Аннотация: Специальная Теория относительности содержит противоречие
Неэквивалентность систем отсчёта в Специальной теории относительности (СТО) А. Эйнштейна
Одним из основных принципов СТО является равноправие или эквивалентность инерциальных систем отсчёта, то есть полная равнозначность для реальности двух наблюдателей, движущихся установленным образом относительно друг друга. Они, несмотря на разные пространственно - временные измерения, получаемые в опыте, не могут в принципе различить свой покой и прямолинейное равномерное движение. Эти состояния являются по сути одним нераздельным процессом и не могут быть разорваны каким -либо оптическим или механическим образом (опытом).
Попробуем это проверить. Возьмём за основу мысленный эксперимент Комстока - Эйнштейна от 1917 года. Это известный вариант задачи єПоезд и платформа? с двумя наблюдателями: один едет в вагоне поезда, второй стоит на платформе (перроне).
Пусть длина вагона составит 6 больших условных единиц, которые мы по привычке будем называть метрами. Пассажир с источником света, или П - в центре вагона. Напротив него, на платформе стоит Наблюдатель или Н, и по бокам от него, на расстоянии по 3м каждая, мы ставим две метки по длине неподвижного вагона.
При встрече точек П и Н вспыхнет свет и от центра двинется к концам вагона, где попадёт на датчики, которые тут же пошлют световой импульс на обработанный специальным образом перрон. Это будет прямая, физически закрепленная метка, перпендикулярная к линии железной дороги.
Первая, статичная часть опыта представлена на рисунке ниже.
Рисунок 1
Второй этап, начинаем движение. Для начала, в целях большей показательности, возьмём за основу событий систему отсчёта Пассажира. В ней поезд стоит, а мимо него, в левую по схеме сторону, со скоростью половины скорости света несётся платформа с Наблюдателем. При встрече Н и П происходит вспышка, свет от которой движется в концы вагона. Ограничим своё внимание его левой частью.
Пассажир считает себя неподвижным, и для него импульс от вспышки с известной скоростью С, пройдя от П до А, то есть 3 м, коснётся там стенки и даст сигнал, который пометит платформу.
И как, по мнению П, это будет выглядеть в целом?
Рисунок 2
Пока свет в вагоне движется влево на 3 м, где достигает стенки А, и перрон со скоростью, равной 1/2 С, смещается от точки П влево на 1,5 м. Проще говоря, точка Н тоже идёт навстречу А и проходит к моменту вспышки в А половину пути света, то есть 1,5 м.
В результате Наблюдатель увидит отметку на перроне в 1, 5 м левее себя. Подчеркнём еще раз, что линия эта - не просто расчетная величина, а ожидаемый факт.
Третий этап. А как всё это будет видеться в системе отсчёта Наблюдателя?
Вернёмся к обычному восприятию событий: поезд едет мимо неподвижной станции.
Поскольку движение этих объектов взаимное и как бы в принципе неразделимое, то нам сразу видится такая картина. Если платформа в какой - то момент "уехала" от вагона влево на 1,5 метра, то вагон с поездом, стало быть, оказался правее неё на столько же. И почему тогда нельзя представить, что именно поезд ушёл вправо на 1,5 метра, а перрон, Земля и всё на ней осталось на месте, как мы и привыкли считать? Это, будто бы очевидное, допущение, на самом деле тут не верно.
Вглядимся в движение вагона и света в нём пристальней, для чего повторим сказанное. В системе отсчёта Пассажира платформа шла єпараллельно со светом?, догоняя его, навстречу стенке левого вагона и прошла в соответствии со своей скоростью половину светового пути. Там в 1,5 м от Н, в момент, когда свет пройдя 3 м, попал на датчик, она и получила отметку.
Здесь же характер движения иной: свет хоть и движется влево, но стенка с датчиком идут ему навстречу. Им вместе надо пройти те же 3 метра, но они не разделят их пополам. Ведь если предположить, что они пройдут по 1,5 м, то мы получим скорость движения стенки вагона, то есть, поезда, равную скорости света, что неверно и недопустимо. Свет, летящий в 2 раза быстрее поезда, и пройдёт 2 метра из 3, а стенка - лишь 1.
Это значит, что и вспышка оставит след на платформе не в 1,5 метрах от Н, как в системе отсчёта Пассажира, а в 2-х.
Рисунок 3
Но ведь это совсем другое место! И опять же не расчётная величина, а физический факт.
(Если мы проследим путь правого луча, то и там получим не совместимые с ожиданием следы).
Так что же мы видим? По форме - противоречие, по смыслу - физический нонсенс. В математических моделях можно создавать неоднозначные решения, но удваивать реальность в буквальном смысле нельзя. Мы не можем одним лишь мысленным представлением влиять на физические процессы. По крайней мере, в макромире.
Получается, что переход от одной системы отсчёта к другой в данном случае недопустим. Системы не равнозначны и как бы асимметричны.
Причём такие же выводы мы получим, обратившись к опыту Эйнштейна от 1916 года, где свет идёт не из центра вагона к его концам, а в обратном порядке.
Установим, что отметку на платформе в этой схеме будет делать Пассажир или точка П, получившая импульсы света с концов вагона.
Теперь сделаем расчёт встречи Пассажира со светом, идущим от правой стенки В. Скорость поезда та же = 1/2 C. Снова разделим вагон на 6 частей (метров), по 3 в каждую сторону от П. В системе Наблюдателя движется поезд, при этом свет от точки В и Пассажир идут навстречу друг другу, и до места контакта, в соответствии с их скоростями, свет пройдёт 2/3 пути = 2 метра, а Пассажир - 1/3, или 1 метр. При встрече возникший сигнал даст отметку на платформе в 1 м правее Н.
Рисунок 4
В системе же отсчёта Пассажира поезд стоит, а платформа с Наблюдателем уходит в левую сторону. Пока свет от стенки В проходит к неподвижному П длину половины вагона = 3 м, Н с перроном, в свою очередь, сдвигается влево на половину этого пути, то есть на 1,5 м, где и должен получить отметку. И опять же это разные места на платформе.
Рисунок 5
Таким образом, и тут видится несовместимость двух физических картин. А если это так, то именно постоянство скорости света для всех наблюдателей делает невозможным без нарушения логики и физики переход от одной инерциальной системы отсчета к другой.