Скорости є різні

Скорости бувають разные.

Константин Катунин Введение Швидкість світла кінцева, постійна і недосяжна. Недосяжна, як нескінченність і постійна, як нескінченність. Але кінцева. Ось така математична головоломка. Один варіант її рішення нам відоме років. Ви абсолютно впевнені, що він правильний? Я немає. Не сумніваємося у цьому, що швидкість світла кінцева, тому що її виміряли і ми продовжуємо вимірювати. Ми аналізуємо результати вимірів, уточнюємо в довідниках її середнє. Але ми беремо за точку відліку часу, коли вимірюємо її? Звісно себе, нашу планету -Землю. Ми давно вже знаємо, що ми центр всесвіту у просторі, але, стосовно часу, досі продовжуємо почуватися центром світу. Ми забуваємо, що й Земля рухається у просторі, вона рухається ще й у часі.

Скорость фотона.

Я не вірю, що швидкість світла нездоланний. Припустимо, космічний корабель не може розігнатися щодо Землі швидше, ніж швидкість світла. Гаразд. Що йому заважає, наблизившись до швидкості світла, змінити точку відліку й разгонятся далі вже стосовно неї? Можна просто щось скинути за борт, скажімо радіомаяк. Цей радіомаяк, як точку відліку, зовсім буде не гірший Землі. Ви скажете, що він рухається. І що? Земля також центр всесвіту. Цю операцію корабель може проробити хоч мільйон раз. Отже, що з самого космічного корабля подолання швидкості світла не питання. За великим рахунком навіть радіомаяки непотрібні. Недосяжність швидкості світла пояснюється лише тим, що для рушійної космічного корабля час сповільнюється. Сповільнюється воно стосовно нашої часу — земного. Спробуймо розібратися. Припустимо, черепаха проходить 1 метр за 10 секунд. Уявіть, що вона сприймає час негаразд, як ми, а двічі повільніше. В неї навіть є свої годинник, які йдуть вдвічі повільніше наших. Ці наші 10 секунд нею перетворюються на 5. З її погляду рухається зі швидкістю не 10 см/сек, а двічі швидше — 20 см/сек. Для черепахи вдвічі загальмовано час, нам вдвічі уповільнена її власна швидкість. Проста пропорція. Тепер звернімося до до підручника. Власне час об'єкта t0, рушійної зі швидкістю v, сповільнюється з збільшенням швидкості стосовно нашої часу t за такою формулою: Вирішимо з допомогою цієї формули просту задачку: Як сповільнюється час для ракети, летючою зі швидкістю 0.8 з (з — швидкість світла)? Відповідь: t0 = 0,6t. Така ракета долетить до Місяця приблизно за 1,5 секунди. За 10 секунд вона пролетить 2.4 мільйона кілометрів. Доти, як ми визначили величину уповільнення часу, ми нічого було невідомо про швидкості ракети з її погляду. Давайте її знайдемо. Нам вона пролітає 2.4 мільйона кілометрів за 10секунд. Ці 10 наших секунд для ракети рівні 6 секундам. Ділимо 2.4 мільйона на 6, отримуємо: власна швидкість ракети дорівнює 4/3 швидкості світла. З цифрами не посперечаєшся, для ракети швидкість світла перевищена. Нічого дивного. Ракета, як й у прикладі з черепахою, йде ще швидше, ніж вважали ми. За нашими оцінками її швидкість своїх секундах, вона — у секундах. Для ракети сповільнився час — нам її швидкість. Постулату про недосяжність швидкості світла потрібно «маленька» поправка: він поширюється лише з нас, як у спостерігачів, нерухомих щодо Землі. Нам Земля — точку відліку відстані і швидкості. Для ракети такий точкою відліку є саму себе. Давайте дозаправлять нашу ракету в процесі лікування і розженемо до безкінечною швидкості (у багато разів більший швидкості світла). Що побачимо з Землі? Ось із тим, що з Землі цю нескінченну швидкість ми побачимо, я — не сперечаюся. Ми побачимо, що рухається практично з швидкістю світла. У першому наближенні уповільнення часу для ракети (проти земним часом) дорівнюватиме відношенню c/v, де з — швидкість світла, v — та «нескінченна» швидкість, до якої ми змогли її розігнати. Питання: Якщо v — це швидкість нашої ракети, то то хто ж рухається зі швидкістю з — швидкістю світла? Сам світло? Фотони? Хіба самих фотона час не сповільнюється? Щойно він, особливий? Не бачу причини вважати фотон винятком з правила. З якою швидкістю справді носяться фотони? З безкінечною! Саме ця обставина робить спостережувану нами кінцеву швидкість світла такий постійної і недосяжною. Швидкість світла (300 000 км/сек) нам недосяжна, постійна і кінцева. Недосяжна як нескінченність і постійна як нескінченність. З чим нескінченність ні складай, не змінюється. Чому ж нас вона конечна?

Скорость Землі та швидкість нашої Галактики.

Говоря уповільнення часу для ракети, ми беремо за точку відліку Землю. Під час перебування чергу, він і сама може бути такий ж точкою відліку для Землі. Те, що вона рухається щодо нас, означає, що ми теж рухаємося щодо неї, лише у інший бік. Для кого час має сповільнюватися? Те, що уповільнення часу буде обопільним, я не припускаю. Не можуть годинник на ракеті йти це й повільніше, і швидше земних годин. Спо-вільнюватися у часу повинен хтось один. У скільки вже разів один сповільниться у часі, у стільки ж інший буде щодо нього прискорений. Як вибрати? Кинемо монетку?

Зайдем з іншого боку. Власна швидкість фотона нескінченна. Точно вона значно перевищує швидкість руху самої Землі, яка оте була. Саме ця обставина є умовою вибору. Сповільнюється у часі той, хто швидше. Чи може разогнавшийся щодо нас космічний корабель бути повільніше Землі? Чому тоді дорівнює її скорость?

Земля — не центр всесвіту. Вона просто наша точку відліку. Її можна й поміняти — подивитися зі боку. Земля рухається щодо Сонця, Сонце щодо центру Чумацького Шляху. Ми, разом із нашою галактикою, рухаємося у просторі. Рухаємося з якоюсь конкретної швидкістю й у певну конкретну напрямі. Ми йдемо щодо самого простору, щодо кожної нерухомій в ньому точки. З якою швидкістю? Уявити нерухому у просторі точку нескладно. Але цього замало. Нам ще потрібна точка нерухома у часі. Що нерухомим у часі? Щоб відповісти це питання слід вирішити інший: Як пов’язано простір та палестинці час? Не треба винаходити велосипед. Нам відома цей зв’язок між відстанню і часом. Вона виражається простий формулою: s=vt. Нульова швидкість забезпечує нерухомість в просторі. Перевертаємо формулу: t=s/v. Безкінечна швидкість — нерухомість у часі. Ось чому складність. Не можна бути одночасно нерухомим в просторі та у часі. Ці нерухомі у часі точки носяться по простору з шаленою швидкістю за всіма напрямами. Крапка у часі - нескінченний промінь у просторі. Вони зшивають простір нитками часу. Їх незліченну кількість і називаються вони фотони. Саме це й спробуйте після цього намалювати єдину тимчасову карту світу. Ми вимірюємо швидкість світла. Ми, що вона кінцева. З нашою погляду фотон рухається у часі за такою формулою t = s/c, де p. s — пройдене відстань, з — швидкість світла. З погляду самого фотона у цьому часу нерухомий. Хто правий? Ми, на відміну фотона, вважати себе нерухомими у часі поспіль не можемо. Має рацію фотон. Не він рухається у часі щодо нас, чому ми щодо нього, за тією ж самій формулі. Ми приписали фотонові свій власний рух у часі щодо нього. Вимірюючи швидкість світла, насправді ми вимірюємо нашу власну швидкість. Це наше швидкість просторі дорівнює 300 000 км/сек. Ведучи мову про нашої швидкості, мені випала у вигляді не лише саму Землю, але як мінімум все наше галактику. Навіть орбітальна швидкість Сонця ній порівняти з цієї швидкістю (менше 0.1%). Не помічаємо цього руху, точно як і не помічаємо ні обертання Землі, ні її руху навколо Солнца.

Пояснения.

Что мені випала у вигляді, говорячи про нескінченності? Безкраїсть — це дуже велика, але кінцеве число. Її можна навіть у квадрат будувати. Конкретна нескінченність дорівнює конкретному числу. Зворотний величина від нескінченності не дорівнює абсолютному нулю, вона дорівнює дуже маленькому, близькому до цього нулю значенням. Гіпербола y=1/x будь-коли перетинається з осями координат, навіть якщо значення x одно нескінченності. У точці нуль (абсолютний нуль) взагалі немає. Звісно, ви можете ні з такою визначенням. Головне, щоб розуміли, що маю у вигляді, говорячи про безкінечною швидкості фотона. Я маю в виду швидкість, в багато разів перевищує відому нам швидкість світла. Скільки це багато — інше запитання. І ще. Якщо, говорячи про фотоні, я маю на увазі, що він має нескінченну (дуже високий) швидкість, то, говорячи про швидкості світла, мені випала у вигляді його кінцеве і конкретне довідкове значення. Швидкість світла нам кінцева і позитивна. Ми, щодо фотона рухаємося у майбутнє. Отже, для фотона ми рухаємося до минулого? Не поспішайте з висновками. Плюс і мінус це лише зміна напрями руху. Відстань від точки 0 до точки -1 км одно 1 км. Пройдене відстань залежить від напрями. Одометр (лічильник кілометрів за спідометрі) додасть цей кілометр, а чи не відніме. Ось і зі часом. Хоч куди ми рухалися щодо фотона у часі, на наших годиннику стрілки крутяться лише у один бік. Погляньте уважно на формулу (2) s=vt. У цій формулі і відстань від, і швидкість розкласти за трьома координатам. Не треба робити винятку й у часу. Чому час сповільнюється чи пришвидшується? Час сповільнюється не у тому, щоб забезпечити сталість швидкості світла. Сталість швидкості світла забезпечується сталістю швидкості нашої власної руху. У водночас швидкість нашого руху (швидкість світла) нам самим немає, тому ми приписуємо її собі, а фотонові. Безкінечна швидкість фотона нам сповільнюється до кінцевої швидкості світла. Це видиме (бачимо) уповільнення швидкості фотона перестав бути наслідком уповільнення часу йому. Навпаки, є причиною нашого прискорення щодо нього у часі. Ми ускоряемся у часі щодо фотона в безліч разів. Першопричина цьому — рух. Хто повільніше рухається, у тому швидше плине час, і навпаки. Швидкість руху під часу зворотно пропорційна швидкості руху на просторі. Гіпербола. Ми вимірюємо швидкість світла з відривом |AB| туди, й назад. Протягом часу виміру ми переміщаємося у просторі на теж відстань, яке пройшов світло. Як так получается?

Попробую пояснити. Крапки A і B рухаються у просторі паралельно. Власна швидкість фотонів, хоч як вона нескінченна, однаково складається зі швидкістю точки A. Ми мали б це враховувати? Узагалі-то ми визначаємо швидкість світла щодо Землі, вона є точкою відліку відстані. Не помічаємо власної швидкості. Ми — точку відліку, нам цієї швидкості немає. Те, що немає, неспроможна сповільнитися чи прискоритися. Щодо нас сповільнюється лише швидкість фотонів, радше — його сума з нашої швидкістю. Це видиме (бачимо) уповільнення. Причина, а чи не следствие.

Теперь визначимося згодом. Час для фотона, стосовно нам, уповільнена в безліч разів. І навпаки, час, стосовно фотонові, прискорений у цей самий безліч разів. Поки фотон «йде» туди, ми рухаємося щодо нього у часі щодо одного напрямі. Назад — наше напрям руху під часу щодо нього «змінює знак». Для фотона ці плюс і мінус у сумі дають нуль, а наші годинник йдуть тільки до однієї бік. Фотон у часу не рухається. Але, відбиваючи його дзеркалом, ми рухаємося щодо нього туди, й назад у часі. Фотон — точку відліку у часі. Вона має в цьому часу свій напрям — нульової вектор. Відбиваючи дзеркалом фотон, ми відображаємо і це вектор. У результаті щодо цього фотона ми перевертаємо у часу як себе, а й усю всесвіт. Швидкість світла будь-який прозорою матерії (воді, склі тощо. буд.) менше швидкості світла у вакуумі. У той водночас швидкість світла у вакуумі нам дорівнює швидкості нашої власної руху. Виходить, що вода рухається повільніше нас. Чому саме вона ми не відстає? Вода рухається разом із нами, рухається паралельно нам. Якщо взяти два резистора і з'єднаємо їх паралельно, те спільне їх опір буде набагато меншою кожного їх. Матерія вносить нам в вимірювану у ній швидкість світла своє «паралельне опір». Що Спостерігається нами швидкість світла недосяжна. Ми поспіль не можемо з допомогою прозорих матеріалів збільшити цю швидкість. Можемо лише уменьшить.

Направление руху.

Земля рухається у просторі спіраллю навколо Сонця разом із ним. Сонце, на свій чергу, теж рухається спіраллю навколо центру галактики. Не виключено, що з часом відстань між витками такого спірального руху вирівнюється. Це вирівнювання витків призводить до того, що це зоряні системи і галактики набувають форми плоского млинця. У якому напрямку рухається повністю весь наш Чумацький Шлях? Схоже, як берегами осі свого обертання. Залишається уточнити у яку саме бік. Варіанта два. Чи може космічний корабель бути повільніше Землі? Звісно. Узявши старт з Землі, вона вже має початкову швидкість просторі, рівну швидкості світла, вона саму швидкість нашої галактики — нашого маленького шматочка величезного світу. Цю швидкість можна як збільшити, і погасити. Якщо корабель збільшуватиме цю швидкість, його час стосовно нашої уповільнюватиметься, якщо зменшувати, то навпаки — прискорюватися. Швидкість руху під часу зворотно пропорційна швидкості руху на пространстве.

Формула уповільнення швидкості.

Для здобуття права оцінити уповільнення (прискорення) часу для об'єкта спостереження, необхідно знайти його абсолютну швидкість просторі. вона є векторної сумою його швидкості щодо нас нашої власної швидкістю. Під швидкістю об'єкта щодо нас мені випала у вигляді не ту швидкість, яку бачимо (спостерігаємо) ми, яке справжню швидкість. Для фотона, наприклад, що спостерігається нами швидкість дорівнює швидкості світла, справжня — нескінченна. І за вимірі швидкості світла, і виміру атмосферного явища швидкості спостережуваного нами об'єкта, не усвідомлюємо про власну русі у часі. Ми списуємо це час на сам об'єкт. Варто його просто відняти, і побачимо справжню швидкість об'єкта щодо нас. Візьмемо конкретне відстань p. s. Означимо: v — швидкість об'єкта, що спостерігається нами, v0 — справжня його швидкість щодо нас. Пишемо: , де з — швидкість світла. Перетворимо: Назвемо її формулою уповільнення швидкості. Між іншим, за такою самою формулі перебувати загальне опір двох паралельних резисторів. Ця універсальність мені подобатися. У цій формулі наша власна швидкість (швидкість світла) грає роль паралельного опору, уменьшающего справжню швидкість об'єкта до що спостерігається нами швидкості. Підставте у цю формулу замість дійсною швидкості нескінченну, і фотон нам матиме швидкість світла. Підставте швидкість світла, і її нам сповільнитися наполовину. Підставте 100 км/сек, і вони залишаться тими самими 100 км/сек. Зверніть увагу, справжня швидкість визначається нашому масштабі часу — в секундах. Ми не можемо враховувати можливе уповільнення (чи прискорення) часу самих об'єкта. Яке значення вона не має нам? Уявіть, аж в Землю летить астероїд. Нам цікаво знати, що вона сама думає тільки про своєї швидкості? Ні. Нас турбує, як швидко він справді у нас вріжеться. Ось ця швидкість це і є справжня швидкість об'єкта щодо нас.

Медленно і обережно.

Допустим, знаємо як швидкість нашого руху на просторі, а й напрямок цього руху — вектор. Цього часу досить щоб визначити уповільнення (чи прискорення) часу нічого для будь-якого спостережуваного нами об'єкта, природно по порівнянню з нашим земним часом? Дивлячись, що маємо у вигляді слово «спостереження». Якщо зможемо виміряти швидкість, то да.

Шаг 1. Мусимо виміряти швидкість об'єкта. Тут ми готуємося вже наступаємо перший підводний риф. Припустимо, ми вимірюємо швидкість ракети, летючою від Землі до Місяця. Місяць перебувати ми з відривом приблизно 1.25 світловий секунди. Якщо ракета перебувати у шляху кілька днів навіть годин, чи ми враховувати цю секунду з гаком? З практичного погляду ми й думати замислюватися у тому, для цієї ракети час сповільнюється. Інша річ, якщо вона летить до Місяця лише кілька секунд. Нам доведеться, що правди про прибуття ракети на Місяць ми дізнаємося із запізненням на 1.25 секунди. Отже, вимірюємо швидкість об'єкта. Означимо його буквою v і назвемо швидкістю об'єкта, що спостерігається нами чи що спостерігається швидкістю.

Шаг 2. Ми маємо формула (див. вище) — формула уповільнення швидкості. Нею і знайдемо справжню швидкість об'єкта — v0. Вирішимо з допомогою цієї формули конкретну задачку: Що Спостерігається нами швидкість ракети дорівнює 0.8 з (з — швидкість світла). Яка її справжня швидкість щодо нас? Відповідь: 4 з. Не будемо поки замислюватися з того, як ракети сповільниться її час, а нас її швидкість. Ми хто не готовий це. Не можемо обчислити уповільнення часу для об'єкта відразу щодо Землі. Нам знадобиться проміжне ланка — фотон. Ми знаємо, що з нас швидкість фотона сповільнюється до швидкості світла. Але вже не знаємо, аж як швидкості вона сповільнюється самих об'єкта. Не знаємо, чому йому дорівнює швидкість світла.

Шаг 3. Ми знаємо власну швидкість і собі напрямок руху. З іншого боку, нам відома справжня швидкість об'єкту і напрям цієї швидкості. В Україні є всі, щоб побудувати трикутник швидкостей і побачити ще одне швидкість для об'єкта — абсолютну його руху на просторі. Означимо її v1 і назвемо абсолютної швидкістю. Введемо решта 2 позначення: α, — кут між нашим вектором руху, і вектором дійсною швидкості об'єкта, β, — кут між нашим вектором руху, і вектором абсолютної швидкості об'єкта. .

Имеем:

.

Опять ж, зверніть увагу, що абсолютна швидкість для об'єкта розраховується в нашому масштабі часу. Абсолютна швидкість — це швидкість об'єкта з нашої погляду (в секундах).

Шаг 4. Ми розрахували швидкість об'єкта у просторі у нашій масштабі часу. Якщо більша за діаметром нашої швидкості світла, то щодо нас його час сповільниться, якщо менше — прискоритися. Залишилося зовсім небагато — скласти пропорцію і назвати її формулою уповільнення власного часу t0 для рушійної об'єкта. Це ще все.

Шаг 5. Під об'єкт змінилося час — нам його швидкість. Залишилося дізнатися, що він сам думає тільки про своєї швидкості? Переведемо абсолютну швидкість об'єкта у його власний масштаб часу: , де v2 — власна швидкість об'єкта. Маленький нюанс. Якщо об'єкт рухається в просторі вдвічі швидше нашій його масштабі часу ця швидкість буде дорівнює не двом, а чотирьом швидкостям світла. З його думки і наша швидкість дорівнюватиме подвоєною швидкості світла. Сповільнився час, збільшилася швидкість. .

Величину власної швидкості космічного корабля у принципі можна визначити, вимірюючи швидкість світла безпосередньо в ньому. Питання, як і що? Змінилася фізична стала — швидкість світла. Які ще фізичні постійні величини на справі постійними є? Інша швидкість світла — це — інший світ. Не знаємо, як поводитимуться наші прилади й комп’ютери. Найголовніше, ми знаємо, зможемо ми самі вижити у тому інший світ.

Частные випадки.

Если швидкість об'єкта нескінченна, власну швидкість і собі напрямок руху Землі можна просто більше не враховувати. Нам його справжня швидкість дорівнюватиме його абсолютної швидкості (але з власної).

Если об'єкт рухається швидше б нас і паралельно напрямку нашої власної руху (кут α, нульовий), його час нам сповільнюється. Його абсолютна швидкість дорівнює сумі дійсною швидкості (щодо нас) з нашої швидкістю (нашої швидкістю світла): v1= v0+c.

Если об'єкт рухається перпендикулярно вектору нашого руху (кут α,= π,/2), то Одне з прикладів такого руху — Місяць як той супутник.

Объект рухається паралельно нам, але повільніше (кут α,= π,). Тоді: v1= |з — v0|.

Последний випадок слід подивитися на детальніше. Коли справжня швидкість об'єкта менше нашої швидкості світла, його абсолютна швидкість теж менше нашої. Тут усе ясно: для об'єкта час пришвидшується. Але у більшому значенні дійсною швидкості, абсолютна швидкість об'єкта набуває негативне значення. Про що свідчить цей мінус? Він показує лише зміну напрями руху, як і просторі, і у часі. На жаль, цей мінус не змушує стрілки на годиннику крутитися у бік, не дає йому можливість потрапити до минулого Землі. Цього неспроможна утнути навіть фотон з його безкінечною швидкістю. Ми можемо приєднатися до просторі там, де Земля був у минулому, та її самої внизу нічого очікувати. Вона віддалялася ми, і буде віддалятися. Висновок: зайве привертати до мінус уваги — беремо модуль.

Что вийде, якщо абсолютна швидкість об'єкта дорівнюватиме нулю? Це означає, що його час нам прискоритися в безліч разів. Зробіть подумки копію з нашої Сонця і зупиніть їх у просторі (подалі ми для безпеки): усі його тривалість життя як зірки перетворитися нам миттєво. Однак у цю мить він буде нам найяскравіше зірок на небе.

Длина хвилі фотона.

При збільшенні швидкості об'єкта нам зменшується його довжина -лінійний розмір. Це зміна розміру залежить від того, як об'єкта сповільнився або прискорився час. Розмір змінюється нам, т. е. щодо нас. На його перебування потрібно шукати ні абсолютну (в секундах), ні власну швидкість об'єкта. Достатньо визначити її справжню швидкість щодо нас. Означимо: — лінійний розмір об'єкта, — видимий розмір (спостережуваний нами). Пишемо формулу: , де v — що спостерігається нами швидкість об'єкта, v0 — його справжня швидкість. Цікаво те, що зменшення лінійного розміру помітно лише за дійсною швидкості об'єкта (швидкості щодо нас) можна з нашої власної швидкістю руху — швидкістю світла. З погляду фотона наш розмір не змінитися. Для нього швидкість світла — штука повільна. І це з нашого погляду зору її розмір зменшитися дуже. Який для фотона лінійний розмір? Довжина хвилі! Як швидкість фотона ні нескінченна, вона дорівнює дуже великому, але конкретному числу. У разі нас цікавить його абсолютна швидкість (у нашій масштабі часу). Нам вона умовно дорівнює його дійсною швидкості щодо нас. Означимо: λ,0- довжина хвилі фотона (власна і дуже велике), λ, — видима довжина хвилі (видима нами), — справжня швидкість фотона (дуже велике). Пишемо формулу: Далі скористаємося формулою з підручника: , де f — частота світла. Отримуємо: Тепер уявіть, що фотон прилетів до нас здалеку. Дорогою він «втомився», якою то причини втратив частину свого енергії. Чим довші шлях, то більше вписувалося втрата енергії. Втрата енергії - втрата швидкості. Втрата швидкості - зменшення частоти світла. Зменшення частоти — збільшення видимої нами довжини хвилі. Це називається червоним зміщенням спектра далеких зірок. Постає питання: Однакові чи початкові швидкості всіх фотонів? Є велику підозру, що це фотони мають одну довжину хвилі, а видиме нами його значення залежить від їх швидкості. Нехай швидкості й безмежні, але де вони різні Уявіть лише: одна й та елементарна частка може мати різну енергію — різну швидкість. Цікаво, радіохвиля випадково не таких самих фотонів, тільки з меншою швидкістю? А рентгенівське випромінювання? Межі між цими видами випромінювання дуже розмиті. Різниця способів їх одержання ні за чим вона каже.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайту internet.