Что, по сути, открыл Эрстед, заметив смещение магнитной стрелки возле проводника с током, и что было впоследствии названо Фарадеем магнитной индукцией?
Сами того не понимая, они подтвердили наличие пространственного сдвига "следствия" относительно "причины"!
Данный принцип, спустя много лет Паули сформулирует, как "Запрет" для двух объектов, находящихся в одном квантовом состоянии, быть в одной точке пространства.
Это было первое в истории опытное подтверждение философского тезиса, о том, что время порождает движение, так же, как и любое движение, ведет к появлению понятия времени. И как следствие из сказанного: "причина и следствие всегда должны быть разделены пространством".
Любой вид физического движения (в том числе и ток электричества) - это переход от причины к следствию.
Получается что, со времен Фарадея мы начали пользоваться эффектами, порожденными временны́м смещением, называя эти явления "электромагнитными", даже не понимая, с чем в действительности столкнулись.
Теория электромагнетизма, разработанная Максвеллом, поставила перед ньютоновской физикой проблемы, как казалось, неразрешимые на уровне механистических понятий. Вот что пишет о проблеме создатель ТО: "Вспомним, например, электродинамическое взаимодействие между магнитом и проводником с током. Наблюдаемое явление зависит здесь только от относительного движения проводника и магнита, в то время как, согласно обычному представлению, два случая, в которых движется либо одно, либо другое из этих тел, должны быть строго разграничены. В самом деле, если движется магнит, а проводник покоится, то вокруг магнита возникает электрическое поле, обладающее некоторым количеством энергии, которое в тех местах, где находятся части проводника, порождает ток. Если же магнит находится в покое, а движется проводник, то вокруг магнита не возникает никакого электрического поля; зато в проводнике возникает электродвижущая сила, которой самой по себе не соответствует никакая энергия, но которая - при предполагаемой тождественности относительного движения в обоих интересующих нас случаях - вызывает электрические токи той же величины и того же направления, что и электрическое поле в первом случае". ["К электродинамике движущихся тел" (Собрание научных трудов А.Эйнштейн 1965 Т.1 стр.7)].
Еще проще: Если вращается токопроводящий диск между двумя неподвижными постоянными магнитами, то между центральной частью диска и его периферией возникает электрический ток.
Если диск неподвижен, а вращаются магниты, то электрический ток не возникает. Этот феномен хорошо известен в электротехнике.
А вот что говорит Фейнман о той же проблеме: "Предположим, что вам в конце концов удалось нарисовать картину магнитного поля при помощи каких-то линий или каких-то шестеренок, катящихся сквозь пространство. Тогда вы попытаетесь объяснить, что происходит с двумя зарядами, движущимися в пространстве параллельно друг другу и с одинаковыми скоростями. Раз они движутся, то они ведут себя как два тока и обладают связанным с ними магнитным полем. Но наблюдатель, который мчится вровень с этими двумя зарядами, будет считать их неподвижными и скажет, что никакого магнитного поля там нет. И "шестеренки", и "линии" пропадают, когда вы мчитесь рядом с предметом! Все, чего вы добились, - это изобрели новую проблему. Куда могли деваться эти шестерни?! Если вы чертили силовые линии - у вас появится та же забота. Не только нельзя определить, движутся ли эти линии вместе с зарядами или не движутся, но и вообще они могут исчезнуть в какой-то системе отсчета. Мы еще хотели подчеркнуть, что явление магнетизма - это на самом деле чисто релятивистский эффект..." [ФЛФ, Т.5, стр.26.]
Иначе говоря, одной из предпосылок создания теории относительности стала разница в восприятии электромагнитного поля подвижным и неподвижным, объектами.
Но решила ли данную проблему теория предложенная Эйнштейном или только помешала найти простое решение? Вот один из парадоксов новой теории, имеющий отношение к движению и неподвижности:
Согласно СТО время на космическом корабле, летящем со скоростью близкой к световой, замедляется. Отсюда делается вывод, что из двоих близнецов (один из которых отправился в космос, а второй - остался на Земле) космонавт вернется из путешествия гораздо моложе своего брата.
Но ведь если принять неподвижным космический корабль (ввиду полного равноправия обеих систем отсчета), то удаляющейся от него с около световой скоростью будет сама Земля, со всеми ее обитателями. И в таком случае космонавт, вернувшись обратно должен оказаться не моложе, а гораздо старше своего, не покидавшего планету брата. (Здесь мы рассматриваем пример с традиционным толкованием, хотя в действительности с увеличением скорости все процессы должны не замедляться, а наоборот - ускоряться. Но это замечание в данном случае для нас не существенно, здесь нам важен сам факт двойной трактовки одной и той же ситуации в СТО).
Такой парадоксальный вывод следует из предположения Эйнштейна об абсолютном равноправии всех систем отсчета, которое он хотел доказать, вопреки реально существующей асимметрии, наблюдаемой в опытах электродинамики.
Так как причиной движения электрона является мгновенный переход от причины какого-то события к его следствию, окружающее магнитное поле должно представлять собой такой же переход, но в системе отсчета не связанной с наблюдаемым электроном.
Магнитным полем проявляется причинно-следственная связь не коммутирующая с наблюдателем, тогда как переход причины в следствие наблюдаемого события происходит мгновенно.
Разбор несуразностей начнем с "корпускулярно-волнового дуализма".
Зададимся одним интересным вопросом: При скоростях близких к световой, по ТО, мы должны наблюдать релятивистские эффекты. Но ведь свет и сам движется с быстротой 300000 км/с, где же, такие эффекты, связанные с ним (фотоном) самим?
Ответ: Таким эффектом является проявление материальной частицы в виде волны.
Представьте себе летящий теннисный мяч. От точки "А" до точки "В" он летит, скажем, 60 секунд. И представьте, что для Вас (Наблюдателя) минимальный (измеримый) отрезок времени равен 1 минуте. Т.е. все, что происходит вокруг Вас быстрее минимального отрезка времени (в 1 мин.) - для Вас не будет заметно. В этом случае за 60 секунд теннисный мяч незаметно для Вас переместится из точки "А" в точку "В" и если в точке "В" подставить руку - он в нее ударит.
Для такого наблюдателя (время которого изменяется минутами) теннисный мяч представится в виде волны с началом ее в т. "А" и концом (ударом в преграду) в т. "В". Получается, что летит - "мяч-волна", а в ладонь ударяет "мяч-частица". Натуральный корпускулярно-волновой дуализм. Причем "мяч" ударит в преграду, расположенную в любом месте траектории его полета (где бы Вы, Наблюдатель, ее не поставили), потому что единственным временем постановки преграды (ведь минимальный отрезок = 1 мин.) будет время: только до начала полета мяча! (Во время полета наблюдатель ничего не успеет сделать, т.к. даже не заметит изменения времени, от старта до финиша). Как Вы уже догадались, под теннисным мячом подразумевался электрон.
Почему такой простой пример не приходил в голову раньше, да потому что мы были сбиты с толку ошибочными выводами из преобразований Лоренца. А именно: сокращение временных промежутков в движущейся системе. Цитирую тот вывод: "Интервал времени дельта t` между событиями, измеренный движущимися часами, меньше, чем интервал времени дельта t между теми же событиями, измеренный покоящимися часами. Это означает, что темп хода движущихся часов замедлен, относительно часов неподвижных". Иными словами: количество отсчитанных секунд в движущейся системе меньше их количества - в системе неподвижной, значит, движущиеся часы отсчитывают время медленнее. Но! ведь количество "событий" произошедших в этот промежуток времени осталось одинаковым и в той и в другой, системах! Наполненность событиями этого промежутка "дельта t`" осталась же равна прежней наполненности "дельта t" (события в этот отрезок времени, будь то: вспышки света, вдохи-выдохи, завтраки Наблюдателя, да что угодно, что происходило в это "дельта t", - то же количество произошло и в "дельта t`"!).
Опять же поясню на простом примере: представьте прямоугольный треугольник, по катетам которого будут отложены деления "пространства" - "L" и "времени" - "T". Гипотенуза, связывающая эти стороны, будет обозначать "скорость". Как становится понятно из построения, катет "времени" - "T" скоростью не обладает, так как значение "пространства" - "L" вдоль всего катета "Т" равно нулю, значит можно сказать, что катет "Т" представляет собой Неподвижную систему, тогда как гипотенуза - подвижную систему отсчета. Выберем на катете "Т" две произвольные точки (промежуток между которыми примем "дельта t") и проведем перпендикуляры от них на гипотенузу. Полученный отрезок получится равным "дельта t`". Измерив его вдоль гипотенузы, мы увидим явное увеличение, по сравнению с измерением "дельта t" вдоль катета. Отрезки получились разные, но изменилось ли количество точечных событий (вдохов-выдохов наблюдателя) между t1 и t2? Нет. Даже если взять две рядом лежащие точки на катете "Т", то, опустив перпендикуляр на гипотенузу, мы получим между ними какое-то расстояние, но будет ли заполнено событиями это расстояние? Нет.
Этого промежутка времени и не замечает наш "Наблюдатель" в примере с мячом.
Об этом же эффекте писал еще Ломоносов: "Вследствие крайне быстрого движения, любая частица света должна рассматриваться как нечто непрерывное; ибо то, что почти в одно и то же время находится вблизи и светящегося и освещаемого тела и, значит, в любой точке всего расстояния между ними, едва отличается от непрерывного. Затем за предшествующей частицей света необходимо должны следовать в своем пробеге другие, почти бесчисленные с одинаковой скоростью; и все они почти в один и тот же момент времени присутствуют в любой точке своего пути. Какими бы тонкими и редкими мы не представляли себе частицы, все же из сказанного выше совершенно ясно, что во всем освещенном пространстве не будет почти ни в какой момент никакого поомежутка, которого не занимала бы на своем пути световая частица и не делала бы само пространство равносильным плотному телу" и т.д. (Ломоносов М.В. Полное собрание сочинений в 10-ти тт., т.3, М.,1952, с. 283, 285 289,291, 297,299, 301).
Но вернемся к примеру с теннисным мячом. Получается: растет скорость мяча, растет пройденное расстояние, но никак не меняется наполненность событиями для Наблюдателя! Можно сказать: "вокруг мяча сжимается пространство".
Всем известен пример, долгое время считавшийся единственным подтверждением ТО: пример удлинения времени жизни мюонов. Эти частицы, при их времени жизни, двигаясь даже со скоростью света, пролетали бы около 600 метров, а их регистрируют через 10-30 км. То есть: или мюоны летят со скоростью в 20 раз превышающей скорость света, или их время жизни увеличилось в это же количество раз от движения с предельной для нашего мира скоростью. Причем совершенно не рассматривается вариант того, что для мюона на скорости света релятивистски уменьшилось расстояние между точкой старта и местом конца жизни. (Объяснение преобразования Лоренца для длины дано выше).
Вывод:
Тело (электрон, движущийся в пространстве электропровода) с концами (х1;х2) выглядит волной (присутствующей всюду) с точки зрения наблюдателя из намного более медленной системы отсчета, но сливается в одну точку х1,2 при взгляде на то же тело из гораздо более быстрой СО.
Отсюда следует, что представление какого-либо объекта частицей (телом) или волной - понятие относительное, зависящее только от выбора системы отсчета наблюдателя.
Основатель электродинамики Максвелл считал что: "Изменения электрического смещения, очевидно, вызывают электрические токи. Но эти токи могут существовать лишь во время изменения смещения, а поскольку смещение не может превысить некоторой величины, не вызывая разрушительного разряда, то эти токи не могут продолжаться бесконечно в одном и том же направлении, подобно токам в проводниках".
Трудно более ясно выразить основную идею такого подхода, являющуюся идеей Фарадея: местом, в котором совершаются электрические явления, является среда. Как бы желая подчеркнуть, что это и есть главное в его трактате, Максвелл заканчивает его следующими словами: "Если мы примем эту среду в качестве гипотезы, я считаю, что она должна занимать выдающееся место в наших исследованиях и что нам следовала бы попытаться сконструировать рациональное представление о всех деталях ее действия, что и было моей постоянной целью в этом трактате".
"Среда", которую пытался отыскать в своем "Трактате" Максвелл и есть четвертая пространственная координата - Время.
Магнитное поле представляет собой сеть из причинно-следственных связей. А проводник, в котором электрон движется от своей причины к следствию (идет электроток), помещенный в это поле, включается в общее перемещение (от причин к следствиям), приобретая движение в пространстве этого магнитного поля. Это принцип действия электродвигателя.
При механическом вращении проводника (сдвиге от прежнего положения витка проволоки к новому положению этого витка в причинно-следственной среде магнитного поля электрон проводника переходит из причины в следствие, порождая электрический ток. Это принцип работы генератора.