Общие аспекты природы света и сопутствующих феноменов

“ Законы и все логические формы мышления – это обобщённое

отражение связей и отношений объективной действительности”

Н.И.Кондаков [Л13 ]

Природа света

С представлениями о природе света непосредственно связаны представления о Мире, Вселенной в целом. Такие мировоззренческие категории, как модель Вселенной, пространство, время, масса-энергия – их свойства полностью определяются и вытекают из представлений о свойствах света.

На общие представления о природе света определяющее влияние оказывают такие факты как:

• существование перехода массы в энергию электромагнитной волны и обратно, условий перехода;
• установление единства природы всего спектра электромагнитных волн, включая участок видимый человеческим глазом. (Под термином “свет” здесь понимается весь спектр электромагнитных волн);
• установление дуализма света – одновременного наличия свойств частицы и свойств волны;
• идентичность влияния гравитационного поля на свет и материальный объект и др.

Опираясь на эти факты, и сформулированы излагаемые ниже общие характеристики света, анализируются вытекающие следствия.

Свет – это форма существования единой массо-энергетической субстанции. При определённых условиях происходит переход массы в энергию электромагнитной волны и обратно.

Излучённый свет является самостоятельным объектом Природы, находящимся в мировом пространстве. Он подчиняется всем её законам, аналогично другим объектам – звёздам, планетам и др., ему присущ свой набор свойств, характеристик.

При этом следует различать родовые характеристики, получаемые светом при излучении, и наблюдаемые, зависящие от условий наблюдения и условий прохождения света от излучателя до наблюдателя.

Центр сферы находится в точке пространства, в которой находился излучатель в момент излучения. Распространение не зависит от наличия и перемещения любых объектов внутри сферы, а так же от наличия других волн.

В пространстве распространяющийся свет образует материальную структуру – пространственную волну. Длина волны определяется частотой электромагнитных колебаний излучателя, родовой скоростью распространения, а также скоростью движения излучателя. Волна сжимается по направлению движения излучателя и растягивается в противоположном направлении.

Сила гравитационного поля не сжимает волну, а только изменяет её скорость. Отсюда следует важный вывод – длина пространственной волны на всём пути её распространения, постоянна и равна длине волны при излучении.

Это положение становится очевидным, если учесть, что каждый элемент пространственной волны прошёл такой же путь, что и его соседние элементы, на все элементы действовали одинаковые силы. Следовательно, отсутствовали причины сдвинуться любому элементу относительно своих соседей, а волне в целом – сжаться или разжаться.

Движение световой волны происходит относительно мирового пространства, помеченного излучениями звёзд, галактик. Эти излучения позволяют обнаруживать и измерять с высокой точностью движения любых систем, т. е. иметь “абсолютную” систему отсчёта и физическую основу создания высокоточной автономной навигационной системы.

Обладая массой, распределённой по всей длине пространственной структуры излучённого фотона, перемещающейся с определённой скоростью, свет является корпускулой – встречая на своём пути преграду производит давление. Являясь по своей структуре волной, свет проявляет свойства волны – интерференция, дифракция. В этом его дуализм.

Таким образом, причиной независимости скорости света от скорости излучателя является отсутствие механизма воздействия энергии движения излучателя на скорость излучённого им света. Это – природное свойство.

Оценка гравитационного красного смещения

Частотные сдвиги спектров излучений звезд, галактик

Частота принимаемого света является частотой воздействия волны на приёмник. Она определяется длиной пространственной волны, величиной и направлением скорости взаимного перемещения волны и приёмника. Для облегчения понимания читателем механизма формирования частотного сдвига можно воспользоваться механическим аналогом, полностью адекватным рассматриваемому процессу.

Представим себе бегущего любознательного мальчика вдоль штакетника и держащего свою палку на его планках. Частота звука, издаваемого палкой, определяется интервалом между планками и скоростью бега мальчика. Здесь: штакетник – аналог пространственной волны света, расстояние между планками – аналог длины волны, палка – аналог приемника света, скорость мальчика – аналог скорости относительного перемещения волны и приемника.

Скорость света в месте нахождения приемника меньше родовой скорости за счёт замедления волны в гравитационном поле излучающей звезды, галактики. Это вызывает гравитационное красное смещение , о котором говорилось выше. Свет от звезды в гравитационном поле центра галактики движется по эллиптической (круговой) траектории. Аналогично свет от галактик движется в гравитационном поле центра вращения галактик. При движении по эллиптической орбите вектор скорости света разворачивается на некоторый угол, зависящий от дальности до наблюдателя. Разворот вектора скорости приводит к уменьшению относительной скорости перемещения волны света и приемника, что вызывает смещение частотного спектра в красную сторону. Движение приемника также приводит к изменению частоты принимаемого света. Частота увеличивается, если приемник движется навстречу волне, и уменьшается при движении волны и приемника в одну сторону. С учетом изложенных положений легко находятся формулы для расчета частотных сдвигов в принимаемом свете [ Л.8 ].

На смещение частоты помимо скоростей оказывают влияние и центростремительные ускорения, присущие движению звёзд, галактик по круговым, эллиптическим орбитам.

Если система излучатель-приёмник с фиксированным расстоянием между ними движется с ускорением, то между частотой излучённой и принятой возникает смещение, пропорциональное величине ускорения, направленного по линии, соединяющей излучатель и приемник [Л.6 ].

Возникновение частотного смещения в этом случае физически объясняется тем, что относительная скорость пространственной волны и системы в момент приёма отличается от этой скорости в момент излучения. Разность скоростей возникает за счёт ускорения системы и конечного времени прохождения волной расстояния от излучателя до приёмника.

Придерживаясь правил действия с векторами, можно показать, что для любой космической ситуации с точки зрения её геометрии и ускорений может существовать общая составляющая центростремительных ускорений, направленная по линии, соединяющей два космических объекта. Если один из них является излучателем, а второй – приемником, то принимаемый приемником свет от излучателя будет иметь частотный сдвиг, пропорциональный этой составляющей ускорений и расстоянию между объектами.

Как видно из сказанного, причин вызывающих смещение спектров, не связанных с гипотезой расширяющейся Вселенной, т.е. с эффектом Доплера, несколько, не менее трех: 1) уменьшение скорости света гравитационным полем излучателя., 2)разворот вектора скорости света за счет гравитационного поля центра галактики для излучений звезд, и центра вращения галактик для излучений галактик 3) центростремительные ускорения космических объектов при их движениям по круговым (эллиптическим) орбитам. Результирующее смещение есть суммарный результат действия всех факторов. Превалирующая причина для разных космических объектов может быть разной.

В Природе нет прямолинейных движений, какие предполагает модель расширяющейся Вселенной. Движение звезд, галактик осуществляется по круговым или эллиптическим орбитам. Это объясняется тем, что развитие, эволюция Природы осуществляется циклами. В каждом текущем цикле учитывается информация, полученная в предыдущем цикле. Для этого требуется повторяемость в движении космических объектов, что и обеспечивается их движением по круговым, эллиптическим орбитам.

Зарождение новых звёзд наблюдается во всём мировом пространстве. По модели расширяющейся Вселенной все галактики, звёзды возникли одновременно, в одной точке и разлетаются в результате взрыва.

Взрыв – это хаос. В Природе же всё устроено упорядоченно, гармонично, подчинено единым законам.

Есть и другие существенные противоречия.

Физика опыта Майкельсона

Опыт Майкельсона относится к разряду событий, которые существенно повлияли на развитие физической науки. С 1881г., когда был выполнен эксперимент, по настоящее время физическую природу этого опыта никто не объяснил. Неразгаданность физических процессов, лежащих в основе результата опыта, породила гипотезу Фитцджеральда – Лоренца, объясняющую результат изменением (сокращением) пространства и изменением темпа времени в движущейся системе

Гипотеза об изменении пространства, времени в движущейся системе не отражает реальных процессов, происходящих в Природе. Однако она была положена в основу разработанной А. Эйнштейном теории относительности, тем самым, ее появление нанесло и продолжает наносить большой вред науке, мировоззрению.

Пространство, время – это общемировые понятия – категории. Об их природе, свойствах современная наука практически ничего не знает, но в то же время – это отправные точки, с которых начинаются науки, построения всяческих теорий. Сведение общемировых категорий, находящихся на вершине пирамиды понятий, в зависимость от движения объектов макро и микро мира – шаг более чем легкомысленный. Все объекты, от элементарных частиц до галактик, имеют свои скорости и, следовательно, должны в соответствии с гипотезой иметь свое пространство и свое летоисчисление, что абсурдно - объекты входят друг в друга, понятия пространства и времени в этом случае разрушаются.

Изложенные выше представления о природе света позволяют объяснить физические процессы и результат опыта Майкельсона, не прибегая к гипотезе изменения пространства и времени в движущейся системе [Л.9 ].

Напомним читателю суть опыта Майкельсона и его традиционное толкование [Л 2-5].

. Плечи интерферометра брались равной длины Интерферометр располагался таким образом, чтобы одно из его плеч совпадало с направлением вектора скорости движения Земли по орбите.

Традиционно считалось, что влияние скорости Земли состоит в изменении длины пути прохождения лучей. Это влияние для плеча, располагаемого по направлению скорости и ортогонального плеча различно. Подсчитывалась разность фаз между интерферирующими лучами при повороте интерферометра на 90 градусов. По оценкам эта разность фаз должна вносить изменение в интерференционную картину, наблюдаемое на выходе интерферометра.

Однако, Опыт Майкельсона показал, что поворот интерферометра не вызывает какого-либо изменения интерференционной картины. Начались поиски причин, объясняющих этот результат. В 1891г Д. Фитцжеральд. и независимо от него Г. Лоренц в 1892г. предложили гипотезу об уменьшении размера тела в направлении скорости движения, значение времени также должно отличаться, так чтобы время прохождения лучей в обоих плечах было одинаковым, и никакого смещения интерференционных полос в опыте Майкельсона не должно быть. В этом случае интерференционный эффект, обусловленный движением Земли, полностью компенсируется эффектом сокращения размеров.

В интерферометре Майкельсона расщепляющая луч пластина (полупрозрачное зеркало) для прямых лучей является излучателем; для этих же лучей зеркала в торцах плечей являются приемниками. Для обратных (отраженных) лучей зеркала являются излучателями, пластина – приемником. Так как скорость излучателя и приемника в опыте Майкельсона одинаковы, то и частотные сдвиги за счет скорости Земли при излучении и приеме по величине также одинаковы.

Для детального выяснения физических процессов в интерферометре и определения конкретных ошибок в традиционной трактовке опыта Майкельсона рассмотрим поэтапное влияние скорости движения Земли на формирование частотных сдвигов в плечах интерферометра и общий результат – изменение разности частот и фаз в принятых на выходе интерферометра отраженных лучах. Напомним читателю, что фазовый сдвиг является интегралом по времени частотного сдвига.

Применительно к горизонтальному плечу интерферометра, направленному по вектору скорости Земли:

1-й этап. Излучение пластиной луча, идущего к отражающему зеркалу; вектор скорости излучателя совпадает по направлению с вектором света. Частота волны, идущей от пластины к зеркалу, увеличивается.

2-й этап – прием волны отражающим зеркалом; вектор скорости приемника совпадает по направлению с вектором света. Частота электромагнитных колебаний, принимаемых зеркалом, уменьшается.

3-этап – излучение (отражение) зеркалом обратной волны, скорость движения зеркала направлена против вектора скорости света. Частота волны, излучаемой зеркалом уменьшается

4- этап – прием пластиной волны от зеркала; скорость приемника противоположна по направлению скорости света. Частота принимаемого света увеличивается.

Таким образом, в горизонтальном плече интерферометра как для прямого луча, так и для отраженного частотный сдвиг, вызываемый движением Земли при излучении (отражении), компенсируется таким же сдвигом, но с обратным знаком, при приеме. В результате чего скорость Земли не вызывает никаких частотных, а следовательно, и фазовых сдвигов в лучах горизонтального плеча интерферометра. В горизонтальном плече отраженный от зеркала луч, принятый на выходе интерферометра, имеет ту же частоту, что и исходный, запущенный в интерферометр, луч.

Для вертикального плеча, ортогонально расположенного относительно вектора скорости Земли.

В силу отмеченной ранее независимости движения излученного света в свободном пространстве от наличия и перемещения других объектов, прямой луч в этом плече распространяется всегда ортогонально вектору скорости Земли, а отраженный – ортогонально отражающему зеркалу. По этой причине движение Земли не вызывает частотных сдвигов как при излучении, так и приеме. Частота на выходе в вертикальном плече также равна частоте исходного, запущенного в интерферометр, луча. Заметим, что по этой же причине принятая в традиционной трактовке траектория прохождения луча по треугольнику [Л.3-5] является ошибочной, лучи всегда ортогональны зеркалу и горизонтальному плечу интерферометра.

Таким образом, как видно из приведенного анализа, скорость Земли в интерферометре Майкельсона вызывает изменение частоты пространственной волны при излучении и точно такое же по величине, но с обратным знаком, изменение частоты при приеме. Эти частотные (а следовательно и фазовые) сдвиги полностью компенсируют друг друга. В результате пришедшие на выход отраженные лучи как в горизонтальном, так и в вертикальном плече имеют одну и ту же частоту, равную частоте исходного луча. Этот результат не зависит от длины плеч интерферометра, их идентичности и угла разворота относительно вектора скорости Земли. Что и подтвердилось в эксперименте. Никакие повороты интерферометра не могли внести изменения в интерференционную картину.

Важно заметить также, что из результата, получаемого в опыте Майкельсона, не следует общепринятый вывод о независимости скорости света от скорости движения излучателя. Ввиду симметричности частотных сдвигов при излучении и приеме волны, результат опыта был бы одинаков при наличии любой такой зависимости. Движение излучателя действительно не оказывает влияния на скорость распространения волны света. Кинетическая энергия излучателя переходит в энергию колебательного процесса волны – изменяется ее частота. Кинетическая энергия движения приемника также переходит в кинетическую энергию колебательного процесса – изменяется частота принятого света. Однако, отсутствует механизм влияния скорости излучателя на скорость распространения световой волны. Это – природное свойство.

В традиционной трактовке опыта Майкельсона не была вскрыта физика влияния скорости Земли на формирование интерференционной картины. Считалось, что наличие скорости Земли вызывает изменение фазовой длины лучей, в то время, как видно из сказанного, влияние скорости Земли вызывает частотные (фазовые) сдвиги при излучении и приеме, которые будучи равными по величине и противоположными по знаку, компенсируют друг друга. Тем самым и обеспечивается результат, получаемый в опыте. Кроме того, допускалась отмеченная выше ошибка в представлении траектории лучей в вертикальном плече интерферометра в виде треугольника.

Физические основания теории относительности

Научная теория может давать новые правильные знания о природе. Это вытекает из того, что Природа логична, т.е. всё в ней охвачено причинно-следственными связями.

Наука-логика устанавливает правила перехода от известных связей, фактов, берущихся в качестве посылок, к новым фактам, новым знаниям, а математика – это концентрированная логика.

С учетом изложенных выше положений о природе света физику других экспериментов, якобы подтверждающих справедливость теории относительности, также легко объяснить в рамках “классической” физики.

Абсолютная система отсчета

“Первый постулат теории относительности утверждает, что все инерциальные системы отсчета равноправны, никакими оптическими опытами невозможно определить движение данной системы отсчета”. “ Понятие “абсолютного движения тела” как движение по отношению к “абсолютному” пространству Ньютона бессодержательно”. Этими и подобными утверждениями заполнены учебники физики, излагающие основы теории относительности [ Л 1-5 ]. Посмотрим, так ли все это?

Движение тела относительно, т.е. о его перемещении в пространстве можно говорить лишь в том случае, если указано, по отношению к чему происходит перемещение.

В обыденной жизни человек делает заключение о движении, опираясь на данные своих органов чувств – зрения, слуха, осязания, вестибулярного аппарата, определяющего положение тела в гравитационном поле и др. В технике, науке арсенал средств для определения движения расширяется – добавляются локационные средства – радио, гидроакустические, основанные на измерении частоты принимаемых сигналов; геодезические, астрономические, основанные на измерении углов и др.

Не трудно заметить, что вывод о наличии движения как человеком, так и техническими средствами делается по изменению того или другого наблюдаемого параметра сигнала, приносимого к наблюдателю полями – звуковым, электромагнитным (световым), гравитационным.

Все предметы, системы находятся в мировом пространстве, их движение происходит относительно этого пространства. Пространство же заполнено полями – излучениями звезд, галактик ( электромагнитными полями), гравитационными полями звезд, галактик и центров их вращений, а также возможно еще и другими, не известными нынешней науке, полями. Все известные поля имеют пространственную структуру – изменение в пространстве по определенному закону того или иного параметра поля. Так, напряженность гравитационных полей изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния до их центров, напряженность электромагнитного поля изменяется по гармоничному закону, образуя пространственную волну. Движение в мировом пространстве вызывает изменение наблюдаемого параметре поля, которое позволяет не только судить о наличии движения, но и определять его величину и направление.
Методика автономного определения вектора скорости любой системы по изменениям частоты принимаемого света от звезд, галактик приведена в [ Л.9 ] Рассмотрим принципиальную возможность определения вектора скорости. Как отмечалось выше, свет, излучённый звездой, галактикой образует пространственную волну.

Частота принимаемого света является частотой воздействия пространственной волны на приёмник. Она определяется длиной волны и величиной скорости взаимного перемещения волны и приёмника.

При наличии движения объекта (приемника) по направлению наблюдаемой звезды, (галактики) частота в принимаемом свете увеличивается при движении объекта к звезде и уменьшается при движении от звезды.

Вектор скорости объекта на направление наблюдаемой звезды пропорционален частотному сдвигу. Точка пересечения трёх плоскостей, проходящих через концы трёх таких векторов перпендикулярно направлениям на звёзды, является точкой конца вектора скорости объекта. С помощью математических расчётов находятся параметры этого вектора в выбранной системе координат. Для определённости в дальнейшем берётся прямоугольная система координат с началом в точке старта (начала движения) объекта.

При определении вектора скорости осуществляются следующие действия.

До начала движения:

После начала движения (старта):

• измеряют текущие значения частот от наблюдаемых звезд;
• находят смещения частот;
• вычисляют величины векторов скорости по направлениям наблюдаемых звезд;
• определяют проекции вектора скорости объекта на координатные оси;
• определяют величину модуля вектора скорости;

- определяют направляющие косинусы вектора скорости.

Задача определения вектора скорости решена.

“Нет ни одного понятия, относительно которого я был бы уверен, что оно остается незыблемым. Я даже не уверен, что нахожусь на правильном пути вообще”.

А. Эйнштейн в 70 лет, [Л.1, стр. 561].

Принятая для его объяснения модель расширяющейся Вселенной находится в прямом противоречии с существующим в Природе движением по круговым, эллиптическим орбитам, с наблюдаемыми рождениями космических объектов во всём пространстве и должна быть отброшена.

Изложенная в статье система взглядов на природу света позволяет объяснить физику результата опыта Майкельсона, получить строгое доказательство ошибочности физических посылок, взятых основанием теории относительности, найти истинные причины возникновения красного смещения спектров в излучениях звезд, галактик, не связанные с моделью разлетающейся Вселенной. Показать ошибочность. утверждений о невозможности обнаружения движения инерциальной системы при нахождении наблюдателя внутри нее. Прав Великий Ньютон – мировое пространство является абсолютной системой отсчета. Наличие полей, изменяющихся в пространстве по определенным законам, позволяет обнаруживать движение любых систем относительно мирового пространства и измерять параметры этого движения.

Литература