Релятивистская механика: новый взгляд по-старому

Ткачёв Виктор Григорьевич

То есть для физики лучше рисковать отбросить и действительную доказанность несуществуемости чего-то, чем легкомысленно доверяться поверхностным доказуемостям, тем рискуя оказаться при попранности одной из мироустроенческих истин, которая в существуемости того чего-то. Казалось бы, как так? Ведь доказанность несуществуемости того чего-то - тоже мироустроенческая истина, а потому должна быть не менее нам дорогою! Почему же риск потерять эту истину более предпочтителен, нежели риск потерять истину противоположную (ну, истину в лице существуемости того чего-то для мира)? А потому, что доказываемость отсутствия чего-то - как процесс неравноценна доказываемости его присутствия. Действительно, в первом случае доказывается пустота, а потому всегда уместен довод, что не заметил наполнения из-за несовершенства привлечённых средств (например, из-за недостатка разрешающей способности употреблявшихся оптических приборов), тогда как во втором доказывается наполнение, и возможный довод против доказанности - другой: он в возможности привлечёнки неадекватных средств, которые способны обнаружить то, чего нету (ну, обнаруживают нечто другое вместо того, что искалось, а ты это другое принимаешь за искавшееся, тем оказываясь при "доказанности" его существования, того искавшегося). Тип возможного довода против доказанности - он разнится в двух этих случаях, и на этом всё основывается. Привлечённость неадекватных средств как довод против найденности - нуждается в доказательстве, а привлечённость средств несовершенных

как довод против ненайденности - не нуждается, уместным доводом выступает априорно. То есть не можем "ставить на одну доску" существующее априорно - с имеющим право существовать только по доказанности. Первое - сильнее! А потому и доказанность отсутствия чего-то - обладает в научной логике на ступень меньшими правами, нежели доказанность его присутствия. Соответственно и рисковать первой предпочтительнее, нежели второй. (Разумеется, это при так называемых прочих равных: при равенстве научных сил, бросавшихся на каждую из доказуемостей, и так далее.)

Разводившаяся выше логика зело применима в дилемме существуемости - несуществуемости эфира. Согласно ей, должны пока отдавать предпочтение его существуемости. Но разводилась та логика всё ж не ради этой дилеммы. А из-за принятости так называемой относительности одновременности - как понятия, дорогого сердцу современных физиков. Ведь доказываемость её наличия в мирозданьи - это как раз доказываемость несуществуемости: несуществуемости одновременности неких событий для кого-то одного - при существуемости её для кого-то другого. И поскольку к доказываемостям подобного сорта надо быть повышенно придирчивым, как мы показали, то и будем. С этой целью обратимся к главному мысленному эксперименту, который как "доказательство" постоянно тиражируется в текстах релятивистской тематики. Со следующего абзаца я приведу одну из таких протиражированностей, взятую из неплохой научно-популярной книжонки.

"Чтобы понять, как это может быть, давайте вслед за Эйнштейном проделаем мысленный эксперимент. Снова обратимся к двум лабораториям, одна из которых расположена в чистом поле, а другая в вагоне движущегося поезда.

Пусть на передней и задней стенке вагона имеется по лампочке. Физик-наблюдатель движущейся лаборатории находится посредине вагона, как раз между лампочками, на равном расстоянии от каждого источника света.

Эксперимент построен так, что вспышки света от этих лампочек достигают "поездного" и "полевого" физиков строго одновременно, а именно в тот момент, когда они поравняются друг с другом. Какие выводы должен сделать из этого наблюдения каждый из экспериментаторов?

Физик в вагоне может рассуждать так: "Поскольку сигналы были посланы источниками, находящимися от меня на равных расстояниях, и пришли одновременно, значит, и испущены они были строго одновременно".

Физик в полевой лаборатории имеет полное право прокомментировать описываемое событие несколько иным образом: "Когда середина вагона поравнялась со мной, обе лампочки были от меня на одинаковом расстоянии. Но свет был испущен ими несколько ранее момента, когда меня достиг - ведь как-никак световые лучи имеют пусть и огромную, но конечную скорость. Отсюда логично предположить, что в момент испускания света передняя стенка вагона была ко мне ближе, чем задняя. А так как свет от обоих источников распространяется с одинаковой скоростью, получается, что лампочка на задней стенке вспыхнула раньше, чем на передней..."

В итоге вслед за нашими физиками мы должны будем прийти к выводу: одновременно или неодновременно случились некие события, зависит от того, с какой точки зрения мы будем их рассматривать. Если с точки зрения двигавшегося физика, то лампочки вспыхнули одновременно; если с точки зрения физика, находившегося неподвижно, то нет".

Ну что сказать? Имеет место передёрнутость, которую почему-то не замечают. Чтобы её понять, сначала решим вопрос организации одновременной зажигаемости лампочек. Единственно корректное, что тут приходит в голову, это поставить батарею и кнопку в месте нахождения вагонного наблюдателя, то есть в центре вагона. Тогда тот наблюдатель жмёт на кнопку, э.д.с. батареи со скоростью света распространяется по проводам в обе стороны вагона, и, проходя равные расстояния в половину его длины за одно и то же время, тем самым одновременно (уж во всяком случае, для того вагонного наблюдателя) зажигает лампочки на торцах вагона. Плюс используем экспериментальный вариант, когда лампочки зажигаются в момент поравнявшести вагонного наблюдателя с полевым - то есть, при равноудалённости каждого из наблюдателей от обеих лампочек. Для этого "вагонный" должен, не доходя "полевого", подобрать момент нажатия кнопки такой, от которого до момента поравнявшести наблюдателей столько времени, сколько надо электродвижущей силе для дохода от батареи до лампочки. Подобный момент можно рассчитать, если скорость поезда постоянна и ты её знаешь, зная также скорость распространения э.д.с. в проводах и полудлину вагона. А рассчитав, наметить его вешкой, что вдоль пути сдвинута от "полевого" в сторону, противоположную ходу поезда: поравнявшись с этой вешкой, "вагонный" и должен будет нажать кнопку.

Есть, правда, одна закавыка. Распространение э.д.с., как и света, штука тонкая. Если вдруг э.д.с. не смещается вместе со смещением проводов (вдоль рельсов, из-за хода поезда), распространяясь по независимому от системы "поезд" мировому каналу, то к лампочке на заднем торце она - по нажатии кнопки "вагонным" - придёт раньше, чем к лампочке на переднем, ибо задний будет на неё наезжать, а передний - от неё убегать. Так что на всякий случай можно предложить более надёжный вариант. Посадить на торцах по ассистенту - каждый при батарее с лампочкой. А вдоль пути, с двух сторон от "полевого" в симметричности ему, поставить по вешке - с расстоянием между вешками в длину вагона (как и расстояние между торцевыми ассистентами). Тогда каждый ассистент поравняется со своей вешкой в момент, когда "вагонный" поравнялся с "полевым", и им останется только нажать на кнопку батареи - находясь строго против своей вешки. Момент нажатия кнопки считаем моментом загоревшести лампочки (лампочка ведь может стоять прямо на батарее!), что и оказывается загоревшестью лампочек с выполненностью нашего условия - чтоб в момент поравнявшести "вагонного" с "полевым".

Итак, всем этим лампочки зажглись в момент поравнявшести наблюдателей, и тогда свет от них достигает тех наблюдателей в моменты, когда вагон прошедш немного вперёд - по ходу поезда, и "полевой" уже не напротив "вагонного", а напротив той или иной точки вагона, что ближе к заднему торцу. Употребляя понятие "моменты", мы это к тому, что свет достигает наблюдателей не в один момент, а в разные: "полевого" - позже. Ибо в момент включения света, какую лампочку ни возьми, расстояние от неё до "вагонного" есть большой катет прямоугольного треугольника, а от "полевого" до неё - гипотенуза того же троеугольника (то есть - большее). И положение "полевому" не выправляет даже и апелляция к релятивистскому замедлению времени у "вагонного": свет в вагоне, с точки зрения "полевого", медленнее обрабатывает расстояние в пол-вагона (ну, фигурально скажем, на секунду времени "полевого" приходится пол-секунды ходовой работы того вагонного света), но зато и расстояние ему - с той же точки зрения - надо покрыть всего лишь половинное - из-за релятивистской ужатости вагона по своей продольной оси вполовину от своей длины при стоящем поезде. Это всё, впрочем, не важно, это мы лишь для полноты картины - чтоб читатель основательно "врубился" в происходящее. А важно то лишь, что пусть в разные моменты, но каждый из наблюдателей свет от обеих лампочек замечает

одновременно. Имея здесь и логическое право на основании того заключать для себя об одновременности их зажёгшести. В самом деле, наблюдатели ведь физики, и знают о независимости скорости света от скорости что источника - по отношению к его наблюдателю, что наблюдателя - по отношению к его источнику. Знакомы, то есть, с опытом Майкельсона - Морли. "Вагонный" имеет источники, покоящиеся относительно него в момент испускания, зато сам он вроде как набегает на луч от переднего торца и вроде как убегает от луча, что идёт с торца заднего (пишу "вроде как", поскольку от светолуча хоть и убегаешь, но выступаешь ни на йоту не убежавшим, и то же самое с набеганием). У "полевого" же всё наоборот: сам он относительно лучей стоит (а лучше бы сказать - квазиотносительно, поскольку, как мы только что видели, относительность вещественных предметов к свету - не совсем то, что друг к другу), зато передний источник в момент испускания убегает от него (со скоростью поезда), а задний на него набегает с той же скоростью. Однако ни то, ни то ничего не меняет, как знают наблюдатели (своё, например, набегание на луч или убегание от него понимая лишь житейской иллюзией), так что всё определяется только расстояниями до них от источников в момент светоиспускания. А расстояния тогда равны и между "вагонным" и каждой из лампочек, и между "полевым" и каждой из них. Отсюда и право и того, и того наблюдателя заявить об одновременности зажёгшести лампочек, ежели зафиксирует одновременный приход от них к себе света. Вот мы и обнажили передёрнутость! Ведь здесь скоростные характеристики наблюдателей разнятся так же, как и в случае, описанном в приводившемся отрывке из книги, однако относительности одновременности для них, наблюдателей тех, не появляется. Так что же это за относительность такая, что в одном случае имеется, а в другом, тождественном ему, нет?! Вот то-то...

Уже ск'aзанного было бы достаточно, но напрашивается сказать и больше. Ни о какой относительности одновременности не имеем права заявлять и в исходящести из случая, что приведён в отрывке. Поскольку "мысленно экспериментирующими" там поставлено в принципе невыполнимое требование. Если лампочки для "вагонного" зажигаются одновременно, то оттого лучи их просто не способны выступить для "полевого" вместе достигающими его в момент, когда он поравняется с "вагонным"! Взяв установкой, что реализуется этакое невозможное, те "мысленно экспериментирующие" и приходят к заключению об относительности одновременности для тех двух наблюдателей. В самом деле, условие прихода луча к "полевому" именно при поравнявшести его с "вагонным" - оно требует испуска света до поравнявшести (как раз настолько до, сколько требуется свету для покрытия расстояния от лампочки до "полевого"), но без поравнявшести расстояния от "полевого" до лампочек различны, так что подгадать можно только под одну из них: момент прихода света к наблюдателю, как мы уже показывали, определяется только расстоянием от него до лампочки в момент её загорания, ежели тот наблюдатель неподвижен по отношению к месту загорания, и поскольку "полевой" именно таков, так как не движется относительно ж/д полотна, то разные удаления его от лампочек дадут ему и разные моменты светоприхода от них. (Место загорания есть точка в пространстве, висящая над ж/д полотном, и "вагонный" от подобной, что с заднего торца, удаляется - в силу ухода вперёд вместе с поездом, и к подобной, что задаётся лампочкой переднего торца, приближается - в силу того же. Однако, в определённом смысле тоже можно говорить о его неподвижности по отношению к месту загорания любой из лампочек. В том смысле, что неподвижен он, так сказать, по отношению к природному явлению света из того места. Действительно, отсутствие эфирного ветра вполне ведь может быть страктовано как выступаемость условной светоносной среды слитою с движущейся лампочкой. То есть - как движущесть её вместе с нею, а значит и с "вагонным". Это движущесть, "влекущая" с собой место загорания. В том смысле, что влечётся та его - как точки физического пространства - ипостась, что "расположена" в светопереносящей среде.) Итак, в момент поравнявшести наблюдателей - в принципе лишь от одной из лампочек способны обеспечить мы приход луча к "полевому"! Обеспечивается он подбором упреждающего момента загорания этой лампочки, то есть в конечном счёте - подбором момента нажатия кнопки "вагонным". Поравнявшесть наблюдателей момент сей должен упреждать настолько, чтоб компенсировать и время распространения э. д. с. по проводам, и время хода светолуча к "полевому". Это если реализуем техвариант без ассистентов на торцах, считая его годным; а если нет, то вполне можно рассчитать по вешке на ассистента, асимметрично расположенные по обе стороны от "полевого" на расстоянии друг от друга в длину вагона - в равенство расстоянию между ассистентами: тогда ассистенты достигают вешек в один и тот же момент (во всяком случае, одновременно и для "вагонного", и для "полевого"), и нажав в нём каждый на свою кнопку, дают соответственно одновременное загорание лампочек при нужной недошедшести "вагонного" до "полевого".

Так что, как видим, единственное, что можем сделать, это рассчитать момент нажатия кнопки "вагонным", да через нажатие то довести луч от передней лампочки (от передней именно, с задней не получится, к слову уж сказать) до "полевого" в требующийся опытом момент его поравнявшести с "вагонным" (как момент заполучения последним лучей от обеих лампочек), - а уж в некий последующий момент "полевой" получит луч и от задней лампочки, из того разнобоя сделав вывод об их одновременной зажёгшести (если будет знать длину вагона, временной промежуток разнобоя да скорость поезда и света). Это будет его вывод о своей находящести при световой иллюзии неодновременности, порождённой конечностью скорости света! Световая, она же и зрительная иллюзия! Вот оно как. "Вагонный" же, получая здесь лучи от лампочек одновременно, находится при праве на основании того считать, что они одновременно и зажглись. То есть как физик-теоретик не находит возможным находить себя при иллюзии одновременности загоревшести лампочек. Ну, а совпадение момента светоприхода к нему от лампочек с моментом получения "полевым" света от передней ламочки - оно оказывается достигнутым такой удалённостью "полевого" от ж/д полотна, при которой расстояние его до передней лампочки на момент её зажигания равно полудлине вагона, как и до "вагонного" от неё в тот момент. Это вполне можно подобрать, поскольку то момент, когда "вагонный" недошедш до "полевого", и стой последний впритык к полотну, он был бы ближе к передней лампочке, нежели "вагонный". А так мы его отодвигаем от полотна, тем необходимо и достаточно увеличивая его расстояние до той лампочки. Но этим и всё, что мы можем реально сделать. Где же в такой реальности относительность одновременности для наблюдателей? Не просматривается!

Для тех, кто ещё не всё понял, слегка переизложим "техническую кухню". Ежели обходимся без операторского посредничества "вагонного", так ставим лампочки на батареи с кнопками, сажая за каждую по оператору. Тогда для случая, когда нужно светоиспускание лампочек в момент поравнявшести наблюдателей, сгодится поставить вешки, разнесённые на длину вагона, и так, чтоб "полевой" пребывал посредине меж ними. А операторам дать наказ жать на кнопку по поравнявнешсти со своей вешкой (оператору переднего торца вагона придётся пропустить первую встреченную вешку, как ясно). Для случая же, когда необходима загораемость лампочек та, при которой свет от передней доходит до "полевого" в момент его поравнявшести с "вагонным", вешки должны стоять смещённо по отношению к "полевому": та, что со стороны прихода поезда, должна быть дальше от него, нежели та, что с противоположной стороны. А насколько дальше - это можно посчитать, и достаточно будет знаемости лишь скоростей поезда и света. Однако расстояние между вешками по-прежнему должно будет остаться равным длине вагона.