Четырёхмерное пространство? Это очень просто! или "Теория пространств".
© Любарь Владимир Яковлевич
Для распечатки в Ворде: здесь (23 кб.) на главную
Глава 9.
Парадокс Близнецов.
Упрощённый полёт на окологоризонтной скорости.
Для лучшего понимания моего примера, описанного в 5 – главе (полёт на планету «Чобручи»), привожу здесь более простой пример полёта на окологоризонтной скорости, и как всё это будет выглядеть с позиции Земли и космонавта. Один из двух братьев-близнецов остаётся на Земле, другой слетает до условной планеты, и вернётся обратно на Землю.
Расстояние от Земли до условной планеты (пусть это будет планета "Плюг") – 30 световых суток. Ракета, с космонавтом на борту плавно разгоняется в течение одного часа до скорости – 299 тыс. км/с. Затем следует выключение двигателя и свободный полёт с этой постоянной скоростью. На столько же не долетая до планеты, она так же плавно тормозится в течение 1 часа (по земному времени), и посадка на планету. На планете космонавт пробудет 1 сутки, и таким же образом возвратится на Землю. На борту имеется телекамера, которая будет включена весь полёт – от старта до возвращения на Землю, и телевизор, показывающий земную трансляцию.
Итак, ракета стартовала в недавно прошедшую Новогоднюю ночь:
1 Января 2005 года в 0 час 00 мин.
Примерно через 28 минут космонавт увидел выключение двигателя, после ужасной перегрузки наступила [1] невесомость.
Табло показывало скорость - 299 тыс. км/с. Kd = Ö((C + V)/(C – V))
Где Kd - Доплеровский коэффициент.
На экране телевизора, показывающего Землю (экран Земли), прошло примерно 8 мин, и время на нём замедлилось в 24,474 раз. Космонавт «улёгся» спать.
1 января 9 часов утра. На экране Земли: 1 января 0 часов 28 мин.
Прошли ещё сутки, на часах космонавта:
2 января 9 часов утра.
На экране Земли: 1 января ещё 1 час 26 мин. новогодней ночи. Изображение так же замедленно в 24 с лишним раза.
На часах космонавта: 3 января 11 час. 13 мин.,
на экране Земли: 1 января 2 час. 32 мин.
В кадр на Земле попадает и его (космонавта) теле изображение, на нём космонавт видит себя в 598,9999 раз замедленно, и видит свою дату: 1 января 0 час 29 мин (т.е. минуту назад космонавт выключил двигатель после старта и разгона).
Включились двигатели на торможение. Время, на экране земного телевизора, стало ускоряться (от замедленного приходить к нормальному), и на момент посадки стало нормальным.
Посадка на планету:
- на часах космонавта: 3 января 11 час. 41 мин.
- на экране Земли: 1 января 2 час. 40 мин.
Время теперь на экране Земли пошло одинаково с временем космонавта: 1:1, но на «своём» экране на Земле, он видит себя в 24,474 раз замедленно.
На Земле сейчас: 31 января 2 часа 40 мин, но телевизор показывает события, которые были месяц назад, потому, что расстояние – 1 световой месяц (30 световых суток). Это значит, что свет (радиоволны) идут до этой планеты 30 суток, поэтому и телевизионное изображение, и Солнце, и все события там, будут видны с этой планеты – месячной давности.
Разница в возрасте близнецов составила: 27 суток 14 часов и 59 минут.
Пробыл космонавт на планете 1 сутки, земные телепередачи смотрел в этот период во времени 1:1, т.е. как обычно, как и на Земле.
Взлёт домой
- на часах космонавта: 4 января 11 час 41 мин.
- на экране Земли: 2 января 2 час 40 мин.
Через 28 мин космонавт увидел выключение двигателя, после ужасной перегрузки наступила невесомость.
Табло показывало скорость - 299 тыс. км/с.
На экране телевизора, показывающего Землю (экран Земли), прошло примерно 1 час 52 мин, и время на нём ускорилось в 24,474 раз.
- на часах космонавта: 4 января 12 час. 09 мин.
- на экране Земли: 2 января 4 час. 32 мин.
Прошли сутки полёта:
- на часах космонавта: 5 января 12 часов 09 мин.
- на экране Земли: 26 января 15 часов 56 мин.
- на часах космонавта: 6 января 22 час 54 мин.
- на экране Земли: 3 марта 3 час 28 мин.
На «своём» экране на Земле, он видит себя в 598,9999 раз ускоренно, и видит на экране свою дату: 5 января 4 часа 30 минут.
В Включились двигатели на торможение.
- на часах космонавта: 6 января 2005 23 часа 22 минуты.
- на экране Земли, и дата земная: 3 марта 2005 5 часов 20 минут.
Оба телевизора показывают теперь одно и тоже.
Разница в возрасте близнецов составила: 55 суток 5 часов и 58 минуты.
Что видели земляне, наблюдая по телевизору за космонавтом:
1 Января 2005 года в 0 час 00 мин ракета стартовала.
Примерно в 1 час 52 мин, земляне увидели выключение двигателя. На телеэкране часы показывали: 0 час 28 мин (бортовое время), время на телеэкране постепенно замедлялось, и на момент выключения двигателя стало замедленным в 24,474 раз. Космонавт «улёгся» спать.
Прошли сутки:
2 января 1 час 52 мин.
На телеэкране (время космонавта): 1 января 1 час 26 мин, космонавт спит.
Проспал он до 9 час утра. Его подъем, земляне наблюдали:
10 января в 4 час 20 мин
В кадре теле изображения находится бортовой телевизор, который показывает земное телевидение, и земляне сейчас наблюдают на нём себя и свою дату: 1 января 0 час 28 мин, и видят своё изображение замедленным почти в 600 раз (24,4742 = 598,9999).
3 февраля 15 часов 45 мин.
На экране: 2 января 9 час утра, подъём космонавта на следующий день. На его телевизоре, показывающим Землю, ещё только: 1 января 1 час 26 мин новогодней ночи, земное изображение всё так же почти в 600 раз замедленно.
Включение двигателя на торможение земляне увидели: 2 марта в 0 час 48 мин.
И конец полета (посадка на планету):
2 марта 2 часа 40 мин., на телеэкране (у космонавта): 3 января 11 час 41 мин.
На бортовом экране видели свою дату: 1 января 2 часа 40 мин.
Теперь время на обеих телевизорах пошло 1:1.
Космонавт пробыл на планете 1 сутки и взлёт обратно, домой.
3 марта 2 часа 40 мин., наблюдают Старт:
- на часах космонавта: 4 января 11 час 41 мин.
- на бортовом экране Земли: 2 января 2 часа 40 мин.
3 марта 2 часа 48 мин. Земля увидела выключение двигателя.
Часы на экране (космонавта) показывали: 4 января 12 час 09 мин.
Часы на экране бортового телевизора показывали: 2 января 4 час 32 мин.
Время теперь на экране побежало в 24,474 раз ускоренно, а на бортовом телевизоре, на котором земляне видят себя, время побежало почти в 600 раз ускоренно (24,4742 = 598,9999).
Не прошло и часа: 3 марта 3 часа 47 мин, как земляне увидели, что у космонавта уже пробежали сутки.
Телеэкран показывал время (у космонавта): 5 января 12 часов 09 мин.
А бортовой телевизор (земное телевидение): 26 января 15 часов 56 мин.
3 марта 5 час 12 минут Земля увидит включение двигателя на торможение, а через 8 минут – приземление:
3 марта 2005 г. 5 часов 20 минут утра.
- на часах космонавта: 6 января 2005 23 часа 22 минуты.
Оба телевизора показывают теперь одно и тоже.
Предположим теперь что рядом и параллельно с курсом ракеты (на трассе свободного полёта), разложены километровые столбы (буи). В ракете установлен счётчик (частотомер), который считает столбы (буйки).
Вопрос: Сколько столбов (буйков) насчитает счётчик за секунду?
Ответ:
Скорость ракеты: - 299 тыс. км/с (в земную секунду).
Kt = (Kd + 1/Kd)/2 где K t – Коэффициент соотношения времени.
А в ракете 1 секунда = (24,474476 + 1/24,474476)/2 = (24,474476 + 0,040858)/2 = 12,257667 земных секунд.
Это значит, что когда в ракете пройдёт 1 секунда, на Земле пройдёт - 12,257667 секунд, а количество фонарей, насчитавшим датчиком за секунду, будет:
299000*12,257667 = 3`665`042 штук.
Вот Вам три с гаком миллиона км в секунду реально («земных» километров в ракетную секунду), при мнимых лоренцевых сокращениях пространства Земля – планета, которое было в полёте под «углом» к ракетному пространству в четвёртом измерении (во времени).
Время у космонавта не шло замедленно, оно идёт везде одинаково. Просто у него прошло его меньше, он слетал на планету через другое пространство, где путь до планеты короче, как по расстоянию, так и по времени.
Но все пространства равноправны (инвариантны). Если ракета, со своими километровыми фонарями будет пролетать мимо Земли, то и земной наблюдатель (фотодатчик) зарегистрирует 3`665`042 пролетевших фонарей за земную секунду. И в ракетном пространстве Земля летит с той же взаимной скоростью – 299 тыс. км/с (ракетных километров в ракетную секунду).
Время идёт одинаково, но порознь, оно не идёт одно в одном, оно идёт отдельно в других координатах. Начало и конец отсечки, происходит в разных системах и не является одновременным. Все парадоксы разрешаются только множеством трёхмерных пространств в четырёхмерном пространстве (во времени).
Видите, как «ларчик просто открывается», если решать задачи!
Четырёхмерное пространство-время - для его понимания требуется иной уровень мышления!
Кому интересна кухня расчёта всего полёта, давайте рассмотрим этот полёт более подробно с мгновенным разгоном и мгновенной остановкой в одну сторону.
Подробный разбор полёта.
Итак, Земля и планета Плюг, расстояние между ними – 30 св. суток или 720 св. часов.
Полёт будет проходить в автоматическом режиме, в одну сторону, с бортовым компьютером, телепередатчиком и двумя телеприёмниками.
На Плюге тоже живут люди и они, так же, как и Земля, будут принимать сигналы телевизионного изображения бортовых часов с ракеты.
В ракете бортовой компьютер будет отсчитывать своё время (часы, минуты, секунды, десятые доли секунды), записывать эти показания себе на винчестер в отношении 1:1, и одновременно вести трансляцию изображения этих часов на Землю и на Плюг, так же 1:1.
Бортовые телеприёмники будут принимать изображения таких же часов с Земли и с Плюга, и они так же будут записываться компьютерами на винчестеры.
Сейчас мы пока не знаем, сколько времени пройдёт на борту, и сколько времени напишут бортовые компьютеры, сигналов Земли и Плюга. Но мы потом можем просмотреть эти записи на Плюге.
Итак, поехали!
Ракета стартовала в недавно прошедшую Новогоднюю ночь:
1 Января 2005 года в 0 час 00 мин.
Разгон с Земли и торможение на Плюге – мгновенные. Скорость та же - 299 тыс. км/с
Теперь давайте считать:
Сколько времени длился полёт?
(C/V)*S (300/299)*720 час = 722,4 часа (722 часа 24 минуты)
Вот мы получили Земное время полёта – tz = 722,4 часа длился полёт.
Теперь зададимся вопросом: а, сколько времени Плюгане смотрели этот полёт по телевизору?
Радиоволны двигались туда 720 часов (расстояние S = 720 св. часов).
Значит старт (начало трансляции с борта) они увидят через 720 часов, а конец полёта (и конец трансляции) увидят через 722,4 часа. Выходит, что трансляция всего полёта у них длилась всего 722,4 – 720 = 2,4 часа. Обозначим его как – t.
И столько же времени для ракеты длился телерепортаж с Земли, с момента старта до прилёта, т.е. как бы не шло время в ракете, а на винчестере непрерывно будут записаны часы, кот. отсчитали – 2 часа 24 минуты, в чём убедятся Плюгане, просмотрев запись по прилёту ракеты.
Значит: tz = S + t
где tz – время на Земле собственное, время на Плюге собственное.
S – световое расстояние.
t – Плюговское время телерепортажа из ракеты, телевизионное время Земли в ракете.
Теперь зададимся вопросом: а, сколько будет длиться для Земли телерепортаж с борта, и сколько Плюговского времени запишет бортовой компьютер?
Телерепортаж с борта Земля будет наблюдать с момента старта. Когда ракета прибудет на Плюг, пройдёт время - tz и далее, пока сигнал о моменте приплюгивания не придёт на Землю.
Значит, от момента старта S + t и ещё + S
Итого имеем: T = 2S + t
А сколько телевизионного времени Плюга запишет бортовой компьютер?
С момента старта ракета будет пересекать волны, которые уже вышли от Плюга 720 часов назад, т.е. – S да пока летит, пройдёт ещё + S + t
Итого имеем: T = 2S + t
где T – Земное время телерепортажа из ракеты, телевизионное время Плюга в ракете.
Вы видите, что время одно и тоже! Да иначе и быть не может, есть ли у кого-то сомнения?
Теперь остаётся выяснить, сколько же времени пройдёт в ракете?
То есть, если сейчас на Плюге (после прилёта), посмотреть запись Земных часов, то они насчитают: t = 2,4 часа.
А если просмотреть запись Плюговских часов, то они насчитают: T = 2S + t
2*720 + 2,4 = 1442,4 часа.
Выходит, что одни часы будут идти ускоренно, другие – замедленно.
Допустим, что в ракете времени прошло столько же, сколько и на Земле (или на Плюге) - tz = S + t = 722,4 часа. ( tr )
Тогда Плюговские часы будут идти на экране ускоренно в 1442,4/722,4 = 1,9966 раза.
А Земные часы будут идти замедленно в 722,4/2,4 = 301 раз.
Во столько же, в 301 раз ускоренно и Плюгане будут наблюдать репортаж с борта, а Земляне этот же репортаж будут видеть всего в 1,9966 раз замедленным.
Не получается!
На практике Доплер-эффект полностью симметричен!
Чтобы не быть голословным, возьмем, например, милицейский радар «Искра-1».
Направьте его в лоб движущемуся на Вас с постоянной скоростью автомобилю, затем, когда автомобиль проедет мимо Вас, направьте прибор ему вслед.
Прибор покажет одну и ту же скорость!
Потом Вы сядьте с прибором в автомобиль, и направьте его на стоячий у обочины дороги автомобиль, на приближение, а затем на удаление.
И опять прибор покажет одну и ту же скорость!
Вот Вам симметрия Доплеровского эффекта!
Вернёмся к нашим расчётам.
Полная симметрия получается при таком соотношении:
где tr – время ракеты собственное. |
tr = Ö(1442,4 * 2,4) = 58 часов в ракете длился полёт. [2]
Проверяем симметрию:
где Kd – Доплеровский коэффициент. |
(1442,4/58) = (58/2,4) = Ö (1442,4/2,4) = Kd
24 = 24 = 24 = Kd
Теперь мы видим полную симметрию Доплер-эффекта: - В ракете были видны (по телевизору) Земные часы, идущие в 24 раза медленнее - Земля видела (по телевизору) часы в ракете, идущие в 24 раза медленнее - В ракете были видны (по телевизору) Плюговские часы, идущие в 24 раза быстрее. - На Плюге наблюдали (по телевизору) часы в ракете, идущие в 24 раза быстрее |
По рисунку 9:
- Земля находится в точке «О», Плюг – в точке «Х»
- Большой круг – начало трансляции (старт ракеты)
- Малый круг – тоже начало трансляции (этот же круг, но для ракеты)
- Радиус большого круга, это есть - tz (время полёта, земное)
- Радиус малого круга, это есть tr – время полёта ракеты собственное.
- t – Плюговское время телерепортажа из ракеты, телевизионное время Земли в ракете.
Итак, телевизионные изображения будут в @ 24 раза ускоренно или замедленно, а времени в ракете пройдёт в @ 12 раз меньше, чем на Земле (на Плюге).
Вывожу формулу Доплеровского коэффициента:
- хоть на приближение, хоть на удаление: |
Где: K d - доплеровский коэффициент; F - частота; L - длинна волны; LET - новое значение аргумента.
K d (как видно из формулы) всегда > 1. При V = 0 Kd = 1.
Диапазон К d : от 1 до ¥ (бесконечности).
В нашем примере: Kd = Ö ((300 + 299)/(300 – 299)) @ 24 (1442,4/58 @ 24)
А так же вывожу формулу коэффициента соотношения времени:
Kt = (Kd + 1/Kd)/2
В нашем примере Kt = (24 + 1/24)/2 @ 12 (722,4/58 @ 12)
Если после полёта на Земле или на Плюге прокрутить эти видеозаписи, то мы увидим ту же самую картину, что и космонавт в полёте: записи хода Земных часов будут видны в течении 58 часов в 24 раза замедленными, а записи хода Плюговских часов так же в течении тех же 58 часов в 24 раза ускоренно.
Вывод: 58 часов полёта равны 58-ми часам на Земле!
Время идёт одинаково!
Его в полёте просто прошло меньше, потому что оно не идёт одно в одном, оно идёт порознь! Вот Вам и одна и та же скорость света в любом измерении!
Нет единого Мирового времени во Вселенной, в разных местах и на разных относительных скоростях оно своё!
Тут надо менять психологию мышления, надо принимать множество равноправных трёхмерных пространств в четвёртом измерении – времени!
Иначе – ТУПИК, а другого пути НЕТ!
17 апреля 2005 г. Любарь В.Я.
|
Крайнее редактирование 12 октября 2005 г.
[1] Читатель должен понимать, что такую перегрузку ни кто не выдержит, даже таракан. Это всего лишь теоретический пример о парадоксе близнецов, где можно допускать и мгновенный разгон, и мгновенную остановку.
[2] Если скорость света брать точно – 299792,458, то конечно же будут другие цифры, но для упрощения расчётов я взял округлённо С = 300 тыс. км/с