А не замахнуться ли нам на Альберта нашего Эйнштейна (Замедление времени)

 Примерно год назад я показал своим внукам короткий советский документальный черно-белый фильм про специальную теорию относительности Эйнштейна. А этим летом на даче, после какого-то спора с пацанами, ко мне подошёл внук и спросил (видимо в подтверждение своей правоты): "А время ведь замедляется?".
Я попробовал, не заглядывая в телефон, своими словами повторить ему всю логическую цепочку, изложенную в фильме, и понял, что либо с ней, либо с моей логикой что-то не так.
Внуку я конечно прокрутил еще раз кино, а сам после этого более серьёзно занялся фильмом. Для начала я убедился, что логика фильма полностью соответствует логике мысленного эксперимента, описываемого в книгах об Эйнштейне. Несмотря на осовременивание условий проведения эксперимента - полностью соответствует.
Затем сравнил то, как я пытался объяснить внуку замедление времени и как это сделано в фильме и понял, что в эксперименте Эйнштейна есть очевидная ошибка (или очевидный обман), которая (который) и приводит к выводу о замедлении времени!
Сначала нужно посмотреть фильм.
Для удобства выделим в фильме три важных части.
Когда ниже речь будет идти про какую то из них, надо обязательно просматривать её ещё раза по два (части короткие - это не трудно).

Часть 1.
В первой части (с 5:55 до 7:05) говорится о том, что свет обладает удивительным свойством: скорость его распространения не суммируется со скоростью ИСТОЧНИКА, испускающего этот свет.

Часть 2.
Наиболее важный момент в этом фильме (с 7:30 до 12:15). Проводится мысленный эксперимент по распространению света, испускаемого из источника, находящегося в середине вагона к двум датчикам, находящимся в концах вагона, которые, по прилету к ним света, открывают двери. Вагон движется со скоростью, соизмеримой со скоростью света. И есть две группы наблюдателей, одна в вагоне, другая на перроне. Этим мысленным экспериментом доказывается, что скорость света не суммируется ещё и со скоростью ПРИЁМНИКА света; а просто у того, кто движется, время замедляется. И чем больше скорость, тем больше замедление времени. Таким образом скорость света назначается абсолютным максимумом скорости, который нельзя превысить, относительно чего бы эта скорость не измерялась.

Часть 3.
С 9:55 до 12:20. Очень наглядное (на спичечных коробках) обобщение по Части 2 с озвучкой главного вывода (время для наблюдателя в движущемся поезде идет МЕДЛЕННЕЕ, чем для наблюдателя на перроне).

Про Часть 1:
Когда я смотрел фильм, сначала мне резанула ухо "удивительность" и "уникальность" свойства скорости света не суммироваться со скоростью источника. Ведь для света, являющегося одной из разновидностей электромагнитных волн, а значит тоже волной, это должно быть нормой, как и для всех известных мне волн, как продольных, так и поперечных. Все они распространяются не прибавляя к своей скорости скорость их источника, если среду их распространения не перемещать вместе с источником. Скорость распространения волн постоянна относительно среды их распространения, суммируется со скоростью перемещения самой среды и зависит от свойств среды.
Волны на воде не побегут по волной глади быстрее, если, создающий их например ударом палки по воде, человек сделает их не сидя на мосту, а проезжая по этому мосту на велике. Это пример поперечных волн.
Если одновременно стрельнут в воздух из пистолетов два человека, когда один из них будет проноситься мимо другого на мотоцикле, то хлопки одновременно долетят до слушателя, находящегося например в 500 метрах от стоящего на месте стрелка. Мотоциклист после производства выстрела может даже обогнать оба хлопка, если врубит форсаж. Это пример продольных волн.
Вообще волна, это возмущение какой-либо среды, в которой это возмущение распространяется. А скорость волны, это скорость распространения этого возмущения относительно этой среды и зависит она от свойств среды, а не от скорости источника, создавшего её.
С электромагнитными волнами (в том числе и светом) всё может быть сложнее.
Пока у меня есть два предполагаемых варианта того, как они распространяются:
Вариант 1. Им, как и остальным волнам, необходимо наличие электромагнитного поля в качестве среды, в которой они распространяются.
Вариант 2. Они самодостаточны и им не нужна среда распространения, могут распространяться в абсолютном вакууме (в котором нет вообще ничего, ни вещества, ни полей, ни энергий, т. е. отсутствует материя), так как сами порождают перед собой со скоростью распространения поочередно электрическое и магнитное переменные поля, а на существующие электромагнитные поля и любые другие среды им почти полностью "наплевать".
По Части 1. пока достаточно. Теперь по Части 3.
При просмотре части 3 создается полное ощущение ясности умозаключений и правильности главного вывода. Сами условия проведения опыта упрощены:
Свет испускается не из середины вагона, а от задней (по ходу движения) стенки вагона, где находится и наблюдатель, в сторону датчика передней двери. Для вагонного наблюдателя свет при движении от источника до датчика открытия дверей проходит ровно длину вагона, а для перронного наблюдателя из-за убегающей от него передней стенки вагона вместе с датчиком длину вагона с гаком. То есть свет за одно и то же время с одной и той же скоростью проходит разное расстояние для разных наблюдателей. В результате вывод:
"у вагонного наблюдателя время идет МЕДЛЕННЕЕ, чем у перронного".
Все просто, красиво, железобетонно! Но есть ощущение неполноты эксперимента.
А что будет, если наблюдателя и источник света расположить не у задней, а у передней стенки вагона и направить свет к датчику не передней, а задней двери? Наверняка то же самое! Проверяем.
Для вагонного наблюдателя свет пройдет ту же самую длину вагона, что и в предыдущем эксперименте. А для перронного наблюдателя длину вагона без того же гака, так как задняя стенка вагона с датчиком бежала навстречу свету. То есть свет вновь за одно и то же время с одной и той же скоростью проходит разное расстояние для разных наблюдателей. Но вывод теперь "немножко" другой:
"У вагонного наблюдателя время идет БЫСТРЕЕ, чем у перронного".
Железобетонность треснула и закачалась.
В движущемся вагоне два мужика. Один в конце вагона смотрит вперед по ходу поезда, другой у передней стенки вагона смотрит назад. И из-за ЭТОГО У ПЕРВОГО ВРЕМЯ ИДЕТ МЕДЛЕННЕЕ, А У ВТОРОГО БЫСТРЕЕ, ЧЕМ У МУЖИКА, СТОЯЩЕГО НА ПЕРРОНЕ.
Как то не серьёзно.....
Надо бы попристальнее приглядеться к Части 2.
Теперь по части 2.
Когда я СМОТРЕЛ Часть 2. фильма, все было нормально - время для едущего в поезде наблюдателя должно замедлиться, по сравнению с наблюдателем на платформе.
Но, когда я мысленно пытался построить эту же логическую цепочку, не глядя на экран, у меня шёл какой то сбой - мой мозг " возмущался".
Сначала я мысленно заменил фонарь, постоянно генерирующий лучи света после включения, на фотовспышку.
Затем я мысленно заменил свет на звук, распространяющийся в воздухе вагона, а датчики, работающие от света, на датчики, срабатывающие по прилету звука.
Со звуком как то все нагляднее и легче представимо. Мы в жизни с особенностями распространения звука сталкиваемся постоянно, знаем что он обгоняем, замыкаем в объеме, относим ветром и т.д. А, если не в чем, то и нераспространяем.
В Части 2 с 8:05 до 8:25 мы наблюдаем одну картинку распространения света (звука).
Назовем её "А".
С 9:23 до 9:32 мы видим другую картинку распространения света (звука)
Назовем её "Б".
Главное, на что надо смотреть на картинах "А" и "Б", это поведение точки, из которой в момент выстрела (или вспышки света) начинал движение звук (свет).
По фильму, это одно и то же событие, но происходящее по разному, для неподвижного наблюдателя на перроне и подвижного в вагоне. И очевидный вывод - у подвижного время замедляется. Правда есть один маленький вопросик к картине "А": почему вопреки Части 1 разрешено суммироваться скорости света со скоростью поезда?
Теперь переходим полностью на звук. Источник звука - стартовый пистолет. Один выстрел.
Рассмотрим две ситуации:
Первая: вагон хорошо закрыт со всех сторон, сквозняков нет, воздух внутри вагона неподвижен относительно стенок, потолка и пола вагона и самого наблюдателя в вагоне. При проезде мимо платформы с неподвижным наблюдателем бухаем из пистолета. Среда, в которой звук после выстрела стартового пистолета будет распространяться, движется вместе с вагоном с той же скоростью, что и вагон. Выглядеть это будет как картина "А". Двери откроются одновременно. Причем как для наблюдателя в вагоне, так и для наблюдателя на перроне. Никакого замедления времени.
Вторая: у вагонов снимаются все стены и потолок, остаётся только пол на колесах. Наблюдателя в вагоне, чтобы не сдуло, прикрываем, каким-нибудь экраном-обтекателем. Пистолет, датчики звука и двери оставляем на тех же местах, что и до демонтажа стен и потолка, для чего используем тонкие стойки обтекаемой формы, установленные на полу вагона.
Ждем штиля и медленно разгоняем поезд до той же скорости, что и в первой ситуации. Поезд едет в неподвижном относительно жд платформы воздухе. Подъехав к неподвижному наблюдателю бахаем из пистолета. Точка, в которой был пистолет в момент баха, остается вместе со стоячим воздухом на своем месте. Звук от этой стоящей точки летит к датчикам в противоположные стороны. Наблюдатель в вагоне, пистолет и двери с датчиками продолжают двигаться вместе с вагоном, при этом передняя дверь и стойка с датчиком убегает от догоняющего бабаха, а задняя бежит на встречу своему бабаху. Выглядеть это будет, как картина "Б". Задняя дверь открывается раньше, передняя - позже. Для обоих наблюдателей.
Замедления времени нет.
Вывод о замедлении времени для одного из наблюдателей появляется только тогда, когда вагонный наблюдатель едет в закрытом со всех сторон вагоне, везущем вместе с собой неподвижную относительно него среду, в которой распространяется волна; а перед перронным наблюдателем проезжает в неподвижной относительно него и платформы среде, в которой распространяется волна, поезд без стен и потолка. И это одновременно. Это, естественно, абсурд. Либо среда распространения волны движется вместе с вагоном для всех наблюдателей, либо нет, и тоже для всех наблюдателей.
Но может со светом не так? Может он особенный?
Да, свет и другие виды электромагнитных волн особенные и даже очень. По их распространению у меня много вопросов, на которые я пока не нашел ответов.
Когда мы говорили о Части 1. фильма, я описал два предполагаемых варианта распространения электромагнитных волн.
Если верен Вариант 1., то возникает несколько вопросов:
- какое это поле? (поле вагона, движущееся вместе с ним; поле земли, движущееся вместе с ней; поле солнечной системы, движущееся вместе с ней; поле галактики, движущееся вместе с ней; поле вселенной, наверное неподвижное);
- можно ли кусочек этого поля запереть в вагоне и заставить двигаться вместе с поездом, и в результате увидеть картину "А" или
это поле не "замечает" идущего через него вагона и стоит неподвижно относительно платформы, как в картине "Б"?
Если верен Вариант 2., то вопрос один:
"Относительно чего электромагнитная волна распространяется с абсолютной скоростью 300000 км/сек?"
Так как сейчас мы разбираемся только с замедлением времени, то точного ответа на поставленные вопросы нам в общем то и не надо, как бы странно это не звучало. В фильме уже всё "решено":
- вариант распространения волн - Вариант 1.
- для наблюдателя в вагоне картина "А"(кусочек поля закрыт в вагоне и движется вместе с ним);
- для наблюдателя на перроне картина "Б"(поле не "замечает" проезжающего через него вагона и стоит неподвижно относительно платформы);
То есть в мысленном эксперименте Эйнштейна среда, в которой распространяются электромагнитные волны, ОДНОВРЕМЕННО СТОИТ НА МЕСТЕ И ДВИЖЕТСЯ СО СКОРОСТЬЮ ПОЕЗДА БЛИЗКОЙ К СКОРОСТИ СВЕТА в зависимости от того, откуда на неё смотрят наблюдатели, что является ошибкой, алогичностью, глупостью, обманом (что выбрать, стоит подумать). В фильме это одномоментное наблюдение абсолютно разных картин распространения волн выглядит перескоком с одной картинки на другую в 8 мин 55 сек.
А должна эта среда либо стоять на месте относительно перрона для всех наблюдателей, либо двигаться с вагоном, но тоже для всех наблюдателей.
Конкретно в этом фильме с учетом условия Части 1 (скорость световой волны не суммируется со скоростью источника света) для всех наблюдателей должна быть Картина "Б". А наблюдатели в вагоне должны немного удивиться неодновременному открытию дверей (особенно если у них зашторены окна, а ход у поезда мягкий и плавный, и они не заметили, как разогнались до такой скорости), но, немножко подумав и замерив разницу во времени открывания дверей, взять да и рассчитать скорость поезда.
А если верен Вариант 2. распространения электромагнитных волн, то такая среда вообще не важна и точка, из которой был пущен свет, должна оставаться неподвижной относительно абсолютного пространства. Это пространство безгранично, находится в абсолютном же покое, состоит из абсолютного вакуума, т. е. из НИЧЕГО, в котором есть небольшие (например наша вселенная) включения материи, которая помоему является суммой всего, что не является абсолютным вакуумом (вещество, поля, энергии, мысли, волны, эмоции и наверное еще многое, что пока неизвестно нам).
Очень интересный вариант!
И опять же для всех наблюдателей!
В объективной реальности в момент проведения эксперимента есть только одна картина распространения волны- реальная. Какая угодно, но одна, не зависимо от того, сколько наблюдателей и откуда её видят. И никакого замедления времени никаким наблюдателям, как бы быстро и долго они не носились по вселенной и куда бы не смотрели при этом.
Сейчас я пытаюсь понять, насколько отсутствие замедляемости времени критично для специальной и общей теорий относительности Эйнштейна, а параллельно - ошибка это или обман...
Первые результаты:
Для специальной теории относительности отсутствие замедляемости или ускоряемости времени абсолютно критично...
Пока обман лидирует...

С. Дмитриев