Принцип Галилея и теория относительности

Прежде чем рассуждать о принципе относительности Галилея в механике и о его связи (точнее о его не связи) с теорией относительности, нужно сделать ряд напоминаний, о пройденном ранее.
1. Чтобы система отсчета (координат) существовала, её необходимо сначала построить. А для этого нужно знать, как её строить, и из чего её строить. Знание о том, как её строить, дает евклидова геометрия. Замечу, попутно, что неевклидовы геометрии не дают нам знания о том, как надо строить системы координат. А ответ на то, из чего её строить, дает материализм. Её придется строить из материальных объектов. В состав любой системы отсчета всегда будут входить различные линейки, угломеры, оптические приборы, дающие нам прямые линии в форме световых (то есть, материальных) лучей, и т. д. Это означает, что все системы отсчета, построенные физиком, будут конечны (а не бесконечны, как у математика-идеалиста). И все системы отсчета у физика всегда располагаются одна в другой (схема матрешки), смотри рис. 1.


Рис.1

Здесь изображены двумерные физические системы отсчета (координат) К1, К2, К3. Эта последовательность может быть продолжена и далее и запишется в виде выражения
K_1⊂K_2⊂K_3⊂⋯⊂K_n
Последняя в этой последовательности система будет абсолютной по своему построению, и не только. Она будет АБСОЛЮТНО НЕПОДВИЖНОЙ. Почему? Потому, что она и движется и покоится относительно «ничего». Системы же отсчета, находящиеся внутри указанной, будут относительными, они или будут покоиться или будут двигаться относительно этой абсолютной системы отсчета. Итак, ВСЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА ДЕЛЯТСЯ НА ДВА КЛАССА, АБСОЛЮТНЫЕ И ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ, И НИКОГДА НИ ОДИН ИЗ ЭТИХ КЛАССОВ НЕ БЫВАЕТ ПУСТЫМ. Но именно этот-то экспериментальный факт и пытаются опровергнуть релятивисты!
2. Мне приходится опять говорить о принципе недостаточности знаний при переходе от подсистемы к системе, то есть при переходе от системы К1 к системе К2, а от неё к К3, и так далее. И почему об этом принципе постоянно забывают? А ведь этот принцип является наиважнейшим в основах любой науки, и уж тем более физики! Я же приводил примеры действия этого принципа, например, здесь: Овчинников А. Н. Материалистическое толкование принципа относительности в механике. Изд. Дом «Плутон», выпуск № 131, точная наука, стр. 17. Ну, приведу ещё раз.
Математика. Пусть наблюдатель находится внутри треугольника ABC. Проводя внутри треугольника какие-либо измерения, наблюдатель убедится, что сумма углов треугольника всегда получается равной 180 градусов (с точностью до ошибки эксперимента). Но он никогда не сможет объяснить, почему это так. Для такого объяснения у него недостаточно знаний. Эти недостающие знания он получит только тогда, когда он покинет пределы треугольника (перейдет от подсистемы к системе). Покинув пределы треугольника, он догадается построить сначала первую прямую походящую через точки B и C. А затем он догадается построить вторую прямую, параллельную первой, и проходящей через точку A. После чего наблюдатель сразу поймет, почему сумма углов треугольника всегда равна 180 градусов. Он докажет теорему о сумме углов в треугольнике. Но если наблюдатель не покинет пределов треугольника, у него не будет такой теоремы, а сумма углов в треугольнике будет являться для него необъяснимым экспериментальным фактом.
Физика. Пример 1. Поверхность воды в ведре, вращающемся вокруг вертикальной оси в поле тяготения Земли, приобретает форму параболоида вращения. Физик находится внутри ведра и проводит там опыты. Размеры системы координат у него не могут быть больше размеров ведра. Кто-то скажет, что систему координат мысленно можно сделать и больше ведра. Но тогда этот кто-то окажется идеалистом. Система отсчета обязана быть МАТЕРИАЛЬНОЙ, а мысленное её продолжение уже не будет таковым, и какие-либо экспериментальные измерительные отметки на этом, её мысленном продолжении, сделать невозможно. Находясь внутри ведра, имея систему отсчета не больше ведра, и проводя какие угодно опыты, физик не сможет объяснить образование параболоида вращения у поверхности воды в ведре. И здесь ему не помогут ни рассуждения, ни математические выкладки. Для такого объяснения у него недостаточно знаний о том, что происходит за пределами ведра. И такие знания он может получить только покинув пределы ведра, то есть переходя от подсистемы к системе (от К1 к К2). Физик увидит, что ведро вращается относительно ранее неизвестной ему системы, которая включает в себя прежнюю систему (в ведре), как подсистему. И он объяснит образование параболоида вращения однозначно и непротиворечиво наличием сил типа (mv^2)/R. И эти недостающие знания он получает ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ПУТЕМ, а не теоретическим.
Физика. Пример 2. Цилиндр установлен своей осью вертикально в поле тяготения Земли, заполнен газом, и закрыт поршнем. Поршень движется относительно цилиндра, сжимая газ (или наоборот). Физик находится внутри цилиндра и проводит там опыты. Размеры системы отсчета у него не больше размеров цилиндра. Попытка мысленно увеличить размеры системы отсчета, как и в прежнем примере ничего не даст. Мысленно продолженная система отсчета не будет являться материальной, и какие-либо отметки в такой системе будет сделать невозможно. Сможет ли физик, находясь внутри цилиндра узнать, какие силы двигают поршень? Конечно, нет! Объяснений может быть сколько угодно. Это может быть вес самого поршня. Это может быть прикрепленная снаружи пружина. Это может быть груз положенный сверху на поршень. Это может быть сила давления газа снаружи. Это может быть комбинация всех уже перечисленных причин. Никакие опыты внутри цилиндра, рассуждения, математические выкладки не помогут узнать, какие силы двигают поршень. У находящегося в цилиндре физика недостаточно для этого знаний. Эти, недостающие знания, физик получит только покинув прежнюю систему отсчета, то есть переходя от подсистемы к системе (от К1 к К2). И опять эти недостающие знания будут ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ, а не теоретическими.
Физика. Пример 3. Этот пример имеет к нашей теме самое непосредственное отношение. Пусть наблюдатель подвесил массу m к пружине C в системе отсчета К1, и увидел, что она растянулась на некоторую величину ΔL (Рис. 2).


Рис. 2

Этот факт наблюдатель может истолковать каким угодно способом. Первые три (частных) варианта таковы.
1-й. Система К1 двигается влево с ускорением, под действием силы F.
2-й. Система К1 неподвижна относительно системы К2, а справа к точке B придвинута некоторая масса М.
3-й. Система К1 равномерно вращается относительно точки О2 с некоторой (подходящей) скоростью v.
Четвертый вариант будет включать в себя комбинацию вышеперечисленных 3-х вариантов. Каждый из этих трех вариантов будет вносить свой вклад в растяжение (или сжатие) пружины независимо от других. И число возможных толкований причины растяжения пружины станет бесконечным. Никакие рассуждения, никакие математические выкладки не помогут физику, находящемуся внутри системы К1, узнать что является причиной растяжения (или сжатия) пружины. Для этого у него не хватает знаний. И такие знания он получит, когда перейдет от подсистемы к системе (из К1 в К2). И эти знания он получит ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ПУТЕМ, а не теоретическим.
3. Теперь мы можем внести окончательную ясность и принцип Галилея, и в обобщенный принцип относительности Эйнштейна. Галилей при формулировке своего принципа в неявной форме подразумевал существование абсолютно неподвижной системы координат, как само собой разумеющееся. И это полностью совпадает с реальным положением дел в природе. Как я уже говорил в первом пункте, все системы координат делятся на два класса, абсолютные и относительные, и ни один из этих классов НИКОГДА НЕ БЫВАЕТ ПУСТЫМ. И это есть ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ФАКТ, а не вымысел. И здесь Галилей нисколько не ошибся. Нам остается только добавить, что научное применение принципа Галилея, обязывает нас применять его от системы к подсистеме, то есть от общего к частному, но ни в коем случае не наоборот. Итак, если система отсчета покоится или двигается внутри и относительно абсолютной системы координат равномерно и прямолинейно, то опыты в такой системе отсчета ничем не отличаются от опытов в абсолютно неподвижной системе координат. Обратное неверно. По опытам внутри подсистемы нельзя узнать что-либо о движении этой подсистемы внутри системы. Применение принципа Галилея от частного к общему (от подсистемы к системе) запрещается принципом недостаточности знаний, о котором я говорил во втором пункте. Напоминаю, что принцип недостаточности знаний при переходе от частного к общему ТАКЖЕ ЕСТЬ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ФАКТ, а не вымысел.
Теперь ясно, что принцип относительности Эйнштейна не имеет никакого отношения к законам природы. В самом деле, система К1 на рис.2 есть не что иное, как «ящик Эйнштейна», с рассуждений о котором и начинает Эйнштейн свою общую теорию относительности. Эйнштейн и его последователи, находясь в этом ящике, пытаются при помощи опытов, рассуждений, математических выкладок выяснить, как устроен мир за пределами ящика? Такого удовольствия им не позволит принцип недостаточности знаний при переходе от подсистемы к системе. Итак, никакого принципа относительности в формулировке предлагаемой теорией относительности в природе не существует. Это – иллюзия. А вот принцип Галилея существует, и это не иллюзия, и он предполагает обязательное существование абсолютно неподвижной системы координат. И применять его следует от общего к частному.
Теория относительности основана на отрицании, по крайней мере, двух (на деле более двух) экспериментальных фактов: 1-й существование абсолютно неподвижной системы координат, 2-й существование принципа недостаточности знаний при переходе от частного к общему. И в этом смысле теория относительности – АНТИЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНА! И ожидать от ТО каких-то объяснений законов природы – безнадежное дело. Можно ожидать лишь каких-то иллюзорных толкований.
Замечу, наконец, что все это я излагал и ранее, только несколько в другой форме в своих книгах: 1) Овчинников А. Н. Рассуждения об основах физики. Москва: ЛитРес: Самиздат, 2020. Глава 6-я. 2) Овчинников А. Н. Рассуждения об основах математики. Москва: ЛитРес: Самиздат, 2021.

Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать

Код: выделить все

<div style="text-align:center;">Обсудить теорию <a href="http://www.newtheory.ru/physics/princip-galileya-i-teoriya-otnositelnosti-t6542.html">Принцип Галилея и теория относительности</a> Вы можете на форуме "Новая Теория".</div>


tolian писал(а): Теперь мы можем внести окончательную ясность и принцип Галилея, и в обобщенный принцип относительности Эйнштейна.

Что такое "принцип относительности"(как вы его понимаете)?

tolian писал(а): Галилей при формулировке своего принципа в неявной форме подразумевал существование абсолютно неподвижной системы координат, как само собой разумеющееся.

Дайте определение понятию "Система координат"(СК)(для чего она служит?), а также какие СК вы знаете.

Сначала 2-й вопрос. Определение систем координат дается уже давно в учебниках математики и физики, загляните туда. Но нам важно помнить отличие системы физика от системы математика. У физика системы координат имеют два важных отличия: 1-е, эти системы - материальны (то есть они сделаны из чего-то, а не как у математика "из ничего"); 2-е, они - конечны по размерам, а не как у математика - бесконечны. Эти обстоятельства есть экспериментальные факты. Поэтому системы координат у физика всегда располагаются по "схеме матрешки", см. рис.1. Самая большая, включающая в себя все остальные системы координат система и будет абсолютной (и абсолютно неподвижной). Тогда как все, находящиеся внутри будут относительными.
Теперь 1-й вопрос. Принцип Галилея означает буквально следующее. Поместите внутрь первой, абсолютно неподвижной системы координат, вторую, относительную. Пусть вторая система координат или находится в покое или двигается равномерно и прямолинейно ВНУТРИ и относительно первой системы. Тогда опыты в обеих системах координат будут выглядеть одинаково. И ничего другого принцип Галилея не говорит. Принципом относительности этот принцип называют чисто исторически. Это потому, что были времена, когда считали, что слова движение и покой можно применять отдельно от слова "относительно". На самом деле и движение и покой всегда относительны: пары движение относительно и покой относителен - неразлучны, как пара слов окружность и центр этой окружности. Решающим словом в принципе Галилея является не слово "относительно", а слово ВНУТРИ. Никакого другого, кроме принципа Галилея, "принципа относительности" в физике не существует. Обратное, конечно, неверно. По опытам во второй (относительной) системе координат, нельзя узнать, как ведет себя эта система координат по отношению к первой (абсолютной). Такое узнавание делается экспериментально.

tolian писал(а):Сначала 2-й вопрос. Определение систем координат дается уже давно в учебниках математики и физики, загляните туда.

Почему увиливаете от ответа?(я то заглядывал, а вот относительно вас сомневаюсь, т.к. вы несёте "абсолютную чушь"), вы даже перечислить наиболее распространённые СК неспособны.

tolian писал(а):У физика системы координат имеют два важных отличия: 1-е, эти системы - материальны (то есть они сделаны из чего-то, а не как у математика "из ничего"); 2-е, они - конечны по размерам, а не как у математика - бесконечны. Эти обстоятельства есть экспериментальные факты. Поэтому системы координат у физика всегда располагаются по "схеме матрешки", см. рис.1. Самая большая, включающая в себя все остальные системы координат система и будет абсолютной (и абсолютно неподвижной). Тогда как все, находящиеся внутри будут относительными.

Абсолютный бред(кстати где вы располагаете начало абсолютно- неподвижной СК?).

tolian писал(а):Теперь 1-й вопрос. Принцип Галилея означает буквально следующее. Поместите внутрь первой, абсолютно неподвижной системы координат, вторую, относительную. Пусть вторая система координат или находится в покое или двигается равномерно и прямолинейно ВНУТРИ и относительно первой системы.

См. выше(комментировать просто невозможно).

Ответ на комментарий №3.

tolian писал(а): Самая большая, включающая в себя все остальные системы координат система и будет абсолютной (и абсолютно неподвижной). Тогда как все, находящиеся внутри будут относительными.

Уважаемый tolian. Надо знать одну простую истину, что ни каких координатных систем в Природе не существует, они ей просто не нужны. СК создают люди, чтобы определять хотя бы относительные скорости движения тел во Вселенной и их относительное место расположения. Все остальное, вокруг этих СК, различное их интерпретирование. С уважением, Борис.

Ответ Б. Шевченко. Вы повторили то же, что я уже говорил в заметке " Материалистическое толкование принципа относительности в механике". Системы координат строятся человеком. Но для чего? Просто для "понта" что ли? Они строятся для того, чтобы формулировать законы природы, как раз относительно построенных им систем. А система, будучи построенной, существует и её существование есть экспериментальный факт, и отталкиваясь от этого экспериментального факта, можно двигаться дальше. Ваше замечание (да и моё) работает против ТО.

Добавлено спустя 46 минут 1 секунду:
Ответ bocharov (у). Я не стану здесь перечислять СК. Напомню правило:"Не важно знать, что такое СК, а важно знать, как её построить". Почему? Да потому, что в знании, как её построить, как раз и содержится знание о том, что такое система координат. Всякий (а значит и я) знает, как строятся декартова, полярная, сферическая и прочие СК. И значит он знает, что это такое. Попытки сформулировать определение СК в виде одного предложения "СК есть то-то и то-то, а в этом то-то и то-то, есть другие то-то и то-то", чревато злоупотреблением тавтологией. И таких тавтологий предостаточно и математике, и в физике.
Для построения начала абсолютной СК, достаточно найти походящее для этого тело, и разместить это начало на нём (ибо начало СК также материально, как и вся СК). И такое тело должно находиться за пределами любых других СК, которые станут теперь уже относительными.
Ну и как с помощью таких "заковыристых" вопросов Вы собираетесь спасать ТО?
Скажу ещё раз. Если мы включаем слово относительность в принцип Галилея, то тогда правильнее его будет называть принципом ВНУТРИОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Галилея. Это будет и по честному, и по науке. Никакого другого принципа относительности в природе не существует. Приведите, наконец, Вы сами ещё какой-то другой принцип относительности, ну а я потом посмеюсь.

Ответ на комментарий №6.

tolian писал(а):Они строятся для того, чтобы формулировать законы природы,

Уважаемый tolian. Честно говоря, я не знаю какие законы Природы были открыты благодаря СК. А вот в том, что благодаря СК мы определяем относительное движение тел и место их расположение во Вселенной, уверен.

tolian писал(а): Ваше замечание (да и моё) работает против ТО.

Против теории относительности выступать невозможно, это догма, все что мы определяем во Вселенной связа-но с ТО. Лично я выступаю против некоторых выводов ОТО. С уважением, Борис.

Ответы Б. Шевченко. Вы оборвали моё предложение. Я писал: они строятся для того, чтобы формулировать законы как раз относительно построенных им систем. Закон можно открыть и не прибегая к СК, а вот сформулировать его в математической форме без СК Вам не удастся, сколько бы Вы не старались. Возьмите, например, закон тяготения. Что Вы узнаете без СК? Чем больше масса, тем больше сила. Чем больше расстояние, тем меньше сила. И ничего больше. И это при условии,что Вы уже знаете, что такое масса, и что такое сила. Но без простейших систем координат, типа линейки и угломера Вам не удастся узнать, что такое масса и сила. И уж тем более Вам не удастся узнать о законе обратных квадратов силы тяготения. Для этого все-таки придется ввести СК (например, сферическую). Без СК у Вас не будет математического описания законов. А какой прок от физики без формул? Да никакого.
Вот Вы говорите: "ТО это догма" А вот я думаю, что ТО не только догма, но и измышление (вымысел). В реальном мире у нас нет ничего, что подтверждало бы на опыте хоть какую-то малую долю того, чего в ТО говорят. А тогда зачем она нужна? Опять для "понта"? И потом в истории науки было немало догм, от которых ныне ничего не осталось.
Далее. Вы против некоторых выводов ОТО. Только некоторых или всех? А вот я ПРОТИВ ЕЁ НАЧАЛ. А это значит, что я и против всех её выводов, потому как ненаучное начало не даст и никаких научных выводов.

tolian писал(а):Напомню правило:"Не важно знать, что такое СК, а важно знать, как её построить".

Какое то дурацкое правило(как можно построить то не знаю что?). Ну ладно приведу некоторые пояснения:
Для начала необходимо знать, что обозначает слово "система", а это некоторое множество элементов. Особенность понятия система в том что это такое множество элементы которого связаны между собой . Теперь слово "координаты"(лат. со- это вместе + ordinatus - упорядоченный). Так вот, СК это такая система , которая состоит в общем случае из точек, прямых, лучей, векторов, кривых или других элементов плоскости или пространства, по отношению к которой(т.е. системе) можно охарактеризовать положение тела на плоскости или в пространстве. Положение каждой точки на плоскости или пространства однозначно определяется числами относительно СК. а конкретно относительно выбранной фиксированной точки называемой "началом координат". Числа это количество произвольно выбранных(из удобства) эталонов величин длины, времени и т.п. Вот из определения СК явно вытекает и понятие "принцип относительности".
Так вот "принцип относительности" другими словами можно назвать "метод измерения", которым "человек" пользовался всегда в практической области деятельности(начиная с первобытного периода). А с появлением наук появилась потребность в изучении(измерении движения тел), а значит и в измерении времени, и следовательно появилась потребность в новой системе измерения которую назвали "система отсчёта" -СО (это СК+ часы). И вот начиная с Галилея пришло понимание, что СО может быть сколько угодно и выбор какой то одной зависит от потребности решения каких то конкретных задач, отсюда и потребность преобразования величин в одной СО в другую.
Так что в СТО речь идёт не о самом принципе относительности, а о форме преобразования от одной СО к другой(преобразования Лоренца), отличающихся от преобразований Галилея вновь открывшимися обстоятельствами(независимость скорости света от движения его источника, как следствия эксперимента Майкельсона-Морли).

Ответ на комментарий №8.

tolian писал(а):Вы против некоторых выводов ОТО. Только некоторых или всех? А вот я ПРОТИВ ЕЁ НАЧАЛ.

Уважаемый tolian.Эмоциональность высказывания Ваших утверждений не является доказательством их правоты. В науке ни кто не верит одним словам. Ведь Вы не привели ни одного примера, в котором видно было бы что закон открыт благодаря СК. Реальное использование СК происходит в нахождении относительных скоростей тел и их относительного место положения во Вселенной.
То же самое происходит с ТО, которая утверждает, что для нас в этом мире, все скорости движения тел и точки их нахождения определяются относительно реперов выбераных самим человеком, которыми является Земля или Звезды, которые используются для образования СК.
Что касается ОТО Эйнштейна? лично я не согласен с его как бы коэффициентом - √(1-с/v), привязанным к скорости распространения ЭМ энергии. Согласно этого коэффициента поучается, что практически все параметры тел зависят от скорости их движения. Но это полная чушь. Все тела состоят из энергетических зарядов, которые ни при каких условиях изменяться не могут, а у Эйнштейна в ОТО изменяются, например m=m₀/√(1-с/v), От скорости движения тела меняется только его кинетическая энергия. Внутренняя энергия тел определяемая взаимодействием его зарядов остается постоянной.
С его утверждением, что гравитационная масса равна инерционной массе я согласен. Это связано с тем, что мы считаем массой силу гравитационного притяжения, поэтому понятие массы относится к гравитационному полю, а не к телу. Исходя из этого, если поле разгоняет определенное тело с определенным ускорением, то такая масса считается гравитационной массой, но если это же тело в этом же поле разгоняет внешняя сила с таким же ускорением, то поле совершает торможение этого теля с силой, с которой он разгонял это же тело до такого же ускорения, поэтому такая масса уже называется инерционной. Вот и получается, что обе массы равны и относятся к одному и тому же телу.
Надо понимать, что все тела образованы из энергии поля физ. вакуума, поэтому они являются образованием этого поля и все свойства, которыми обладает поля физ. вакуума передаются образованным им телам, каких-то других свойств у тел нет. Эти свойства закладываются в энергетические заряды, которые образуются вместе с образованием частиц.
Что касается скорости света, то она также связана со свойством поля физ. вакуума и определяется через эти свойства – с=1/√εμ=2,998·10¹⁰ см/сек. Поэтому не требуется ни каких доказательств, что с – const. С уважением, Борис.