть позже. Такой суммарный вектор скорости, можно отобразить на графике. При этом, ось абсцисс это – время, а ось ординат – величина суммарного вектора скорости. Такой суммарный вектор отобразится прямой линией, параллельной оси абсцисс.
Относительно других галактик скорость нашей галактики может быть самой различной. Но тогда возникает вопрос, а какова истинная или собственная скорость нашей и любой другой галактики. Автор принципа относительности Эрнст Мах и его верный сторонник Альберт Эйнштейн были убеждены в том, что измерить можно только относительную скорость движения объектов. Что об истинной, собственной скорости движения объектов можно говорить только при наличии в природе неподвижной системы отсчета или абсолютного движения. А поскольку неподвижной системы в природе не существует, в чем были уверены Эрнст Мах и Альберт Эйнштейн, то и нет смысла говорить об абсолютном движении, об абсолютной системе отсчета.
К тому же, утверждение Галилео Галилея о том, что, находясь внутри закрытого объекта, невозможно определить: движется ли этот объект равномерно и прямолинейно или пребывает в состоянии покоя, сильно способствовало усилению уверенности Маха и Эйнштейна в незыблемости принципа относительности. Не совсем понятно, что такое состояние покоя. Нам, вместе с Галилеем, только кажется, что мы можем пребывать в состоянии покоя. На самом деле, наша галактика и мы вместе с ней, куда-то летим с умопомрачительной скоростью.
Состояние покоя можно связать только с неподвижной в пространстве (абсолютной) системой отсчета. Насколько правы были Мах и Эйнштейн, мы узнаем чуть позже. А пока продолжим рассмотрение движения Земли, ее водных, воздушных, космических частей и объектов, пребывающих в таких частях.
Рассмотрим годовое движение Земли вокруг Солнца.
Нас по-прежнему будет интересовать линейная скорость перемещения во Вселенной объектов, расположенных на поверхности Земли, на воде или под водой, в околоземном воздушном и космическом пространствах (обусловленная вращением Земли вокруг Солнца).
Как известно, Земля, в своем движении вокруг Солнца, перемещается по слабо выраженной эллиптической орбите. Почти по кругу, радиус которого равен 150 млн. километров (расстояние от Земли до Солнца).
Период обращения равен 365,26 суток.
Тогда величина (или модуль) линейной скорости Земли равна:
V год.. = 2 * 3.14 *150000000
/ (365.26
* 24
* 3600 сек) = 30 км/сек. (2.5)
Рассмотрим движение Земли вокруг своей оси.
По-прежнему нас будет интересовать линейный вектор скорости некоего элемента Земли или объекта, расположенного на поверхности Земли, под водой или в воздухе. Если такой элемент или объект находится на экваторе Земли, то:
Vэ = 40000 км / (24 часа * 3600 сек) = 0.5 км/сек.
Здесь длина экватора принята равной 40000 км. На полюсах линейная скорость элементов Земли равна нулю. На широтах модуль линейной скорости изменяется по закону косинуса. Например, на 60-ой параллели (широта Санкт-Петербурга), величина линейной скорости точки или какого-нибудь объекта на поверхности Земли, равна – 0.25 км/сек. Поскольку любой объект на поверхности Земли (в том числе и подлодка) одновременно участвуют во всех движениях (суточном, годовом, галактическом), то векторы скоростей перечисленных движений необходимо сложить по правилам векторной математики.
Что получится, если наложить и годовое, и суточное движения Земли на какую-то неподвижную линию, например, на линию, лежащую в плоскости вращения Земли вокруг Солнца? Проекции векторов скоростей годового и суточного движений отобразятся на такой прямой линии в виде синусных кривых. Причем, период колебаний годовой синусоиды равен 365,26 суток, а период колебаний суточной синусоиды равен 24 часам. Что касается величины их амплитуд, то здесь все зависит от взаимного расположения в пространстве четырех составляющих (векторов скоростей суточного, годового и галактического движений) суммарного вектора скорости. При объединении годового и суточного движений, более или менее – все понятно. На синусоиду годового движения (с амплитудой 30 км/сек и периодом 365,26 суток) накладывается синусоида суточного движения с периодом в 24 часа.
Слово “накладывается” надо понимать следующим образом: в каждый момент времени происходит сложение соответствующих такому времени значений векторов скоростей суточного и годового движений. Если мы рассматриваем место на поверхности Земли, которое находится на нулевой широте (экваторе), то для такого места, максимальное значение (амплитуда) синусоиды суточного движения равно – 0,5 км/сек. Если мы рассматриваем место, которое находится на определенной широте, то цифру 0,5 км/сек, необходимо умножить на косинус такой широты, и, полученный результат, помножить на синус 23 градусов, поскольку плоскость экватора и плоскость вращения Земли вокруг Солнца, наклонены друг к другу под углом 23 градуса. Если годовое и суточное движения Земли наложить на линию, лежащую в плоскости экватора, то амплитуда синусоиды суточного движения не изменится (с учетом широты места), а амплитуда синусоиды годового движения изменится за счет умножения на синус 23 градусов. Однако, совершенно очевидно, что суммарный вектор скорости перемещения галактики и Солнца вокруг ее центра, не лежит ни в плоскости экватора, ни в плоскости эклиптики (плоскости вращения Земли вокруг Солнца). Нам интересно, каким образом, синусоиды годового и суточного движения Земли отобразятся на вектор скорости суммарного перемещения галактики и Солнца вокруг центра галактики. Возможны различные варианты.
Начнем с рассмотрения маловероятного варианта, когда такой суммарный вектор лежит в плоскости эклиптики.
В этом случае синусоида годового движения полностью отобразится на таком суммарном векторе. Причем, свое максимальное значение амплитуда синусоиды годового движения (30 км/сек) примет в тот момент, когда вектор скорости годового движения совместится с суммарным вектором и эти два вектора будут одинаково направлены. Минимальное значение амплитуда примет при разнонаправленности этих двух векторов. Имеет смысл запомнить даты на годовом календаре, когда значения амплитуд синусоиды годового движения принимают максимальное и минимальное значения. В дальнейших размышлениях это нам пригодится.
Если суммарный вектор лежит в плоскости экватора, а устройство для измерения скоростей находится на экваторе, то синусоида суточного движения полностью отобразится на таком суммарном векторе (максимальное значение амплитуды такой синусоиды будет – 0,5 км/сек). Если, например, такой суммарный вектор перпендикулярен плоскости экватора Земли, то синусоида суточного движения никак не отобразится на таком суммарном векторе.
Если такой суммарный вектор перпендикулярен плоскости эклиптики, то синусоида годового движения никак не отобразится на таком суммарном векторе. Скорее всего, что такой суммарный вектор с плоскостью эклиптики и плоскостью экватора образуют какие-то углы, значения которых мы не знаем, поскольку не знаем, каким образом плоскость солнечной системы ориентирована относительно плоскости галактики, и под каким углом вектор перемещения галактики ориентирован относительно плоскости галактики. То есть, мы не знаем, каким образом галактика перемещается в пространстве. Летит ли вперед ребром или куда-то падает плашмя.
Но, если мы в каком-либо месте поверхности Земли сумеем построить пространственный суммарный вектор скоростей суточного, годового и галактического перемещений, то это позволит нам определить взаимное расположение всех плоскостей. Например, плоскости экватора, плоскости годового вращения Земли, плоскости вращения Солнца вокруг центра галактики и плоскости вращения галактики вокруг некоего, общего для многих галактик, центра.
Имеет смысл рассмотреть величину методической погрешности на тот случай, когда можно пренебречь учетом линейной скорости при вращении Земли вокруг своей оси. Пусть, величина суммарного вектора, полученного при сложении векторов скоростей перемещения галактики, вращения Солнца вокруг центра галактики, вращения Земли вокруг Солнца, равен – 1000 км/сек. Будем считать, что такой суммарный вектор целиком лежит в плоскости экватора. Тогда, синусоида суточного движения Земли полностью отобразится на таком суммарном векторе. Амплитуда такой синусоиды равна – 0,5 км/сек. Если суточное движение проигнорировать (не учитывать), то получим методическую ошибку в расчетах углового положения в пространстве суммарного вектора всех перемещений, за исключением суточного:
А = (0.5 км/сек.)/1000 км/сек. = 0.0005 радиан = 1.7 угловых минут.
В ряде задач такой незначительной методической погрешностью можно пренебречь и не учитывать вращение Земли вокруг своей оси при определении местоположения движущегося объекта.
Вместе с тем, в информации о линейной скорости Земли при ее вращении вокруг собственной оси, содержится подсказка о широте, на которой находится движущийся объект. Поэтому, при решении навигационной задачи, целесообразнее произвести учет движения Земли вокруг своей оси. Нам осталось рассмотреть орбитальное движение спутников вокруг тяготеющей массы, например, Земли.
Нас по-прежнему будет интересовать вектор линейной скорости спутника. Такой вектор является весьма информативным фактором при определении плоскостных параметров орбиты спутника. Расположен он в плоскости орбиты касательно к траектории спутника. Для круговых и эллиптических орбит вокруг Земли, величина такого вектора скорости спутника варьируется в пределах от 7.2 км/сек. и выше. Если удастся вычленить такой вектор и характер его изменения во времени из суммарного вектора скорости рассмотренных ранее движущихся объектов (галактики, Солнца вокруг центра галактики, Земли вокруг Солнца), то получим информативную измеряемую величину при решении автономной навигационной задачи для спутников. Итак, осталась самая малость: научиться измерять и строить на поверхности Земли (или на подлодках под водой, или на космических аппаратах) суммарный вектор скоростей перемещения галактики, Земли и Солнца. Так сказать, вопреки принципу относительности Маха, Эйнштейна, Галилея.
3. Неподвижная сетка. Ошибочное овеществление пространства и времени
В работах Исаака Ньютона употребляются такие выражения, как, “неподвижная сетка”, “неподвижная решетка”. Что в эти понятия вкладывал великий Ньютон? Он считал, что абсолютным фоном любого движения является пространство. Его пространство было подобно миллиметровке с системой координат, и любое движение происходило как бы на фоне такой решетки. “Абсолютное пространство по собственной природе его и безотносительно к чему бы то ни было внешнему, всегда остается однородным и неподвижным. Исаак Ньютон. 1687 год”.
Австрийский философ и физик, Эрнст Мах, однако, не был согласен с Ньютоном. В конце 19-го века он утверждал, что говорить о движении физического тела можно только в том случае, когда движение фиксируется, наблюдается и измеряется относительно другого физического тела, но не решетки. Что решетка (или сетка Ньютона) – это некий абстрактный вымысел, что за ним не стоит ничего материального. В какой-то степени, Мах был прав. Поскольку Ньютон не обнаружил, не указал на нечто материальное, создающее неподвижную сетку или неподвижную решетку.
Мах и не собирался искать некий материальный объект, пригодный к рассмотрению в качестве неподвижной сетки или неподвижной решетки. Мах полагал, что, поскольку мяч и во Франции, и в Австралии катится по земле одинаково, то пространственная решетка – штука бессмысленная. Единственное, что может влиять на то, как катится мяч, это притяжение. Ребенка, катающегося на карусели, притягивают к себе далекие звезды. Это и есть принцип Маха, гласящий, что “масса, находящаяся там, влияет на инерцию здесь”. Словосочетание “принцип Маха” придумал Альберт Эйнштейн.
Инерция, название которой происходит от латинского слова “лень”, сообщает нам о том, насколько трудно сдвинуть какое-либо тело. Объект, обладающий большой инерцией, сопротивляется попыткам привести его в движение или изменить такое движение.
Итальянский астроном Галилео Галилей еще в 17-ом веке выдвинул принцип инерции: если тело оставить в покое и не прилагать к нему никаких сил, его состояние останется неизменным. Если тело движется, то оно и продолжит двигаться с той же скоростью и в том же направлении. Если покоится, то и продолжит покоиться. Ньютон усовершенствовал эту идею, обратив ее в первый закон Ньютона: “Тела движутся по прямой линии с постоянной скоростью, пока на них не подействует сила, меняющая их скорость и (или) направление движения”.
Заметим, что в первом законе Ньютона нет упоминания слова “покой”, хотя в его работах понятие “покой” – подразумевается. Он утверждал, что неподвижные тела остаются в состоянии покоя, пока и поскольку к ним не приложить силу. После приложения силы, тело начинает двигаться ускоренно, в соответствии со вторым законом Ньютона. По окончании действия силы, тело движется с постоянной скоростью в неизменном направлении.
Покой относителен. Лошадь вместе с телегой могут стоять на месте и никуда не двигаться относительно того дерева или этого столба. То есть, относительно столба или дерева лошадь с телегой находятся в состоянии покоя. Но мы знаем, что и столб, и лошадь с телегой мчатся по просторам вселенной со скоростью –1000 км/сек. Поскольку наша галактика куда-то летит приблизительно с такой же скоростью. Строго говоря, покоя не существует, ибо во вселенной все галактики пребывают в непрерывном движении. Слово “покой” имеет смысл употреблять только в одном случае – при рассмотрении движения относительно неподвижной в пространстве решетки или сетки, которые нам еще предстоит обнаружить.
Могли ли Галилей и Ньютон что-то знать о стремительном перемещении галактики в пространстве? Вряд ли. В те далекие времена Коперник только – только провозгласил гелиоцентричную систему движения планет. Джордано Бруно объявил о множественности миров. Что, дескать, звезды, которые мы наблюдаем в небе, это не звезды, а целые миры, сотворенные Всевышним. Что стало с Джордано Бруно – мы знаем. Такая же участь ждала и Галилея, который всего лишь признал систему Коперника. Говорить, что Галилей, да и Ньютон тоже, знали слишком много о движении галактик, весьма сомнительно. Идею о множественности галактик во вселенной сумел подтвердить Эдвин Хаббл. В 1925 году.
Сформулированная принципом Маха идея относительного движения в противопоставление движению абсолютному, вдохновляла многих физиков, и в особенности Альберта Эйнштейна, который положил мысль об относительности любого движения в основу своих теорий относительности – специальной и общей. Овеществив при этом две наиболее значимые характеристики (или два свойства) движущейся материи – пространство и время. Он не только овеществил эти две характеристики движущейся материи, но и объединил их в один пространственно-временной континуум, способный производить силовое воздействие на движущие объекты. Или обеспечивать притяжение таких объектов друг к другу. Дескать, за счет искривления пространственно-временного континуума. Правда, Эйнштейн не рассказал, что там и каким образом искривляется, и за счет чего происходит силовое, гравитационное притяжение. Но это и не важно. Главное, что мировое научное сообщество надолго проглотило такое миропонимание. Чуть позже мы вернемся к его подробному рассмотрению.
4. Опыты Майкельсона – Морли
Прежде чем приступить к обнаружению материального воплощения неподвижной в пространстве сетки или решетки, мы обязаны рассмотреть известный науке эксперимент Майкельсона-Морли. В конце 19-го века считалось, что вокруг Земли существует светоносный эфир, который наполняет вселенную и служит средой, в которой распространяется свет и другие электромагнитные волны. Альберт Майкельсон (1852–1931) и Генри Морли (1838–1923) решили совместно провести эксперимент, призванный раз и навсегда доказать, что светоносный эфир реально существует.
Майкельсон и Морли использовали интерферометр – оптический измерительный прибор, в котором луч света расщепляется надвое полупрозрачным зеркалом (стеклянная пластина посеребрена с одной стороны ровно настолько, чтобы частично пропускать поступающие на нее световые лучи, а частично отражать их). В итоге луч расщепляется, и два когерентных луча расходятся под прямым углом друг к другу, после чего отражаются от двух равноудаленных зеркал-отражателей, и возвращаются на полупрозрачное зеркало. Результирующий пучок света позволяет наблюдать интерференционную картину и выявлять малейшее запаздывание одного луча относительно другого. Весь прибор был помещен на подушку из жидкой ртути, он был настолько чувствителен, что легко регистрировал движение проезжающих мимо конных экипажей. Изобрел такой интерферометр Альберт Майкельсон.
По замыслу Майкельсона и Морли, Земля проходит через светоносный эфир, поток которого определенно направлен в пространстве, и по мере вращения Земли вокруг Солнца, Земля вместе с интерферометром Майкельсона должна двигаться либо против эфирного ветра, либо сопутствовать потоку эфирного ветра. При этом Майкельсон и Морли надеялись обнаружить десинхронизацию двух когерентных лучей в интерферометре и связать такую десинхронизацию с наличием эфирного ветра.
В течение нескольких лет Майкельсон и Морли проводили свои измерения в любых пространственных направлениях и в любое время года. Светоносный эфир не обнаруживался. При этом они установили, что скорость света (эксперимент позволял им измерять скорость света) не изменяется при измерениях в любых направлениях и в любое время. Разочарованные отрицательным результатом (целью эксперимента являлось обнаружение светоносного эфира), экспериментаторы не слишком сильно задумались над тем, почему скорость света не зависит от движения Земли? Почему не работает принцип сложения скоростей? В соответствии с таким принципом Галилея, скорость света должна была сложиться со скоростью вращения Земли. Эксперимент показывал, что такого сложения не происходит.
Почему скорость света всегда постоянна и не зависит от движения материальных носителей источников света?
Но самый главный вопрос, на который в первую очередь следовало получить ответ, – относительно чего скорость света в вакууме равна 299792458 метров в секунду? Скорость света – это вектор. А любой вектор имеет три параметра или атрибута: направление, величину или модуль и точку отсчета вектора (начало вектора). С направлением все понятно – куда запустили луч света, туда он и летит. Причем исключительно прямолинейно. О так называемом гравитационном отклонении луча от прямолинейности, чуть позже. Величина или модуль скорости света всегда постоянна и указана в этом абзаце. Что касается начала вектора скорости света, то, очевидно, что речь может идти только о точке испускания луча света.
5. Неподвижная сетка – это точки испускания лучей света
Отвечая на вопрос: относительно чего скорость света равна 299792458 метров в секунду (в вакууме), ответ очевиден – относительно точки испускания луча света. Если мы имеем дело с несколькими лучами света, каждый из которых испущен из своей точки испускания, и при этом каждый из лучей света имеет одну и ту же скорость, то напрашивается очевидный вывод: все точки испускания лучей света неподвижны друг относительно друга в мировом пространстве. Другими словами, все точки испускания лучей света, когда-либо и где-либо испущенные во вселенной, неподвижны друг относительно друга и образуют неподвижную сетку. Она и является материальным воплощением неподвижной сетки, о которой говорил Исаак Ньютон и которую не желали обнаруживать сторонники принципа относительности: Эрнст Мах, Альберт Эйнштейн и другие.
В этой связи, примечателен мысленный эксперимент Эйнштейна, над которым он размышлял длительное время. Суть такого мысленного эксперимента.
Летит мальчик, скорость которого равна скорости света. Рядом с мальчиком и параллельно его траектории полета летит первый луч света, естественно со скоростью света. Мальчик достает из кармана фонарик и запускает вперед параллельно первому лучу – второй луч света.
Вопрос: как будет двигаться второй луч, с учетом того, что мальчик тоже летит со скоростью света? Физика ответа чрезвычайно проста. Когда мальчик с помощью фонарика запустил второй луч, точка испускания этого второго луча замерла на месте в мировом пространстве. Точно так же замерла в мировом пространстве точка испускания первого луча, но чуть раньше испускания второго луча.
Обе точки испускания лучей образовали в мировом пространстве неподвижный друг относительно друга дуэт. Относительно которого скорость каждого из лучей равна скорости света. А как быть с мальчиком? Никак. Как говорил Владимир Путин: мухи отдельно, котлеты отдельно. Мальчик полетел дальше, и обоим лучам до него нет никакого дела. Лучи света образуют свой мир или свое пространство (в момент их испускания – до этого их просто не существует), а материальные объекты – свое. И у каждого такого мира или пространства свои правила поведения. Например, для мира материальных (вещественных) объектов справедливо правило сложения скоростей таких различных объектов, разработанное Галилеем. Для мира световых лучей скорость света одна и та же для любого луча, которая возникает мгновенно в момент испускания луча. А мальчика (из мысленного эксперимента Эйнштейна) необходимо долго и нудно разгонять до скорости, близкой к скорости света. При этом мальчик обязательно должен пройти фазу ускоренного разгона.
Эйнштейн заносчиво отзывался об эксперименте Майкельсона в союзе с Морли, дескать, для создания теории относительности, Эйнштейн не нуждался в результатах такого эксперимента. А зря. Практика, практический эксперимент, а не мыслительные эксперименты является критерием истины. Эксперимент Майкельсона-Морли в те времена был, пожалуй, единственным практическим экспериментом, который показал, что скорость света никак не связана с движением вещественных объектов. Отнесись Эйнштейн более серьезно к эксперименту Майкельсона-Морли, то, может быть, он бы не стал слишком сильно абсолютизировать принцип относительности Маха. И, может быть, даже обнаружил неподвижную сетку точек испускания света, а, сомнительная теория относительности, так и не появилась бы на свет божий. Жаль, что Майкельсон и Морли, проводя свой знаменитый эксперимент, прошли мимо обнаружения неподвижной в пространстве сетки точек испускания света.
К вопросу: может ли мальчик из мысленного эксперимента Эйнштейна лететь со скоростью, превышающей скорость света? Такая постановка вопроса не понятна. Как только свет испустился, ему исключительно безразличны мальчики, верблюды, мотоциклы, ракеты, на которых перемещается источник света. Уже через 3.335 наносекунд свет будет находиться на расстоянии 1 метр от источника света, и куда в дальнейшем уедет источник света на верблюде, мотоцикле, ракете или на мальчике из мыслительного эксперимента Эйнштейна – никак не отразится на свете. Через одну секунду свет улетит от точки испускания света на 299792458 метров и уж тем более, ни мальчики с верблюдами и ракетами не окажут никакого воздействия на свет, ни свет не окажет никакого воздействия на мальчиков с верблюдами и ракетами. Тогда не понятно, почему специалисты по теории относительности все время пытаются объединить рассмотрение движений мальчиков, верблюдов, ракет и перемещение света.
Зачем объединять принципиально не объединяемое? И все-таки, может ли физическое тело (тело из вещества) превысить скорость в 299792458 метров в секунду?
6. Ток – это направленное движение не только электронов
Чтобы понять ответ на такой сложный вопрос, давайте немного порассуждаем на, казалось бы, отвлеченные темы. В школе нам рассказывали, что ток – это направленное движение свободных электронов в металлах (проводниках). Однако, электроны перемещаются в проводниках со скоростями в несколько долей миллиметра в секунду. При таких скоростях ток, при расстояниях до потребителя в несколько километров, будет добираться по проводам к потребителю тока в течение десятилетий. Однако, в жизни все выглядит по-другому. Включили рубильник на подстанции, и у потребителя, находящегося от подстанции на расстоянии в 100 километров, через одну миллисекунду с момента включения рубильника, начинают светиться электрические лампочки.
Скорость переноса электрического тока – свыше 100 тысяч км/сек. Почему? Знатоки вам тотчас все объяснят. Дескать, электродвижущая сила (ЭДС) такая, большая. А, что такое эта самая ЭДС? Может быть, это баба Яга, невидимая, пинками гонит электроны с такой приличной скоростью? Увы, в нечистую силу как-то не хочется верить. Остается предположить, что исключительно медленное перемещение электронов дополняет что-то такое, что перемещается в пространстве (в проводниках) с очень приличной скоростью, например, фотоны. Но, тогда, ток – это направленное движение электронов и фотонов в проводнике.
Какова роль фотонов при этом? Во-первых, фотоны передают эстафету движения от предыдущего электрона к последующему. То есть, от предыдущего электрона получают вращательный момент и передают такой вращательный момент последующему электрону. Во-вторых, фотоны упорядочивают движение электронов, то есть обеспечивают построение электронов в колону, таким образом, чтобы векторы моментов вращательного движения (спины) смотрели в пространстве в одну сторону – в направлении движения тока. Если бы электроны и фотоны не располагали моментами собственных вращений (спинами), то никакого электрического тока в природе не существовало бы. Электроны пребывали в проводниках в хаотичном не упорядоченном состоянии.
Ток – это аналог римской фаланги, в которой легионеры (электроны и фотоны) перемещаются в двадцати колонах стройными шеренгами. Отличие в том, что электроны в проводнике выстраиваются в миллионы (или в миллиарды, или в триллионы) колон. Кто ж считал эти колоны? Представьте себе, что легионеры (электроны и фотоны) шагают по полю (внутри кристаллической решетки проводника). Вдруг, откуда ни возьмись, появляется стадо пьяных ежиков (ионов кристаллической решетки), которые бросаются под ноги легионерам (электронам и фотонам). Мгновенно в фаланге наступает хаос. Одни легионеры (электроны) начинают засматриваться под ноги, чтобы не раздавить ежиков, другие нагибаются, чтобы содрать с сандалий раздавленного ежика и так далее. Одним словом, в строю никакого порядка. Сопротивление упорядоченному движению легионерам (электронам и фотонам) резко усилилось.
Мы только что рассказали вам о законе Ома. А, что будет, если на пьяных ежиков (ионы кристаллической решетки) побрызгать жидким азотом, лучше – жидким гелием. Пьяные ежики от удивления замрут на месте, а, ионы кристаллической решетки перестанут колебаться. Если кристаллическую решетку проводника погрузить в жидкий гелий. Упорядоченность в строю резко возрастет, сопротивление движению легионеров (электронов и фотонов) резко уменьшается. Величина тока в проводнике многократно возрастает. Вы не поверите, но мы только что рассказали вам об эффекте сверхпроводимости.
Ключевая роль в возникновении электрического тока, в создании явления сверхпроводимости принадлежит фотонам. К нашему глубочайшему сожалению роль фотонов никак не отображена в законе Ампера, законе Ома, законе Кулона, учениях Фарадея и, даже, в теории Максвелла. Мы мало что знаем о диапазонах частот фотонов, ответственных за проявление электрического тока или эффекта сверхпроводимости. В дальнейшем, мы подробно рассмотрим механизм кулоновского притяжения и отталкивания, механизм магнитного притяжения и отталкивания, роль фотонов в таких механизмах. А, пока, предлагаем читателю поверить, что когда мы говорим о разгоне частицы, например, протона или электрона с помощью магнитного поля, то мы убеждены, что такой разгон осуществляется фотонами.
7. Почему скорость перемещения вещества не превышает скорость света?
Все предыдущие рассуждения о токе, о фотонах нужны нам были, чтобы ответить на вопрос: может ли вещество или частица вещества превысить скорость света? В книге Фрэнка Вильчека (нобелевский лауреат) “Тонкая физика” (на странице 63, рис. 6.1, русское издание) представлен рисунок, на котором изображен протон, летящий в ускорителе. Мы считаем, что перерисовывать такой рисунок нет смысла. Во-первых, потому, что эту книгу и нужную страницу в ней, легко можно найти в интернете, а во-вторых, в этой книге очень много полезной информации для любого читателя.
Фрэнк Вильчек утверждает, что такой рисунок протона скопирован со снимка, полученного с помощью ультрастробоскопа, который и сфотографировал протон, летящий в ускорителе. Протон на снимке выглядит в виде сплюснутого диска, который летит в ускорителе вперед плашмя. По мнению Фрэнка Вильчека, изображение протона в виде сплющенного блина или диска объясняется сокращением Фицджеральда – Лоренца из специальной теории относительности. В чем мы исключительно не согласны с Фрэнком.
Ни Эдвард Лоренц, ни Джордж Фицджеральд с их теорией сокращения в этом случае абсолютно не правы. Протон сплющивается под влиянием воздействия на него двух потоков частиц. Фотонов и нейтрино. Фотоны магнитного поля, втыкаясь в спину протона, гонят его вперед, а, потоки нейтрино, соударяясь с протоном с диаметрально противоположной стороны, мешают продвижению протона вперед.
Протон оказывается зажатым между такими двумя потоками частиц, словно, между молотом и наковальней, что и приводит к сплющиванию протона. Если суммарный импульс фотонов, которые ударяясь в спину протона, гонят его вперед, превышает суммарный импульс нейтрино, которые мешают продвижению протона вперед, то в результате протон ускоренно разгоняется. До тех пор, пока скорость протона не сравняется со скоростью фотонов. В этом случае фотоны уже не в состоянии догнать протон и передать ему свои импульсы. В результате протон летит со скоростью, не превышающей скорость фотонов, а фотоны летят вслед за протоном дружным шлейфом. Все прекрасно.
Вот, только не понятно: почему под воздействием фотонов магнитных полей в ускорителях не разгоняются нейтроны? Скорее всего, причина кроется в том, что вращения протонов, электронов и нейтронов отличаются друг от друга. Это, во-первых. А, во-вторых, фотоны магнитных полей прилетают под некоторым углом к продольной оси ускорителя. Сталкиваясь с вращающимся протоном или электроном, фотоны заставляют их двигаться вдоль продольной оси ускорителя. Наблюдается эффект, близкий к гироскопической прецессии. Воздействуйте на гироскоп силой, направленной в одном направлении, а гироскоп начнет прецессию в другом направлении.
Поскольку вращательные моменты протона и нейтрона, существенно различаются, то фотоны магнитного поля не могут заставить нейтроны перемещаться вдоль продольной оси ускорителя, а, наоборот, отбрасывают их на стенки ускорителя. Может быть, именно поэтому, мы не можем получить термоядерный синтез в ТОКАМАК. Фотоны магнитного поля стягивают плазму в шнур и заставляют протоны перемещаться внутри плазмы, в то время как, те же фотоны или аналогичные им, выбивают нейтроны из плазмы на стенки ТОКАМАК. Без нейтронов, ядра водорода (протоны), не представляется возможным превратить в ядра гелия. Будем надеяться, что мы объяснили, почему вещество, состоящее из триллионов частиц, не может превысить скорость света в вакууме.
Специальная теория относительности по-своему объясняет причину невозможности преодолеть скорость света протоном. Дескать, при приближении скорости протона к скорости света, масса протона возрастает до бесконечности, и, чтобы такой массивный протон разогнать до скорости света, необходимо привлечь бесконечную энергию. На самом деле, эти придумки Лоренца ничего общего не имеют с действительностью. Масса протона и вначале разгона, и при приближении к скорости света, остается неизменной. И переносчиков энергии – фотонов, необходимо ровно столько, чтобы суммарный импульс этих фотонов превышал суммарный импульс из потока нейтрино, которые летят навстречу протону и препятствуют его продвижению. То есть, количество фотонов не должно быть бесконечным.
Ограничение скорости протона или множества частиц в веществе, обусловлено тем, что фотоны не могут догнать вещество. Масса вещества тут не причем. Читатель может спросить: а, причем тут нейтрино? Дело в том, что этих нейтрино в пространстве кишмя кишит. Если в пространстве построить куб (6 граней, каждая грань имеет площадь в 1 квадратный сантиметр), то через каждую такую грань во всех направлениях в секунду проходит свыше 100 миллиардов нейтрино. Кто и как их сосчитал – не знаем. Физики так утверждают. Скорость перемещения нейтрино в пространстве равна скорости света в вакууме.
Участвует ли часть таких нейтрино в передаче импульсов протону или веществу, с тем, чтобы затормозить его движение? Несомненно, иначе нейтрино не обнаружили бы. В отличие от фотона, нейтрино может заносить импульс внутрь вещества на всю его глубину. Поскольку, у нейтрино высочайшая степень проникновения сквозь вещество. Говорят, что нейтрино может протестировать всю структуру вещества.
8. Способ привязки к неподвижной сетке
Читатель может спросить – “Ну, хорошо, допустим, знаем мы, что существует в пространстве неподвижная сетка, состоящая из точек испускания лучей света. Что из того? Что дает нам такое знание? Как пощупать такую сетку? Тем более, что наша галактика летит со скоростью 1000 км/сек, и при этом такая сетка уже через секунду зависает от нас где-то там – вдали на расстоянии в 1000 км”.
Знание о существовании неподвижной сетки позволяет понять, что существует абсолютное движение. Это, во-первых.
Во-вторых, такое знание позволяет скептически отнестись к принципу относительности и к тем теориям, которые абсолютизируют принцип относительности. Например, к так называемой, теории относительности.
И, в-третьих, побуждает к дальнейшим рассуждениям и к поиску неподвижной в пространстве решетки, о которой неоднократно упоминал Исаак Ньютон.
В-четвертых, заставляет искать способ привязки к неподвижной сетке или к неподвижной решетке. А привязаться к такой неподвижной сетке можно. Например, с помощью все того же фотона или света. Цель таких поисков – измерение собственной скорости галактики, вопреки принципу относительности.
Зададимся вопросом: относительно чего, кроме точки испускания света, скорость света равна 299792458 метров в секунду? Очевидно, что относительно любой точки, выделенной (зафиксированной) на траектории, летящего со скоростью света фотона.
Следовательно, любая точка, которую уже преодолел фотон в своем полете по траектории, неподвижна относительно точки испускания такого фотона. А, коль скоро, совокупность точек испускания фотонов образует неподвижную в пространстве сетку, то и совокупность точек, размещенных на траектории летящего в пространстве фотона, но точек, которые фотон уже пролетел, также образует неподвижную или застывшую в пространстве, линию.
Совокупность таких линий образуют в пространстве неподвижную решетку, на которую ссылался Ньютон. Здесь, как и в случае с неподвижной сеткой, мы имеем дело с неким образом или со следом траектории фотона, застывшей в пространстве. Что и какой образ (сетки или решетки), мы будем использовать для измерения и построения вектора скорости объекта, дело вкуса. Мы будем опираться на неподвижную в пространстве абсолютную сетку точек испускания фотонов. Не скроем, что очень сложно понять, каким образом можно опереться на образ неподвижной сетки, на образ, который невозможно потрогать, пощупать, который остался где-то там, в пространстве и где-то там, в прошлом. При этом, материальные объекты (галактика, Солнце, Земля) все время куда-то убегают от неподвижной сетки.
Тем не менее, нам предстоит понять, каким образом привязаться к такой неподвижной (абсолютной) сетке, чтобы развеять сомнения Галилея, Маха и Эйнштейна в невозможности измерить вектор скорости движущегося объекта, находясь внутри такого объекта. Можно и так сказать, что мы должны привязаться к некоему образу, оставшихся и застывших где-то в пространстве и в прошлом точек испускания фотонов. Чтобы обеспечить такую привязку, мы должны создать новую точку неподвижного (абсолютного) пространства. То есть, мы должны запустить очередной фотон и внимательно проследить за его движением. Точка испускания такого фотона обязательным образом войдет в семью других неподвижных точек испускания (в семейство точек, образующих абсолютную сетку).
Не выпуская из внимания наш, вновь запущенный фотон, мы привязываем движение такого фотона к абсолютной сетке. Если, теперь, движение исследуемого нами объекта привязать к перемещению нашего фотона, то мы вправе сказать, что в этом случае, мы сумели привязать движение исследуемого нами вещественного объекта к абсолютной сетке. А, Мах и Эйнштейн уверяли нас, что абсолютной системы не существует, и привязаться к ней не представляется возможным. Что движение одних вещественных объектов можно рассматривать только на фоне других вещественных объектов, согласно их принципу относительности.
Почему мы, очень подробно и долго а, также, слишком нудно уделяем внимание рассмотрению неподвижной сетки, ее образу в пространстве и ее существованию в прошлом? Потому, что считается, что Мах и Эйнштейн – слишком великие гении. Они сказали, что абсолютной системы отсчета нет и быть не может – как топором отрубили. В непогрешимость высказываний Маха и Эйнштейна верят безоговорочно. Вот, и приходится упражняться, чтобы доказать их неправоту.
Итак, мы с помощью абсолютного посредника – фотона, путем внедрения точки его испускания в абсолютно неподвижную сетку, сумели привязать движение нашего материального объекта к такой абсолютной сетке. Абсолютность скорости фотона (света) обусловлено тем, что скорость его движения абсолютна (неизменна) в любой точке вселенной. Следовательно, время, за которое фотон (свет) пробегает одно и то же расстояние, абсолютно (неизменно) на любом одинаковом пространственном отрезке во вселенной. Справедливо и обратное утверждение: отрезок пространства или расстояние, которое пробегает фотон (свет) за одинаково заданное время, неизменен (абсолютен) в любом месте вселенной и в любое историческое время существования вселенной.
Мах и Эйнштейн были уверены в том, что абсолютного времени не существует. Проигнорировать высказывания Маха и Эйнштейна, вместе с их принципом относительности, мы сможем только тогда, когда в наших измерениях и построении вектора скорости материальных объектов, будем опираться на абсолютную (неподвижную) сетку, на абсолютное время перемещения фотона. Вот, теперь, после столь длительных и нудных рассуждений, мы можем перейти к схеме измерения вектора скорости материального объекта.
На рис. 8.1 такая схема представлена.
Рис. 8.1
где: И – точка испускания фотона;
П – точка приема фотона;
V – скорость перемещения материального объекта, например, галактики;
L – строго фиксированное расстояние между точкой испускания фотона и точкой приема фотона;
Т – время перемещения фотона из точки И в точку П;
m – перемещение материального объекта, например, галактики, в течение времени Т;
Ч1, Ч2 – часы, расположенные, соответственно, в точке И, а также, в точке П.
