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.

Старт

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.

Торможение

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.

Торможение 

                       - 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.

Приземление

             - 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 trвремя ракеты собственное.

     tr = Ö(1442,4 * 2,4)  =  58 часов в ракете длился полёт.    [2]

 Проверяем симметрию:

где KdДоплеровский 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

Рис. 9

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:

  ДЛЯ НАБЛЮДАТЕЛЕЙ СПЕРЕДИ:

             LET F = F * Kd      или         LET L = L / Kd      (синее смещение).

ДЛЯ НАБЛЮДАТЕЛЕЙ СЗАДИ:

            LET F = F / Kd       или         LET L = L * Kd         (красное смещение).

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.

Написать мне письмо:

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

Сайт управляется системой uCoz