Давайте рассмотрим Ваш пример с Марсом - раз уж он стоит первым.
"Направление " в ТО - вещь не такая простая, потому что раз происходит сокращение тел, направление скажем, антенны, различно в разных системах отсчета. Рассмотрим нечто похожее, но упрощенное до предела - две лампочки в разных местах которые "по Земле" включаются одновременно на короткий промежуток времени и производят интерференционный максимум на плоскости , пересекающей орбиту Марса. Сначала с Земли. Лампочки должны располагаться на отрезке, перпендикулярном плоскости, пересекающей Марс с упреждением. Глядя на ту же ситуацию с Марса произойдут две вещи. 1. Отрезок сократится в направлении движения, т.е. отрезок повернется 2. Включаться лампочки будут не одновременно. Отсюда видно, что разговор о "направлении" движущейся антенны вещь не такая простая. Если с Земли, где лампочки включаются одновременно направление легко определить как плоскость перпендикулярную к отрезку, то глядя с Марса положение максимума интерференции будет описывать в пространстве фигуру, плоскость которой вообще говоря не перпендикулярна видимому с Марса отрезку. Проще говоря, движущаяся антенна излучает вбок.
Если Вы все это посчитаете, я уверен что в обоих системах отсчета получите, что плоскость максимума интерференции пересечет орбиту Марса в нужный момент.
- 2004/10/12
МОЙ ОТВЕТ НА ЭТО ЗАМЕЧАНИЕ
Вот именно, что в ТО направление - вещь не простая. А в реальности - это простая вещь. Если бы мы не знали теории относительности, мы бы попросту, зная направление движения Марса и Земли в системе, связанной с Солнцем, рассчитали, куда надо направлять антенну. И мы были бы уверены, что поступаем правильно.
Ошибочная трактовка опыта Майкельсона сообщила нам дополнительную уверенность в том, что как бы мы ни поступали, результат все равно будет тот же самый.
Вот и вы в этом уверены. Вы сами расчетов не делали, но уверены, что результат не зависит от выбора системы отсчета.
Откуда эта уверенность? Насколько она обоснована?
При обсуждении опыта Майкельсона о причинах изменения направления луча либо не говорится вовсе, либо говорится вскользь. Вообще надо строго разделять лампочку и плоскую волну. У плоской волны направление одно, от лампочки свет движется по сфере. Свет лампочки теоретически доходит до Марса, но ослабленный в сумасшедшее число раз. Плоская волна, скажем, свет лазера, может попасть на Марс, а может и не попасть. Если расходимостью пучка пренебречь, то, теоретически на Марс может попасть весь свет от лазера. Практически расходимость на таких расстояниях весьма значительно проявляется.
Антенна, излучающая во все стороны, аналогично лампочке, не имеет шансов излучить столько энергии, чтобы на Марсе был устойчивый прием. Только направленная антенна может быть применена. Для обратной отправки сигналов также должна быть применена направленная антенна.
Что мы имеем в опыте Майкельсона?
Мы имеем свет, направляемый к плоскому зеркалу и обратно.
Какой опыт ставится?
Интерферометр либо покоится, либо движется.
При этом источник света и зеркало оба либо покоятся, либо оба движутся одинаково, с одной и той же скоростью и в одном и том же направлении. В обоих случаях свет возвращается в ту точку, откуда он был послан.
Что мы имеем в задаче с Марсом и с Землей?
Скорость Земли одна, скорость Марса - другая. Если в системе, связанной с Марсом, свет отразить туда, откуда он пришел, то эта ситуация полностью аналогична движущемуся зеркалу интерферометра Майкельсона. Следовательно, луч придет туда, откуда он пришел только в том случае, если Земля движется в том же направлении и с той же скоростью, что и Марс. Но этого нет. Следовательно, если Земля и Марс движутся с различными по величине и (или) направлению скоростями, то свет, отраженный туда, откуда он пришел, никогда не придет в ту точку Земли, с которой он был отправлен.
Неужели это не очевидно?
Ваши же рассуждения в данном случае основаны на ошибочном убеждении в том, что какую бы систему отсчета вы бы не взяли, результат будет верным, а следовательно, результат не зависит от системы отсчета.
Утверждение, что ход оптических лучей и скорость света не зависят от выбора системы отсчета - это намного более конкретное утверждение, нежели утверждение, что в движущемся и неподвижном интерферометре интерферометрическая картина будет одной и той же. Опыт Майкельсона дает лишь основания для второго утверждения, а первое, безосновательное утверждение совершенно ошибочно.
Вот в этом-то и состоит вред от СТО.
И еще - маленькое замечание лампочках и об интерференции. Свет лампочек не будет интерферировать (кроме случая нулевой разности хода). Давайте говорить конкретно, а не образно, точно, а не на языке Эйнштейна, который рассуждал о поездах, движущихся со скоростью света и близнецах, стареющих с разными темпами. Всё это - басни, далекие от науки, от эксперимента.
Интерферирует только монохроматический свет. Далеко не все равно, говорить ли о свете сплошного спектра или о монохроматическом свете.
Надо отличать две вещи: время распространения вспышки света и фазу пришедшего света. Если вы говорите об интерференции, надо вычислять фазу, если вы говорите о совпадении откликов от вспышек света, надо говорить о расстояниях и о скорости света. Для того, чтобы поставить эксперимент, надо его ставить, а не рассуждать. Рассуждения, кончающиеся заключением "я уверен, что..." ничего не доказывают. Если в рассуждении нет экспериментальных сведений, то это лишь рассуждение.
Новое рассуждение не может ничего доказать, оно может лишь ОПРОВЕРГНУТЬ, если мы получим в результате парадокс. Как раз именно Эйнштейн, получая в результате рассуждений парадоксы, не считал, что его рассуждения опровергают используемые посылки.
Таким образом, он метод мысленного эксперимента свел к демагогии.
Рассуждения дают верный результат только в случае, если уже имеется проверенная и подтвержденная теория для этих условий.
Как раз для рассмотренных условий никакого подтверждения теории не было выполнено, скорее, наоборот.
А для того, чтобы теоретически что-то вычислить, надо прежде договориться об условиях задачи и о правилах вычисления.
Я вам сейчас продемонстрирую, что эти правила далеко не так очевидны, чтобы мы могли бы верно вычислить результат.
В обсуждении опыта Майкельсона утверждается, что поскольку свет движется не в направлении ортогонального плеча, а под углом к нему, то он идет не по катету, а по гипотенузе соответствующего треугольника. Поэтому расстояние, которое он проходит, вычисляется как корень из суммы квадратов катетов. Первый катет - это ортогональное плечо интерферометра. Второй катет - это расстояние, которое интерферометр проходит за это время. Далее это расстояние делится на скорость света и получается время, за которое свет проходит это расстояние. Однако, поскольку движение интерферометра не изменяет интерференционной картины, делается вывод о том, что либо данное плечо интерферометра сокращается, либо должен накопиться соответствующий набег фаз.
Аналогично меняется и расчет для плеча, ориентированного в направлении движения. Предполагается, что скорость света, отраженного подвижным зеркалом, такая же, что и скорость света, отраженная неподвижным зеркалом. Поэтому и тут получается результат, указывающий на то, что либо имеет место еще большее сокращение длины, либо имеет место изменение фазы.
Поскольку изменения интерференционной картины не наблюдалось, то предполагается, что опыт Майкельсона доказывает сокращение длины интерферометра. Получаемый коэффициент потом введен в рассмотрение как "экспериментально доказанный результат".
На самом деле не факт, что именно так надо поступать со скоростями. Скорость света в направлении ортогонального плеча интерферометра равна С.
Речь идет о плоской волне.
За счет движения интерферометра появляется дополнительная компонента. Фазовая скорость света должна стать равной корню из суммы квадратов фазовых скоростей в этих направлениях. То есть насколько возрастает путь, настолько же возрастает фазовая скорость света в интерферометре. Скорость распространения фронта при этом не будет превышать С, а фазовая скорость будет больше.
В направлении движения интерферометра свет, отраженный движущимся зеркалом, доплеровский получит сдвиг частоты. В результате фазовая скорость также увеличится. При этом скорость распространения фронта света вовсе не изменится. Поэтому интерферометрическая картина не меняется при движении интерферометра, но это никак не доказывает, что скорость света в интерферометре всегда постоянна относительно него, как бы он не двигался.
Парадоксальность выводов, которые были сделаны, объясняется убежденностью тех, кто занимался теорией опыта Майкельсона, в том, что в этом интерферометре измеряется скорость света (тогда как реально там измеряется лишь фаза света) и неумением понять, что при отражении света движущимся зеркалом распределение фазы света в пространстве меняется.
Итак, прогноз движения радиосигналов к Марсу и обратно, основан на убеждении, что какую бы систему отсчета мы ни брали, в ней всегда можно полагать прямолинейное распространение сигнала и постоянную скорость его распространения, а результат будет один и тот же и всегда он будет правильный. Этот прогноз ошибочен. Первый полет спутников к Марсу завершился провалом из-за неполадок системы слежения.
Причину этого я указал за год до второго полета к Марсу, и там же я дал свой прогноз, состоящий в том, что последующие полеты будут сталкиваться с той же трудностью.
Второй полет состоялся через год, и эти же проблемы возникли снова.
До тех пор, пока считается верной СТО, ориентирование спутниковых антенн будет осуществляться с ошибкой. И эта ошибка будет тем больше, чем больше расстояние до объекта.
Компенсировать эту ошибку можно только увеличением диаграммы направленности антенны и повышением мощности передатчика.
Увеличение диаграммы направленности требует еще большего повышения мощности передатчика. Для наземной станции эта проблема может быть не такой серьезной, какова она для спутника. У спутника ресурс мощности ограничен, а его неоправданное повышение требует увеличение веса, и, следовательно, большего количества топлива, что опять увеличивает вес.
Технические проблемы здесь нарастают лавинообразно.