От Физо   до Эйнштейна. 
  Свет в конце тоннеля? 
  

( заметки любителя )
     
  
 Аннотация : Возможности Специальной Теории  Относительности 
                       до "Электродинамики движущихся сред".  

  
        Альберт Эйнштейн   оценивал  опыт  Армана Ипполита Физо   1851 года 

                       как  experimentum  crucis.               . 
                   
   
                               В   1881г      Альберт    Майкельсон      приступил,      в    некотором    смысле,  
                   к    проверке      для     света    и     пустоты     (  т.е.  газа    с   почти    нулевой    плотностью;       
                       c -  фундаментальная   скорость  )   установленной    Физо    количественной   зависимости    
                   для   света    в    воде  (   wо - скорость  ;  n    -  коэффициент  преломления  ) при    движении  
                   жидкости    со  скоростью      v   (  меньшей на   4  порядка,  чем  у  планеты  Земля  ) : 
                                                                         
                                             W  ≈   wо + v( 1 -  1/n2)  =   wо + v( 1 -  wо2/c2 ),  -                                       (1)

                            или  -  ввиду коммутативности сложения  скоростей  и    с  учётом       |v|  <<   wо  -  

   W   ≈  wо +  v - vwо2/ c2  +  { - v2wо/c2 }   =   (  wо  +  v)( 1 - vwо/c2 )   =>    W   ≈  ( wо +  v) / ( 1 +  vwо / c2).
 
 
                               Очевидно,   Физо   обнаружил   тогда    не   только    реалистичность    формулы    
                   Френеля  ( 1818г.),      но     и      принципиальное    отличие      от   привычной   суммы         
                   итоговой   скорости     двух    одновременных   перемещений,    измеримых  порознь :
                     
                             -  для    большого      -   порядка  c     -     одного из слагаемых 
                             -  при  движении     мало  поглощающей    среды      относительно   приёмника,   - 
  
                   в    отсутствие   оснований   для  существования     различных    законов  сложения 

                             -  для разных  величин    скорости   
                             -  в  зависимости    от свойств    перемещающейся   в  пространстве    материи   
                             -  соответственно   взаимному   движению   объекта    и   устройства  измерения. 


                                  Предсказываемая   формой   (1)  неизменность   результата    с  пределом     c 
                   при    варьировании    скорости    v    среды     для   n,     близких    к    единице,
                   не   менее    отчётливо     покушалась     на     вековые      представления      физиков,  
                   но    только   несоответствие    уравнений  (1864-73гг.)    Джеймса  Клерка    Максвелла   
                   преобразованиям    Галилея     привело    теоретиков   к   удовлетворяющей    форме      
                   преобразований       координат       инерциальных        систем       (   В. Фогт,   Д. Лармор,         
                   Жюль   А. Пуанкаре,      Хендрик  А. Лоренц  )    -      с      не   абсолютным  временем,        
                   для   всего   диапазона   скоростей,   -    и   соответственно   новому  закону  их  сложения :  
                            
                                                          W    =   ( wо + v ) / (  1+ vwо/c2 ).                                                          (1a)   

                               Вывод   отвечающих  реальности  соотношений,   исходящий   из      c  = const    и    
                   линейности   преобразования,   теперь  -  элементарен    (  далее везде:  ссылки на курсы 
                       общей физики опущены;   оси координат систем  параллельны;  перемещения  -  только   по оси  X  ): 
   
                         x* ≡ γx + αt ;     t* ≡ μx + ηt ;           u ≡ dx/dt ;         u* ≡ dx*/dt* ;          =>    
                         u* = (γu + α) / (μu + η) ;                  при      u* = v;     u =  0     =>      α = ηv;            
                         при    u* = 0;    u = -v      =>   α = γv;      при       u* = u = c         =>     μ = γ v/c2; 
  
                                   =>            (1a).                     
                                                                         Плюс     относительность         => 
              x* = γx + γvt ;    t* = γ xv /c2 + γt ;         &        x = γx* - γvt* ;     t = - γx*v / c2  +  γt* ;       =>          

        преобразования   Лоренца:    γ = (1 -  v2/c2)-.5 ;      x* =  γ( x + vt ) ;     t* =  γ( t + xv/c2 );     y = y*;   z = z* .

            
                       Далее   можно   было   видеть,   что    бесконечно   малое  изменение     dv  
                   относительной   скорости   v     этих  систем      требует      различной   величины   
                   ускорения   -    в  зависимости   от   выбора    одной    из   них : 
 
                         dx* =  γ( dx + vdt );       dt* = γ(dt + vdx/c2);         =>         u*  =  ( u +  v) / ( 1 + uv /c2)   
                                 =>                 du*  =  du ( 1-   v2/c2) / ( 1 + uv/c2)2            =>  
                                                   du*/dt*   =     [ γ( 1 + uv /c2)]-3 du/dt  .      
  
                        Выход    из   положения    (  решение     существует  ) :       и     величина      массы 
                   не   абсолютна,  -   и   масса   зависит   от скорости   системы.        
                        Поэтому    Второй закон  Ньютона        f  =  mdv/dt   (?)       должен    содержать    
                    полный   дифференциал:           F  =   ( mdv+ vdm)/dt  = d(mv)/dt  =   dp/dt.

                          Для  той  же    пары    систем    очевидно,   что    в  силу,    в  частности,     y =  y*,
                   y - составляющая    импульса    объекта     в   обеих   системах    одинакова :
 
                     p(y,t) = p(y*,t*)     =>     m(t)  dy/dt   = m(t*) dy/dt*        =>         m(t*)   =  m(t)  γ( 1 + uv /c2)
                            или     -     для    неподвижных     в   своих   системах        масс :  
                            m(t; u =0;  dy/dt=0 )   ≡ mо           и            m(t*;  u*=v; dy/dt*=0 )   ≡ m  , - 
   
                                                       m = mо γ   =  mо(1 -  v2/c2)-.5                                                             ( 2 )

                            Это   означает,   что    масса     зависит   от  приобретённой   телом     энергии. 
                   Тогда,    представляя     (2 )     в  виде    m2(1 -  v2/c2)  = mо2        и    дифференцируя :  
                    2 m(1 -  v2/c2) dm  -  2m2vdv/c2  =  0        =>   (c2 -  v2)dm  = mvdv, -    получим: 
 
                          c2dm  = v(vdm + mdv)  = vd(vm)  = vdp  ≡  d( кинетическая энергия  m)   ≡  dТ            
                   {{   прямо:  dТ = fdx =  vdp = vd(vm) = mоvd(γv) = ...= mоc2dγ = c2dm,  -   не проще  }}    =>
                                Т  = c2(m - mо),        -    или, понимая   Т + mоc2        как   всю  энергию    E,  - 
                            
                                                            E  ≡  mc2.                                                                           ( 3 )

                          И     выясняется    -     исходя из той  же формы  (2) :  
                   mо2  = m2 (1 -  v2/c2)    =>     mо2c2  =  m2c2 -  m2v2  =  E2/c2 - p2        => 
                            
                                                    E2 -  p2c2   = m2оc4 .

                                                      

                               Понадобился    гений    Альберта  Эйнштейна,     чтобы    увидеть      ( 2)     и     (3 ),         
                   найти        революционное       объяснение       этим       следствиям       из     экспериментов,    
                   начатых     Арманом    Физо      (   'experimentum crucis'    -    некоторая смысловая  неточность ),    
                   и,     следом,    создать      Общую   Теорию      относительности.


                                                                  *  *  *

                        	Встречающееся   неприятие      трактовки    Эйнштейном       постулатов     СТО  
                   имеет     определённые    основания.          Количество     их       не     играет     роли,    
                   как   и    число      свидетельств    'за'   -    без   доказательства       единственности ...

                   	Безошибочность,      в   частности,        расчёта         масс         и         поведения     частиц   
                       на    ускорителях    по    (2 )        не  делает      реальным     суточный    цикл   изменений  
                       массы    Солнца       для      земного     наблюдателя      (  неинерциальность     обеих   систем    
                             не  имеет    значения,    поскольку    Хендрик  Лоренц     показал    достаточность   условия  C = const 
                             для    вывода   (1а)    -   [ см.  стр.2 ],    так что   принципиальные  следствия  открытия   Армана   Физо 
                             качественно   верны   и    в  случае   переменного   лоренц-фактора  γ ). 
 
                          Путешествие       во   времени,      отвечающее    СТО,      -      алогично :             
                   если     третий    близнец      путешествует     строго     симметрично     второму   брату,      
                   то    эти  двое      на  общей    встрече      по   окончании   полёта      окажутся     вновь  
                   неразличимыми        в    силу     симметрии     (  после     фиксации    расчётных      взаимных  
                        эффектов  в  фазах  движения   инерциального   и   с  ускорениями   ) ,   а    каков  бы    ни   был      
                   "механизм   аннулирования"      их     обоюдных    различий,       нет    оснований     для    
                   отказа     его        и     применительно      к    остававшемуся      на    Земле      первому   
                   близнецу,         наблюдавшему       даже       меньшие,        чем      братья - космонавты     
                   друг    у   друга,      изменения     геометрии,   массы   и   масштаба    времени  ( причём  
                        для  него   -   всегда   одинаковые, -   и  этого  достаточно   для  суждения   о  реальности  явления ). 
	
                    	Нелинейная   динамика       солитонов       приводит      к  аналогам     следствий   
                   из     преобразований    Лоренца    -     с     заменой     c       на    скорость     звука     -      
                   в     качестве     классического  решения,      отражающего       конечность     скорости     
                   передачи    информации   волновым   процессом   [  см. обзор  в  УФН 174  861 (2004)      
                   А.И. Мусиенко,  Л.И. Маневич.                                      или\и       субъективную  выборку  здесь ].



	             		                 *   *   *

                   	Сохранение       скоростью      света          величины        c            при     наличии    
                   красного ( обоего  рода )  или  фиолетового   смещения     ничем   не   мотивировано
                   и     представляется     загадкой,     как  бы     требуя    от     приёмника     излучения      
                   восприятия          последнего           колебанием           некоего       индивидуального 
                   собственного        "эфира" ,  -     но    при   том,   что     наблюдатель  ( и  сама  Земля )       
                   мог     бы        вообще     не    существовать      как      макросистема       во      время        
                   испускания   объектом  ( галактика  на  Горизонте  Мира )    принятых   сейчас   квантов. 
   
	                                                                                                                                 Дополнительные  замечания :

                         1 -    существование   физического  поля    заряда     означает      наличие    в      доступном   
                   окружающем  его  объёме    какого-то    материального   фактора   присутствия  ( далее - ФП );
  
                         2 -    нулевое  поле  Максвелла   между   двумя  бесконечными    одинаково   электрически    
                   заряженными  параллельными плоскостями   богаче  скаляром  ФП,  чем  ненулевое  снаружи  
                   (  материальный    физический     фактор  присутствия    -    существо   идеи  поля    Майкла   Фарадея  );

                        3 -  алгебраическое  сложение  ФП     разного   знака  электрических   зарядов,  по-видимому,      
                    касается   только   величины   кулоновских сил    -    не  является  "частичной   аннигиляцией"    
                   ни  в  каком   смысле    (  это  отвечает   и    свойствам      магнитостатического  экранирования );

                        4 -   справедливость  п.3    ведёт    к  существованию     двух   полей      электрических   ФП         
                   у   нейтрона    (  что   согласуется   с  данными  о  его  структуре   и  с  величиной  массы );

                         5 -  соответствие    Природе    п.4     делает     взаимодействие     наборов  ФП     двух    тел   
                   равноправным       -     с   учётом    относительной  скорости,    зарядов    и   масс  "ведомого  вещества",   -       
                   а   индивидуальное поведение -   соответствующим   и  своего рода  осциллятору  Де Бройля;

                         6  -   эквивалентность     инертной    и    тяготеющей    масс:     Т = c2( m - mо ),    -      при     не           
                   обязательном   участии     любой   одной    из  них    в  явлении   -   позволяет   считать   тяготение     
                   свойством   скорее    энергии  E,   чем   массы:      fНьютона =  GнE1E2/r2,  -   где   Gн =  Gc-4   [ньютон-1]. 
                       Гипотетический   ФП     энергии    соотносится    с   эйнштейновской    идеей    ОТО,      и   более 
                   'естественны'     планковские    единицы :     lПл2   = hGнc,       tПл2  = hGн/c,        mПл2  = h/(Gнc3).       
                           А   планковские   единицы      энергии:      eПл2 = hc/Gн ,  -    и       импульса:     pПл2  = h/(cGн)   -             
                   человеческие :         eПл =  ~1365 квт"ч;        pПл  =  ~ 16.38 кг"м/с      -    завершают     перестановки   пары 
                   фундаментальных констант     (  с  намёком    на    антимир      имени    Поля   Дирака   -    с    отрицательными   
                        корнями    из  правых  частей   этих    неслучайных   комплексов ).  
     
                         7 -   нелинейность    Второго закона Ньютона      логичнее    понимать   прямо:    f  =  mоd(vγ)/dt,  -  
                   в  частности,  макрообъект  определён  конфигурацией  его набора  электронов-протонов-нейтронов   
                   со   связями  ~ mо,  а  не варьируемой  по обстоятельствам  приданной  ему  кинетической энергией;
                            
                         8 -    фантазия на тему   'реальный  электрон':  "тандем"  α:β   плюс-  и  минус-  ФП   с  общей   
                   пустотой    в  центре   -   диаметром   больше,    чем   у  ядра   атома   и  внутренних   электронов, 
                   если - не  одиночка.    Причём,   ФП   энергии-массы,    просто,    -     сумма   пары  электрических;
  
                         9 -   если   скорости   исчезновения   и   появления  ФП   при   аннигиляции   и  рождении  пар  
                   не   соответствуют    c,        то     качественные    соображения   пп. 3-5  получают  свидетельство  
                   'за',    -      как  и  реалистичность  представления : 
                   только  что     принятая        со   стандартной    скоростью        электромагнитного      излучения  
                   Джеймса    Максвелла           в     физическом     поле     Майкла    Фарадея          информация        
                   стала     поступать       от     самых     далёких     галактик       к      ФП         и      наших     личных     
                   адронов    и    лептонов       ещё   в     бытность    почти  всех  из них     в  газо-пылевом  облаке   
                   на  месте   будущей  Солнечной  системы.

                       10  -    расчёт   или\и    эксперимент      ~ п.9,    м.б.,    ускорит    построение     беспроблемной  
                   электродинамики     -     с     великолепным     приближением     великого    Максвелла.     

                                       *   *   *  
                                    
   
  "From  Fizeau    up  to    Einstein."  The summary:  Opportunities of the Special Theory of the Relativity up to "Zur  Elektrodynamik  der bewegter Körper"'.             


                                     **   **  ** 

=============================================================================================================================================





                



 
      Аналоги релятивистских эффектов в классической механике      
   
    УФН 174  861 (2004)