Angles

1. Введение

В собственной системе отсчета наблюдатель может не только определить взаимное расположение (геометрию) неподвижных предметов, но и измерить положения движущихся тел в разные моменты времени, определить их траектории движения. Также наблюдатель может определить траектории лучей света.

В любой системе отсчета, двигающейся относительно первой, неподвижный в ней наблюдатель также может измерить положения той же совокупности движущихся тел в разные моменты времени, определить их траектории движения и траектории тех же лучей света, определить взаимное расположение предметов, оказавшихся неподвижными в этой системе отсчета.

2. Горизонты

Хотя любое событие, произошедшее в одной системе отсчета (СО), происходит и в любой другой, но по разным причинам это событие (или ряд событий) не могут наблюдаться в некотором заданном месте второй системы отсчета.

Например, шум боковых двигателей самолета может быть не слышен в кабине пилота самолета, летящего с околозвуковой скоростью, хотя пассажирам в хвосте самолета из-за их шума невозможно разговаривать; а шум боковых двигателей сверхзвукового самолета может быть не слышен всем пассажирам летящего самолета, хотя прекрасно слышен наблюдателям на земле.

В связи с этим возникает понятие "Горизонт событий" (ГС) - некоторая часть событий является ненаблюдаемой для конкретного наблюдателя. Причем для разных наблюдателей ГС могут отличаться, то есть, для них события по-разному делятся на наблюдаемые и ненаблюдаемые.

Второй пример: вращающаяся система отсчета (ВСО). Считается, что в ней нельзя описать события, расположенные дальше некоторого расстояния от ее оси вращения, поскольку там неподвижные в ВСО точки должны в исходной СО двигаться со сверхсветовой скоростью. Но для точек на оси вращения такого ограничения нет. Получается цилиндрический "горизонт описываемых событий" (ГОС)! Это разные понятия и разные горизонты. Ведь события вне ГОС происходят и являются наблюдаемыми. К примеру, два наблюдателя в начале отсчета исходной СО и ВСО находятся рядом. В исходной СО произошел взрыв Сверхновой на очень большом расстоянии от наблюдателей, и свет от нее пришел к первому наблюдателю. С какой бы угловой скоростью ни вращался второй наблюдатель, свет от этой Сверхновой попадает и к нему. Наблюдатель в ВСО увидит весь процесс взрыва Сверхновой, но координат для самого источника у него не найдется. Это беда ГОС - можно наблюдать, но нельзя описать. На основании этого ВСО следует исключить из класса возможных систем отсчета. Точнее, ВСО следует исключить из класса возможных систем отсчета для теории относительности, поскольку ограничения для ВСО получены из-за ограничений этой теории. Система отсчета должна описывать все наблюдаемые в ней процессы!

3. Углы

В абсолютной системе отсчета (АСО) можно рассмотреть неподвижные и двигающиеся фигуры (в частности, оси координат инерциальных СО (ИСО)), траектории движения тел иди лучей света. Необходимо различать углы фигур и углы траекторий. Углы движущейся фигуры в АСО могут отличаться от углов той же фигуры в собственной ИСО за счет изменения продольной длины фигуры. Естественно, что линия, перпендикулярная продольному направлению (например, ось координат ИСО), имеет нулевую продольную длину, а поэтому не изменяется.

Другой эффект, зависящий от времени, появляется при рассмотрении траектории. Поскольку на преодоление любого расстояния тратится некоторое время, то продольная координата точек траектории дополнительно изменяется. В частности, луч света, направленный в АСО по вертикали, в ИСО обязательно будет наклонным, хотя эта ось ИСО все равно вертикальна. Именно этот эффект ответственен за аберрацию света.

4. Закон отражения

В оптике известен закон отражения - угол падения равен углу отражения. Попробуем проверить на примере эксперимента Майкельсона-Морли (MMX), всегда ли он должен выполняться. В экспериментальной установке MMX имеется полупрозрачное зеркало, с помощью которого луч света разделяется на два луча. В ИСО установки это зеркало повернуто на 45^о, чтобы отраженный луч оказался перпендикулярным прошедшему прямо.

Пусть направление прямого луча совпадает с направлением абсолютной скорости ИСО V. Если продольная длина движущегося тела меньше, чем в собственной ИСО тела, то в АСО отклонение зеркала от вертикали будет меньше, чем в ИСО, за счет уменьшения длины продольного катета треугольника, гипотенузой которого является зеркало. Если закон отражения выполняется для любого зеркала, неподвижного или движущегося, то луч, отраженный от движущегося зеркала, отклонится от вертикали в сторону источника, но не в сторону движения ИСО в АСО, как того требует траектория движения вертикального луча в ИСО. Таким образом, для двигающегося зеркала закон отражения для неподвижного зеркала не действителен.

5. Выводы

1. Причины изменения в разных ИСО углов фигур и углов траекторий различны.

2. Для двигающегося зеркала равенство углов падения и отражения не выполняется.

3. В теории относительности не может быть вращающейся системы отсчета.