Аннотация: Найдено решение по определению скорости корабля Галилея по результатам механических опытов, находясь в каюте корабля.
О принципе относительности Галилея
Тигунцев С.Г., ктн
В данной статье в дополнение к предыдущей статье "О причинах и природе инерции" http://www.membrana.ru/articles/readers/2005/03/28/212100.html исследуется еще одна ошибка Г. Галилея, ставшая следствием неправильного толкования им причин инерции, а именно как способности тела двигаться прямолинейно и равномерно без всякой причины.
В развитие такого толкования инерции было введено понятие инерциальных систем отсчета, т.е. систем, в которых свободное тело покоится или движется равномерно и прямолинейно.
Далее было принято, что механические явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета, в том смысле, что одинаковы описывающие их законы динамики - это утверждение о механической эквивалентности всех инерциальных систем отсчета называют принципом относительности Галилея. При этом все инерциальные системы считают таковыми относительно поверхности Земли, естественно в рамках опытов проводимых на поверхности Земли.
Рассматривая механические явления в закрытой каюте корабля, Галилей пришел к выводу, что явления происходят одинаково, независимо от того, покоится корабль или движется прямолинейно и равномерно. Галилей рассматривал следующие простые опыты. В неподвижном корабле капли воды из подвешенного к потолку сосуда попадают в сосуд с узким горлышком, подставленный внизу. Бросая предмет по направлению к носу корабля, не придется применять бОльшую силу, чем, бросая его на то же расстояние в сторону кормы. Прыжок в длину окажется одинаковым независимо от его направления.
При равномерном движении корабля, с какой угодно скоростью в отсутствии качки, во всех этих явлениях не удастся обнаружить ни малейшего изменения - падающие капли будут по-прежнему падать в горлышко подставленного сосуда, несмотря на то, что за время падения капли сосуд вместе с кораблем успевает переместиться на значительное расстояние. Ни по одному из этих явлений не удастся установить - движется ли корабль или по-прежнему стоит на месте.
На основании этих опытов Галилей сделал вывод о невозможности определения даже с помощью самых тонких механических опытов с точнейшими приборами, стоит ли корабль или движется с постоянной скоростью.
Однако при формировании принципа относительности Галилей допустил ту же самую ошибку, что и при определении понятия инерция - т.е. не учел кривизну поверхности Земли, которая проявляется даже на самых малых расстояниях.
Ниже предлагается простая возможность определения не только состояния корабля (покоится или движется), но и скорости его равномерного движения на основании простых механических опытов внутри его каюты.
Где: R -- радиус Земли, g - величина модуля ускорения свободного падения, ?t -- отрезок времени, за которое тело проходит со скоростью V расстояние от точки 1 до точки 2, ? - угол в градусах.
Проверим расчётом справедливость формулы (3). Пусть тело, движущееся равномерно со скоростью V, переместится из точки 1 в точку 2 за 100 сек, при этом угол между векторами ускорений составит 0,001 градуса.
Получаем по формуле (3) V = 1,11 м/сек, при этом на тело постоянно действует сила инерции, создающая ускорение ?g = 1,11 см/сек2, ..."
Таким образом, если предварительно измерить величину изменения угла ? за время ?t , то по формуле (3) сразу же определяем скорость равномерного движения корабля. Учитывая, что радиус Земли известен (6380 км), формулу (3) преобразуем в еще более простую формулу (4):
V = 111295,6 * ? / ?t, (м/сек). (4)
Остается технический вопрос - как измерить изменение угла ? при движении корабля. Одно из технических решений следующее: с помощью гироскопа. Для этого отмечаем положение оси гироскопа в момент времени t1 и наблюдаем изменение положения оси в момент времени t2 (в прошлой статье я не стал излагать данное техническое решение из-за проводимого патентования).
Таким образом, утверждение Галилея о невозможности, находясь в каюте корабля, определить - движется ли корабль с постоянной скоростью или стоит, не соответствует действительности, а значит, не соответствует действительности утверждение о механической эквивалентности всех инерциальных систем отсчета.
Однако, если принять предложенное мною в статье (http://www.membrana.ru/articles/readers/2005/03/28/212100.html ) толкование инерции, как свойство гравитирующего (т.е. создающего силу тяготения) объекта сохранять для всякого тела состояние покоя или равномерного и криволинейного (по окружности с радиусом, равным радиусу Земли) движения, то все встает на свои места. Для этого вводится (а точнее восстанавливается) понятие абсолютной системы отсчета, т.е. центр Земли - это начало системы отсчета для всех физических явлений в масштабе планеты, центр Солнца - начало системы отсчета для всех физических явлений в масштабе Солнечной системы, и т.д.
Также следует, что не соответствует действительности и СТО, отличающаяся от принципа относительности Галилея всего лишь дополнением о существовании предельной скорости взаимодействий, а указанное дополнение, по сути, не меняет ошибочного утверждения об эквивалентности всех инерциальных систем отсчета в СТО.
Доказательством ошибочности СТО может служить, на мой взгляд, факт искривления луча вблизи Солнца (http://www.membrana.ru/articles/readers/2004/10/04/075300.html ). Предположим, что космический аппарат пролетает со скоростью близкой к скорости света вблизи Солнца. Гравитационным воздействием Солнца траектория космического аппарата будет искривлена и это искривление может быть обнаружено как изменение положения оси гироскопа, находящегося внутри космического аппарата. На основании измеренного угла оси гироскопа за какой-то промежуток времени можно определить скорость космического аппарата. Приведенный мысленный эксперимент ничем не отличается, по сути, от опытов в каюте корабля Галилея.
Таким образом, можно считать, что экспериментальным путем выявлена несостоятельность принципа относительности, как Галилея, так и Эйнштейна.
Если рассуждать далее, то в полной мере проявляется вся абсурдность принципа относительности, которая заключается в том, что ВАЖНО только относительное движение между инерциальными системами отсчета, а это приводит к исследованию не самих первопричин движения, а разности этих первопричин.
Можно было бы прокомментировать на примере движения того же корабля Галилея, однако еще не все приняли новый закон инерции, поэтому поясним на общеизвестном примере: лифт находится в состоянии свободного падения к Земле. Телу, находящемуся в лифте придали ускорение в направлении (или против) движения в течение 1 сек, например. Тело относительно наблюдателя в лифте будет двигаться после прекращения приложения силы равномерно и прямолинейно со скоростью Vt. Однако, для наблюдателя на Земле скорость лифта определяется по выражению (5):
Vkz = V0 + g * ?t , (5)
а скорость тела по выражению (6):
Vtz = V0 + (g +/- a) * ?t .(6)
Относительная скорость, т.е. скорость Vtопределяется разностью (7):
Vtz - Vkz = +/- а * ?t . (7)
Как видим, в последнем выражении пропал физический смысл изучаемых явлений, а именно явления тяготения. И полученное выражение (7) нельзя привязать к какому-либо физическому закону. Это есть разность двух режимов одного закона, которая есть ничто иное, как погрешность. Получается, на мой взгляд, что, используя принцип относительности, мы работаем не с физическими законами, а с их погрешностью.