Баллистическая


Замедление времени и поперечный эффект Доплера



жүктеу 8.2 Mb.
бет20/99
Дата04.03.2018
өлшемі8.2 Mb.
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   ...   99

Замедление времени и поперечный эффект Доплера

Я хочу предложить Вам задачу, имеющую большое значение для вопроса о принципе относительности, а следовательно, и для всей электродинамики. По теории относительности Лоренца-Эйнштейна длина волны, излучаемая движущимся атомом, должна меняться по принципу Доплера не только в направлении движения; и при наблюдении перпендикулярно направлению скорости v должно существовать смещение к красному в отношении λv2/2c2… Нельзя бы сделать так, чтобы дать точный ответ на вопрос о существовании эффекта?



Из письма Вальтера Ритца Ф. Пашену, 1908 г. [153, с.127]
Согласно специальной теории относительности, на ритм времени влияет также и равномерное движение источника. Чем быстрее движутся часы, тем медленней должны идти их стрелки. Этот предсказанный Эйнштейном эффект замедления (или растяжения) времени как будто тоже соответствовал опытам. Обычно различие темпа времени обнаруживают по разности частот атомных стандартов частоты. Это изменение частоты равно по СТО f'=f(1–v2/c2)1/2.

В одном из таких опытов для сравнения показаний движущихся и неподвижных часов использовали такой метод. На борту двух реактивных самолётов помещали одинаковые атомные часы и точно такие же атомные часы оставляли на земле. Самолёты поднимались в воздух и, облетев Землю один с запада на восток, другой - с востока на запад, возвращались, сделав круг, к месту отправления, где показания всех трёх часов сверялись. При этом оказывалось, что часы, двигавшиеся вместе с самолётом, отстали по сравнению с теми, что находились на земле. Отсюда сделали вывод, что движущиеся часы и впрямь идут медленнее. А на деле здесь явная ошибка. Ведь согласно той же теории относительности нельзя различить, какая система движется, а какая покоится. Поэтому с тем же успехом можно было бы говорить, что на самолётах часы были неподвижны, а двигались наземные часы. Тогда именно они должны бы были отстать. Именно в этом равноправии и состоит известный парадокс близнецов. Из двух братьев один отправляется в космическое путешествие на околосветовой скорости, а, вернувшись, застаёт своего брата сильно состарившимся, хотя по "логике" теории относительности могло бы наблюдаться и прямо противоположное [37].

Таким образом, даже согласно СТО, опыт с самолётами не может подтвердить справедливость эффекта растяжения времени. Почему же тогда часы шли с разной скоростью, если они равноправны. Всё дело в том, что часы на земле и в самолёте находились реально в неравных условиях, поскольку самолёт, хоть он и летит с постоянной скоростью, движется ускоренно, ибо летит по дуге большого круга Земли. А такое движение сопровождается ускорением, так как скорость меняется по направлению. Это ускорение a=V2/R и вносит асимметрию. Именно ускорение, а вовсе не скорость и приводит к тому, что движущиеся часы идут медленнее. Как было показано в предыдущем разделе, ускорение действительно снижает частоту атомных процессов, но опять же не от изменения ритма времени, а от дополнительной силы, действующей на электрон и меняющей частоту его колебаний. То, что дело именно в ускорении, а не в скорости часов подтверждается ещё и тем, что часы, летевшие с запада на восток, отстали заметно сильнее, чем часы, летевшие с востока на запад. Этого не должно было бы быть - ведь часы летели в самолётах с одной и той же скоростью одно и то же время, а значит, по формуле замедления времени должны были одинаково отстать. Всё дело в том, что все трое часов участвовали, кроме того, и во вращательном движении Земли. Пусть самолёты летели со скоростью V, а окружная скорость Земли есть v. Тогда для самолёта, летящего с запада на восток, это вращение увеличивало окружную скорость, а значит и ускорение a1=(V+v)2/R, и связанное с ним отставание часов, а для самолёта, летящего в обратную сторону, напротив уменьшало a2=(V-v)2/R. Потому и часы на самолётах отстали в разной степени.

Согласно ОТО, смещение частоты при вращении есть Δf/f=aR/2c2. В итоге смещение частоты составит Δf/f=V2/2c2 - такой же сдвиг, какой получается за счёт замедления времени у движущихся со скоростью V часов. Вот и выходит, что согласно ОТО должен наблюдаться такой сдвиг частоты от ускорения и согласно СТО - от скорости. То есть имелся бы либо двукратный эффект изменения частоты, либо же эффект бы отсутствовал. А раз в опыте наблюдается лишь однократный эффект, то теория относительности не верна - замедления времени в движущихся системах нет, а есть лишь изменение хода движущихся с ускорением часов - эффект объяснимый в рамках классической физики и БТР.

В том же опыте параллельно измерялся эффект изменения скорости хода часов (опять же часов а не времени) за счёт различного поля тяготения. Часы, находившиеся в самолётах, летящих на высоте 10 км, испытывали меньшую силу тяжести - ускорение на этой высоте на 0,32 % меньше. Соответственно кроме воздействия обычного ускорения, замедляющего часы, на их ход оказывает влияние сниженная сила тяжести, что приводит к более быстрому ходу часов в самолёте в сравнении с часами на земле. Эти два эффекта складываются, и мы наблюдаем их суммарное воздействие.

Другой опыт, якобы подтвердивший замедление времени состоял в измерении поперечного эффекта Доплера. Напомним, что движение источника влияет на частоту идущего от него света. В продольном эффекте Доплера изменение частоты f'=f(1+vcos(φ)/c) создаётся продольной составляющей скорости и объясняется классически. Зато в поперечном (Рис. 47), где источник движется поперёк луча зрения (φ=90°), и следовательно создаваемый продольной компонентой скорости эффект Доплера отсутствует, наблюдаемое в опыте изменение частоты говорит, якобы, уже об изменении самого хода времени, которое возможно лишь в СТО [74], как предполагал и Ритц. Но в действительности частоту меняет всё тот же продольный эффект Доплера и объяснение сдвига частоты можно объяснить целиком в рамках классической теории Ритца, если учесть баллистический принцип. Надо лишь учесть, что угол φ, под которым свет испускается источником к наблюдателю, в действительности не π/2, а чуть больше. Ведь согласно БТР скорость света складывается со скоростью источника, и потому, дабы свет дошёл до нас, он должен выходить под углом α к лучу зрения - это аберрационный угол, аналогичный наблюдаемому в эффекте звёздной аберрации (§ 1.9.). И хоть угол этот мал, cos(φ) всё же уже не нуль: cos(φ)=cos(90°+α)=-sin(α)=-v/c, откуда f'=f(1–v2/c2). Длина волны, напротив, вырастет: λ'=c'/f'=с(1–v2/2c2)/f(1–v2/c2)=λ(1+v2/2c2). Именно такие изменения длины волны излучения движущихся атомов, вполне объяснимые с позиции БТР, и наблюдались в опытах. Так что поперечный эффект Доплера не опроверг, а подтвердил классическую физику и теорию Ритца.



Рис. 47. К расчёту поперечного эффекта Доплера. Чтобы попасть в цель на ходу, броневик стреляет с упреждением α=v/c.

Эффект замедления времени наблюдали также у быстро движущихся частиц - мю-мезонов. Известно, что у частиц имеется среднее вполне чётко определённое время распада. И вот оказалось, что у частиц в космических лучах и частиц в ускорителях, движущихся с огромными скоростями, это время заметно больше среднего времени жизни. Это также объяснили растяжением времени - для движущихся частиц время идёт медленнее - они медленнее "стареют" и дольше живут, как выяснили, в полном соответствии с формулами СТО. Но если снова вспомнить парадокс близнецов, то поймём, что с тем же основанием мы могли бы дольше жить и неподвижные частицы. А потому истинная причина "большего" времени жизни движущихся частиц совсем в ином. Об этом в следующей главе.



    1. Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   ...   99


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет