Итак, если уравнения Блохинцева неверны, где же в них ошибка? Вот здесь:
Переход от одной инерциальной системы отсчета к другой осуществлен неверно (это не ошибка Блохинцева, это фундаментальная ошибка всей физики). Дело в том, что функция φ должна зависеть не только от переменных (x, y, z, t), но и от координат источника (ξ, η, ζ, ԏ):
φ = φ(x, y, z, t, ξ, η, ζ, ԏ).
Это неважно, что переменные (ξ, η, ζ, ԏ) можно выразить через (x, y, z, t):
ξ = X(t) по оси х
η = Y(t) по оси у
ζ = Z(t) по оси z
ԏ = t
Как я объяснял
на первой странице ветки:
Если источник движется по прямой линии, то оси координат можно выбрать так, чтобы движение происходило только по оси x, а η и ζ в любой момент времени были равны нулю. Тогда их можно исключить из рассмотрения и остаются только x, y, z, ξ, t, ԏ. Если, далее, источник движется с постоянной скоростью v₀, мы можем выразить ξ через ԏ: ξ = v₀ԏ. Это, однако, не позволит нам избавиться и от ξ тоже, поскольку ξ остается переменной. Избавиться можно только от тех переменных, которые в любой момент времени равны нулю или константе. Таким образом, минимальное количество пространственных координат для описания источника, движущегося по прямой линии, должно быть 4, а временных координат – 2. Сейчас я хочу обратить ваше внимание на то, что здесь дело не в том, что можно выбрать оси координат так, чтобы избавиться от каких-то пространственных координат. Дело в том, что
все эти 6 пространственных координат (x, y, z, ξ, η, ζ) принадлежат одной и той же системе отсчета. Остановитесь и подумайте над этой фразой. Это то, чего не понимает физика – ни классическая, ни релятивистская. Более того –теория относительности родилась на свет, в сущности, именно из-за этой ошибки (не только – есть и другие ошибки, но эта одна из важнейших).
Давайте разберемся, как же следует правильно переходить из одной инерциальной системы отсчета в другую (не связанную с источником). Обозначим пространственные координаты системы отсчета, где среда покоится, как (x₀, y₀, z₀, ξ₀, η₀, ζ₀), а некой движущейся системы отсчета – как (x₁, y₁, z₁, ξ₁, η₁, ζ₁). Для простоты, выберем оси (x₁, y₁, z₁, ξ₁, η₁, ζ₁) параллельными осям (x₀, y₀, z₀, ξ₀, η₀, ζ₀). Пусть вторая СО движется относительно покоящейся СО со скоростью
v₁ с компонентами (v₁₁, v₁₂, v₁₃) по осям (x₀, y₀, z₀). Временные координаты t и ԏ одинаковы для обеих систем отсчета (то есть мы не вводим отдельно t₀, ԏ₀ и t₁, ԏ₁).
Переход из одной системы отсчета в другую осуществляется следующим образом:
x₁ = x₀ – v₁₁ԏ + C₁
y₁ = y₀ – v₁₂ԏ + C₂
z₁ = z₀ – v₁₃ԏ + C₃
ξ₁ = ξ₀ – v₁₁ԏ + C₄
η₁ = η₀ – v₁₂ԏ + C₅
ζ₁ = ζ₀ – v₁₃ԏ + C₆
где C₁, C₂, C₃, C₄, C₅, C₆ – некие константы. Чтобы они не мешались, примем их все равными нулю. Это не принципиально, а загромождать уравнения не стоит.
Тогда обратный переход:
x₀ = x₁ + v₁₁ԏ
y₀ = y₁ + v₁₂ԏ
z₀ = z₁ + v₁₃ԏ
ξ₀ = ξ₁ + v₁₁ԏ
η₀ = η₁ + v₁₂ԏ
ζ₀ = ζ₁ + v₁₃ԏ
Вместо
будет
φ(x₀, y₀, z₀, ξ₀, η₀, ζ₀, t, ԏ) = φ(x₁ + v₁₁ԏ, y₁ + v₁₂ԏ, z₁ + v₁₃ԏ, ξ₁ + v₁₁ԏ, η₁ + v₁₂ԏ, ζ₁ + v₁₃ԏ, t, ԏ)
Повторяя манипуляции Блохинцева, получим:
∂φ/∂x₀ = ∂φ/∂x₁ ∂φ/∂y₀ = ∂φ/∂y₁ ∂φ/∂z₀ = ∂φ/∂z₁
∂φ/∂ξ₀ = ∂φ/∂ξ₁ ∂φ/∂η₀ = ∂φ/∂η₁ ∂φ/∂ζ₀ = ∂φ/∂ζ₁
И то же самое для вторых производных:
∂²φ/∂x₀² = ∂²φ/∂x₁² ∂²φ/∂y₀² = ∂²φ/∂y₁² ∂²φ/∂z₀² = ∂²φ/∂z₁²
∂²φ/∂ξ₀² = ∂²φ/∂ξ₁² ∂²φ/∂η₀² = ∂²φ/∂η₁² ∂²φ/∂ζ₀² = ∂²φ/∂ζ₁²
С частной производной по времени несколько сложнее:
∂φ/∂t = ∂φ/∂ԏ - v₁₁(∂φ/∂x₁) - v₁₂(∂φ/∂y₁) - v₁₃(∂φ/∂z₁) - v₁₁(∂φ/∂ξ₁) - v₁₂(∂φ/∂η₁) - v₁₃(∂φ/∂ζ₁)
Я ранее уже писал, что поскольку x и ξ, y и η, z и ζ, t и ԏ всегда встречаются парами:
f = f(x - ξ, y - η, z - ζ, t - ԏ),
то нетрудно убедиться, что
Df = (∂f/∂x)(dx – dξ) + (∂f/∂y)(dy – dη) + (∂f/∂z)(dz – dζ) + (∂f/∂t)(dt – dԏ)
Хотя это очень просто, на всякий случай, я объясню, почему это так.
Допустим, у нас есть функция f от двух переменных p и s, причем в уравнении фигурирует именно их разность: f = f(p – s). Например, f = (p – s)³, или f = ln²(p – s), или f = sin²(p – s), и т.д.
Введем замену переменных: q = p – s. А теперь заметим, что частные производные ∂f/∂p и ∂f/∂s можно выразить через производную df/dq следующим образом:
∂f/∂p = (df/dq) (∂/∂p) (p – s) = df/dq
∂f/∂s = (df/dq) (∂/∂s) (p – s) = – df/dq
Что означает, в то же время, что
∂f/∂p = – ∂f/∂s
Итак, если мы запишем уравнение
∂φ/∂t = ∂φ/∂ԏ - v₁₁(∂φ/∂x₁) - v₁₂(∂φ/∂y₁) - v₁₃(∂φ/∂z₁) - v₁₁(∂φ/∂ξ₁) - v₁₂(∂φ/∂η₁) - v₁₃(∂φ/∂ζ₁)
как
∂φ/∂t = ∂φ/∂ԏ - v₁₁(∂φ/∂x₁ + ∂φ/∂ξ₁) - v₁₂(∂φ/∂y₁ + ∂φ/∂η₁) - v₁₃(∂φ/∂z₁ + ∂φ/∂ζ₁)
и произведем замены
∂φ/∂x₁ = – ∂φ/∂ξ₁
∂φ/∂y₁ = – ∂φ/∂η₁
∂φ/∂z₁ = – ∂φ/∂ζ₁
то это уравнение сокращается до
∂φ/∂t = ∂φ/∂ԏ
Далее, аналогично, легко получить
∂²φ/∂t² = ∂²φ/∂ԏ²
Что, собственно, и следовало ожидать, поскольку
волновое уравнение, как и Второй Закон Ньютона, должно быть инвариантно относительно преобразований Галилея.
Здесь есть один нюанс. То, что сказано выше, относится к любой инерциальной системе отсчета – кроме системы отсчета движущегося источника. Потому что координаты (ξ₁, η₁, ζ₁) в этой системе отсчета равны нулю. Источник находится в начале координат и он, по определению, неподвижен. Это, в принципе, понятно и без всяких преобразований, но можно написать и их (в обозначениях Блохинцева):
ξ₀ = X(t)
η₀ = Y(t)
ζ₀ = Z(t)
x₁ = x₀ – X(t)
y₁ = y₀ – Y(t)
z₁ = z₀ – Z(t)
ξ₁ = ξ₀ – X(t) = 0
η₁ = η₀ – Y(t) = 0
ζ₁ = ζ₀ – Z(t) = 0
Как же так? В всех остальных системах отсчета, мы имели 6 пространственных координат, а в системе отсчета источника – только 3? Куда же делись эти пространственные координаты?
Эй, источник, координаты лишние есть? А если найду? Ты с какой системы отсчета?Главное различие между СО покоящейся среды и СО движущегося источника заключается в том, что в СО источника есть встречный ветер со скоростью –v₁ и с компонентами (–v₁₁, –v₁₂, –v₁₃), который сносит все волны. В двух словах, именно в этом ветре и «спрятались» наши исчезнувшие координаты (ξ₁, η₁, ζ₁). Число переменных остается тем же. Подробно разбирать этот вопрос я сейчас не хочу. Сначала нам надо будет получить «правильное» волновое уравнение (точнее, то, что я считаю правильным). Но до этого нам надо будет проделать еще длинный путь.
Можно, конечно, заметить, что в любой другой движущейся СО ветер тоже есть, но есть и координаты (ξ₁, η₁, ζ₁). Но это-то как раз не проблема. Это аналогично тому, что, в зависимости от выбора направлений осей координат, вы можете описать прямую линию в одномерном пространстве, двухмерном или трехмерном. «Лишние» переменные возникают всегда, если направления осей и т.п. выбраны не самым оптимальным образом.
Подведем некоторый итог. Я постарался показать, что сжатие в γ раз возникает из-за того, что, во-первых, вместо полной функции φ(x, y, z, ξ, η, ζ, t, ԏ) используется единичная функция φ(x, y, z, t). Во-вторых, переход из одной инерциальной системы отсчета в другую осуществляется неправильно: должен быть переход от координат (x₀, y₀, z₀, ξ₀, η₀, ζ₀) к (x₁, y₁, z₁, ξ₁, η₁, ζ₁), а не от (x, y, z) к (ξ, η, ζ).
Это не ошибки только Блохинцева – это заложено в фундаменте физики, «спрятано» в ее математическом аппарате. Точно те же ошибки привели в свое время к выводу преобразований Лоренца, которые, напомню, были получены в рамках классической физики, без всяких постулатов о постоянстве скорости света во всех инерциальных системах отсчета и прочих философских интерпретаций полученных формул.
Мы получили очень важный результат: мы увидели, что преобразования Лоренца не вытекают из постулата об ограничении скорости движения материальных тел скоростью света, не вытекают они даже и из уравнений Максвелла. Потому что совершенно аналогичные уравнения были получены Блохинцевым для звуковых волн, которые никак не связаны с электромагнетизмом, а их скорость в миллион раз меньше скорости света. Преобразования Лоренца и Блохинцева вытекают из одного источника – из самых основ математики физики.
Блохинцев, вероятно, честно проделал те же самые математические манипуляции, к которым он привык в электродинамике, теории относительности, квантовой механике, – и получил тот же самый результат. Он, впрочем, остановился в полушаге от замедления времени у движущегося источника, но да ладно, простим ему это. Nobody’s perfect.
Отредактировано: Yuri Rus - 21 ноя 2019 03:26:21