Как Милева Марич аберрацию света с Допплер-эффектом объясняла
Кто там автор, Марич или Эйнштейн, это не важно на самом деле. Это вообще не важно, что Марич там придумала, но исторически Эйштейн - ихнее всё, поэтому с них и начнем.
В чем физический смысл «теории Эйнштейна»?
Пусть в точке А находится фотоприемник (наблюдатель), а в точке Б - источник света. Если А и Б неподвижны относительно друг друга, то свет из точки Б в точку А добирается со «скоростью света», С. С этим никто не спорит :)
Но что делать, если Б и А в момент испускания света имеют относительно друг друга какую-то скорость? Пусть, для определенности, они движутся навстречу друг другу «вдоль луча света» со скоростью V. Не значит ли это, что наблюдатель зафиксирует поток света, падающий на него со скоростью C+V ?
Здравый смысл говорит, что таки да. Марич-Эйнштейн говорит, что нет.
Почему это важно?
Есть наблюдаемые явления, аберрация света звезд и «эффект Доплера». Это волновые явления, которые объясняются взаимодействием источника света со средой, в которой свет распространяется, а потом света в среде - с приемником. Среду распространения света называют эфиром.
Марич же заявила, что эфир не существует, а свет приходит к приемнику со скоростью, не зависящей от того, движутся источник с приемником в среде или не движутся.
Интересно, что исходя из своего постулата, Марич таки «вывела» в своей теории формулы, которые к тому времени были получены на практике.
Встречайте!
Как так? Как вообще возможно, отбросив эфир и сложение скоростей, получить формулы, которые описывают сложение скоростей в светоносном эфире?
Вот и мне интересно. Если интересно и вам, wellcom!
Итак, нам нужны «найденные в §6 формулы преобразования напряженностей» и «полученные в §3 формулы преобразования координат и времени».
Начнем с 3-го параграфа, он случился у Марич раньше.
Здесь Марич вводит две системы координат, одна из которых смещается (движется) относительно другой вдоль оси Х.
Далее у нее следует отсылка к §1:
Очевидно, надо вернуться к §1 и уяснить, что же это за способ такой особенный. То есть, во всем пространстве координат, движется система или не движется, время определяется по часам, находящимся в начале координат этой системы. Уже интересно, правда? У вас есть, конечно, свои часы! Но время - московское! Очень важная мысль, я бы сказал.
Но, идем в первый параграф, что Марич обоснует в нем?
Определение одновременности! - так прямо этот параграф и называется.
Вот соглашусь. Очень верное замечание. Что такое «время»?
Но, гг присяжные заседатели, напрасно вы будете искать там ответа на вопрос, «что такое время».
Сделайте даме скидку, она попробует ответь на другой вопрос: «что такое одновременность». Вопрос, есть ли какой-нибудь физический смысл в ее рассуждениях, по ее же собственным словам уже лишен смысла, но это мы и так знаем. Нас другое интересует.
Марич проблему видит в том, чтобы «установить время для тех событий, которые происходят в местах, удаленных от часов».
Зачем? У меня есть часы, и я всегда могу посмотреть на свою «маленькую стрелку», не так ли?
Похоже, мы подошли к самой сути «специальной теории относительности», давайте сфоткаем следующий кусок текста полностью.
Итак, в точке А человек при наступлении некоторого события смотрит на свою маленькую стрелку, и видит, что она стоит на цифре семь. И в точке Б другой человек посмотрел на свою маленькую стрелку, там тоже она на цифре семь. Есть ли у нас какие-то основания говорить, что события в точках А и Б произошли одновременно.
Марич говорит, что нету. Невозможно, - говорит, - без дальнейших предположений.
Что-то здесь не то, что-то дамочка зарапортовалась.
Сказано же ведь было (сама и сказала): «Точно такие же часы».
Точно такие же - это буквально значит, что идут одинаково. Если часы идут по разному, это не одинаковые часы. Если одинаковые часы показывают одно время, то это и есть одно время. Что не нравится? Что заставляет здесь хитро-вывернуться?
Вот два мысленных эксперимента.
На равном удалении от точек А и Б происходит вспышка света. В момент, когда она достигает обоих наблюдателей, обе их маленькие стрелки указывают на цифру семь. Вот хоть десять эйнштейнов и пятнадцать нобелевских лауреатов - наблюдатели зафиксировали приход вспышки одновременно. (Кстати, почему семь?)
Второй эксперимент. Наблюдатель Б в начале координат проезжает мимо наблюдателя А и сверяет с ним свои одинаковые часы. Через некоторое время он встречается с проезжающим навстречу наблюдателем В, и они тоже сверяют одинаковые часы. Мой мысленный эксперимент говорит мне, что когда наблюдатель В подъедет к наблюдателю А, и они сверят свои одинаковые часы, обе их маленькие стрелки будут стоять на одинаковой цифре. И когда встретились Б и В, у А стрелка была там же, где и у пассажиров на встречных. Это просто исходное, начальное («дано») условие эксперимента - одинаковые часы, никаких дополнительных предположений не требуется.
Но Марич считает иначе. Какие и зачем ей понадобились «дальнейшие предположения»?
А вот зачем:
...вводя определение, что «время», необходимое для прохождения света из А в В, равно «времени», требуемому для прохождения света из В в А.
Вот зачем Марич потребовалось забыть собственное условие одинаковости часов. Совершенно неочевидное, предполагаемое, никак не установленное физическое равенство скорости света туда и обратно Марич здесь возводит в определение.
Но, опять же, зачем? Это равенство может быть предметом исследований, экспериментов. Но как можно это постулировать? На чем основано это высасывание из пальца вовсе негарантированного физического факта и возведение из него «новой физики»?
Если А = Б, то Б = А? Вы это сериозно? Насчет гениальности мыслительницы?
Может быть, ей стоит каких-нибудь «Начал» Евклида почитать?
В нашем втором мысленном эксперименте так и есть. Для этого не надо ничего наколдовывать о равенстве скорости света туда и обратно. Достаточно, чтобы сначала Б встретился с А, потом с В, а потом В встретился с А. Если у них были одинаковые часы в начале эксперимента, то (если с ними ничего не случилось) такими же одинаковыми они и остались.
Тут девочка просто завралась. Не было у нее никакого опыта для таких выводов. Был постулат: можно установить, вводя определение, что «время»...
Ну, да ладно, «она же девочка». Нам тут важно, что отсылка из параграфа 3 в параграф 1 оказалась лживой.
Нет в параграфе 1 никакого способа определения времени в любой точке по часам в начале координат. Есть только колдовство на тему равенства скорости света из точки А в точку Б и обратно.
Способ не указан, если вы заметили :)
Есть утверждение о скорости света. Но нет ничего о способе убедиться, что часы продолжают идти синхронно. В самом деле, пусть в точке А наблюдатель создает вспышку света, его маленькая стрелка что-то в этот момент показывает. Наблюдатель в Б видит эту вспышку, его стрелка тоже что-то показывает. Вспышка отразилась от зеркальца, вернулась в А, там стрелка показывает еще что-то. И где здесь способ сделать какое-то умозаключение о синхронности часов А и Б? Вы видите? Я - не вижу.
С тем и вернемся в параграф 3.
Интересно, правда? Мы уже успели что-то приписать пространству и времени. А так сразу и не скажешь. Во всяком случае, это первое упоминание о свойствах пространства и времени со стороны Марич.
Однородность времени - это вообще что? Ладно, читаем далее...
Девочкам говорить не будем. Но мне хотелось бы, чтобы среди моих читателей нашлись люди, которые понимают, что набор координат точки в системе, в которой она покоится, не зависит от времени в любом случае, положим мы что-нибудь или не положим. Просто по определению слова «покоящийся». Покоящийся в системе - это значит координаты не зависят от времени. Чтобы ни предположила Марич или кто-нибудь из современных ее адептов.
А вот если мы положим, x' = x - vt, то x' зависит от времени линейно (ну, в предположении линейности :) ).
Я понимаю, уважаемый читатель, тебе уже скучно. Мне тоже. Но я все еще хочу понять, как Марич получила свои «релятивистские» формулы для аберрации и доплера.
Тут надо бы еще заметить, что чуть выше Марич определяет координатами в движущейся системе греческими буковками.
И вдруг те же координаты пишет в латинском алфавите, но x - со штрихом. Наверное, готовится какой-то алгебраический фокус. Ага! Точно, что-то готовится
Сначала мы определим τ как функцию от х', y, z, t.
Вот здесь надо быть внимательным. Совокупность показаний покоящихся в движущейся системе часов! Не хухры-мухры. И ловко ввернуть правило по параграфу 1. Кто там видел какое-нибудь правило, поднимите руку? А кто понял, с чего вдруг одинаковые часы должны идти не синхронно?
Здесь Шахрезада ничего нового не сказала. Скорость света туда равна скорости света обратно. Но теперь это должно быть для движущейся системы. Ну, постулирует, и пусть постулирует. Нам интересно, как этот постулат превращается в нечто совсем противоположное - аберрацию и доплера.
Чтобы найти какой-то смысл (он ведь должен быть, нет?) в следующей выкладке, надо постараться
но пока как-то не хочется. V - это, наверное, скорость света, а v - скорость систем относительно друг друга.
Но если по осям Y и Z системы неподвижны относительно друг друга, то означает следующая фраза?
Тайна сия велика есть. Мы вернемся к ней, если потребуется. Пока впечатление такое, что Шахрезада просто тащится от того, что пишет буквы.
Давайте, пока будем просто помнить, что «функция τ» - это что-то такое, что Шахрезада определяет с какой-то своей внутренней, эзотерической целью.
Вот, удалось в потоке вычленить, что-то с понятным расположением букв:
То есть, здесь написано, что Шахрезада умеет измерять скорость света относительно подвижной системы координат (k - это движущаяся система, так у нее было написано выше), сама при этом находясь в неподвижной системе.
Давайте еще раз, повторенье - мать ученья. Луч света относительно начала координат движущейся системы имеет скорость (V - v), если ее измерять, находясь в неподвижной системе.
Хорошо, просто запомним это. Так говорит Шахрезада.
А! Я понял! Если я неподвижен, то луч света относительно меня пролетает со скростью V. Движущаяся система относительно меня пролетает со скростью v. В результате я могу измерить, что свет относительно подвижной системы движется со скоростью V - v.
Постулат заключается в том, что если в это самое время кто-то пролетает мимо меня в движущейся системе, то он относительно себя измерит скорость света V.
Я измерил - скорость света относительно него (V - v), он измерил - скорость того же самого света относительно него V.
Ладно, звучит довольно последовательно, читаем дальше.
Секундочку! Почему вы это должны показать, если вы это уже постулировали? Да вот же, только что мы читали:
Здесь при τ0 = 0 время «туда» в точности равно половине времени «туда и обратно». То есть факт постоянства скорости света в движущейся системе был постулирован. И если, девушка, вы хотите это еще и «показать», то вы, скорее всего, не очень хорошо понимаете, о чем говорите.
Однако не будем занудами, пусть покажет.
Логично. Нет возражений. Если этот свет пустить вдоль Х, то получим x = Vt
Ага. Другие координаты и другое «время». И то же равенство ε = Vτ
В чем подвох? Если обе части первого равенства умножить на любое, но одинаковое выражение, получим второе равенство. И они оба будут верны. Именно это нам так долго хотела рассказать Шахрезада?
Давайте, вернемся чуть-чуть назад, вот сюда, к «формулам преобразования»:
Вот, есть формула, которую вывела для нас Шахрезада:
Для епсилон и тау в этой формуле та же самая Шахрезада предложила нам «формулы преобразования», которые мы сюда подставим и сразу сократим какие-то левые коэффициенты:
Теперь, чтобы получить
необходимо, чтобы сумма двух крайних правых членов была равна нулю. То есть, необходимо, чтобы они были равны друг другу, вот так:
Заметьте, это не я придумал. Это - в точности то, что написала Милена Марич для своего мужа, чтобы он отнес это в почтенный физический журнал.
Чувствую, надо немножко прерваться, чтобы по достоинству оценить этот результат.
В левой части - расстояние, на которое сместилась подвижная система координат относительно неподвижной. А в правой?
Ок. Продолжение, подразумевается, следует.