В данной работе мы рассмотрим, как появляется ускорение у неподвижного объекта и как движение может наблюдаться, оставляя неподвижной саму материю.
Начнем с простого примера.
Представьте несколько расположенных рядом движущихся дорожек. Пусть каждая из них движется равномерно и не ускоренно, но при этом скорость каждой следующей дорожки немного быстрее предыдущей.
В такой ситуации даже неподвижный объект, перемещаемый с одной равномерно движущейся дорожки на другую, будет казаться движущимся с ускорением равным разности скоростей двух дорожек.
Так, электрон становится видимым, при его перемещении на более низкую орбиту атома. И после перехода вновь становится ненаблюдаемым т.к. перестает двигаться с ускорением и следовательно, излучать.
В примере с движущимися дорожками каждая из них обозначает систему отсчета с гравитационным потенциалом большим, чем у предыдущей СО. Так как согласно принципу эквивалентности гравитационное взаимодействие тождественно ускоренному движению.
Но кроме того каждую движущуюся дорожку можно представить полем находящегося на дорожке неподвижного объекта (скажем электрона).
Такое представление поможет нам понять, что побудило Эйнштейна к созданию теории относительности.
Теория электромагнетизма, разработанная Максвеллом, поставила перед ньютоновской физикой проблемы, как казалось, неразрешимые на уровне механистических понятий. Вот что пишет о проблеме создатель ТО: "Вспомним, например, электродинамическое взаимодействие между магнитом и проводником с током. Наблюдаемое явление зависит здесь только от относительного движения проводника и магнита, в то время как, согласно обычному представлению, два случая, в которых движется либо одно, либо другое из этих тел, должны быть строго разграничены. В самом деле, если движется магнит, а проводник покоится, то вокруг магнита возникает электрическое поле, обладающее некоторым количеством энергии, которое в тех местах, где находятся части проводника, порождает ток. Если же магнит находится в покое, а движется проводник, то вокруг магнита не возникает никакого электрического поля; зато в проводнике возникает электродвижущая сила, которой самой по себе не соответствует никакая энергия, но которая - при предполагаемой тождественности относительного движения в обоих интересующих нас случаях - вызывает электрические токи той же величины и того же направления, что и электрическое поле в первом случае". ["К электродинамике движущихся тел" (Собрание научных трудов А.Эйнштейн Т.1 стр.7)].
Еще проще проблему описывает Ярош В.С. в статье "Две фундаментальные ошибки Альберта Эйнштейна в статье "К электродинамике движущихся сред"": "Эйнштейн утверждает, что электродинамика Максвелла приводит к АСИММЕТРИИ, которая не свойственна электродинамическим явлениям.
Опыты с униполярным генератором подтверждают АСИММЕТРИЮ в электродинамических явлениях природы.
Если вращается токопроводящий диск между двумя неподвижными постоянными магнитами, то между центральной частью диска и его периферией возникает электрический ток.
Если диск неподвижен, а магниты вращаются, то электрический ток не возникает. Этот феномен АСИММЕТРИИ хорошо известен в электротехнике".
Далее автор приводит свое объяснение, основанное на том, что при движении магнита его силовые линии остаются неподвижными, т.к. являются частью окружающего пространства.
Иначе говоря, одной из предпосылок создания теории относительности стала разница в восприятии электрического поля подвижным и неподвижным, объектами.
Но решила ли данную проблему теория предложенная Эйнштейном или только помешала найти простое решение? Вот один из парадоксов новой теории, имеющий отношение к движению и неподвижности:
Согласно СТО время на космическом корабле, летящем со скоростью близкой к световой, замедляется. Отсюда делается вывод, что из двоих близнецов (один из которых отправился в космос, а второй - остался на Земле) космонавт вернется из путешествия гораздо моложе своего брата.
Но ведь если принять неподвижным космический корабль, то удаляющейся от него с около световой скоростью будет сама Земля, со всеми ее обитателями. И в таком случае космонавт, вернувшись обратно должен оказаться не моложе, а гораздо старше своего, не покидавшего планету брата.
Такой парадоксальный вывод следует из предположения Эйнштейна об абсолютном равноправии всех систем отсчета, которое он хотел доказать, вопреки реально существующей асимметрии, наблюдаемой в опытах электродинамики.
Эйнштейн понимал, что эти и подобные им дилеммы смогут быть разрешены, только если ввести некоторое различие между всеми системами отсчета. И таким фактором, выстраивающим СО "по ранжиру" могло быть ускорение. Понятие ускорения обладает возможностью, приравнивающую его к абсолютной системе отсчета. Ускорение появляется в сравнении скоростей между любыми системами отсчета.
Скорости всех процессов в каждой системе отсчета являются относительными. Т.к. могут быть как больше, так и меньше скоростей аналогичных процессов, происходящих в других СО. И единственным параметром, который может сравнивать скорости процессов двух систем между собой - это ускорение.
Поэтому Эйнштейн вводит ускорение в теорию относительности с помощью принципа эквивалентности (приравнивает гравитационное взаимодействие движению с ускорением). И доказывает, что скорость всех протекающих процессов в системе отсчета зависит от величины ускорения этой системы по отношению к системе отсчета наблюдателя (которая может быть как более ускоренной, так и менее ускоренной по отношению с наблюдаемой системой отсчета):
"Другими словами, часы в некоторой точке идут тем быстрее, чем больше в ней скорость света, определенная с их помощью. Такая зависимость скорости течения времени от гравитационного потенциала (с) справедлива для временного хода любого события".
["Скорость света и статическое гравитационное поле" (А. Эйнштейн Собрание научных трудов 1965г Т.1 стр.199)].
А так же: "В этом смысле можно сказать, что процесс, происходящий в часах, - и вообще любой физический процесс - протекает тем быстрее, чем больше гравитационный потенциал в области, где разыгрывается этот процесс". ["О принципе относительности и его следствия" (там же Т.1 стр.110)].
Что означает: движение быстрее скорости света возможно. И им может быть любой кивок головы для наблюдателя, следящего за вашими движениями из гораздо менее ускоренной системы отсчета.
Теперь, возвращаясь к нашему примеру с движущимися дорожками, можно приравнять каждую из них, движущихся быстрее предыдущей, к отдельной системе отсчета. И увидим при этом, что ускорение будет появляться только при переходах с одной на другую.
В работе "Относительность и гравитация" Эйнштейн так же приходит к выводу о "бесконечно малых областях" пространства и времени, в которых ускорение приводит к смене систем отсчета:
"... и что статическое гравитационное поле (неизменное, т.е. с постоянным гравитационным потенциалом - прим. мое) следует считать физически тождественным ускорению системы отсчета. Необходимо признать, что эту интерпретацию мы смогли провести непротиворечивым образом только для бесконечно малых областей пространства и что не можем указать никакого удовлетворительного объяснения этого обстоятельства". (А. Эйнштейн Собрание научных трудов 1965г Т.1 стр.220)
И здесь остается лишь пожалеть о том, что этот великий ученый не сделал следующего логического шага: приравняв смену систем отсчета, происходящую всякий раз с ускорением процессов к квантовым переходам, так же всегда связанным со сменой ускорений (до и после квантового события).
В этом случае мы уже давно пришли бы к понятию кванта времени как к единице ускорения.
Ускорения ведущего к смене прежней системы отсчета (прошлого времени) настоящей системой отсчета (временем будущего). И соответственно, пришли бы к понятию ускорения, как процесса порождающего информацию.
Итак, мы рассмотрели, как неподвижный объект может казаться ускоренно движущимся лишь благодаря смене систем отсчета наблюдателя.
И рассмотренное приводит нас к странному на первый взгляд выводу: ни один из наблюдаемых нами объектов не находится с нами в одной системе отсчета. Ведь сам факт того, что некий объект видим нами указывает на то, что он движется относительно нас с некоторым ускорением. Другими словами: все окружающие нас объекты не принадлежат нашей системе отсчета, они только лишь взаимодействуют с нами в данный конкретный квант времени, после которого они становятся для нас прошлым, продолжая существовать, не взаимодействуя с нами (на своей дорожке) в своей системе отсчета.
Т.е., ни один наблюдаемый нами объект не одновременен с нами, т.к. объекты, движущиеся инерционно (не ускоренно) относительно нас, с нами взаимодействовать не могут.
В этом же заключается и проблема квантового наблюдателя, который одним своим присутствием уже влияет на наблюдаемую систему. Не может не влиять, т.к. своим присутствием уже обязательно придает наблюдаемой системе то или иное ускорение (ведь иначе не состоится факт наблюдения), и соответственно меняет параметры наблюдаемой системы одним своим присутствием.
Ведь даже электрон становится наблюдаем только при ускорении его и выделении фотона в процессе перехода между орбитами атома, оставаясь существующим неизвестно "где" и неизвестно "когда" все остальное время.
P.S.
Возвращаясь к электродинамике и представив электрон неподвижным телом, расположенным на одной из движущихся дорожек, мы поймем почему движущийся электрон порождает в магните электрическое поле и несет в себе энергию, а если вокруг неподвижного электрона движется магнитное поле - никакого переноса энергии не наблюдается.
Так как дорожка, движущаяся вместе с расположенным на ней электроном, может быть заменена магнитным полем, которое создается данным электроном. Мы видим, что состояние электрона не меняется от того, что рядом с ним находятся дорожки (магнитные поля других объектов). Электрон остается в неподвижности на своей дорожке (в своем поле). И только если переложить электрон на другую дорожку нам удастся наблюдать некоторое движение, порожденное ускоренным смещением электрона относительно своего бывшего положения. Только такое движение электрона порождает энергию электрического тока.
Причем эта энергия будет выделяться (как фотон при переходе электрона на более низкую атомную орбиту) если наблюдатель находится в менее ускоренной системе отсчета, либо - поглощаться (как при переходе электрона с поглощением фотона на более высокую орбиту атома) если система отсчета наблюдателя более ускорена, чем наблюдаемый процесс.