Комментарий | 0

Фокус-покус, или Движущийся поезд как тело отсчета

Антон Рай

 

Мысленный эксперимент Галилея 1632 года в трактате "Диалоге касательно двух главных мировых систем". Корабль движется с постоянной скоростью влево. Рыба остаётся неподвижной относительно скорости Земли.  Галилей роняет мячик во время t1, который касается пола в t2. Положение рыбы изображает оба момента времени.

 

 

1. 5 марта в журнале «Топос» вышла моя статья «Движусь ли я относительно поезда, если поезд движется, а я стою на месте». За выходом статьи последовала обстоятельная дискуссия[1], которая, с одной стороны, укрепила меня на занятых мною позициях, но с другой – заставляет меня сделать некоторые существенные уточнения. Уточнения эти будут касаться все того же поезда, движущегося относительно все того же неподвижного человека, стоящего возле все той же железной дороги. 

2. Надо сказать, что в первых редакциях статьи я отдельно рассматривал случай, когда мы принимаем за тело отсчета движущийся поезд, и относительно этого тела отсчета человек возле железной дороги действительно приходит в движение (иллюзорное, разумеется) – но затем я оставил это абсурдное предприятие, так как тело отсчета по определению не движется. Отсюда мне казалось, что вовсе не требуется проговаривать возможность ситуации, когда за тело отсчета берется движущийся поезд.  Но практика обсуждения показала, что этот случай все же требует отдельного рассмотрения – более того, обсуждение показало, что именно этот момент люди с развитым физическим мышлением понимают хуже всего. Они говорят попросту так: «А кто может помешать нам взять поезд за тело отсчета?».  «Но как же, – возражаю им я, – ведь поезд движется». «Поезд движется в системе отсчета «Земля», – отвечают физики, – а в СО «поезд» он по определению неподвижен. Мы просто берем поезд и помещаем его в точку начала координат (распространяя систему координат сколь угодно далеко от поезда), и именно в этой системе определяем координаты всевозможных объектов. Соответственно, неподвижный в СО «Земля» человек возле железной дороги в СО «поезд» будет двигаться – его координаты будут меняться». 

3. Проблема физиков состоит в том, что они по привычке воспроизводят всякую систему отсчета от тела отсчета и, соответственно, называют СО по имени тела отсчета, – но на деле всякое тело отсчета оказывается телом отсчета в какой-то другой системе отсчета – вот у физиков и получается дублирование систем отсчета, так что движущийся в СО «Земля» поезд одновременно может покоиться в СО «поезд»; на самом же деле СО Земля – это собственно планета Земля, превращенная в систему координат, а СО поезд – поезд, превращенный в систему координат (а не находящийся в точке начала координат). Земные объекты находятся вне СО поезд, сам же поезд, если он неподвижен, может быть телом отсчета в СО Земля (в этой ситуации он действительно оказывается в точке начала координат). Это если мы рассматриваем ситуацию корректно. При некорректном рассмотрении у нас оказывается, что СО «поезд» и СО «Земля» совпадают (точнее, СО «поезд» включает в себя Землю, как один из объектов во Вселенной, но вообще-то система координат распространяется от поезда как угодно далеко; Землей тут дело не ограничивается), и при этом в СО «поезд» движущийся по Земле поезд неподвижен, а вот неподвижные на Земле объекты приходят в движение (их координаты меняются).  Проблема такого дублирования, однако, состоит в том, что движение человека в СО «поезд» на деле оказывается его движением в СО «Земля» – ведь координаты человека все равно меняются на Земле – точнее, в движущейся по Земле вместе с поездом системе координат. Но на Земле человек покоится, – следовательно, его движение, установленное в псевдо-СО «поезд», иллюзорно.

4. Возникающие затруднения с введением псевдо-СО «поезд» (с поездом, который движется по Земле, но неподвижен в СО «поезд») можно продемонстрировать и еще более наглядно. Представим себе две ситуации.

Ситуация номер 1.  А давайте сделаем то, что, как согласны и все физики, делать никак нельзя, а именно посчитаем движущийся в системе отсчета «Земля» поезд телом отсчета в этой системе. Все согласны с тем, что так нельзя делать – и все-таки мы сделаем это. Что же у нас получится? Все покоящиеся в системе «Земля» объекты придут в движение – их координаты начнут определенным образом меняться по отношению к движущемуся поезду, по произволу сочтенного нами неподвижным.

Ситуация номер 2. А теперь давайте сделаем то, что, как я считаю, делать нельзя, а как считают физики – делать можно, а именно превратим поезд в систему отсчета, причем, согласно логике физиков, это означает, что мы определяем координаты находящихся вне поезда объектов в системе координат, движущейся вместе с поездом. Поезд тогда покоится в системе отсчета «поезд». А что происходит с координатами земных объектов? РОВНО ТО ЖЕ САМОЕ, ЧТО И В ПЕРВОМ ПРИМЕРЕ. Ровным счетом ничего не изменилось – координаты неподвижных земных объектов начнут меняться тем же самым образом, что и в ситуации номер один.

Но в этом и нет ничего удивительного, потому что ситуации эти совершенно тождественные; вся разница между ними состоит в том, что в первой ситуации движущийся поезд был вполне корректно назван некорректным телом отсчета в системе отсчета «Земля», а во второй – некорректно назван корректной системой отсчета «поезд». А поезд действительно может быть системой отсчета (как и любой другой объект – все равно, движется он или покоится), но только поезд, рассматриваемый так сказать, сам в себе, вместе со всем своим содержимым – пассажирами, скамейками и прочим.  

5. Итак, чтобы установить псевдо-движение неподвижного на Земле человека, надо ввести псевдо-систему отсчета, – с телом отсчета, движущимся по Земле, – а для этого надо попросту переименовать ту систему отсчета, в которой движется объект, относительно которого теперь будет устанавливаться движение или покой других объектов, и назвать ее по имени тела отсчета. Назовите СО «Земля» СО «поезд», и движущийся поезд мгновенно станет неподвижным! Очень удобно! Это переименование (например, СО «Земля» в СО «поезд») – не более чем фокус, совершенно неосознанно, но постоянно демонстрируемый физиками для того, чтобы с чистой совестью принимать за тела отсчета движущиеся объекты. Чтобы опровергнуть это утверждение, вам, господа физики, совершенно необходимо отыскать какую-то разницу в двух приведенных выше ситуациях – но как вы ее отыщите, я не представляю, – да это и невозможно.

6. Подведем итог. СО, называемая по имени тела отсчета – совершенно неоправданная абстракция. Объекты, координаты которых устанавливаются в такой СО, движутся или покоятся в системе координат, рассматриваемой как конкретный физический объект, коим она, разумеется, не является. Пассажир возле железной дороги стоит на Земле, а не движется в системе координат, исходящей от поезда. Координаты человека на Земле определяются в системе координат, мысленно соединенной с Землей. Система координат всегда должна быть соединена с каким-то физическим объектом – иначе мы должны будем считать ее саму физическим объектом. На деле же этот конкретный физический объект всегда подразумевается, и именно он-то и является корректной системой отсчета, а псевдо-система отсчета является корректным или некорректным телом отсчета в этой системе (в зависимости от того, движется тело или покоится).

 

[1] С дискуссией вы можете ознакомиться по ссылке: https://antonrai.livejournal.com/180320.html?view=comments#comments

 

Необходимо зарегистрироваться, чтобы иметь возможность оставлять комментарии и подписываться на материалы

X
Загрузка
DNS