Учебная работа. Доклад: Скорость света в одном направлении относительно поверхности Земли

Учебная работа. Доклад: Скорость света в одном направлении относительно поверхности Земли

Вадим Матвеев

Эйнштейновская синхронизация часов основывается на случайном, как было отмечено Эйнштейном [1], допущении о равенстве скорости света в обратных направлениях и на экспериментальных данных о всепостоянстве средней скорости света на пути «туда и назад».

Все ранее проведенные опыты по измерению скорости света осуществлялись методом ее измерения при помощи одних-единственных часов по удвоенному расстоянию меж приемопередающим устройством и отражающим зеркалом и по времени распространения сигнала на пути к зеркалу и назад.

Пуанкаре, Рейхенбах, Тяпкин, Бриллюэн [2…5] и почти все остальные отмечали, что лишь измерение скорости света методом использования пары за ранее синхронизированных в точках А и В места часов отдало бы скорость света в одном направлении – из точки А в точку В. Все другие способы, включая даже, как показал Карлов [4], способ астрономических наблюдений, использованный Ремером (см. статью «Олаф Ремер и скорость света»), дают среднее

Но для синхронизации 2-ух пространственно разнесенных часов нужно знать ту скорость света в направлении от точки A к точке B, которую и нужно измерить.

Рассматривая эйнштейновский способ синхронизации, Бриллюэн [5] писал: «Это правило является произвольным и даже метафизическим. Его недозволено обосновать либо опровергнуть экспериментально; оно утверждает, что сигналы, распространяющиеся с востока на запад и с запада на восток, имеют равные скорости, тогда как опыт Майкельсона (см. электрическую версию книжки Бернард Джеффа «Майкельсон и скорость света») дозволяет измерить лишь среднее арифметическое этих 2-ух скоростей. Разумеется, что мы имеем тут дело с нежданной и непроверяемой догадкой».

То, что эта догадка непроверяемая в строго инерциальных системах отсчета, по-видимому, следует считать верным. Правильно и то, что, разместив, например, одни часы на западе Москвы, а остальные на востоке этого городка, недозволено измерить скорость света с запада на восток Москвы без подготовительной синхронизации часов.

Но следует ли из этого, что скорость света с запада на восток (либо напротив) недозволено измерить совершенно?

То, что такое измерение может быть, и оно не просит подготовительной синхронизации 2-ух пространственно разнесенных часов, демонстрируют последующие рассуждения.

Представим для себя, что поблизости городка Кито на самом экваторе установлен коротковолновый радиолокатор, отправляющий узконаправленный сигнал в восточном направлении. Представим для себя также, что по всей полосы экватора установлено огромное количество отражателей таковым образом, что любые примыкающие отражатели находятся на расстоянии прямой видимости друг от друга. Пусть отражатели таковым образом отклоняют излученный в Кито радиолокационный сигнал, что он, распространяясь по ломаной полосы поблизости поверхности Земли, обходит Землю по экватору и ворачивается к радиолокатору Кито с западной стороны.

Зная длину ломаной, по которой распространяется радиолокационный сигнал, и время, которое потребовалось сигналу для того, чтоб обойти землю, оператор РЛС может высчитать скорость распространения сигнала, огибающего землю с востока на запад либо в оборотном направлении. То, что эти скорости будут различные и хорошие от неизменной с, демонстрируют последующие рассуждения.

Давайте на уровне мыслей поместим в удаленную от Земли точку воображаемой оси вращения Земли постороннего не вращающегося наблюдающего, недвижного относительно центра массы Земли и рассматривающего крутящееся под нами против часовой стрелки северное полушарие (То есть, вообще говоря, половина шара. Часто правая или левая половина большого мозга) Земли, на уровне мыслей отслеживая распространение сигнала.

В системе отсчета постороннего наблюдающего скорость света, распространяющегося по ломаной в пространстве, равна базовой неизменной c. Если б Земля не вращалась, то сигналу для огибания гипотетически не вращающейся Земли потребовалось бы время, равное длине ломаной, обхватывающей Землю по экватору, деленной на постоянную c.

Но Земля вращается!

Когда сигнал возвратится в начальную точку места постороннего наблюдающего, радиолокатор городка Кито переместится приблизительно на 62 метра на восток и прибывшему с запада сигналу будет нужно доп время, равное двум десятимиллионным секунды, для возврата к локатору.

Если оператор развернет антенну на 180 градусов и направит сигнал в западном направлении, то сигналу будет нужно на две десятимиллионные секунды меньше времени для того, чтоб обойти Землю и возвратиться к радиолокатору, так как за время облета сигналом Земли радиолокатор сместится на 62 м на восток и прибывшему с востока сигналу не придется покрывать эти 62 метра. Задержка сигнала представляет собой эффект первого порядка по отношению к величине v/c, где v – линейная скорость поверхности вращающейся Земли, и довольно велика по сопоставлению с релятивистскими эффектами второго порядка малости.

В случае одновременного излучения импульсов локатором в обратных направлениях – на восток и на запад, обошедшие землю и вернувшиеся к радиолокатору импульсы издержут на это различное время и возвратятся к радиолокатору в различное время. Разница времен возврата импульса окажется равной приблизительно четырем десятимиллионным секунды . Данный эффект на самом деле дела является эффектом Саньяка [6] (см. также статью «Опыты Саньяка, Майкельсона – Гаэля, Миллера»), применяемым в оптических гироскопах [7].

Если оператор вышлет сигнал на восток и обеспечит пришедшему с запада сигналу возможность отразиться от вспомогательного отражателя локатора в оборотную сторону и, опосля прохождения оборотного пути, возвратиться к локатору с востока, то время, нужное для двойного «кругосветного путешествия» сигнала поначалу с запада на восток, а опосля отражения с востока на запад, фактически не различается от времени, которое сигнал затратил бы для подобного путешествия вокруг гипотетически не вращающейся Земли. В этом случае измерение скорости света на пути туда и назад отдало бы второго порядка равное базовой неизменной c.

Зная экваториальную скорость света с запада на восток либо/и в оборотном направлении, можно синхронизировать всякую пару либо огромное количество часов, расположенных на экваторе.

В этом случае часы оказываются синхронизированными таковым образом, что упомянутый посторонний наблюдающий «лицезреет» схожие показания различных часов, находящихся в различных точках экватора. Если земные экспериментаторы попробуют синхронизировать какую или пару экваториальных часов способом Эйнштейна, полагая, что скорость света с запада на восток в точности равна неизменной c, то они столкнутся с суровыми неуввязками.

Во-1-х, синхронизированные таковым образом часы, находящиеся в совсем равных критериях, в хоть какой момент времени будут давать различные показания постороннему наблюдающему в вышеупомянутой точке земной оси. Во-2-х, выбрав, к примеру, в качестве опорного времени показания часов в Кито и поочередно синхронизируя каждую пару примыкающих часов, земные наблюдатели, переходя от одной пары часиков к иной, возвратятся в начальную точку к опорным часам Кито и найдут, что опорные часы в Кито идут не синхронно сами с собой, при этом «не синхронность» составляет те же две десятимиллионные секунды.

синхронизация же часов с учетом неравенства скоростей света с запада на восток и с востока на запад дает этот же итог, что и синхронизация часов по синхронизирующему сигналу, излученному посторонним наблюдателем из точки на воображаемой оси вращения Земли во все точки экватора. Показания часов, синхронизированных с учетом неравенства скоростей туда и назад, воспринимаются посторонним наблюдателем как схожие.

синхронизация часов на поверхности Земли описанным способом свидетельствует в пользу отсутствия конвенциональной составляющей в скорости света, о чем говорится, к примеру, в [8…9]. Скорость света относительно поверхности не вращающегося в мировом пространстве шарового объекта во всех направлениях схожа, на крутящихся же шаровых объектах скорость света относительно их поверхностей зависит от направления распространения света, но это является не конвенциональным, а физическим фактом.

вопросец синхронизации становится еще занятнее, если землю на уровне мыслей поменять огромным кольцом сколь угодно огромного поперечника, на котором размещены приемник/излучатель и система отражателей. В этом случае, при данной линейной скорости v кольца и сколь угодно малой угловой скорости вращения кольца, отклонение скорости распространения сигнала в одном из направлений от неизменной c в первом приближении окажется равным v.

Если представить для себя, что по касательной к кольцу со скоростью, равной линейной скорости кольца, летит инерциальная лаборатория, которая при сколь угодно большенном поперечнике кольца в течение сколь угодно огромного времени оказывается рядом с близко размещенным участком кольца, то в течение этого времени участок кольца и лаборатория оказываются фактически недвижными друг от друга. Если скорость распространения сигнала в одном направлении относительно участка кольца различается от c, то почему скорость такого же сигнала (в том же направлении) относительно инерциальной лаборатории обязательно следует считать равной неизменной c?

Перечень литературы

Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Том I. – М.: Наука, 1965, с.7…137, 558…559.

PoincareH. Sur la dynamique de l’elektron. C.R. Acad. Scien. Paris, 1905, v.140, p.1504.

Тяпкин А.А. Успехи физических наук. 1972, 106, с.617…659.

Karlov L. Australian journal of physics. 23, 1970, p.243…253.

Бриллюэн Л. Новейший взор на теорию относительности. – М.: мир, 1972, с.100.

Малыкин Г.Б. Успехи физических наук. 2000, том 170, №12, с.1325…1349.

Демченко Е. Волоконно-оптические гироскопы.

Матвеев В.Н. В третье тысячелетие без физической относительности? – М.: ЧеРо, 2000.

Матвеев В.Н. Произвольные догадки и измерение скорости света в одном направлении.

]]>