Форум движения за возрождение отечественной науки
14 Августа 2018, 10:09:02 *
Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

Войти
Новости: Форум движения за возрождение отечественной науки
 
   Начало   Помощь Поиск Войти Регистрация  
Страниц: [1]   Вниз
  Печать  
Автор Тема: Метафизика и физика света  (Прочитано 166 раз)
0 Пользователей и 1 Гость смотрят эту тему.
Владимир Макарович Мясников
Активисты форума
Новичок
*

Репутация: +7/-1
Offline Offline

Сообщений: 31


« : 05 Июня 2018, 13:42:37 »

Новая тема пока представлена в виде тезисов, пригодных для обсуждения. Более подробно см. мои статьи в разделе Научный журнал на этом форуме. Наиболее близка к данной теме статья "Классика и релятивизм, взгляд со стороны". 


Метафизика и физика света. Свет в СТО.
Мясников В.М.  2018

Пространство и время являются основными первичными понятиями физики как классической, так и релятивистской. С точки зрения "взаимоотношений" времени и пространства возможны лишь два взаимоисключающих варианта, которые я формулирую в виде постулатов:

           
«1. Постулат ньютоновского времени: Время и пространство взаимно независимы»
и альтернативный ему
           
«2. Постулат релятивистского времени: Время и пространство неразрывно связаны»


Ньютон впервые явно постулировал взаимную независимость времени и пространства. Дальнейшее развитие классической физики, вплоть до настоящего времени, шло с явным или неявным условием независимости времени и пространства, что дает нам право назвать постулат ньютоновского времени "началом ньютоновской (классической) физики" (подобно началам термодинамики). В рамках классического начала где в качестве основания постулируется галилеев принцип относительности, строится ньютоновская (классическая) механика, в которой свет рассматривается (постулируется) как "обычная" классическая частица ("частица света", например, малый элемент сферического фронта, выделенный в направлении луча света). Напротив, постулат релятивистского времени я называю "началом не-ньютоновской (релятивистской) физики". В рамках релятивистского начала для построения Релятивистской Кинематики (без света), в качестве основания, достаточен только эйнштейновский принцип относительности. С добавлением в основания принципа постоянства скорости света Релятивистская Кинематика обобщается до Специальной Теории Относительности.

Далее предполагается, что все рассуждения ведутся в евклидовом пространстве и в вакууме (световой вакуум = физическая среда никак не влияющая на свет. В дальнейшем предполагается рассмотрение света и в физических средах, отличных от вакуума.) и в рамках "начала не-ньютоновской (релятивистской) физики".

1. Свет (электромагнетизм) — особая субстанция, для которой неприменимы в "обычном" виде понятия классической физики, такие как движение, скорость и др. (свет не движется в пространстве, но заполняет пространство в соответствии с принципом Гюйгенса). Но физика, классическая или иная, немыслима без понятий движения, скорости и т.п., поэтому эти понятия для света следует вводить специальными определениями. Кроме того, свет является физическим носителем информации, поэтому все сказанное о свете можно формулировать в терминах информации.

2. Движение света (как таковое) определяется только при определении траектории. Траектория света (луч) определяется как линия, соединяющая источник света с приёмником света (для простоты полагаем их точечными. Кроме того, траектория определяется как единственная линия в соответствии с принципом Ферма наименьшего времени. В однородном пространстве это прямая, в том числе ломаная прямая при наличии зеркал.). Движение света определяем как движение по траектории от источника к приемнику. При этом "источник + траектория света + приемник" рассматривается как единое целое в том смысле, что любую точку траектории можно рассматривать как виртуальный приемник относительно реального источника, а также как виртуальный источник для другого виртуального или реального приемника (принцип Гюйгенса на траектории), при этом сохраняются все параметры света (напомню, в евклидовом пространстве и в вакууме). Во всех случаях, когда указывается только источник или только приемник, любые утверждения о движении света не имеют смысла (кроме случаев "по умолчанию"), так бессмысленно говорить о движении (скорости) света относительно объекта, не являющимся (ни реальным, ни виртуальным) источником света. В частности, бессмысленно говорить о сложении механической скорости источника и скорости света от этого источника (сказанное не относится к рассмотрению света в рамках классического начала).

3. Постулат "Постоянство Скорости Света": При любом расположении в пространстве источника и приемника и при любом их относительном движении предполагается, что свет движется от источника к приемнику с постоянной скоростью. Эта скорость равна фундаментальной физической константе (скаляр), именуемой "Скорость Света в вакууме" и обозначаемой обычно буквой с (C).

4. В теоретических рассуждениях, где свет не является объектом изучения, и имея в виду т.н. дуализм волна/частица, свет обычно рассматривается как монохроматическая волна с фиксированными длиной волны и частотой (или как пучок монохроматических волн, распространяющихся по траектории независимо друг от друга), или же как точечная частица ("пучок" частиц), именуемая фотон с двумя параметрами: "длина (размер)" и "частота (энергия)" фотона. Выбор определяется исследователем в зависимости от специфики задачи или просто для "удобства речи".

5. Если определено расстояние Δx между источником и приемником (длина траектории), то определение скорости света с позволяет определить время прохождения света от источника до приемника Δx/c  и тогда, если в точке источника некоторым образом определен момент времени t, то в точке приемника то же определение времени дает момент T=t+Δx/c. Точно так же определяется время в любой точке траектории x', отстоящей от источника на расстоянии δx' (по траектории): t'=t+δx'/c. И поскольку "источник + свет + приемник" рассматривается как единый объект, события: "источник в момент времени t", "приемник в момент времени T=t+Δx/c" и "любая точка траектории x' в момент времени t'=t+δx'/c", следует определить как одновременные.

6.  Имея в виду связь света и информации, можно распространить определение одновременности для света на любые события без явного упоминания света (даже в названии константы: c – универсальная физическая константа, являющаяся точной верхней границей физических скоростей во Вселенной, а "скорость света в вакууме" — лишь одна из интерпретаций константы). Событием я называю точку, в которой определено (задано) время: x(t)  – точка в момент времени t, t(x) – время в точке x, ct+x – точка в пространстве-время и т.п.  Событие x2(t2)  одновременно событию x1(t1), если c(t2-t1)=x2-x1, cΔt=Δx или t(x2)=t(x1)+Δx/c. Для простоты будем также точки x1 и x2 называть одновременными, если предполагается "по умолчанию", что в них определены моменты времени t1 и t2 такие, что события x1(t1) и x2(t2)  одновременны. Обращаю внимание, что разность x2-x1  имеет смысл длины (расстояния между точками x1 и x2), если и только если x1 и x2  одновременны.

7.  Пусть источник движется с постоянной скоростью V  относительно приемника. Зафиксируем момент времени t0 в приемнике. В этот момент L0=Δx – длина траектории света (расстояние от источника до приемника в покое) и Δx/c – время прохождения этой траектории светом. Но источник движется и за это время длина траектории увеличится на величину V .Δx/c и станет L=L0+VΔx/c. Величину L/L0=1+V/c называют эффектом Доплера, а величину  (L-L0)/L0=V/c=Z — красным смещением спектральных линий, если V>0, или — фиолетовым, если V<0. В рамках релятивистского начала эта формула приближенная (точная выводится в СТО), а в рамках классического начала её можно считать точной, т.е. 1+V/c=(c+V)/c  (классическое начало допускает сложение c+V) и интерпретировать как число, указывающее во сколько раз скорость света от движущегося источника больше (меньше, если V<0) скорости от неподвижного и использовать в устройствах типа "радар".

8. Пусть объект "источник+траектория+приемник" находится в некой системе отсчета (СО). Рассмотрим в этой СО  интервал времени [t0t1]. Обозначим T(x0)=t0 — начальное время в источнике, T(x1)=t1+Δx/c — конечное время в приемнике, где Δx=x1-x0 и ΔT=T(x1)-T(x0)=t1+Δx/c-t0=Δt+Δx/c или при Δx=dx и Δt=dtdT=dt+dx/c.

9. Релятивистскую (назовем так) скорость V формально определяем как в классике

V=dx/dT=dx/(dt+dx/c)=dx/(dt(1+(dx/dt)/c)=(dx/dt)/(1+(dx/dt)/c)=v/(1+v/c)

где v=dx/dt — "(псевдо)классическая" скорость, соответствующая релятивистской скорости V. Последнюю формулу можно переписать в виде v=V/(1-V/c), т.е.
V=v/(1+v/c) <=> v=V/(1-V/c)

Обращаю внимание что релятивистская скорость V ограничена фундаментальной константой c  при неограниченной классической скорости v  и наоборот — ограничение релятивистской скорости требует неограниченности классической.

10. Релятивистское ускорение
W=dV/dT=d(v/(1+v/c))/dt(1+v/c)=w/(1+v/c)3

где w=dv/dt=dx/dt2 -- "(псевдо)классическое ускорение. Учитывая 1+v/c=1/(1-V/c), имеем W=w(1-V/c)3 или 
 
W=w/(1+v/c)3 <=> w=W/(1-V/c)3

т.е. релятивистское ускорение зависит от скорости и стремится к нулю при V -->c.

Замечу, что пока речь не идет о Теории Относительности, хотя и в рамках релятивистского начала.

11. Релятивистская кинематика — первый раздел теории относительности, рассматривающий только механику дискретных точек (частиц, тел) в рамках релятивистского начала (время и пространство неразрывно связаны).  Для её построения, в качестве основания, необходим и достаточен только эйнштейновский принцип относительности (постулат относительности + лоренцева ковариантность). Расширение релятивистской кинематики до Специальной Теории Относительности, которое достигается добавлением в основания принципа  Постоянства Скорости Света, включает в теорию рассмотрение света (электромагнетизма).

Продолжение следует.

С уважением, Владимир М.
Записан
Владимир Макарович Мясников
Активисты форума
Новичок
*

Репутация: +7/-1
Offline Offline

Сообщений: 31


« Ответ #1 : 05 Июня 2018, 15:13:25 »

Новая тема пока представлена в виде тезисов, пригодных для обсуждения. Более подробно см. мои статьи в разделе Научный журнал на этом форуме. Наиболее близка к данной теме статья "СТО. Классика и релятивизм - взгляд со стороны".  
Продолжение
Метафизика и физика света. Свет в СТО.
Мясников В.М.  2018

...
12. Несколько замечаний о СТО Эйнштейна.
Цитата с форума: Если Ваши преобразования времени, длины и массы отличаются от эйнштейновских, то это уже другая теория. Здесь же, если Вы не согласны с Эйнштейном, Угаровым  и предложенными ими преобразованиями силы, постарайтесь обосновать свое несогласие (противоречие СТО). Одного объяснения парадокса рычага недостаточно.

Мой ответ:
Да, это другая теория, но это по-прежнему релятивистская кинематика, т.е. я не опровергаю СТО как таковую, я предлагаю другой вариант СТО, который я назвал "СТО*– новая редакция" и которую я рассматриваю как дальнейшее развитие идей релятивизма (отказ от Относительности Одновременности в пользу Абсолютности Одновременности) в рамках "Начала релятивистской физики: время и пространство неразрывно связаны".  Я уже упоминал о моих "претензиях" к СТО Эйнштейна, вот основные из них:

12-1. Это, прежде всего, несоблюдение принципа Постоянства Скорости Света — одного из двух (априорных) принципов СТО Эйнштейна. Удивительно, но это почти не повлияло на развитие СТО Эйнштейна. Дело в том, что т.н. Постоянство Скорости Света в СТО Эйнштейна имеет место и без априорного принципа, но как тривиальное следствие принципа относительности и принципа Ферма, а "несоблюдение" принципа связано с ошибкой Эйнштейна в формулировке замедления времени t=t0/q, тогда как должно быть t=t0.q,  где q=(1-V2/c2)1/2 — т.н. лоренц-фактор.

Объясняю. Эйнштейн некритически заимствовал у Лоренца "замедление времени" (секунда становится "длиннее") t=t0/q. Напомню, что Лоренц, для объяснения отрицательного результата опыта Майкельсона-Морли, постулировал сокращение длин L=L0.q   и замедление "местного" времени (секунда становится "длиннее") T=T0/q при движении со скоростью V в абсолютно неподвижном эфире (пространстве). Обращаю внимание, что эти эффекты Лоренца не имеют никакого отношения к СТО Эйнштейна.

Эйнштейн в 1905 году, строя свою новую СТО, получил, независимо от Лоренца, сокращение длин L=L0.q — выражение в точности совпадающее с сокращением Лоренца. Думаю, это произвело на Эйнштейна такое сильное впечатление (ещё бы, Лоренц — абсолютный авторитет в физике того времени и Эйнштейн — начинающий молодой физик), что он принял в СТО и лоренцево замедление времени T=T0/q, вопреки своему же второму постулату (постоянство скорости света)
c=[c]L/T=[c0](L0q)/(T0/q)=[c0](L0/T0).q2=c0q2, см.12-1*), т.е. c≠c0 (!!!).

И чтобы принцип постоянства скорости света (c=c0) был справедлив необходимо ускорение времени т.е. если L=L0.q, то должно быть T=T0.q  (секунда становится "короче"). Не могу поверить, что Эйнштейн не заметил этого, но уж слишком велик был авторитет Лоренца, поддержанный Пуанкарэ. Сказанное не следует рассматривать как опровержение СТО Эйнштейна, основная идея новой релятивистской физики (неразрывная связь времени и пространства) не изменилась, но замена релятивистского ускорения времени T=T0.q лоренцевым замедлением T=T0/q приводит к парадоксам, разрешать которые приходится непростыми окольными путями и далеко не всегда успешно.

Кстати, лоренцево сокращение длин и релятивистское (эйнштейновское) сокращение — это совершенно разные эффекты, более того, лоренцева сокращения вообще нет в природе (это следует из "отрицательного" результата опыта Майкельсона-Морли, не опровергая, при этом, существования эфирного ветра), тогда как релятивистское сокращение реально имеет место быть (например, эффект Доплера является прямым доказательством этого). Я обращаю внимание на это потому, что в литературе по СТО слишком часто релятивистское (эйнштейновское) сокращение длин называют лоренцевым, что недопустимо по указанной причине и что провоцирует неверное толкование СТО.

----- сноска к 12-1 -----------------------------------------------------------
      
12-1*) Измерение любой физической величины сводится к сравнению с эталоном, т.е. измеряется сколько раз величина эталона содержится в измеряемой величине (далее маленькими буквами обозначаю величины, а большими — эталоны). Так l=[l]L, t=[t]T, m=[m]M, где L, T, M — эталоны длины, времени, массы, а в квадратных скобках, числа, указывающие сколько раз эталон содержится в измеряемой величине. Вводятся также эталоны любых физических величин в соответствии с их физическими размерностями, как именно, ясно из примеров: скорость  v=[v]L/T (L/T – эталон скорости, вычисленный по эталонам длины и времени. Имея в виду существование фундаментальной физической константы c, имеющей размерность скорости, естественно выбрать эталоны длины и времени так, чтобы L/T=C и определить  C как эталон скорости v=[v]C), ускорение a=[a]L/T2 (L/T2 – эталон ускорения), гравитационная постоянная g=[g]L3/MT2   (L3/MT2 – эталон гравитационной постоянной), постоянная Планка h=[h]ML2/T  (ML2/T – эталон постоянной Планка), сила f=[f]ML/T2  (ML/T2 – эталон силы) и т.д. и т.п. Хорошо известен в математике пример подобной процедуры для определения меры дуги окружности. Выбирая радиус окружности R в качестве эталона длины, длину дуги окружности можно записать l=[l]R. Безразмерную величину [l]   называют угловой мерой дуги окружности (а так же — центральных, а затем и любых углов), её значению при l=R  присвоено имя радиан. Значение угловой меры дуги (углов) в радианах в математике невозможно переоценить (в теории функций, прежде всего – тригонометрических, но не только. Дело в том, что аргументом любой аналитической функции может быть только безразмерная величина, и если функция определена на множестве значений некой физической величины (с размерностью), то в математической записи этой функции аргументом должно быть безразмерное радианное значение этой физической величины.). Предлагаю безразмерные значения физических величин (в квадратных скобках) называть радианными. Например [v]=v/C  — радианная скорость, [a]=a/(L/T2) — радианное ускорение и т.д.
-----------------------------------------------------------------------------------

12-2. При преобразованиях инерциальных систем отсчета радианные значения величин (числа в квадратных скобках как "число раз ...") не изменяются, а эталоны изменяются в соответствии с изменениями базовых эталонов (это моя "рабочая" гипотеза). Например, переписывая l=l0q, t=t0q, m=m0q   с помощью эталонов [l]L=[l0]L0q, [t]T=[t0]T0q, [m]M=[m0]M0q и имея в виду, что величины в квадратных скобках не изменяются, получаем формулы преобразований базовых эталонов: L=L0q, T=T0q, M=M0q .

       Один пример я уже приводил: второй эйнштейновский постулат требует ускорения времени t=t0q,
c=[c]L/T=[c0]L0q/T0.?=[c0]L0/T0=c0
т.е. для c=c0 (второй постулат) необходимо T=T0q (вместо эйнштейновского T=T0/q ). Далее, постулируемая неизменность гравитационной постоянной (g=g0)
g=[g]L3/MT2=[g0]L03q3/M0.?T02q2=[g0]L03/M0T02=g0

требует преобразования эталона массы M=M0q  (или массы m=m0q  против эйнштейновского m=m0/q ).

Итак, есть эйнштейновские преобразования базовых величин в СТО: длины, времени и массы        

l=l0q, t=t0/q, m=m0/q
     
и есть модифицированные (в моей новой "СТО* – новая редакция", при этом "лоренц-фактор" также модифицируется Q=((1-V/c)/(1+v/c))1/2=eφ, φ=Arth(V/c) ) преобразования с учетом постоянных скорости света и гравитационной постоянной:
l=l0Q,  t=t0Q,  m=m0Q
   
Последние преобразования имеют место в случае удаления подвижной ИСО от неподвижной, тогда как в случае приближения формулы преобразования приобретают вид
l=l0/Q,  t=t0/Q,  m=m0/Q

Эту модификацию преобразований не следует рассматривать как опровержение СТО, просто возникает некий "поворот" в её развитии. У меня есть еще несколько "претензий" к СТО Эйнштейна, модификация которых устраняет практически все парадоксы.

12-3. Релятивистские эффекты в СТО Эйнштейна  зависят от квадрата скорости и, тем самым, не зависят от знака скорости (удаление подвижной ИСО от точки отсчета неподвижной V>0, или приближение к неподвижной точке отсчета V<0), тогда как противоположные знаки скорости +/– должны определять противоположные релятивистские эффекты: сокращение длин/удлинение, ускорение времени/замедление, уменьшение массы/увеличение и т.п.

12-4. Эффекты СТО Эйнштейна не обладают групповыми свойствами, т.е. q1q2≠q12. Здесь введены обозначения q1=q(V1)=(1-V12/c2)1/2, аналогично q2=q(V2)  и  q12=q(V12). Пусть инерциальная система K1 движется с постоянной скоростью V1 относительно системы K0, тогда L1=L0q1, а система K2 движется с постоянной скоростью V2 относительно K1 и L2=L1q2=L0q1q2. С другой стороны система K2 движется со скоростью V12=(V1+V2)/(1+V1V2/c2) относительно K0  и тогда L2=L0q12. Сравнивая вычисления L2 двумя способами, L2=L0q1q2=L0q12, заключаем, что должно быть q1q2=q12. Но вычисления показывают, что  q1q2≠q12 (!?).

12-5. Относительность Одновременности, одно из основных понятий СТО Эйнштейна, сильно перегружает СТО включением в теорию совершенно ненужных объектов – неодновременных событий. Дело в том, что неодновременные события не являются реальными, ни в природе, ни в науке, зачем их включать вообще в физику, в частности – в СТО ? Неодновременные события следует отбросить в самом начале создания теории, т.е. постулировать Абсолютную Одновременность и следовать этой одновременности при создании теории.

12-6. И наконец еще одно замечание, имеющее прямое отношение к СТО Эйнштейна. Я считаю, что до сих пор нет строгого определения Систем Отсчета, и в частности – ИСО. Необходимость подобных строгих определений я формулирую в виде метафизического "Первого правила философствования (в духе Декарта): Никакое утверждение в физике не имеет смысла, пока не определена Система Отсчета, в которой это утверждение формулируется".

12-7. Кроме того, в СТО, да и вообще в физике,  явно недооценена фактическая роль Наблюдателя, и лишь в квантовой физике появляются робкие попытки включения наблюдателя в науку физику. Это при том, что Наблюдатель в физике — единственное реальное "действующее лицо", и любое утверждение в физике (сообщение, доклад, статья, монография и т.п.) — это всегда рассказ Наблюдателя о наблюдаемых объектах природы на языке науки физики. Более того, именно Наблюдатели как представители  Homo Sapiens, или иначе — коллективный  разум Человечества, "создали" наблюдаемую Вселенную.

Человеческий разум, как важнейшая составляющая Мироздания, сосуществует с материей, но независимо от неё ("над материей"). Именно поэтому Человеческий разум имеет возможность смотреть на косную материю "со стороны", выбрав точку отсчета, наблюдать косную материю в целом и в любой её части, выделять в ней ("создавать" в том же смысле как скульптор "создает" статую из глыбы мрамора в своем сознании, после чего она существует в его сознании, а после завершения работы — и в сознании всех людей, именно как статуя, а не как кусок мрамора) любые тела, изучать их свойства, законы взаимодействия и т.д.

Таким образом Человеческий Разум, усилиями носителей этого разума, которых мы называем HOMO SAPIENS, сотворил наблюдаемую Вселенную как множество наблюдаемых физических тел, астрономических объектов, которые, как таковые (как объекты наблюдения), существуют только в нашем (человеческом) сознании, а с другой стороны, существуют как часть косной материи, независимой от нашего сознания ("две стороны одной медали", которые в понятии "Мироздание" невозможно разделить, но в науке следует четко отделить одно от другого, ибо объектами науки физики являются не объекты природы как таковые, но наши человеческие представления (информация) об этих объектах, создаваемые Наблюдателями. А наука физика, это "всего лишь" специальный язык для передачи информации об объектах неживой природы одним человеком другому). Роль Наблюдателя, широко обсуждаемая ныне в квантовой физике, принципиально не отличается от описанной выше.

Мой главный вывод: Человек, как носитель Разума, создал наблюдаемую Вселенную (макро- и мега-мир) такой, как мы её наблюдаем и продолжает создавать (творить) наблюдаемый микромир.

*     *     *

С уважением, Владимир М.
« Последнее редактирование: 11 Июня 2018, 13:27:38 от Владимир Макарович Мясников » Записан
Страниц: [1]   Вверх
  Печать  
 
Перейти в:  

Powered by MySQL Powered by PHP Powered by SMF 1.1.11 | SMF © 2006-2009, Simple Machines LLC Valid XHTML 1.0! Valid CSS!