Preprint (25.03.2008)
Date: Tue, 25 Mar 2008 17:40:18 GMT
From: redshift0@narod.ru (Alexander Chepick)
Newsgroups: sci.physics, sci.astro, alt.sci.physics.new-theories
Subject: преобразования координат
Key words: абсолютная система отсчета - инерциальная система отсчета - преобразования координат
PACS 01.55.+b

Анализ вывода преобразований координат в теории эфира
 (по книге С. Маринова "Eppur si muove")

А.М. Чепик, Нижний Новгород
e-mail: redshift0@narod.ru

Абстракт

В статье анализируются §2 и §3 книги Маринова в части, которая посвящена определению абсолютного пространства, методу синхронизации, выводу преобразований координат и их свойств; и показывается, что имеющиеся в книге неточности влияют на метод вывода преобразований координат, предложенных Мариновым, но не влияют на их существование и их соответствие реальности.

1. Введение

"Eppur si muove"
 (А всё-таки она вертится)
Galilei

В марте 2008 года мне помогли найти книгу Стефана Маринова "Eppur si muove"[1], в которой он предложил свою физическую теорию, основанную на существовании эфира. Значительная доля первой части книги посвящена выводу преобразований координат, которые в книге названы преобразованиями Маринова. Вид этих преобразований для инерциальных систем отсчета (ИСО) с совпадающими в нулевой момент осями и для скоростей, параллельных оси X [1, формула (3.34)]:

t' = t(1-(v/c)²)^1/2; x' = (x-vt)(1-(v/c)²)^-1/2; y'= y; z'= z;

совпадает с видом преобразований координат, которые рассмотрели Купряев Н.В. в статье "Анализ расширенного представления преобразований Лоренца"[2], Обухов Ю.А., Захарченко И.И. в статье "Светоносный эфир и нарушение принципа относительности"[3], и я в статье "Абсолют. Основные принципы"[4]. Каждый из нас самостоятельно придумал эти преобразования. Я предложил называть преобразования  координат (1) Преобразованиями Купряева-Обухова-Захарченко (КОЗП), не зная, что такие преобразования еще раньше предложил Маринов. Название теории в случае [2], [4] звучит как "теория стационарного эфира"(СЭТ), в случае [3] - как "теория светоносного эфира"(СЭТ). Во всех перечисленных теориях есть много общего помимо существования эфира и вида преобразований координат, и в каждой есть положительные особенности, дополняющие общее описание Вселенной.

В этой статье анализируются §2 и §3 книги Маринова в части, которая посвящена преобразованиям координат, и показывается, что имеющиеся в книге неточности не влияют на существование преобразований координат, предложенных Мариновым.

2. Замечания к книге (перевод с английского - мой)

1. На странице 14 даны определения абсолютного пространства и абсолютного времени, причем Маринов считает их окончательным, не подлежащими изменению в будущем:

"Когда имеется несколько ощущаемых систем отсчета, представляющих различные относительные пространства и несколько ощущаемых часов, показывающих различные относительные времена, то можно спросить, которые из этих пространственных и временных систем отсчета лучше представляют абсолютное пространство и время и имеют общее значение для любого наблюдателя во Вселенной. Любая историческая эпоха определяет ее лучших представителей абсолютного пространства и времени, где движутся человек и его мысли. После выполнения нашего эксперимента «со связанными зеркалами» (Marinov, 1974b), можно предложить следующие определения, которые, есть надежда, не будут усовершенствованы будущими поколениями:

 а) Абсолютное пространство - то, в котором скорость света имеет одинаковое значение по всем направлениям.
 б) Абсолютное время считывается со световых часов, неподвижных в абсолютном пространстве и расположенных достаточно далеко от местных концентраций материи (то есть, от звезд и планет)."

Однако, во-первых, не для всех экспериментов по определению скорости света это определение является верным. Имеется достаточно ограниченный круг экспериментов, которые показывают существование в пространстве выделенного направления - "Оси зла". В этих экспериментах результаты измерения некоторых параметров показывают их зависимость от направления движения Земли в космическом пространстве. Только такие эксперименты могут участвовать в определении той выделенной системы отсчета, в которой эти эксперименты покажут изотропию измеряемых параметров, например, эксперимент Маринова со связанными затворами[7], или эксперимент Гурзадяна по измерению комптоновского рассеяния лазерного света на пучке электронов от ускорителя с энергиями 6ГэВ. [8]

Во-вторых, поскольку ни в одном эксперименте непосредственно скорость света не измеряется, то это дает возможность объяснить указанные эксперименты в условиях постоянной скорости света во всех ИСО. Например, эксперимент Маринова со связанными затворами[7] объясняется сдвигом фаз отверстий в дисках за счет сдвига показаний часов в ИСО установки. Следовательно, указанные эксперименты показывают существование выделенной системы отсчета, а скорость света в ИСО установки и скорость Земли в ней зависят от применяемой теории для объяснения соответствующего эффекта.

Таким образом, формулировка определения а) в общем случае неверна - через изотропию скорости света нельзя экспериментально определять абсолютное пространство. Более того, предлагаю не определять Абсолютное пространство, а определять Абсолютную ИСО в нем. И для этого можно использовать темп хода часов. Оказывается, для любой пары ИСО можно сравнить темп хода часов (темп времени) как отношение интервалов времени в рассматриваемых ИСО между двумя произвольными событиями. Для выделенной (абсолютной) ИСО (АСО) темп времени должен быть максимальным и не должен зависеть от выбранных событий.[4, §3, §5] А по абсолютной СО уже можно определить и Абсолютное пространство, и Абсолютное время. Однако проще всего выделенной ИСО считать ИСО, в которой мощность потока микроволнового космического фонового излучения изотропная с точностью 1e-4.

2. На странице 15 Маринов дает еще два определения абсолютного пространства и абсолютного времени, которые считает идентичными предыдущим:

"Эти два определения идентичны со следующими определениями:
а) Абсолютное пространство - то, по отношению к которому энергия Вселенной является минимальной (Маринов, 1972b).
б) Абсолютное время - это показания тех световых часов, чья единица времени меньше, чем у любых других часов с равными длинами "плеча" (Маринов. 1975a). "

 Однако энергию всей Вселенной измерить и сравнить невозможно, в частности, потому, что эта энергия должна быть бесконечной. Да и само понятие равенства в ИСО длин двух отрезков, неподвижных или движущихся друг относительно друга, в книге не дано, и поэтому их равенство проблематично, например: будет ли неизменна длина отрезка при его повороте в своей собственной ИСО; тем более, оказывается (после вывода преобразований координат), что длины двух движущихся друг относительно друга отрезков, величины которых равны в своих ИСО,  в любой из этих ИСО могут и различаться и совпадать в зависимости от абсолютных скоростей этих ИСО и их направлений, а также направления самих отрезков. 

3. На странице 15 Маринов дает определения АСО и ИСО

"Любую систему отсчета, связанную с абсолютным пространством, называют абсолютной системой отсчета, и любые (световые) часы, показывающие абсолютное время, называют абсолютными часами.
Любую систему отсчета, которая перемещается с постоянной поступательной скоростью относительно абсолютного пространства, называют инерциальной системой отсчета. Любые часы, неподвижные в инерциальной системе отсчета или помещенные около местных концентраций материи (или то и другое) называют собственными часами; собственные часы показывают собственное время."

Используем для этих систем отсчета аббревиатуры АСО и ИСО соответственно. К сожалению, такое простое определение ИСО является неверным, поскольку под его действие попадает, например, вращающаяся система отсчета, равномерно двигающаяся в АСО. Поэтому его необходимо дополнить условием: "Базисные вектора ИСО не изменяют с течением времени в АСО свою длину и направление." Тогда становится очевидным, что так определенные ИСО обладают свойствами: любая ИСО₁, определенная в любой ИСО₂, является инерциальной системой отсчета в АСО;  любая ИСО₁, определенная в АСО, является инерциальной системой отсчета в любой ИСО₂.

В книге отсутствует определение равенства двух ИСО: "Две ИСО считаются одинаковыми, если любое событие в них имеет одинаковые координаты, в противном случае эти ИСО разные." Отсутствие этого определения не позволило Маринову увидеть, что множество ИСО в классической теории не совпадает с множеством ИСО в СТО Эйнштейна, и не совпадает с множеством ИСО в теории Маринова. А ведь именно это несовпадение ИСО объясняет различия в законах физики в перечисленных теориях.

4. На странице 22 Маринов приводит пример, когда информация передается, а передачи энергии не происходит:

Обычная физика предполагает, что информация может быть передана от одной пространственной точки до другой, только если некоторое количество энергии можно послать от первой пространственной точки до второй. Однако, это не верно. Действительно, возьмем вращающийся твердый вал, на концах которого установлены два идентичных зубчатых колеса, и позвольте нам занумеровать любые два зубца, которые лежат друг напротив друга в концах некоторой образующей вала. Предположим, что вал вращается с постоянной угловой скоростью и нет никакого трения или скрученности. Тогда, если некоторый зубец первого зубчатого колеса вступает в контакт с индикатором, помещенным в одном конце вала, мы знаем, что соответствующий зубец другого зубчатого колеса также вступит в контакт с индикатором, помещенным симметрично в противоположном конце вала. Очевидно, в таком случае, между обоими этими пространственными точками нет никакой передачи энергии, однако, есть информационная связь между этими точками.

На самом деле здесь все не так очевидно. Основной вопрос - а передается ли информация? Ясно, что на этапе раскрутки вала от одного его конца ко второму приходит и энергия и информация, ведь второе колесо сначала было неподвижно, а теперь вращается. Каким бы твердым не был вал, взаимодействие передается с конечной скоростью от молекулы к молекуле с одного конца вала на другой. Что происходит на этапе вращения вала с постоянной скоростью (энергия теперь действительно не передается)?. Оказывается, что переноса информации на указанном этапе нет! Колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью по условию этапа, но не обязательно синфазно, каким бы твердым вал ни был - информация о фазе колеса на первом и на втором колесах появляются независимо друг от друга в зависимости от типа (субъективного) соглашения о фазах, Например в СТО фазы колес вращающегося вала должны совпадать в ИСО вала, но могут не совпадать в других ИСО.

5. На странице 22 Маринов предлагает метод синхронизации твердым вращающимся валом:

"Мы называем синхронизацию пространственно отделенных часов с помощью вращающегося твердого вала, помещенного между ними Ньютоновой синхронизацией времени. Ньютонова синхронизация времени может быть реализована также с помощью сигналов, которые распространяются с одинаковой скоростью в любом направлении, после принятия во внимание задержек времени, которые нужны сигналам для прохождения различных расстояний к часам, помещенных в различные пространственные точки.

Если мы синхронизируем пространственно отделенные часы, обмениваясь световыми сигналами между ними, и предполагаем, что скорость света имеет одинаковое числовое значение во всех направлениях относительно любой инерциальной системы отсчета, то мы называем это Эйнштейновской синхронизацией времени. Эйнштейновская синхронизация времени может быть Ньютоновой синхронизации времени только если система отсчета, в которой мы работаем, связана с абсолютным пространством. В любой системе отсчета, двигающейся относительно абсолютного пространства Эйнштейновская синхронизация времени отличается от Ньютоновой, поскольку в двигающихся системах отсчета скорость света является анизотропной."

В БСЭ имеется определение синхронизации процессов, в том числе и процесса хода часов: "Синхронизацией называется приведение двух или нескольких процессов к такому их протеканию, когда одинаковые или соответствующие элементы процессов совершаются с неизменным сдвигом во времени либо одновременно". Итак, синхронизация в общем смысле содержит два процесса: 1 - начальную установку часов, 2 - компенсационные действия, поддерживающие "видимость" дальнейшего одинакового темпа хода часов. Несомненно, можно утверждать, что в ИСО вала оба колеса на его концах вращаются с одинаковой угловой скоростью, но вот будет ли одновременным некоторая пара событий, связанная с вращением двух колес на твердом вале в АСО или в ИСО - неизвестно. В определении Маринова требование такой одновременности явно не указано!

Из СТО известно, что если два события, связанные с вращением этих колес, в какой-то ИСО одновременные, то в любой другой ИСО они могут быть неодновременными, и от материала вала и способа его раскрутки здесь ничего не зависит. Следовательно, одновременность событий в ИСО в любой теории должно быть отдельным постулатом или следствием из предыдущих соглашений. Поскольку в теории Маринова одновременность вращения колес на вале из первых 9 аксиом не следует, то для выполнения одновременности должен дополнительно существовать постулат механической синхронности (одновременности), причем выполнение его должно быть обосновано физически. Без него нет не только одновременности вращения этих колес, (следовательно, не может быть и передачи информации от колеса к колесу), без него момент касания флажка заданным зубцом на колесе является внутренним делом этого колеса, не связанным со вторым колесом, поскольку ясно, что когда-то такое касание произойдет просто в силу расположения колеса и флажка. То, что такая одновременность выполняется в теории Ньютона, не означает, что она должна быть в теории Маринова. Таким образом, переноса информации на указанном этапе нет - информации на первом и на втором колесах появляются независимо друг от друга, причем неважно, имеется или нет в теории аксиома механической одновременности. Следовательно, предлагаемый метод синхронизации без дополнительной аксиомы не работает.

Заметим, что предложенный метод синхронизации вращающимся твердым валом предполагается для использования в синхронизации часов в двух точках одной ИСО. Даже если бы этот метод работал, то связь показаний часов по этому методу не выходит за пределы этой ИСО. Но если не описывается связь между одновременностью двух событий в разных ИСО (а в книге такого описания нет), то принципиально нельзя вывести формулу зависимости показаний часов в разных ИСО!

Попытка обоснования отличия двух методов синхронизации с помощью ссылки на анизотропию скорости света в ИСО логически не состоятельна, так как сначала следует вывести эту анизотропию из нового метода синхронизации, а это невозможно сделать хотя бы потому, что одновременные касания флажков в ИСО вала по этому методу являются одновременными и в ИСО вала в СТО, где скорость света изотропная!

6.  На страницах 23-24 дана

"Аксиома X. Материальные точки, называемые фотонами, двигаются в абсолютном пространстве со скоростью "с" по всем направлениям, и их скорость не зависит от их истории. Световые часы с равными "плечами" имеют в любой инерциальной системе отсчета темп, независимый от ориентации их "плеча". В любой точке любой системы отсчета единица времени должна определяться периодом световых часов с равными "плечами", независимыми от скорости системы отсчета и местной концентрации материи.

n_par=n_per( l -(v/c)²     (2.17)

будут соответствовать периодам «продольных» световых часов по этой формуле, в предположении (как обычно), что «плечи» часов равны.

...

Наша десятая аксиома утверждает, однако, что это должно быть

n_par=n_per     (2.24)

и этот эмпирический факт был сначала доказан историческим экспериментом Майкельсона-Морли."

Кстати, заметим, что по СТО в любой ИСО одинаковые расстояния («длины плеч») в разных направлениях свет проходит за одинаковое время, следовательно, формула (2.24[1]) не противоречит изотропии скорости света. То есть, десятая аксиома не является "критической границей" между теорией Маринова и релятивистской механикой СТО. 

6.  На странице 27 при выводе преобразований Лоренца использован (лишний) дополнительный постулат:

"Мы можем выполнить требование (3.7) нашей десятой аксиомы, если мы берем параллельный компонент относительного радиус-вектора, сжатого в (1-V²/c²)^1/2 раз при выражении его координатами в системе отсчета K, то есть, если мы аксиоматически принимаем в качестве действительного вместо соотношений Ньютона

r_per = r'_per        r_par - Vt = r'_par         (3.9)

 «Лоренцесвские» соотношения

r_per = r'_per        r_par - Vt =  r'_par(1-V²/c²)^1/2    (З.10) ";

и на странице 28 использовано (лишнее) дополнительное утверждение о совпадении величин обратных скоростей:

"Если скорость света в системе отсчета K' предполагается изотропной и равной "c", то, предполагая далее, что скорость, с который система отсчета К перемещается в К' (и измеряемая по часам из К') равна с противоположным признаком скорости V, с которой система отсчета K' перемещается в К (и измеряемая по часам из К), мы можем написать (заметим, что оба этих предположения следуют от принципа относительности)

 r=r'+{[(1-V²/c²)^-1/2 - 1](r'V)/V² + t'/(1-V²/c²)^1/2}V        (3.13) ",

хотя при этом здесь же используются и постулат постоянства скорости света и постулат относительности, из которых эти дополнительные утверждения следуют.

7.  На странице 32 описывается метод вывода преобразований Маринова:

"С другой стороны, эксперимент (исторический эксперимент Майкельсона-Морли был первым), показал, что темпы "поперечных" и "продольных" световых часов совпадают. Мы приняли этот эмпирический факт как аксиоматическое утверждение, не пытаясь объяснить, почему Природа работает таким образом.

Введение этого аксиоматического (эмпирического) утверждения в преобразование Галилея приводит к преобразованию Маринова. Это должно быть сделано в следующей манере: точно тем же са-мым способом как в §3.2, мы приходим к выводу, что, если мы желаем удовлетворить требование нашей десятой аксиомы о независимости темпа световых часов от ориентации "плеча" часов, преобразование между радиус-векторами r и r' должно быть написано в форме (3.12). "

Но такой метод вывода преобразований сам логически неверен. Нельзя в качестве основы для вывода преобразования взять неверные соотношения, сделать в них замену переменных, и гарантированно получить верные уравнения.

А ведь Маринов, взявший за основу преобразование Галилея, сам подтверждает на странице 25, что оно не соответствует реальности:

"Можно показать, что опытный факт (2.24) противоречит преобразованию Галилея (фактически это показано выше). Преобразования Лоренца же приводят к результату (2.24)"

Здесь формула  (2.24) : n_per = n_par означает совпадение числа периодов "поперечных" и "продольных" световых часов.

И не важно, что промежуточные релятивистские преобразования Галилея лучше соответствуют реальности, а окончательные преобразования Маринова вообще адекватны реальности, сам метод вывода преобразования Маринова тем не менее является неверным.

Ссылка на преобразования Галилея оказалась необходима Маринову, поскольку без них из его постулатов не могла получиться формула связи времени события в разных ИСО: t' = t(1-(v/c)²)^1/2, а его метод синхронизации не обеспечивал такой связи. Для этого Маринов убрал из преобразований Галилея абсолютность показаний часов во всех ИСО, но оставил абсолютную одновременность их показаний. Неверность такого подхода очевидна. 

 Однако вывод преобразований Маринова можно сделать без ссылки на преобразования Галилея, что и осуществлено в статье "Абсолют. Основные принципы."[4]. Там же показано соответствие реальности этих преобразований с точностью не меньшей, чем у преобразований Лоренца.

8.  На странице 35 в разделе 3.4. сделано утверждение, что преобразования Маринова образуют группу. Это утверждение неверно. Оно опровергнуто мной в статье [5]. Ошибка сделана Мариновым вследствие неполного анализа свойства транзитивности:

Здесь не учтено, что для группы необходимо выполнение свойства транзитивности для любых двух элементов множества, а не только для преобразований, связанных одной и той же промежуточной ИСО. Если бы были проверены произведения преобразований вида T₁₂T₃₄ , то тогда выяснилось бы, что не все такие произведения принадлежат множеству преобразований, например:  T₁₂ - преобразование координат из АСО в ИСО, двигающуюся со скоростью "-с/2" , T₃₄ - преобразование координат из АСО в ИСО, двигающуюся со скоростью "+с/2". [5, формула (22)]

3. Выводы

В книге имеются неточности, основные из которых:
 - возможность передачи информации без передачи энергии;
 - метод синхронизации с помощью вращающегося цилиндра;
 - обоснование возможности экспериментального определения абсолютного пространства с помощью проверки изотропии скорости света в условиях отсутствия принципа соответствия показаний часов в разных ИСО;
 - метод вывода преобразований координат из предложенных постулатов;
 - вывод о существовании группы для множества преобразований Маринова. 

Однако эти неточности вполне исправимы (кроме первой и последней) и на существование самих преобразований Маринова не влияют. Это показано в статье "Абсолют. Основные принципы."[4], в которой для вывода преобразований координат также использован постулат о существовании связанной с эфиром абсолютной системы отсчета, в котором скорость света изотропная; и постулат об анизотропии темпа хода световых часов в каждой ИСО; отличие лишь в предложенном методе натуральной синхронизации часов, связавшем показания часов в ИСО с показаниями часов в АСО. А отсутствие свойства группы для множества преобразований Маринова доказано в статье "Множество преобразований и принцип относительности". [5]

Литература:
 [1]. Marinov S. Eppur si muove (East-West, Graz, 1987, англ. яз.), first ed. 1977
(http://www.ptep-online.com/index_files/books_files/marinov1987.pdf)
 [2]. Купряев Н.В. Анализ расширенного представления преобразований Лоренца, Изв. вузов. Физика №7, 8 (1999). (http://sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7521.html)
 [3]. Обухов Ю.А.,Захарченко И.И. Светоносный эфир и нарушение принципа относительности. Физическая мысль России, №3, 2001, Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова.  (http://rusnauka.narod.ru/lib/author/obuhov_yu_a/1/).
 [4]. Чепик А.М.  Абсолют. Основные принципы., http://redshift0.narod.ru/Rus/Stationary/Absolute/Absolute_Principles_3_3.htm
(Статья отправлена 26.11.2006 в ж. "Актуальные проблемы статистической радиофизики")
 [5]. Чепик А.М.  Множество преобразований и принцип относительности,
(http://redshift0.narod.ru/Rus/Stationary/Absolute/Transformation_set_1.htm)
 [6]. А. Эйнштейн, Л. Инфельд, ЭВОЛЮЦИЯ ФИЗИКИ, "Наука", 1954.
(http://alexandr4784.narod.ru/historyei.htm
http://sp.bdpu.org/theory/EinsteinInfeld1965ru.djvu/at_download/file
http://www.philsci.univ.kiev.ua/biblio/Ejsht-Infeld.html)
 [7]. С. Маринов, "Экспериментальные нарушения принципов относительности, эквивалентности и сохранения энергии", Физическая мысль России, 1995. N2. C. 52-77. (http://www.bourabai.georisk.kz/marinov/fmr.htm, http://www.macmep.ru/marinov.htm))
 [8] V.G.Gurzadyan at all, "On the Light Speed Anisotropy vs Cosmic Microwave Background Dipole": astro-ph/0701127, (http://arxiv.org/abs/astro-ph/0701127).

- - - - - - - -

Analysis of the conclusion of coordinates's transformations
in the theory of an aether
(under Marinov's book " Eppur si muove ")
Alexander M. Chepick, Nizhni Novgorod
e-mail: redshift0@narod.ru

Abstract

In the article the Marinov's book is analyzed in a part that is devoted to definition of absolute space, to a method of synchronization, a conclusion of transformations of coordinates and their properties; also is shown that discrepancies made in the book influence a method (offered by Marinov) of a conclusion of coordinates's transformations but do not influence their existence and their conformity to the reality.

Subject: inertial reference frame
Key words: аbsolute system of reference - inertial reference frame - transformations of coordinates

PACS 01.55. + b

- - - - - - - -

Вверх     Главная страница                 Eng

Последняя коррекция 2008.04.07 11:52:18