Читать онлайн Необычные размышления о…

Введение

Потребность в изучении окружающего мира на протяжении всей истории физики привлекала выдающихся ученых. Было открыто и изучено огромное число явлений, которые интересны не только с точки зрения познания окружающего мира, но и нашли безмерно разнообразные применения в технике, технологии и в повседневной жизни.

В предлагаемой книге рассматриваются многие заметные открытия и научные гипотезы, а также сопутствующие им исторические обстоятельства. При этом, использованы материалы, полученные в результате попыток решить навигационную задачу для объектов, перемещающихся в водной, космической, воздушной и иных средах.

Известно, что для определения местоположения движущегося объекта необходимо опираться на известные пространственные направления.

Например, направления на звезды, направление на центр планеты, спутника и иные естественные или искусственные ориентиры.

Однако на практике не всегда удается физически с помощью приборов смоделировать то или иное направление в пространстве.

Так, направление на звезды (астрономические ориентиры) невозможно смоделировать из-под воды с подводной лодки или с торпеды.

Поэтому была предпринята попытка найти такое направление в мировом пространстве, которое можно было бы физически с помощью приборов смоделировать в любой среде: водной, воздушной, космической. С тем, чтобы в дальнейшем решить задачу автономного определения местоположения движущегося объекта.

Автономного – означает, что при решении навигационной задачи не привлекаются посторонние, не находящиеся на борту движущегося объекта, дополнительные средства.

В качестве универсального направления, пригодного для решения навигационной задачи, выбран вектор линейной скорости перемещения произвольной материальной точки в мировом пространстве. Следует пояснить такое высказывание.

Все материальные объекты или системы материальных объектов движутся в мировом пространстве, зачастую с постоянной скоростью и в одном и том же направлении. Например, наша галактика “Млечный путь” летит в пространстве с приличной прямолинейной скоростью (сотни километров в секунду) в одном направлении. А значит, что все элементарные материальные объекты, принадлежащие галактике, например, звезды, планеты, искусственные и естественные спутники, моря и океаны, элементы суши, здания и иное, перемещаются в мировом пространстве со скоростью галактики.

Поэтому было бы заманчивым в любой точке планеты Земля смоделировать и измерить (по модулю и направлению) вектор скорости перемещения нашей галактики “Млечный путь” и использовать такой вектор в качестве заранее известного направления при решении навигационной задачи. На воде и под водой, в воздушном и космическом пространствах.

Вместе с тем, ясно, что на собственное движение галактики накладываются другие движения: движение Солнца вокруг центра галактики, движение Земли вокруг Солнца, вращение Земли вокруг собственной оси и движение объектов, для которых определяется их местоположение, например, для подлодок, автомобилей, воздушных и космических летательных аппаратов. В одних случаях такие движения способствуют решению навигационной задачи, в других – являются помехой. При этом понятно, что векторы скорости таких движений складываются друг с другом и с вектором скорости галактики по правилам векторной алгебры.

Считается, что измерение модуля вектора скорости галактики возможно только относительно сторонних материальных систем, например, относительно другой галактики. Дескать, еще сам Галилео Галилей утверждал, что находясь внутри равномерно и прямолинейно перемещающегося объекта невозможно узнать – движется ли такой объект (например, морское судно с закрытыми шторами) или стоит на месте. Что, только выглянув в иллюминатор, можно сказать, что корабль перемещается относительно берега или неподвижного острова. Да, Галилей утверждал такое.

Однако в данной книге предпринята попытка доказать, что находясь в здании с закрытыми непроницаемыми ставнями окнами, можно измерить модуль вектора скорости галактики. Это все равно, что пребывая в корабле Галилея, который с зашторенными иллюминаторами равномерно и прямолинейно плывет по морям и океанам, пытаться определить стоит ли корабль на месте или движется. Но при этом еще и измерить скорость, с которой корабль Галилея вместе с галактикой несется по бескрайным просторам вселенной. Такого рода утверждения возможны и справедливы только в том случае, если в мировом пространстве существует абсолютная или неподвижная относительно мирового пространства система координат или имеет место быть абсолютное движение. Автор принципа относительности Эрнст Мах и убежденный сторонник такого принципа Альберт Эйнштейн, считали, что абсолютное движение невозможно и абсолютная система координат в природе не существует.

Вместе с тем, Исаак Ньютон в своих работах неоднократно упоминал о существовании в мировом пространстве неподвижной сетки и неподвижной решетки. Был убежденным сторонником существования абсолютного движения.

В предлагаемой книге повествуется о том, как Майкельсон и Морли в своих знаменитых экспериментах по обнаружению эфира сумели обнаружить независимость распространения света, его скорости от скорости перемещения материальных объектов. Но не сумели обнаружить неподвижную сетку и неподвижную решетку Исаака Ньютона. В книге приведены доказательства (по мнению авторов – убедительные доказательства) ошибочности специальной теории относительности (СТО), общей теории относительности (ОТО) а также ошибочности выводов и следствий из теории относительности – гипотезы Александра Фридмана о расширении вселенной, абсурдности закона Хаббла, несостоятельности гипотезы “Большого взрыва” Жоржа Леметра и инфляционной модели вселенной Алана Гута, надуманности существования таких субстанций, как темная материя и темная энергия.

Эти субстанции просто не нужны природе. Они возникли в теории физики для того, чтобы обосновать наблюдения Веры Рубин и рассуждения Цвике, Георгия Гамова и других физиков о расширении вселенной. Но, увы, вселенная никуда не расширяется, а наблюдения Веры Рубин имеют иное объяснение. Утверждения некоторых физиков о том, что галактики без темной материи не способны противостоять огромным центробежным силам и удержать звезды в своих структурах, также ошибочны. Не случайно, что темная материя и темная энергия до сих пор никак себя не обнаружили, а звезды в галактиках никуда не разбегаются, уживаются с центробежными силами.

Предлагается объяснение механизма гравитационного притяжения, который примеряет результаты наблюдения Веры Рубин за движением звезд в центре галактик и выводов Иоганна Кеплера о движении планет вокруг Солнца. Теория Кеплера объясняет, почему скорость движения планет зависит от расстояния между Солнцем и планетой. Самая большая скорость движения у самой близкой планеты к Солнцу – Меркурия, самая дальняя планета – Нептун, движется медленнее всех планет. Между тем, все звезды в центре галактики (как показали наблюдения Веры Рубин) движутся с одинаковой скоростью независимо от их расстояния до центра галактики. Предлагаемый механизм гравитации устраняет такое противоречие.

По мере погружения в фундаментальные проблемы, интерес к решению только навигационной задачи постепенно угасал. Фундаментальные вопросы науки захватывали все сильнее. Однако, спешим заверить, что читатели – специалисты по решению навигационных задач, а также при создании систем ориентации движущихся объектов, узнают, что решать такие задачи можно, опираясь на вектор скорости движения галактики, если наберутся терпения прочитать предлагаемую книгу до конца.

1. Рассуждения о решении навигационной задачи

В повседневной жизни многие из нас постоянно сталкиваются с необходимостью решать навигационную задачу. Мы садимся в автомобиль, включаем автомобильный навигатор, и он нас ведет по нужному нам городскому маршруту. То есть, мы участвуем в процедуре решения навигационной задачи – постоянного и непрерывного определения местоположения собственного автомобиля. Если у вас есть смартфон, то покупать автомобильный навигатор не обязательно, поскольку такой навигатор встроен в смартфон. При этом наш автомобильный навигатор (или смартфон) с помощью электромагнитного излучения сопряжен со спутниками космической навигационной системы, например, ГЛОНАС или GPS. Геометрически решение навигационной задачи выглядит следующим образом. Школьные знания по геометрии подсказывают нам, что расстояние между двумя точками в трехмерной системе координат выглядит так:

L = ((Xc – Xa)² + (Yc – Ya)² + (Zc – Za)²)^1/2 (1.1)

Где: L – расстояние от спутника до автомобиля;

Xa Ya Za – координаты автомобиля в прямоугольной системе координат;

Xc Yc Zc – координаты спутника в той же системе координат.

Искомыми являются координаты автомобиля Xa, Ya, Za. Расстояние L от автомобиля до спутника измеряют дальномером, который производит измерения в соответствующем диапазоне электромагнитных волн.

При этом, важно понимать, что точность измерения величины параметра L зависит от частоты таких волн электромагнитного излучения. Дело в том, что в оптических средах (воздухе, воде, стекле) электромагнитные сигналы различной частоты распространяются с различной скоростью. Например, красный свет во всех оптических средах распространяется с большей скоростью, чем зеленый или фиолетовый.

Следовательно, если расстояние L определяется по временному интервалу прохождения электромагнитного сигнала от спутника до автомобиля и обратно, то частоту такого сигнала необходимо учитывать. Проблема усложняется тем, что в соответствии с эффектом Комптона, при столкновении фотонов электромагнитного излучения с веществом (молекулы воздуха, атомы азота, кислорода и прочее) происходит уменьшение частоты фотонов. Чем дольше фотон находится в плотных слоях атмосферы, тем больше столкновений с молекулами воздуха он испытает, а, значит, тем сильнее изменится частота сигнала. То есть, одно дело, когда спутник “висит” в зените над автомобилем, а другое, когда перемещающейся в пространстве спутник, находится на горизонте и траектория сигнала более наклонена в атмосфере. В таком случае фотон пребывает дольше в плотных слоях атмосферы, что ведет к более частым столкновениям фотонов с молекулами и другими компонентами атмосферы. Комптоновский эффект необходимо учитывать с целью повышения точности решения навигационной задачи.

Другим примером решения навигационной задачи с применением смартфона может послужить следующее.

Вы поехали в лес по грибы. На незнакомой лесной дорожке оставили свой автомобиль, но при этом ваш смартфон, опираясь на космическую навигационную систему GPS, зафиксировал координаты вашего автомобиля. Собирая грибы, через некоторое время вы уже не знаете в какую сторону идти, чтобы выйти на автомобиль. Ничего страшного. Достаете смартфон и он, опираясь на GPS, определяет ваши текущие координаты, соединяет их прямой линией с координатами вашего автомобиля и отображает на своем дисплее траекторию (направление) вашего перемещения в сторону автомобиля. Запоминание координат автомобиля, ваших текущих координат, определение направления вашего перемещения в сторону автомобиля происходит в вычислительном устройстве смартфона. Вы, при этом, общаетесь со смартфоном посредством соответствующего программного обеспечения, соответствующей программы. Такая программа позволяет запомнить и отследить всю траекторию вашего блуждания по лесу, зафиксировать на такой траектории координаты наиболее грибных мест, с тем, чтобы впоследствии, с помощью смартфона, снова выйти на эти грибные места. Кроме того, вы можете определить километраж пройденного вами по лесу пути, с точностью до нескольких метров.

Для решения навигационной задачи необходимо знать координаты спутника Xc, Yc, Zc. Такие координаты в полете спутника все время изменяются, в том числе и случайным образом под воздействием на спутник частиц атмосферы, космических и солнечных потоков частиц и лучей, неравномерности распределения массы Земли (горы, долины) и так далее. Поэтому координаты спутника необходимо постоянно корректировать и уточнять. В настоящее время уточнение текущих координат спутников космических систем ГЛОНАС и GPS осуществляется в основном с поверхности (суши и воды) Земли. Аппаратура для таких уточнений размещается на так называемых измерительных пунктах (ИП) – наземных и корабельных. При уточнении координат спутников, входящих в космическую систему, необходимо высокоточное знание координат ИП. Объектом навигации при этом являются спутники.

Американская система GPS имеет существенные преимущества перед российской системой ГЛОНАС, поскольку США располагают большими возможностями по созданию ИП на суше и на океанических просторах.

Наземные измерительные пункты можно разместить на территории союзников, которых у США предостаточно, либо на территории военных баз, которые США создали в мире в количестве свыше 800 объектов. И тогда представляется возможным проводить уточнения координат спутников, которые в своем полете не находятся над территорией США, а именно в этом случае, когда спутники не находятся над собственной территорией, происходит не контролируемое максимальное накопление ошибок в координатах спутника.

Если говорить о корабельных измерительных пунктах, то здесь возможности США безграничны. Только 13 оперативно-стратегических морских объединений США (флотов) постоянно пребывают на океанических просторах планеты. Один флот – это, как минимум, один авианосец и 70 военных кораблей сопровождения. Да, и других кораблей иного предназначения предостаточно.

Космическая система ГЛОНАС такими возможностями не располагает. Поэтому точность решения навигационной задачи, например, определения местоположения автомобиля, с помощью системы GPS, составляет 70–90 сантиметров, а с помощью системы ГЛОНАС – несколько метров. Такой точности для навигационного сопровождения автомобилей по городу недостаточно – можно проскочить перекресток, когда необходимо повернуть налево или направо. Поэтому систему ГЛОНАС задействуют, когда необходимо неточно проконтролировать местоположение (перемещение) транспортного средства или иного объекта (человека, телефона, груза), например, на какой-то улице или где-то на трассе, в том числе, с целью их охраны, выслеживания или поиска помеченного специальной меткой товара, груза на обширных складах, в грузовых поездах, иных транспортных средствах.

Можно ли повысить точность системы ГЛОНАС путем перекачки навигационного ресурса из GPS в ГЛОНАС? На первый взгляд, все представляется простым и не сложным. Положи смартфон в спутник системы ГЛОНАС и координаты такого спутника окажутся в смартфоне. Ведь координаты автомобиля, при решении навигационной задачи с помощью системы GPS, так или иначе, оказываются внутри автомобильного смартфона, причем с высокой точностью (70–90 сантиметров). Проблема в том, что координаты спутника системы ГЛОНАС из смартфона смогут извлечь (и идентифицировать в соответствующей системе координат) только разработчики смартфонов и системы GPS. А они не станут стараться в пользу системы ГЛОНАС. Напомним, что для определения местоположения автомобиля, необходимо определить три координаты – Xa, Ya,Za. Поэтому, для решения навигационной задачи требуются три аналитических выражения:

Li = ((Xi – Xa)² + (Yi – Ya)² + (Zi – Za)²)^1/2 (1.2)

где:

i = 1, 2, 3.

L1, L2, L3 – расстояния от автомобиля до соответственно первого, второго и третьего спутников, измеряются с помощью дальномеров;

X1, Y1, Z1; X2, Y2, Z2; X3, Y3, Z3 – уточненные координаты соответственно первого, второго, третьего спутников космической системы GPS;

Xa, Ya, Za – по-прежнему, координаты автомобиля.

Мы здесь не будем нагружать читателя знаниями о том, где и как решается система уравнений для определения трех искомых координат автомобиля, каким образом информация об измеренных расстояниях L1, L2, L3, передается в вычислительное устройство для производства вычислений координат автомобиля. Также не будем рассказывать, каким образом текущие координаты автомобиля привязываются к идущему из смартфона женскому магнитофонному голосу, например: “Через 300 метров плавно поверните направо”. Или, каким образом, к текущим координатам автомобиля привязываются линии на дисплее смартфона, символизирующие маршрут перемещения автомобиля. По этим и другим вопросам лучше всего проконсультироваться у разработчиков системы GPS и у разработчиков программного обеспечения смартфонов, конечно, если они захотят вас консультировать.

Решение навигационной задачи с помощью навигационной космической системы ГЛОНАС принципиально мало чем отличается от рассмотренного выше. Различие состоит в том, что в России пока нет своего отечественного смартфона. Вместо смартфона применяется его аналог – устройство для решения навигационных задач (навигатор). Однако, это не мешает России решать многие задачи, в том числе, обеспечивать навигационное сопровождение быстролетающих объектов – ракет. Российские крылатые ракеты прокладывают трассу полета длиной 2500 километров на высоте 40 метров между гор и над долинами, поражая цели противника с высочайшей точностью. То же самое можно сказать о гиперзвуковых ракетах, скорость которых превышает 6 километров в секунду (20 Махов).

Вместе с тем, мы должны понимать, что космические системы ГЛОНАС и GPS территориально никак не защищены. Вывести их из строя не такая уж сложная задача для противоборствующих сторон. Правда, и они, и мы понимаем, что если они выведут из строя нашу систему ГЛОНАС, то мы незамедлительно выведем из строя их GPS.

И тогда наши, и их крылатые ракеты и прочее станут абсолютно беспомощными. Так что основания для взаимного не уничтожения космических навигационных систем имеют место быть. Но, все-таки, хочется как-то решать навигационную задачу без оглядки на возможное уничтожение нашей системы ГЛОНАС, то есть без привязки к космической навигационной системе.

Для ракет, подлодок, других подводных движущихся объектов – это более чем актуально. В этом случае необходимо рассматривать автономные методы навигации – такие методы, которые решают задачу навигации, опираясь на аппаратуру, приборы, находящиеся внутри объекта навигации (подлодки, ракеты и прочее). Связь со сторонними средствами для решения задачи навигации в этом случае отсутствует.

Приведем пример автономной системы навигации. Пусть, мы хотим автономно определить местоположение подлодки. Для этого мы должны произвести на борту подлодки какие-то измерения (не выходя за пределы корпуса подлодки) и на базе таких измерений определить местоположение подлодки, например, узнать широту и долготу места нахождения подлодки. В качестве измеряемой величины можно выбрать угол между линией, параллельной оси вращения планеты Земля и местной вертикалью, которая, как известно, полностью совмещена с радиус-вектором Земли (линия, соединяющая центр Земли с точкой на ее поверхности, например, с местоположением подлодки). Физически линию, параллельную оси вращения Земли, можно аппаратурно смоделировать с помощью датчиков угловых скоростей, в том числе и гироскопических. Местная вертикаль – это простой отвес (грузик, подвешенный на нитке). Более серьезный аналог отвеса моделируют с применением гироскопических устройств. По углу между осью вращения Земли и местной вертикалью всегда можно определить широту той точки на поверхности Земли, в которой производят построение местной вертикали. Для этого необходимо от 90 градусов вычесть величину измеренного угла. Таким образом, широту места нахождения подлодки мы определили, причем, совершенно автономно.

А, вот, с определением долготы места нахождения подлодки, все гораздо сложнее. Для определения долготы автономным способом необходимо опираться (на борту подлодки) на еще какое-то направление или линию, которая не будет параллельной оси вращения Земли. Например, можно задействовать магнитную ось Земли, которая не совпадает с осью вращения Земли. Тем более, что моделирование магнитной оси Земли достаточно простое – с помощью магнитной стрелки или ее аналога (магнитного прибора). Однако, следует помнить, что ось вращения Земли и ее магнитная ось почти совмещены в пространстве, а это повлияет на точность определения долготы. К тому же, флуктуации магнитного поля в различных точках места нахождения подлодки слишком велики, что также приведет к понижению точности определения местоположения подлодки. Поэтому для определения долготы, имеет смысл опереться на измерение угла между двумя местными вертикалями или, что, тоже самое – угла между двумя радиус-векторами точек места нахождения подлодки. При этом, одну местную вертикаль строят и запоминают ее положение в пространстве, например, с помощью гироскопических устройств, а другая местная вертикаль является текущей. По углу между такими местными вертикалями представляется возможным определить долготу. Однако, если внимательно посмотреть на глобус Земли, то можно увидеть, что на экваторе угловое расстояние между двумя меридианами одно, а, скажем, на 60 параллели между теми же меридианами – другое. А это значит, что для определения долготы необходима математическая модель на основе сферической тригонометрии. Входными параметрами для такой модели являются: угол, измеренный между осью вращения Земли и текущей местной вертикалью; угол, измеренный между текущей вертикалью и запомненной в пространстве вертикалью, например, в момент погружения подлодки; долгота места погружения подлодки. Создание такой модели для специалиста, знакомого со сферической тригонометрией, не сложная задача. Для ее непрерывного решения в процессе движения подлодки, требуется не сложное вычислительное устройство или простейший современный компьютер. Процесс построения начальной местной вертикали в момент погружения подлодки, можно заменить процессом построения какой-нибудь линии или направлением на что-нибудь, например, линией, соединяющей точку погружения подлодки с направлением на какой-то ориентир, например, на известную звезду.

Измеряемым параметром в таком случае будет угол между текущей местной вертикалью и такой линией. Правда, и в этом случае пространственное положение такой линии тоже придется запоминать с помощью гироскопических устройств, а также создавать математическую модель для определения текущего местоположения подлодки.

Самое плохое в такой системе автономной навигации то, что необходимо запоминать пространственное положение, например, начальной (на момент погружения подлодки) местной вертикали или какой-нибудь иной линии. Такое запоминание неизбежно ведет к накоплению ошибок в запоминающих устройствах, например, из-за уходов гироскопов по причине трения в гироскопических подвесах.

А без необходимости запоминать пространственное положение каких-то линий или направлений на какие-то ориентиры не обойтись. В настоящее время под водой мы можем опереться и смоделировать с помощью аппаратуры, приборов только три, не требующих пространственного запоминания, линии: ось вращения Земли, текущую местную вертикаль, магнитную ось Земли. Для решения навигационной задачи – этого мало.

Поэтому хотелось бы найти еще какую-то линию, пространственное положение которой было бы неизменным, чтобы можно было ее физически смоделировать с помощью устройств, и, в результате, отпала бы необходимость запоминать в пространстве какие-то дополнительные линии, направления. На наш взгляд, таким физическим параметром, физическим направлением или физической линией, мог бы стать суммарный вектор скорости. Он должен включать в себя вектор скорости перемещения в пространстве Солнца вместе с солнечной системой вокруг центра нашей галактики “Млечный путь”, а также вектор скорости собственного перемещения такой галактики в пространстве относительно абсолютной пространственной сетки или абсолютной пространственной решетки. К таким двум векторам скоростей, которые практически неизменны во времени, для объектов, расположенных на поверхности Земли (в том числе и подлодки), добавляются еще два вектора скорости: вектор скорости от вращения Земли вокруг своей оси (суточное вращение); вектор скорости от вращения Земли вокруг Солнца (годовое вращение). Суммарный вектор скорости, включающий в себя все четыре перечисленные компоненты векторов скоростей, мог бы стать искомым направлением или линией для решения задачи навигации. Такой вектор скорости характеризует движение всех объектов Земли (домов, лесов, гор, долин, подлодок и прочее) в пространстве. А движение таких объектов в пространстве является, с высочайшей степенью приближения, прямолинейным, инерционным (в дальнейшем мы это покажем). Наши пожелания применить такой суммарный вектор для целей навигации в целом хорошие. Но, перед нами сразу возникает ряд методологических проблем.

Во-первых, имеют место быть, высказывания Галилео Галилея о том, что не существует способа или явления, с помощью которых можно узнать движется ли прямолинейно, или пребывает в состоянии покоя некий объект, в замкнутом и изолированном от внешнего мира пространстве которого мы находимся. А мы собрались измерить и построить вектор скорости галактики (и не только галактики), пребывая в замкнутом пространстве подлодки.

Во-вторых, принцип относительности Эрнста Маха и теория относительности Альберта Эйнштейна запрещают нам даже думать о существовании пространственной абсолютной системы или сетки отсчета, о которой в своих работах неоднократно упоминал Исаак Ньютон. А мы как раз и собираемся определять скорость перемещения нашей галактики (и не только галактики) относительно неподвижной в пространстве или абсолютной сетки отсчета. Так что, измерять и строить вектор скорости галактики (и не только галактики), нам придется в дискуссии с Галилео Галилеем, Эрнстом Махом, Альбертом Эйнштейном и другими. Нам придется доказывать существование абсолютной сетки отсчета.

Но это потом, а сначала необходимо познакомиться с нашей галактикой “Млечный путь”, положением солнечной системы в ней, а также подробно рассмотреть все виды движения, в которых участвуют объекты Земли, в том числе и наша подлодка. А также убедить читателя в том, что и мы – люди, и деревья, и телеграфные столбы, и подлодки, и все остальное на Земле летим в пространстве с одинаковой скоростью (сотни, если не тысячи, километров в секунду), в одном направлении, почти прямолинейно.

2. Движение Земли, Солнечной системы и галактики в пространстве

Наша галактика “Млечный путь”, по латыни “VIA LACTEA”, зачаровывала древних. Греческие философы, включая Аристотеля, считали, что это море далеких звезд. Но проверить это они не могли. Лишь в 1610 году Галилей с помощью своего телескопа сумел разглядеть отдельные звезды галактики. В1755 году философ Иммануил Кант пришел к выводу, что звезды Млечного Пути расположены в гигантском диске и вращаются в единой плоскости вокруг общего центра. На небе мы видим светлую полосу из звезд. Почему Млечный Путь нам представляется светлой полосой? Потому, что мы смотрим на него из солнечной системы, которая расположена внутри диска Млечный Путь. В 1785 году астроном Уильям Гершель, кропотливо наблюдая за сотнями звезд, понял, что, поскольку приблизительно, в середине светлой полосы Млечного Пути звезд больше, и середина такой полосы наиболее яркая, то Солнце и солнечная система не находится в центре галактики, как представлялось ранее.

Сегодня мы уверены, что Млечный Путь состоит из около 100–400 миллиардов звезд, его диаметр – 100 тысяч световых лет, а толщина диска Млечный Путь – 3 тысячи световых лет. Напомним, что один световой год равен 9,6 триллионов километров. Для сравнения – расстояние от Земли до Солнца равно 150 миллионов километров. Если диск Млечного Пути представить в виде круглого бассейна с водой, диаметр которого равен 100 метров, а его глубина равна 3 метрам, то солнечная система в таком бассейне – это очень тонкий диск диаметром в доли миллиметра, погруженный куда-то в глубину бассейна. Компланарна ли плоскость солнечной системы плоскости галактики – трудно сказать. Звезды нашей галактики отчасти собраны в спиральные рукава галактики, которые выходят из центрального гало галактики. В центре гало находится массивная черная дыра, которая и является центром галактики, вокруг которого происходит вращение звезд. В одном из спиральных рукавов галактики на расстоянии 24–26 тысяч световых лет от центра находится звезда по имени Солнце, которое также, вместе с другими звездами, вращается (движется) вокруг центра галактики. Сама галактика, вместе с другими галактиками движется вокруг какого-то общего центра. Космологи утверждают, что такой центр находится где-то в созвездии “Волосы Вероники” или в созвездии “Девы”. Расстояние до такого центра то ли 300 миллионов километров, то ли 600 миллионов километров. Как космологи определили это расстояние – мы не знаем. Кроме этих двух движений, Земля (а вместе с ней и наша подлодка) участвует еще в двух движениях – в суточном (вращение вокруг собственной оси) и в годовом (вращение вокруг Солнца).

Рассмотрим отдельно каждое из таких движений. Это позволит вспомнить некоторые подробности перемещения в пространстве объектов, перечисленных в заглавии раздела.

Начнем с рассмотрения движения Солнца вокруг центра галактики “Млечный путь”. Среди космологов существует убеждение, что Солнце совершает полный оборот вокруг центра галактики за 230–250 миллионов лет. Откуда взялись эти цифры и как их получили – не знаем. Вместе с тем, во многих работах по астрономии можно их найти. Напомним, что расстояние от Солнца до центра галактики, если верить астрономам, составляет 24–26 тысяч световых лет. Линейный вектор скорости Солнца направлен по касательной к радиусу R траектории движения Солнца, которая является окружностью. Через каждый миллион лет радиус R, а вместе с ним и линейный вектор скорости поворачиваются в пространстве на угол:

A_млн. = 360_{угл. град}/230 _{млн. лет} = 1,56 _{угл. град} = 94 _{угл. минут}. (2.1).

Через каждую тысячу лет линейный вектор скорости Солнца поворачивается в пространстве на угол:

А _тыс.= 94 _{угл. минуты}/1000 _лет = 0,094 _{угл. мин}. = 5,64 _{угл. сек.} (2.2).

Через каждые десять лет, которые в 100 раз меньше 1000 лет, линейный вектор скорости Солнца перемещается в пространстве на угол:

А _дес. = 5,_{64угл. секунды}/100 = 0,0564 _{угл. секунды}. (2.3)

Теперь найдем модуль или величину вектора линейной скорости Солнца при его вращении вокруг центра галактики:

Vс = 2пR/230 _{млн лет} = 230 _км/сек. (2.4)

Ясно, что при этом, 230 млн. лет необходимо было перевести в секунды, а 26 тыс. световых лет перевести в километры. Таким образом, получается, что наше Солнце летит с огромной скоростью, а вместе с ним и Земля и мы, пребывающие на Земле, в воде, в околоземном воздушном или космическом пространстве, тоже летим с такой же скоростью. Но при этом вектор скорости нашего перемещения и иных земных и околоземных элементов практически неподвижен по угловому направлению в пространстве (за десять лет угловое перемещение составляет всего 0,0564 угловых секунды). Движение Солнца, Земли и всего, что с ними связано, с высочайшей степенью приближения является равномерным и прямолинейным. Чтобы определить отклонение от прямолинейности нашего с Солнцем движения, необходимо сосчитать количество временных секунд, содержащихся в 10 годах (10лет*365дней*24часа*3600секунд), и 0,0564 угловых секунд разделить на такое количество временных секунд. Получим умопомрачительно малое отклонение от прямолинейности при пролете в пространстве отрезка пути в 230 км (за одну секунду). Если бы наше движение при столь огромной скорости, хотя бы немного было бы криволинейным и не равномерным, нас бы “сдуло” с планеты подобного рода движением.

Рассмотрим собственное движение нашей галактики “Млечный путь” в мировом пространстве. Если согласиться с космологами, что наша галактика вращается вокруг общего для скоплений галактик центра, который отстоит от нашей галактики на 300–600 млн. световых лет, то период обращения нашей галактики вокруг такого центра составляет миллиарды лет. Насколько правы космологи – не знаем. Да, нам и не обязательно знать – правы ли они. Для нас важно то, что при радиусе в 600 млн. световых лет и периоде обращения нашей галактики в млрд. лет вокруг некоего центра движения, отклонения от прямолинейности в собственном движении галактики будут ничтожно малыми. Уровень прямолинейности здесь необходимо примерять не к десяткам лет, а к тысячам или даже к миллионам лет. Прямолинейная скорость движения галактики будет огромной.

Космологи считают, что собственная скорость движения галактики “Млечный путь” около тысячи км/сек. приблизительно. Как они ее определили – не знаем. А самое главное – относительно чего состоялось определение собственной скорости нашей галактики. Например, относительно нашей соседки – галактики “Андромеда”, скорость нашей галактики равна 150–250 км/сек. С такой скоростью эти галактики визуально как бы летят навстречу друг другу. На самом деле необходимо говорить, что они сближаются. И где-то через 2–3 млрд. лет они столкнутся. Так утверждают космологи. Но каковы собственные скорости каждой из этих галактик?

Как говорят в Одессе – возможны варианты. Если галактика “Андромеда” догоняет нас, то у нее скорость на 150–250 км/сек выше скорости нашей галактики. Если мы догоняем галактику “Андромеда”, то у нее скорость на 150–250 км/сек ниже скорости нашей галактики. Однозначно ответить на вопрос: кто кого догоняет – можно будет, если мы сумеем измерить вектор скорости нашей галактики (находясь внутри галактики) по величине и направлению.

Если окажется, что вектор скорости нашей галактики направлен в сторону галактики “Андромеда”, то это будет означать, что мы гонимся за “Андромедой”. Вариант, что обе галактики летят навстречу друг другу с относительно малыми скоростями (75–125 км/сек – каждая) – логически исключен. Мы утверждали, что наша галактика перемещается во вселенной с прямолинейной скоростью – приблизительно тысяча км/сек.

Итак, мы убедились, что можно говорить (на временном отрезке в 10 лет) о прямолинейной скорости движения Солнца вокруг центра нашей галактики. Также представляется возможным утверждать, что на временном отрезке в тысячи или даже миллионы лет, собственное движение нашей галактики является прямолинейным, а направления векторов скоростей обоих объектов (Солнца и галактики) неизменны в мировом пространстве. Так что векторы скорости таких движений можно сложить. Естественно, по правилам векторной алгебры. Ясно, что при этом, направление суммарного вектора скорости этих движений тоже будет неизменным в мировом пространстве (как минимум, на временном отрезке в 10 лет), а суммарное движение будет прямолинейным. Величина или модуль такого суммарного вектора скорости зависит от взаимного расположения слагаемых векторов. Например, если угол между такими векторами скоростей является прямым, то модуль суммарного вектора скорости можно рассчитать по теореме Пифагора – квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Нетрудно видеть, что в этом случае, угол между суммарным вектором и наибольшим из слагаемых векторов (вектором скорости собственного движения галактики), будет максимальным.

Если такие вектора совмещены и совпадают по направлению, то для определения модуля суммарного вектора скорости, необходимо сложить величины или модули таких векторов. Если они совмещены, но противоположны по направлению, то модуль суммарного вектора скорости равен разности модулей слагаемых векторов. Возможны варианты, когда слагаемые вектора не совпадают по направлению и угол между ними не прямой. Такой вариант наиболее вероятный. А потому заблаговременно рассчитать суммарный вектор скорости нашего перемещения в пространстве – не представляется возможным. К тому же, априори нельзя точно определить каждый из таких векторов по-отдельности. Например, для точного определения вектора скорости Солнца вокруг центра галактики, необходимо знать точное значение периода обращения Солнца, а также точно знать расстояние от Солнца до центра галактики. Скорее всего, величины 230 млн. лет и 26 тыс. световых лет – являются более чем приближенными. В вопросах определения орбиты галактики – дела обстоят еще хуже.

Точно определить суммарный вектор скорости можно только методом его измерения, находясь при этом внутри галактики и вопреки мнению Галилея, Маха и Эйнштейна. Каким образом – чуть позже. Такой суммарный вектор скорости, можно отобразить на графике. При этом, ось абсцисс это – время, а ось ординат – величина суммарного вектора скорости. Такой суммарный вектор отобразится прямой линией, параллельной оси абсцисс.

Относительно других галактик скорость нашей галактики может быть самой различной. Но тогда возникает вопрос, а какова истинная или собственная скорость нашей и любой другой галактики. Автор принципа относительности Эрнст Мах и его верный сторонник Альберт Эйнштейн были убеждены в том, что измерить можно только относительную скорость движения объектов. Что об истинной, собственной скорости движения объектов можно говорить только при наличии в природе неподвижной системы отсчета или абсолютного движения. А поскольку неподвижной системы в природе не существует, в чем были уверены Эрнст Мах и Альберт Эйнштейн, то и нет смысла говорить об абсолютном движении, об абсолютной системе отсчета.

К тому же, утверждение Галилео Галилея о том, что, находясь внутри закрытого объекта, невозможно определить: движется ли этот объект равномерно и прямолинейно или пребывает в состоянии покоя, сильно способствовало усилению уверенности Маха и Эйнштейна в незыблемости принципа относительности. Не совсем понятно, что такое состояние покоя. Нам, вместе с Галилеем, только кажется, что мы можем пребывать в состоянии покоя. На самом деле, наша галактика и мы вместе с ней, куда-то летим с умопомрачительной скоростью.

Состояние покоя можно связать только с неподвижной в пространстве (абсолютной) системой отсчета. Насколько правы были Мах и Эйнштейн, мы узнаем чуть позже. А пока продолжим рассмотрение движения Земли, ее водных, воздушных, космических частей и объектов, пребывающих в таких частях.

Рассмотрим годовое движение Земли вокруг Солнца.

Нас по-прежнему будет интересовать линейная скорость перемещения во Вселенной объектов, расположенных на поверхности Земли, на воде или под водой, в околоземном воздушном и космическом пространствах (обусловленная вращением Земли вокруг Солнца).

Как известно, Земля, в своем движении вокруг Солнца, перемещается по слабо выраженной эллиптической орбите. Почти по кругу, радиус которого равен 150 млн. километров (расстояние от Земли до Солнца).

Период обращения равен 365,26 суток.

Тогда величина (или модуль) линейной скорости Земли равна:

V год.. = 2 * 3.14 *150000000 _км / (365.26 _сут * 24 _часа * 3600 сек) = 30 км/сек. (2.5)

Рассмотрим движение Земли вокруг своей оси.

По-прежнему нас будет интересовать линейный вектор скорости некоего элемента Земли или объекта, расположенного на поверхности Земли, под водой или в воздухе. Если такой элемент или объект находится на экваторе Земли, то:

Vэ = 40000 км / (24 часа * 3600 сек) = 0.5 км/сек.

Здесь длина экватора принята равной 40000 км. На полюсах линейная скорость элементов Земли равна нулю. На широтах модуль линейной скорости изменяется по закону косинуса. Например, на 60-ой параллели (широта Санкт-Петербурга), величина линейной скорости точки или какого-нибудь объекта на поверхности Земли, равна – 0.25 км/сек. Поскольку любой объект на поверхности Земли (в том числе и подлодка) одновременно участвуют во всех движениях (суточном, годовом, галактическом), то векторы скоростей перечисленных движений необходимо сложить по правилам векторной математики.

Что получится, если наложить и годовое, и суточное движения Земли на какую-то неподвижную линию, например, на линию, лежащую в плоскости вращения Земли вокруг Солнца? Проекции векторов скоростей годового и суточного движений отобразятся на такой прямой линии в виде синусных кривых. Причем, период колебаний годовой синусоиды равен 365,26 суток, а период колебаний суточной синусоиды равен 24 часам. Что касается величины их амплитуд, то здесь все зависит от взаимного расположения в пространстве четырех составляющих (векторов скоростей суточного, годового и галактического движений) суммарного вектора скорости. При объединении годового и суточного движений, более или менее – все понятно. На синусоиду годового движения (с амплитудой 30 км/сек и периодом 365,26 суток) накладывается синусоида суточного движения с периодом в 24 часа.

Слово “накладывается” надо понимать следующим образом: в каждый момент времени происходит сложение соответствующих такому времени значений векторов скоростей суточного и годового движений. Если мы рассматриваем место на поверхности Земли, которое находится на нулевой широте (экваторе), то для такого места, максимальное значение (амплитуда) синусоиды суточного движения равно – 0,5 км/сек. Если мы рассматриваем место, которое находится на определенной широте, то цифру 0,5 км/сек, необходимо умножить на косинус такой широты, и, полученный результат, помножить на синус 23 градусов, поскольку плоскость экватора и плоскость вращения Земли вокруг Солнца, наклонены друг к другу под углом 23 градуса. Если годовое и суточное движения Земли наложить на линию, лежащую в плоскости экватора, то амплитуда синусоиды суточного движения не изменится (с учетом широты места), а амплитуда синусоиды годового движения изменится за счет умножения на синус 23 градусов. Однако, совершенно очевидно, что суммарный вектор скорости перемещения галактики и Солнца вокруг ее центра, не лежит ни в плоскости экватора, ни в плоскости эклиптики (плоскости вращения Земли вокруг Солнца). Нам интересно, каким образом, синусоиды годового и суточного движения Земли отобразятся на вектор скорости суммарного перемещения галактики и Солнца вокруг центра галактики. Возможны различные варианты.

Начнем с рассмотрения маловероятного варианта, когда такой суммарный вектор лежит в плоскости эклиптики.

В этом случае синусоида годового движения полностью отобразится на таком суммарном векторе. Причем, свое максимальное значение амплитуда синусоиды годового движения (30 км/сек) примет в тот момент, когда вектор скорости годового движения совместится с суммарным вектором и эти два вектора будут одинаково направлены. Минимальное значение амплитуда примет при разнонаправленности этих двух векторов. Имеет смысл запомнить даты на годовом календаре, когда значения амплитуд синусоиды годового движения принимают максимальное и минимальное значения. В дальнейших размышлениях это нам пригодится.

Если суммарный вектор лежит в плоскости экватора, а устройство для измерения скоростей находится на экваторе, то синусоида суточного движения полностью отобразится на таком суммарном векторе (максимальное значение амплитуды такой синусоиды будет – 0,5 км/сек). Если, например, такой суммарный вектор перпендикулярен плоскости экватора Земли, то синусоида суточного движения никак не отобразится на таком суммарном векторе.

Если такой суммарный вектор перпендикулярен плоскости эклиптики, то синусоида годового движения никак не отобразится на таком суммарном векторе. Скорее всего, что такой суммарный вектор с плоскостью эклиптики и плоскостью экватора образуют какие-то углы, значения которых мы не знаем, поскольку не знаем, каким образом плоскость солнечной системы ориентирована относительно плоскости галактики, и под каким углом вектор перемещения галактики ориентирован относительно плоскости галактики. То есть, мы не знаем, каким образом галактика перемещается в пространстве. Летит ли вперед ребром или куда-то падает плашмя.

Но, если мы в каком-либо месте поверхности Земли сумеем построить пространственный суммарный вектор скоростей суточного, годового и галактического перемещений, то это позволит нам определить взаимное расположение всех плоскостей. Например, плоскости экватора, плоскости годового вращения Земли, плоскости вращения Солнца вокруг центра галактики и плоскости вращения галактики вокруг некоего, общего для многих галактик, центра.

Имеет смысл рассмотреть величину методической погрешности на тот случай, когда можно пренебречь учетом линейной скорости при вращении Земли вокруг своей оси. Пусть, величина суммарного вектора, полученного при сложении векторов скоростей перемещения галактики, вращения Солнца вокруг центра галактики, вращения Земли вокруг Солнца, равен – 1000 км/сек. Будем считать, что такой суммарный вектор целиком лежит в плоскости экватора. Тогда, синусоида суточного движения Земли полностью отобразится на таком суммарном векторе. Амплитуда такой синусоиды равна – 0,5 км/сек. Если суточное движение проигнорировать (не учитывать), то получим методическую ошибку в расчетах углового положения в пространстве суммарного вектора всех перемещений, за исключением суточного:

А = (0.5 км/сек.)/1000 км/сек. = 0.0005 радиан = 1.7 угловых минут.

В ряде задач такой незначительной методической погрешностью можно пренебречь и не учитывать вращение Земли вокруг своей оси при определении местоположения движущегося объекта.

Вместе с тем, в информации о линейной скорости Земли при ее вращении вокруг собственной оси, содержится подсказка о широте, на которой находится движущийся объект. Поэтому, при решении навигационной задачи, целесообразнее произвести учет движения Земли вокруг своей оси. Нам осталось рассмотреть орбитальное движение спутников вокруг тяготеющей массы, например, Земли.

Нас по-прежнему будет интересовать вектор линейной скорости спутника. Такой вектор является весьма информативным фактором при определении плоскостных параметров орбиты спутника. Расположен он в плоскости орбиты касательно к траектории спутника. Для круговых и эллиптических орбит вокруг Земли, величина такого вектора скорости спутника варьируется в пределах от 7.2 км/сек. и выше. Если удастся вычленить такой вектор и характер его изменения во времени из суммарного вектора скорости рассмотренных ранее движущихся объектов (галактики, Солнца вокруг центра галактики, Земли вокруг Солнца), то получим информативную измеряемую величину при решении автономной навигационной задачи для спутников. Итак, осталась самая малость: научиться измерять и строить на поверхности Земли (или на подлодках под водой, или на космических аппаратах) суммарный вектор скоростей перемещения галактики, Земли и Солнца. Так сказать, вопреки принципу относительности Маха, Эйнштейна, Галилея.

3. Неподвижная сетка. Ошибочное овеществление пространства и времени

В работах Исаака Ньютона употребляются такие выражения, как, “неподвижная сетка”, “неподвижная решетка”. Что в эти понятия вкладывал великий Ньютон? Он считал, что абсолютным фоном любого движения является пространство. Его пространство было подобно миллиметровке с системой координат, и любое движение происходило как бы на фоне такой решетки. “Абсолютное пространство по собственной природе его и безотносительно к чему бы то ни было внешнему, всегда остается однородным и неподвижным. Исаак Ньютон. 1687 год”.

Австрийский философ и физик, Эрнст Мах, однако, не был согласен с Ньютоном. В конце 19-го века он утверждал, что говорить о движении физического тела можно только в том случае, когда движение фиксируется, наблюдается и измеряется относительно другого физического тела, но не решетки. Что решетка (или сетка Ньютона) – это некий абстрактный вымысел, что за ним не стоит ничего материального. В какой-то степени, Мах был прав. Поскольку Ньютон не обнаружил, не указал на нечто материальное, создающее неподвижную сетку или неподвижную решетку.

Мах и не собирался искать некий материальный объект, пригодный к рассмотрению в качестве неподвижной сетки или неподвижной решетки. Мах полагал, что, поскольку мяч и во Франции, и в Австралии катится по земле одинаково, то пространственная решетка – штука бессмысленная. Единственное, что может влиять на то, как катится мяч, это притяжение. Ребенка, катающегося на карусели, притягивают к себе далекие звезды. Это и есть принцип Маха, гласящий, что “масса, находящаяся там, влияет на инерцию здесь”. Словосочетание “принцип Маха” придумал Альберт Эйнштейн.

Инерция, название которой происходит от латинского слова “лень”, сообщает нам о том, насколько трудно сдвинуть какое-либо тело. Объект, обладающий большой инерцией, сопротивляется попыткам привести его в движение или изменить такое движение.

Итальянский астроном Галилео Галилей еще в 17-ом веке выдвинул принцип инерции: если тело оставить в покое и не прилагать к нему никаких сил, его состояние останется неизменным. Если тело движется, то оно и продолжит двигаться с той же скоростью и в том же направлении. Если покоится, то и продолжит покоиться. Ньютон усовершенствовал эту идею, обратив ее в первый закон Ньютона: “Тела движутся по прямой линии с постоянной скоростью, пока на них не подействует сила, меняющая их скорость и (или) направление движения”.

Заметим, что в первом законе Ньютона нет упоминания слова “покой”, хотя в его работах понятие “покой” – подразумевается. Он утверждал, что неподвижные тела остаются в состоянии покоя, пока и поскольку к ним не приложить силу. После приложения силы, тело начинает двигаться ускоренно, в соответствии со вторым законом Ньютона. По окончании действия силы, тело движется с постоянной скоростью в неизменном направлении.

Покой относителен. Лошадь вместе с телегой могут стоять на месте и никуда не двигаться относительно того дерева или этого столба. То есть, относительно столба или дерева лошадь с телегой находятся в состоянии покоя. Но мы знаем, что и столб, и лошадь с телегой мчатся по просторам вселенной со скоростью –1000 км/сек. Поскольку наша галактика куда-то летит приблизительно с такой же скоростью. Строго говоря, покоя не существует, ибо во вселенной все галактики пребывают в непрерывном движении. Слово “покой” имеет смысл употреблять только в одном случае – при рассмотрении движения относительно неподвижной в пространстве решетки или сетки, которые нам еще предстоит обнаружить.

Могли ли Галилей и Ньютон что-то знать о стремительном перемещении галактики в пространстве? Вряд ли. В те далекие времена Коперник только – только провозгласил гелиоцентричную систему движения планет. Джордано Бруно объявил о множественности миров. Что, дескать, звезды, которые мы наблюдаем в небе, это не звезды, а целые миры, сотворенные Всевышним. Что стало с Джордано Бруно – мы знаем. Такая же участь ждала и Галилея, который всего лишь признал систему Коперника. Говорить, что Галилей, да и Ньютон тоже, знали слишком много о движении галактик, весьма сомнительно. Идею о множественности галактик во вселенной сумел подтвердить Эдвин Хаббл. В 1925 году.

Сформулированная принципом Маха идея относительного движения в противопоставление движению абсолютному, вдохновляла многих физиков, и в особенности Альберта Эйнштейна, который положил мысль об относительности любого движения в основу своих теорий относительности – специальной и общей. Овеществив при этом две наиболее значимые характеристики (или два свойства) движущейся материи – пространство и время. Он не только овеществил эти две характеристики движущейся материи, но и объединил их в один пространственно-временной континуум, способный производить силовое воздействие на движущие объекты. Или обеспечивать притяжение таких объектов друг к другу. Дескать, за счет искривления пространственно-временного континуума. Правда, Эйнштейн не рассказал, что там и каким образом искривляется, и за счет чего происходит силовое, гравитационное притяжение. Но это и не важно. Главное, что мировое научное сообщество надолго проглотило такое миропонимание. Чуть позже мы вернемся к его подробному рассмотрению.

4. Опыты Майкельсона – Морли

Прежде чем приступить к обнаружению материального воплощения неподвижной в пространстве сетки или решетки, мы обязаны рассмотреть известный науке эксперимент Майкельсона-Морли. В конце 19-го века считалось, что вокруг Земли существует светоносный эфир, который наполняет вселенную и служит средой, в которой распространяется свет и другие электромагнитные волны. Альберт Майкельсон (1852–1931) и Генри Морли (1838–1923) решили совместно провести эксперимент, призванный раз и навсегда доказать, что светоносный эфир реально существует.

Майкельсон и Морли использовали интерферометр – оптический измерительный прибор, в котором луч света расщепляется надвое полупрозрачным зеркалом (стеклянная пластина посеребрена с одной стороны ровно настолько, чтобы частично пропускать поступающие на нее световые лучи, а частично отражать их). В итоге луч расщепляется, и два когерентных луча расходятся под прямым углом друг к другу, после чего отражаются от двух равноудаленных зеркал-отражателей, и возвращаются на полупрозрачное зеркало. Результирующий пучок света позволяет наблюдать интерференционную картину и выявлять малейшее запаздывание одного луча относительно другого. Весь прибор был помещен на подушку из жидкой ртути, он был настолько чувствителен, что легко регистрировал движение проезжающих мимо конных экипажей. Изобрел такой интерферометр Альберт Майкельсон.

По замыслу Майкельсона и Морли, Земля проходит через светоносный эфир, поток которого определенно направлен в пространстве, и по мере вращения Земли вокруг Солнца, Земля вместе с интерферометром Майкельсона должна двигаться либо против эфирного ветра, либо сопутствовать потоку эфирного ветра. При этом Майкельсон и Морли надеялись обнаружить десинхронизацию двух когерентных лучей в интерферометре и связать такую десинхронизацию с наличием эфирного ветра.

В течение нескольких лет Майкельсон и Морли проводили свои измерения в любых пространственных направлениях и в любое время года. Светоносный эфир не обнаруживался. При этом они установили, что скорость света (эксперимент позволял им измерять скорость света) не изменяется при измерениях в любых направлениях и в любое время. Разочарованные отрицательным результатом (целью эксперимента являлось обнаружение светоносного эфира), экспериментаторы не слишком сильно задумались над тем, почему скорость света не зависит от движения Земли? Почему не работает принцип сложения скоростей? В соответствии с таким принципом Галилея, скорость света должна была сложиться со скоростью вращения Земли. Эксперимент показывал, что такого сложения не происходит.

Почему скорость света всегда постоянна и не зависит от движения материальных носителей источников света?

Но самый главный вопрос, на который в первую очередь следовало получить ответ, – относительно чего скорость света в вакууме равна 299792458 метров в секунду? Скорость света – это вектор. А любой вектор имеет три параметра или атрибута: направление, величину или модуль и точку отсчета вектора (начало вектора). С направлением все понятно – куда запустили луч света, туда он и летит. Причем исключительно прямолинейно. О так называемом гравитационном отклонении луча от прямолинейности, чуть позже. Величина или модуль скорости света всегда постоянна и указана в этом абзаце. Что касается начала вектора скорости света, то, очевидно, что речь может идти только о точке испускания луча света.

5. Неподвижная сетка – это точки испускания лучей света

Отвечая на вопрос: относительно чего скорость света равна 299792458 метров в секунду (в вакууме), ответ очевиден – относительно точки испускания луча света. Если мы имеем дело с несколькими лучами света, каждый из которых испущен из своей точки испускания, и при этом каждый из лучей света имеет одну и ту же скорость, то напрашивается очевидный вывод: все точки испускания лучей света неподвижны друг относительно друга в мировом пространстве. Другими словами, все точки испускания лучей света, когда-либо и где-либо испущенные во вселенной, неподвижны друг относительно друга и образуют неподвижную сетку. Она и является материальным воплощением неподвижной сетки, о которой говорил Исаак Ньютон и которую не желали обнаруживать сторонники принципа относительности: Эрнст Мах, Альберт Эйнштейн и другие.

В этой связи, примечателен мысленный эксперимент Эйнштейна, над которым он размышлял длительное время. Суть такого мысленного эксперимента.

Летит мальчик, скорость которого равна скорости света. Рядом с мальчиком и параллельно его траектории полета летит первый луч света, естественно со скоростью света. Мальчик достает из кармана фонарик и запускает вперед параллельно первому лучу – второй луч света.

Вопрос: как будет двигаться второй луч, с учетом того, что мальчик тоже летит со скоростью света? Физика ответа чрезвычайно проста. Когда мальчик с помощью фонарика запустил второй луч, точка испускания этого второго луча замерла на месте в мировом пространстве. Точно так же замерла в мировом пространстве точка испускания первого луча, но чуть раньше испускания второго луча.

Обе точки испускания лучей образовали в мировом пространстве неподвижный друг относительно друга дуэт. Относительно которого скорость каждого из лучей равна скорости света. А как быть с мальчиком? Никак. Как говорил Владимир Путин: мухи отдельно, котлеты отдельно. Мальчик полетел дальше, и обоим лучам до него нет никакого дела. Лучи света образуют свой мир или свое пространство (в момент их испускания – до этого их просто не существует), а материальные объекты – свое. И у каждого такого мира или пространства свои правила поведения. Например, для мира материальных (вещественных) объектов справедливо правило сложения скоростей таких различных объектов, разработанное Галилеем. Для мира световых лучей скорость света одна и та же для любого луча, которая возникает мгновенно в момент испускания луча. А мальчика (из мысленного эксперимента Эйнштейна) необходимо долго и нудно разгонять до скорости, близкой к скорости света. При этом мальчик обязательно должен пройти фазу ускоренного разгона.

Эйнштейн заносчиво отзывался об эксперименте Майкельсона в союзе с Морли, дескать, для создания теории относительности, Эйнштейн не нуждался в результатах такого эксперимента. А зря. Практика, практический эксперимент, а не мыслительные эксперименты является критерием истины. Эксперимент Майкельсона-Морли в те времена был, пожалуй, единственным практическим экспериментом, который показал, что скорость света никак не связана с движением вещественных объектов. Отнесись Эйнштейн более серьезно к эксперименту Майкельсона-Морли, то, может быть, он бы не стал слишком сильно абсолютизировать принцип относительности Маха. И, может быть, даже обнаружил неподвижную сетку точек испускания света, а, сомнительная теория относительности, так и не появилась бы на свет божий. Жаль, что Майкельсон и Морли, проводя свой знаменитый эксперимент, прошли мимо обнаружения неподвижной в пространстве сетки точек испускания света.

К вопросу: может ли мальчик из мысленного эксперимента Эйнштейна лететь со скоростью, превышающей скорость света? Такая постановка вопроса не понятна. Как только свет испустился, ему исключительно безразличны мальчики, верблюды, мотоциклы, ракеты, на которых перемещается источник света. Уже через 3.335 наносекунд свет будет находиться на расстоянии 1 метр от источника света, и куда в дальнейшем уедет источник света на верблюде, мотоцикле, ракете или на мальчике из мыслительного эксперимента Эйнштейна – никак не отразится на свете. Через одну секунду свет улетит от точки испускания света на 299792458 метров и уж тем более, ни мальчики с верблюдами и ракетами не окажут никакого воздействия на свет, ни свет не окажет никакого воздействия на мальчиков с верблюдами и ракетами. Тогда не понятно, почему специалисты по теории относительности все время пытаются объединить рассмотрение движений мальчиков, верблюдов, ракет и перемещение света.

Зачем объединять принципиально не объединяемое? И все-таки, может ли физическое тело (тело из вещества) превысить скорость в 299792458 метров в секунду?

6. Ток – это направленное движение не только электронов

Чтобы понять ответ на такой сложный вопрос, давайте немного порассуждаем на, казалось бы, отвлеченные темы. В школе нам рассказывали, что ток – это направленное движение свободных электронов в металлах (проводниках). Однако, электроны перемещаются в проводниках со скоростями в несколько долей миллиметра в секунду. При таких скоростях ток, при расстояниях до потребителя в несколько километров, будет добираться по проводам к потребителю тока в течение десятилетий. Однако, в жизни все выглядит по-другому. Включили рубильник на подстанции, и у потребителя, находящегося от подстанции на расстоянии в 100 километров, через одну миллисекунду с момента включения рубильника, начинают светиться электрические лампочки.

Скорость переноса электрического тока – свыше 100 тысяч км/сек. Почему? Знатоки вам тотчас все объяснят. Дескать, электродвижущая сила (ЭДС) такая, большая. А, что такое эта самая ЭДС? Может быть, это баба Яга, невидимая, пинками гонит электроны с такой приличной скоростью? Увы, в нечистую силу как-то не хочется верить. Остается предположить, что исключительно медленное перемещение электронов дополняет что-то такое, что перемещается в пространстве (в проводниках) с очень приличной скоростью, например, фотоны. Но, тогда, ток – это направленное движение электронов и фотонов в проводнике.

Какова роль фотонов при этом? Во-первых, фотоны передают эстафету движения от предыдущего электрона к последующему. То есть, от предыдущего электрона получают вращательный момент и передают такой вращательный момент последующему электрону. Во-вторых, фотоны упорядочивают движение электронов, то есть обеспечивают построение электронов в колону, таким образом, чтобы векторы моментов вращательного движения (спины) смотрели в пространстве в одну сторону – в направлении движения тока. Если бы электроны и фотоны не располагали моментами собственных вращений (спинами), то никакого электрического тока в природе не существовало бы. Электроны пребывали в проводниках в хаотичном не упорядоченном состоянии.

Ток – это аналог римской фаланги, в которой легионеры (электроны и фотоны) перемещаются в двадцати колонах стройными шеренгами. Отличие в том, что электроны в проводнике выстраиваются в миллионы (или в миллиарды, или в триллионы) колон. Кто ж считал эти колоны? Представьте себе, что легионеры (электроны и фотоны) шагают по полю (внутри кристаллической решетки проводника). Вдруг, откуда ни возьмись, появляется стадо пьяных ежиков (ионов кристаллической решетки), которые бросаются под ноги легионерам (электронам и фотонам). Мгновенно в фаланге наступает хаос. Одни легионеры (электроны) начинают засматриваться под ноги, чтобы не раздавить ежиков, другие нагибаются, чтобы содрать с сандалий раздавленного ежика и так далее. Одним словом, в строю никакого порядка. Сопротивление упорядоченному движению легионерам (электронам и фотонам) резко усилилось.

Мы только что рассказали вам о законе Ома. А, что будет, если на пьяных ежиков (ионы кристаллической решетки) побрызгать жидким азотом, лучше – жидким гелием. Пьяные ежики от удивления замрут на месте, а, ионы кристаллической решетки перестанут колебаться. Если кристаллическую решетку проводника погрузить в жидкий гелий. Упорядоченность в строю резко возрастет, сопротивление движению легионеров (электронов и фотонов) резко уменьшается. Величина тока в проводнике многократно возрастает. Вы не поверите, но мы только что рассказали вам об эффекте сверхпроводимости.

Ключевая роль в возникновении электрического тока, в создании явления сверхпроводимости принадлежит фотонам. К нашему глубочайшему сожалению роль фотонов никак не отображена в законе Ампера, законе Ома, законе Кулона, учениях Фарадея и, даже, в теории Максвелла. Мы мало что знаем о диапазонах частот фотонов, ответственных за проявление электрического тока или эффекта сверхпроводимости. В дальнейшем, мы подробно рассмотрим механизм кулоновского притяжения и отталкивания, механизм магнитного притяжения и отталкивания, роль фотонов в таких механизмах. А, пока, предлагаем читателю поверить, что когда мы говорим о разгоне частицы, например, протона или электрона с помощью магнитного поля, то мы убеждены, что такой разгон осуществляется фотонами.

7. Почему скорость перемещения вещества не превышает скорость света?

Все предыдущие рассуждения о токе, о фотонах нужны нам были, чтобы ответить на вопрос: может ли вещество или частица вещества превысить скорость света? В книге Фрэнка Вильчека (нобелевский лауреат) “Тонкая физика” (на странице 63, рис. 6.1, русское издание) представлен рисунок, на котором изображен протон, летящий в ускорителе. Мы считаем, что перерисовывать такой рисунок нет смысла. Во-первых, потому, что эту книгу и нужную страницу в ней, легко можно найти в интернете, а во-вторых, в этой книге очень много полезной информации для любого читателя.

Фрэнк Вильчек утверждает, что такой рисунок протона скопирован со снимка, полученного с помощью ультрастробоскопа, который и сфотографировал протон, летящий в ускорителе. Протон на снимке выглядит в виде сплюснутого диска, который летит в ускорителе вперед плашмя. По мнению Фрэнка Вильчека, изображение протона в виде сплющенного блина или диска объясняется сокращением Фицджеральда – Лоренца из специальной теории относительности. В чем мы исключительно не согласны с Фрэнком.

Ни Эдвард Лоренц, ни Джордж Фицджеральд с их теорией сокращения в этом случае абсолютно не правы. Протон сплющивается под влиянием воздействия на него двух потоков частиц. Фотонов и нейтрино. Фотоны магнитного поля, втыкаясь в спину протона, гонят его вперед, а, потоки нейтрино, соударяясь с протоном с диаметрально противоположной стороны, мешают продвижению протона вперед.

Протон оказывается зажатым между такими двумя потоками частиц, словно, между молотом и наковальней, что и приводит к сплющиванию протона. Если суммарный импульс фотонов, которые ударяясь в спину протона, гонят его вперед, превышает суммарный импульс нейтрино, которые мешают продвижению протона вперед, то в результате протон ускоренно разгоняется. До тех пор, пока скорость протона не сравняется со скоростью фотонов. В этом случае фотоны уже не в состоянии догнать протон и передать ему свои импульсы. В результате протон летит со скоростью, не превышающей скорость фотонов, а фотоны летят вслед за протоном дружным шлейфом. Все прекрасно.

Вот, только не понятно: почему под воздействием фотонов магнитных полей в ускорителях не разгоняются нейтроны? Скорее всего, причина кроется в том, что вращения протонов, электронов и нейтронов отличаются друг от друга. Это, во-первых. А, во-вторых, фотоны магнитных полей прилетают под некоторым углом к продольной оси ускорителя. Сталкиваясь с вращающимся протоном или электроном, фотоны заставляют их двигаться вдоль продольной оси ускорителя. Наблюдается эффект, близкий к гироскопической прецессии. Воздействуйте на гироскоп силой, направленной в одном направлении, а гироскоп начнет прецессию в другом направлении.

Поскольку вращательные моменты протона и нейтрона, существенно различаются, то фотоны магнитного поля не могут заставить нейтроны перемещаться вдоль продольной оси ускорителя, а, наоборот, отбрасывают их на стенки ускорителя. Может быть, именно поэтому, мы не можем получить термоядерный синтез в ТОКАМАК. Фотоны магнитного поля стягивают плазму в шнур и заставляют протоны перемещаться внутри плазмы, в то время как, те же фотоны или аналогичные им, выбивают нейтроны из плазмы на стенки ТОКАМАК. Без нейтронов, ядра водорода (протоны), не представляется возможным превратить в ядра гелия. Будем надеяться, что мы объяснили, почему вещество, состоящее из триллионов частиц, не может превысить скорость света в вакууме.

Специальная теория относительности по-своему объясняет причину невозможности преодолеть скорость света протоном. Дескать, при приближении скорости протона к скорости света, масса протона возрастает до бесконечности, и, чтобы такой массивный протон разогнать до скорости света, необходимо привлечь бесконечную энергию. На самом деле, эти придумки Лоренца ничего общего не имеют с действительностью. Масса протона и вначале разгона, и при приближении к скорости света, остается неизменной. И переносчиков энергии – фотонов, необходимо ровно столько, чтобы суммарный импульс этих фотонов превышал суммарный импульс из потока нейтрино, которые летят навстречу протону и препятствуют его продвижению. То есть, количество фотонов не должно быть бесконечным.

Ограничение скорости протона или множества частиц в веществе, обусловлено тем, что фотоны не могут догнать вещество. Масса вещества тут не причем. Читатель может спросить: а, причем тут нейтрино? Дело в том, что этих нейтрино в пространстве кишмя кишит. Если в пространстве построить куб (6 граней, каждая грань имеет площадь в 1 квадратный сантиметр), то через каждую такую грань во всех направлениях в секунду проходит свыше 100 миллиардов нейтрино. Кто и как их сосчитал – не знаем. Физики так утверждают. Скорость перемещения нейтрино в пространстве равна скорости света в вакууме.

Участвует ли часть таких нейтрино в передаче импульсов протону или веществу, с тем, чтобы затормозить его движение? Несомненно, иначе нейтрино не обнаружили бы. В отличие от фотона, нейтрино может заносить импульс внутрь вещества на всю его глубину. Поскольку, у нейтрино высочайшая степень проникновения сквозь вещество. Говорят, что нейтрино может протестировать всю структуру вещества.

8. Способ привязки к неподвижной сетке

Читатель может спросить – “Ну, хорошо, допустим, знаем мы, что существует в пространстве неподвижная сетка, состоящая из точек испускания лучей света. Что из того? Что дает нам такое знание? Как пощупать такую сетку? Тем более, что наша галактика летит со скоростью 1000 км/сек, и при этом такая сетка уже через секунду зависает от нас где-то там – вдали на расстоянии в 1000 км”.

Знание о существовании неподвижной сетки позволяет понять, что существует абсолютное движение. Это, во-первых.

Во-вторых, такое знание позволяет скептически отнестись к принципу относительности и к тем теориям, которые абсолютизируют принцип относительности. Например, к так называемой, теории относительности.

И, в-третьих, побуждает к дальнейшим рассуждениям и к поиску неподвижной в пространстве решетки, о которой неоднократно упоминал Исаак Ньютон.

В-четвертых, заставляет искать способ привязки к неподвижной сетке или к неподвижной решетке. А привязаться к такой неподвижной сетке можно. Например, с помощью все того же фотона или света. Цель таких поисков – измерение собственной скорости галактики, вопреки принципу относительности.

Зададимся вопросом: относительно чего, кроме точки испускания света, скорость света равна 299792458 метров в секунду? Очевидно, что относительно любой точки, выделенной (зафиксированной) на траектории, летящего со скоростью света фотона.

Следовательно, любая точка, которую уже преодолел фотон в своем полете по траектории, неподвижна относительно точки испускания такого фотона. А, коль скоро, совокупность точек испускания фотонов образует неподвижную в пространстве сетку, то и совокупность точек, размещенных на траектории летящего в пространстве фотона, но точек, которые фотон уже пролетел, также образует неподвижную или застывшую в пространстве, линию.

Совокупность таких линий образуют в пространстве неподвижную решетку, на которую ссылался Ньютон. Здесь, как и в случае с неподвижной сеткой, мы имеем дело с неким образом или со следом траектории фотона, застывшей в пространстве. Что и какой образ (сетки или решетки), мы будем использовать для измерения и построения вектора скорости объекта, дело вкуса. Мы будем опираться на неподвижную в пространстве абсолютную сетку точек испускания фотонов. Не скроем, что очень сложно понять, каким образом можно опереться на образ неподвижной сетки, на образ, который невозможно потрогать, пощупать, который остался где-то там, в пространстве и где-то там, в прошлом. При этом, материальные объекты (галактика, Солнце, Земля) все время куда-то убегают от неподвижной сетки.

Тем не менее, нам предстоит понять, каким образом привязаться к такой неподвижной (абсолютной) сетке, чтобы развеять сомнения Галилея, Маха и Эйнштейна в невозможности измерить вектор скорости движущегося объекта, находясь внутри такого объекта. Можно и так сказать, что мы должны привязаться к некоему образу, оставшихся и застывших где-то в пространстве и в прошлом точек испускания фотонов. Чтобы обеспечить такую привязку, мы должны создать новую точку неподвижного (абсолютного) пространства. То есть, мы должны запустить очередной фотон и внимательно проследить за его движением. Точка испускания такого фотона обязательным образом войдет в семью других неподвижных точек испускания (в семейство точек, образующих абсолютную сетку).

Не выпуская из внимания наш, вновь запущенный фотон, мы привязываем движение такого фотона к абсолютной сетке. Если, теперь, движение исследуемого нами объекта привязать к перемещению нашего фотона, то мы вправе сказать, что в этом случае, мы сумели привязать движение исследуемого нами вещественного объекта к абсолютной сетке. А, Мах и Эйнштейн уверяли нас, что абсолютной системы не существует, и привязаться к ней не представляется возможным. Что движение одних вещественных объектов можно рассматривать только на фоне других вещественных объектов, согласно их принципу относительности.

Почему мы, очень подробно и долго а, также, слишком нудно уделяем внимание рассмотрению неподвижной сетки, ее образу в пространстве и ее существованию в прошлом? Потому, что считается, что Мах и Эйнштейн – слишком великие гении. Они сказали, что абсолютной системы отсчета нет и быть не может – как топором отрубили. В непогрешимость высказываний Маха и Эйнштейна верят безоговорочно. Вот, и приходится упражняться, чтобы доказать их неправоту.

Итак, мы с помощью абсолютного посредника – фотона, путем внедрения точки его испускания в абсолютно неподвижную сетку, сумели привязать движение нашего материального объекта к такой абсолютной сетке. Абсолютность скорости фотона (света) обусловлено тем, что скорость его движения абсолютна (неизменна) в любой точке вселенной. Следовательно, время, за которое фотон (свет) пробегает одно и то же расстояние, абсолютно (неизменно) на любом одинаковом пространственном отрезке во вселенной. Справедливо и обратное утверждение: отрезок пространства или расстояние, которое пробегает фотон (свет) за одинаково заданное время, неизменен (абсолютен) в любом месте вселенной и в любое историческое время существования вселенной.

Мах и Эйнштейн были уверены в том, что абсолютного времени не существует. Проигнорировать высказывания Маха и Эйнштейна, вместе с их принципом относительности, мы сможем только тогда, когда в наших измерениях и построении вектора скорости материальных объектов, будем опираться на абсолютную (неподвижную) сетку, на абсолютное время перемещения фотона. Вот, теперь, после столь длительных и нудных рассуждений, мы можем перейти к схеме измерения вектора скорости материального объекта.

На рис. 8.1 такая схема представлена.

Рис. 8.1

где: И – точка испускания фотона;

П – точка приема фотона;

V – скорость перемещения материального объекта, например, галактики;

L – строго фиксированное расстояние между точкой испускания фотона и точкой приема фотона;

Т – время перемещения фотона из точки И в точку П;

m – перемещение материального объекта, например, галактики, в течение времени Т;

Ч1, Ч2 – часы, расположенные, соответственно, в точке И, а также, в точке П.

Верхняя часть схемы на рис. 8.1. отображает начальную фазу измерения – запуск фотона из точки испускания И.

Нижняя часть схемы на рис. 8.1. отображает конечную фазу измерения, когда фотон прилетает в точку приема фотона П. Перемещение фотона из точки И в точку П происходит в вакууме, с тем, чтобы скорость фотона была известной – 299 792 458 метров в секунду. В точках И, П размещены высокоточные атомные (цезиевые) часы Ч1 и Ч2. Расстояние между часами L тщательно измерено и остается неизменным в течение всего процесса измерений. Несколько слов о цезиевых часах.

Принцип действия таких часов основан на измерении излучения, возникающего при переходе электрона между двумя определенными энергетическими уровнями в атоме цезия-133. В течение одной секунды происходит 9 192 631 770 циклов колебаний такого излучения. Цезиевые часы производят подсчет таких колебаний. За одну наносекунду цезиевые часы насчитают приближенно 9,2 циклов колебаний. Если 1 метр разделить на 299 792 458 метров в секунду, то получим 3,335 наносекунд. За такое время фотон (свет) пролетает в вакууме расстояние в один метр. При измерении временного интервала в 3,335 наносекунд, цезиевые часы насчитают 30,68 циклов колебаний излучения. Ясно, что один километр фотон (свет) пролетает за 3335 наносекунд, а цезиевые часы сосчитают 30680 циклов колебаний излучений.

Эти примитивные расчеты мы приводим для того, чтобы читатель почувствовал, какой должна быть емкость счетчика и запоминающего устройства при цезиевых часах. Выбрали расстояние между часами (параметр L), равным одному метру, то необходимо будет запомнить 30,68 циклов. Но чувствительность и точность измерений будет низкой. При расстоянии в один километр между часами, чувствительность резко возрастает.

Следующая проблема при использовании цезиевых часов – это синхронизация их показаний или выставление единого нулевого показания (начала отсчета) на обоих часах. Можно указать на два способа синхронизации (выставления нулевого показания на обоих часах) часов. В первом случае, необходимо часы Ч1 и Ч2 расположить как можно ближе друг к другу и одновременно запустить на часах оба считывающих устройства, с помощью которых подсчитывают циклы колебаний излучения цезия.

Далее часы Ч1 и Ч2 можно переносить в пространстве, прикреплять их к чему-то, снимать с них показания, то есть, совершать с ними какие-то действия. При этом, количество сосчитанных ими циклов колебаний излучения цезия, в любой мгновенный момент времени на обоих часах будет одинаковым. Во втором случае, не обязательно часы помещать в единое место в пространстве. Часы можно разнести в пространстве. Но при этом необходимо точно знать расстояние между часами и обеспечить вакуумный канал между часами. В этом случае мы будем знать, что скорость света в таком вакуумном канале равна – 299 792 458 м/сек.

Проблема синхронизации времени (и часов) очень беспокоила Эйнштейна. Он считал, что синхронизировать часы можно только опираясь на принцип относительности. Поскольку, дескать, время всегда относительно и, якобы, абсолютного времени нет и быть не может.

Приступим к изложению методики измерения суммарного вектора скорости. Из точки И запускаем в сторону приемника П фотон (свет). Пусть, направление движения фотона совпадает с направлением перемещения нашего объекта (вектор скорости V). Если бы наш материальный объект (например, галактика, Солнце, Земля) не перемещался бы в пространстве, то фотон (свет) пролетел бы расстояние между часами Ч1и Ч2 (расстояние L) и долетел бы до приемника П за время: L/C. Но, пока фотон преодолевает расстояние L, наш объект переместится на какое-то расстояние: m = V*(L/C). В результате, фотон, прежде чем, достичь приемник П и часы Ч2, вынужден преодолеть расстояние: L+m за время:

T= (L+V*(L/C))/С; (8.1)

откуда, скорость объекта:

V= (T*C–L)/(L/C); (8.2)

где L – расстояние между источником испускания фотона и приемником испущенного фотона (приемник П) или расстояние между часами Ч1и Ч2;

Т – временной интервал, в течение которого, фотон преодолевает расстояние L+m;

С – скорость света в вакууме.

Временной интервал Т измеряется следующим образом: в момент запуска фотона, снимаются и запоминаются показания цезиевых часов Ч1, в момент прилета фотона (света) в точку П, снимаются показания часов Ч2.Определятся разность в показаниях часов Ч2 и Ч1. Эта разность – суть временной интервал Т. Величина параметра L с высокой точностью измеряется заблаговременно.

9. Измерение суммарной скорости перемещения галактики, Солнца и Земли

Таким образом, нам ничто не мешает измерить скорость суммарного движения галактики, Солнца и Земли, при нашем пребывании на поверхности Земли внутри галактики. И, вопреки утверждениям Галилео Галилея о том, что невозможно, находясь внутри объекта, который перемещается равномерно и прямолинейно (в инерциальной системе), отличить, пребывает ли он в состоянии покоя или находится в движении.

Оказывается, что даже можно измерить скорость такого объекта в любой, в практически мгновенный момент времени, построить график изменения скорости объекта во времени, и уже из графика узнать все о характере движения объекта. Напомним читателю, что точка испускания фотона (точка И) остается в неподвижной сетке и встраивается в неподвижную сетку (абсолютную систему отсчета). Кстати, абсолютный покой означает, что параметр m = 0. В этом случае, материальный объект неподвижен относительно любых точек испускания фотонов, испущенных и в прошлом, и в настоящем.

На нижней схеме рис. 8.1. мы наглядно видим, что точка И не перемещается вслед за фотоном, а, также, вслед за часами Ч1, что согласуется с нашими предыдущими рассуждениями. Попробуем оценить возможности наших измерений цезиевыми часами. Пусть, для определенности: L=1000 метров, V=1000 000 метров в секунду, тогда параметр m=3,3333 метра. Это то лишнее расстояние, которое вынужден пробежать свет, догоняя убегающие часы Ч2 и приемник света П. Напомним, что обусловлено такое убегание и лишнее расстояние перемещением галактики.

В параметре m заключена вся информация о скорости перемещения галактики, Солнца и Земли. 3,3333 метра свет пролетит за 11,0057 наносекунд. При этом, цезиевые часы насчитают лишних 101,2 циклов колебаний излучения. В цифре 101,2 – вся информация об измеряемой скорости V=1000 км/сек. Если L= 100 метров, то полезная информация будет включена в цифру 10,12 циклов. Мало. Если L=10 метров, то говорить не о чем (1,012 цикла). Цезиевые часы не помогут.

Для фундаментальных исследований расстояние: L= 1000 метров – не проблема. Но в подводную лодку или в космический аппарат, измерительный канал длиной в один километр – не всунуть. То есть для решения навигационной задачи необходимы дополнительные умствования. Но об этом чуть позже.

Мы рассмотрели случай, когда вектор скорости перемещения объекта полностью совпадает с направлением перемещения испускаемого фотона. На самом деле, применительно к суммарному вектору скорости галактики, Солнца и Земли, мы заблаговременно ничего не можем сказать об ориентации такого вектора в пространстве. То есть, мы заранее не знаем, куда направлять фотон (свет). В этом случае, мы должны обратиться к векторной математике. Построим прямоугольную (декартову) систему координат OXYZ. В начале такой системы координат поместим устройство, с помощью которого будем одновременно запускать три фотона в направлении трех осей системы координат, а также, в начале координат поместим часы Ч0. На трех координатных осях, на одинаковых расстояниях от центра такой декартовой системы координат, установим часы, соответственно, Чx, Чy, Чz.

Нетрудно видеть, что мы пролонгировали систему, на три оси декартовой системы координат. Если в центр такой декартовой системы координат поместить суммарный вектор скорости перемещения галактики V, ориентация которого в пространстве заранее неизвестна, то представляется возможным разложить такой вектор на его проекции по осям координат: Vx, Vy, Vz. Методика, изложенная выше, применительно к схеме на рис. 8.1, а также устройства (часы, источники испускания фотонов, приемники фотонов), установленные на осях системы координат OXYZ, позволяют измерить проекции Vx, Vy, Vz вектора скорости V.

По таким измеренным проекциям можно рассчитать величину вектора V, используя формулу векторной математики:

V = (V_x² + V_y² + V_z²)^1/2. (9.1)

Ориентацию суммарного вектора скорости движения галактики, Солнца и Земли относительно осей нашей декартовой системы координат можно установить с помощью, так называемых, направляющих косинусов по формулам векторной математики:

COS _X = V_x/V; COS_Y = V_y/V; COS_Z = V_z/V. (9.2).

Напомним читателю, что время проведения измерения вектора скорости складывается из времени преодоления фотоном расстояния L (смотри рис. 8.1.), а, это 3335 наносекунд при L=1000 метров; времени считывания показаний часов – микросекунды; времени обработки (расчетов) информации в автоматическом режиме, на современных компьютерах – микросекунды.

В целом, процедура измерения вектора скорости V не превысит долей миллисекунды. Так что, процесс измерения – почти мгновенен. Если измерения приводить каждый час, то в течение суток получим 24 точки замеров, в течение года получим – 8760 точек замеров. Такие замеры можно использовать для построения графика изменения суммарного вектора скорости в течение определенного календарного срока времени, например, в течение года. Возможный вид такого графика может быть представлен на рис. 9.1. Если бы мы знали все о взаимном расположении в пространстве составных частей суммарного вектора скорости движения галактики, Солнца и Земли, то мы бы представили читателю более точную картину изображения такого вектора скорости. Поэтому приходится говорить о возможном виде такого графика. На рис. 9.1. по оси ординат отображена величина суммарного вектора скорости движения галактики, Солнца и Земли. Ось абсцисс – временная шкала.

Рис. 9.1

где:

V_гс – суммарный вектор скорости, который образован путем векторного сложения скорости галактики и вектора линейной скорости перемещения Солнца, при его вращении вокруг центра галактики (постоянная, в течение 10 лет, составляющая вектора V);

1 – проекция траектории годового движения Земли вокруг Солнца на линию в пространстве – на вектор V_гс;

2 – проекция траектории суточного движения Земли вокруг земной оси вращения, на траекторию годового движения Земли. Такая проекция отображена не в масштабе, поскольку количество циклов суточных колебаний на годовой синусоиде должно быть 365. Такое количество суточных циклов не уместить на представленном рисунке;

3 – траектория суммарного перемещения в пространстве галактики и Солнца вокруг центра галактики. В течение 10 лет наблюдений за такой траекторией, ее имеет смысл рассматривать в качестве прямой линии. После 10 лет таких наблюдений, необходимо учитывать вращательное движение Солнца вокруг центра галактики.

Зададим вопрос: что будет, если мы станем испускать фотон в сторону, строго противоположную вектору скорости движения нашего объекта? В этом случае, до встречи с часами, фотон пролетит меньшее расстояние: L-m. Время, за которое фотон преодолевает такое расстояние, будет меньше, в сравнении с расстоянием: L+m.

Если, с помощью зеркала, заставить фотон перемещаться из точки испускания в точку приема и обратно – в точку испускания, то, в этом случае, фотон преодолеет расстояние: (L-m)+(L+m)=2L. Время преодоления такого двойного расстояния – соответствующее. При этом, мы видим, что реализация схемы измерения по принципу: перемещение фотона туда и обратно, ведет к потере параметра m. А это означает невозможность измерить скорость перемещения объекта, реализуя принцип измерения: туда и обратно. Так что, мы вынуждены измерять скорость движения объекта, путем перемещения фотона только в одну сторону, которая совпадает с направлением перемещения объекта. И это принципиально.

Реализация такого принципа позволяет нам понять, почему Альберт Майкельсон и его коллега Морли, не заявили об обнаружении светоносного эфира. Такое заявление они могли бы произнести, если бы сумели измерить скорость перемещения галактики и объяснить (интерпретировать) такое перемещение движением светоносного эфира. Но для этого, они должны были бы располагать соответствующим инструментарием. Например, цезиевыми часами, у которых высочайшая чувствительность измерения времени, и другими устройствами, которые позволяли бы им испускать и принимать испущенные фотоны, а в моменты испускания и приема этих фотонов, снимать и запоминать показания цезиевых часов.

В те далекие времена всего этого добра не было, и быть не могло. Цивилизации потребовались столетия, чтобы разработать и создать такое добро. Поэтому Майкельсон и его коллега воспользовались интерферометром, изобретенным Майкельсоном.

Свойством любого интерферометра является то, что у всех у них – один источник света. Если в интерферометр поместить два и более источника света, то становится невозможным получить когерентность циркулирующих в интерферометре лучей света. А, без когерентности лучей света, не получить интерференционную картину. Поэтому создатели интерферометров вынуждены встраивать в интерферометр зеркала, между которыми циркулируют лучи света, реализуя перемещение таких лучей по принципу: “туда и обратно”. А, это в принципе не позволяет измерить скорость объекта (галактики, Земли), с помощью, установленного в таком объекте интерферометра.

И, это – очень хорошо. Майкельсон и его коллега, 7 лет что-то там измеряли во всех пространственных направлениях, а также, в любые времена года и суток. И, слава богу, ничего не намерили. А, ведь, могли что-то намерить и объявить измеренное движением светоносного эфира. Настрой у них был такой: во чтобы-то не стало, найти светоносный эфир. Правда, они нашли нечто, на много более важное: установили независимость скорости перемещения света от скорости движения материального объекта.

Конечно, было бы не плохо, найти такого настойчивого Майкельсона и его коллегу, которые смогли бы на практике реализовать нашу идею измерения скорости галактики, Солнца и Земли. Только практика, а, не умствования, являются критерием истины. К сожалению, нам самим, не осилить такого рода практику. Одни, только цезиевые часы стоят столько, что даже подумать страшно. А, потому, продолжим наши умствования. И постараемся воспользоваться уже известными объектами. Например, лазерной интерферометрической обсерваторией (LIGO). Но об этом чуть позже. А пока, давайте попробуем определить пользу от всех наших возможных изысков.

10. Практическая польза от определения суммарного вектора скорости

10.4. Метод параллакса

Астрономы всегда искали способы определить расстояние до той или иной звезды или галактики. Таких способов, которые не вызывают сомнение, не так уж много. Один из таких методов основан на измерении яркости: в качестве эталона яркости выбирают что-то неизменное, например, яркость Солнца или яркость сверхновой типа А (взрыв белого карлика, после того, как он перекачает в себя материю из соседней звезды-двойника). Известно, что яркость уменьшается с квадратом расстояния. Еще в 17 веке Христиан Гюйгенс (1629–1695), по яркости захотел вычислить расстояние до самой яркой звезды – Сириуса. Затем, вычисления Гюйгенса уточнил Ньютон. Но оба они ошиблись в определении расстояния до Сириуса, Ньютон – в два раза, Гюйгенс – в 50 раз.

Другим методом определения расстояния, который также не вызывает сомнения, является метод параллакса. Параллакс – это угол, который образуется двумя прямыми линиями, исходящими из далекой звезды. При этом, конец, одной из этих линий должен пересечь центр Земли, а, конец другой линии – пересечь центр Солнца. Кроме того, необходимо, чтобы треугольник, который состоит из упомянутых двух отрезков (соединяющих звезду с Землей и Солнцем), а также из третьего отрезка, соединяющего Солнце с Землей, был прямоугольным. Причем прямой угол такого треугольника должен лежать внутри Солнца, то есть вершина прямого угла должна совпадать с центром Солнца.

Другими словами, параллакс – это угол, опирающейся на средний радиус (150 000 000 километров) траектории Земли при ее годовом движении. Если такой радиус из какой-нибудь звезды виден под углом в одну угловую секунду, то расстояние до такой звезды будет равно – 3,26 световых года. Такое расстояние называют парсеком. Ближайшая к Земле звезда – Альфа Центавра, которая включает в себя три звезды: Альфа Центавра-А, Альфа Центавра-Б и красного карлика – Проксима Центавра, находится от Земли на расстоянии 4,4 световых лет. Поскольку эти три звезды друг от друга находятся на незначительном расстоянии, то все три звезды с Земли видятся одной звездой. Параллакс Альфа Центавры около одной угловой секунды. Сегодня спутник (типа Гиппарх), предназначенный для наблюдений за параллаксом с высокой точностью, позволяет измерить расстояние до звезды, отстоящей от Земли на удалении в 1000 световых лет. Но это предел для метода наблюдений за параллаксом. Потому что измеряемые углы (параллаксы) настолько малы.

Напомним, что диаметр нашей галактики 100 000 световых лет, а расстояние до Андромеды – 2,5 миллиона световых лет. Так что, существующий метод параллакса можно применить к ограниченной когорте близ лежащих звезд. Однако, если мы найдем способ, при котором окажется возможным опираться при наблюдении за параллаксом на расстояние, большее 150 млн. километров (расстояние от Земли до Солнца), то возможности метода наблюдений за параллаксом резко возрастут. Наши предложения представлены на рис. 10.1.

Рис. 10.1

где: А – звезда, параллакс P которой необходимо определить;

Vгс – суммарный вектор скорости перемещения галактики и Солнца;

альфа – угол между направлением на звезду и вектором Vгс, измеренный в начальный момент (точка В) временного отрезка Т;

бета – угол между направлением на звезду и вектором Vгс, измеренный в конце (точка С) временного отрезка Т.

В нашем методе измерения параллакса, мы считаем, что направление вектора Vгс неизменно в пространстве. Наша галактика движется таким образом, что вектор Vгс находится на одной линии. Это следует из всех наших предыдущих рассуждений. Следовательно, отрезок ВС из треугольника АВС находится на одной линии с вектором Vгс. Из треугольника АВС видно, что параллакс P можно определить следующим образом:

P = 180 – (альфа + (180 – бета)) = бета – альфа; (10.1).

Если принять, что Т = 1 год (31 536 000 сек); Vгс = 1000 км/сек., то узнаем, что расстояние, которое преодолеет наша галактика в пространстве (отрезок ВС на рис), будет равно: 31 536 000 сек * 1000 км/сек = 31 536 000 000 километров. Эта цифра более чем в 200 раз превышает расстояние между Солнцем и Землей (150 млн. километров). Следовательно, представляется возможным измерять параллакс звезд, отстоящих от Земли на расстоянии 200 000 световых лет.

Если принять, что параметр Т = 15 лет, то представится возможным за 15 лет измерить параллакс звезд, отстоящих от Земли на расстоянии 3 000 000 световых лет, что позволит уточнить расстояние до всех звезд галактики Андромеда. При условии, что вектор Vгс перпендикулярен (или близок к перпендикулярному) направлению на Андромеду. Если окажется, что направление на Андромеду и вектор Vгс находятся на одной линии, то мы не сможем измерить расстояние до всех звезд галактики Андромеда. Допускается, чтобы угол альфа в треугольнике АВС был тупым. Но насколько – нужно считать.

К сожалению, мы таким методом не сможем уточнить расстояние до звезд нашей галактики, поскольку ее звезды перемещаются в пространстве вместе (синхронно) с галактикой.

11. Еще раз об ошибочных взглядах Маха, Эйнштейна

Мы должны признать, что основной тормоз в реализации изложенной выше пользы проистекает от неверных предположений, принципов, неверных аксиом, неверных гипотез, которые умудрились стать теориями, не пройдя испытания критерием истины – практикой. И, самым главным тормозом – является авторитет лиц, провозгласивших такие ошибочные принципы, аксиомы, гипотезы, не подтвержденные практикой. Речь идет об ошибочном принципе относительности Маха, преобразованиях Лоренца, о Германе Минковском, разработавшем геометрическую четырехмерную модель пространства-времени, и, конечно, о самом Альберте Эйнштейне, который выдвинул гипотезу относительности, которую почему-то называют теорией относительности.

Авторитет перечисленных лиц – словно многопудовая гиря на ногах утопленника. Если под утопленником понимать науку. Перечить таким товарищам – чревато последствиями, но истина дороже. Путь к истине, находят настырные и отчаянные, рискнувшие дерзнуть. Так что, будем дерзить и рисковать. О принципе относительности Маха нами сказано много. В противоположность принципу относительности, мы предпочли принцип абсолютности пространства и времени. При этом, мы опирались на абсолютного посредника – фотон (свет). С помощью света, мы встроились в абсолютную, неподвижную в пространстве сетку, включающую в себя все точки испускания света, из которых испустили свет в прошлом и настоящем.

И, с помощью света, обладающего абсолютной скоростью, мы сумели измерить скорость объектов, в том числе и галактики. Привязка к абсолютно неподвижной сетке с помощью абсолютного посредника (света), позволяет нам говорить об абсолютности пространства и абсолютности времени. В свою эпоху Исаак Ньютон уже отсылал нас к абсолютному времени. Он писал: “Абсолютное, истинное математическое время, само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью”.

Да, Ньютон не связывает абсолютное время через абсолютного посредника (свет) с абсолютно неподвижной сеткой (точки испускания света), но он постоянно напоминает нам о неподвижной сетке, о неподвижной решетке. Невозможность существования абсолютного времени, сторонники Эйнштейна связывают с невозможностью синхронизации часов. Дескать, считают они, для такой синхронизации необходим сигнал с бесконечно большой скоростью.

Вовсе не обязательно. Для синхронизации часов необходимо знать точное расстояние между местоположением часов, а также нужен посредник (свет, как переносчик синхронизирующего сигнала), обладающий конечной, но постоянной скоростью. Ну, и, в чем проблемы?

Абсолютность скорости света, разрешает нам рассуждать о единственной когорте инерциальных систем – траекториях света, поскольку во вселенной только свет (и нейтрино) могут перемещаться равномерно и прямолинейно. Все остальные материальные объекты, вместе с Землей, солнечной системой, галактикой, участвуют в криволинейных движениях. Состояние покоя во вселенной – это некая абстракция. В природе состояния покоя не существует. Все куда-то перемещается, причем с приличной скоростью. Этот телеграфный столб покоится относительно того дерева, но в мировом пространстве они оба несутся с огромной скоростью, поскольку галактика имеет огромную скорость.

Такие ситуации необходимо учитывать в рассуждениях об инерциальных системах отсчета, законе инерции Галилея и Ньютона, о, якобы, невозможности отличить состояние покоя от состояния инерциального движения.

12. Красное смещение обусловлено эффектом Комптона

13. Понятие «поле» означает степень незнания явлений