Цитата: El Selenita от 22.04.2020 20:45:50Я думаю, обсуждение СТО здесь - глубокий офтоп, поэтому не хочу даже начинать разбирать детали. Если очень кратко, то согласно вашему пониманию СТО отражённый луч должен отклоняться одновременно во всех направлениях на почти любые расстояния. Потому как существует бесконечное количество систем отсчёта, и в каждой системе отсчёта луч, согласно вашему пониманию СТО, должен двигаться по-разному. Относительно Солнца - на 90 километров влево, относительно Юпитера (Земля ведь движется относительно Юпитера) на сколько-то там километров вправо, относительно Альфы Центавра - на сколько там десятков километров вверх, а относительно тау Кита - вниз. То есть согласно согласно вашему пониманию СТО луч должен отклоняться во все стороны на любое количество километров (в пределах 900 тыс. км, если считать, что время пролёта туда-назад 3 секунды).
У этого парадокса есть три разных решения:
1) Ваше понимание СТО неверно. Этот вариант мне кажется непротиворечивым.
2) СТО неверна, и вы указали на её ошибку. Этот вариант, на мой взгляд, противоречит здравому смыслу.
3) Ваше понимание СТО верно, луч действительно отражается во все стороны в пределах сферы радиусом 900 тыс. километров, и поэтому-то он и попадает в телескоп на Земле: ведь всегда найдётся такая система отсчёта, относительно которой Земля движется ровно с той скоростью и в том направлении, чтобы луч в неё попал. Этот вариант противоречит закону сохранения энергии.
Мой выбор за первым вариантом, но обсуждать детали здесь я точно не хотел бы, да и не позволят.
Не соглашусь с мнением El Selenita, что обсуждение совместимости известной процедуры лоцирования УО на Луне и второго постулата СТО - оффтопик, так как в этом обсуждении ставится вопрос о том, могли ли ученые получить значимые результаты и правильно их интерпретировать, не учитывая требования СТО к процессу лоцирования УО на Луне. На мой взгляд, El Selenita, единственный из форумчан физик и астроном в одном лице, первым усмотрел, какие бездны открываются при обсуждении этого вопроса и поспешил "уйти в закат" под предлогом оффтопичности темы дискуссии
К сожалению, другие форумчане (sharp89, pmg, ленивый черепах), попытавшись поучаствовать в дискуссии, также, впрочем, как В.Насенник, профессионально занимающийся вопросом истории лоцирования Луны, по моему мнению, несколько неверно представляют себе процесс распространения эл-магнитных волн лазерного импульса в вакууме в процессе лоцирования Луны (прошу прощения, если это не так, ни в коей мере не хотел никого задеть). Я попробую представить свое объяснение, тем более, я, как мне представляется, придумал очень неплохую аналогию для этого, которая будет, смею надеяться, небезынтересна и другим, тем более, я нигде ее раньше не встречал в литературе, даже популярной.
Обычно в качестве волн рассматривают только сферические, распространяющиеся во все стороны, что приводит к затруднению понимания некоторых моментов, так как возникает необходимость учета других эффектов, но рассмотрение вопроса на примере направленных волн лазерных импульсов, надеюсь, в какой-то мере будут проще для понимания.
Наше обыденное представление о возможности лоцирования Луны лазером, проистекает из того факта, что мы, ориентируясь на свой здравый смысл, представляем себе процесс испускания лазерного импульса похожим на выстрел направленным потоком снарядов (фотонов) из пушки в направлении Луны. Снаряды, разумеется, пока лежат в ящике и снаряжаются в орудие, продолжают двигаться вместе с Землей по орбите вокруг Солнца, приобретая скорость Земли. Предположим, упрощая, что Луна при этом находится перпендикулярно вектору движения Земли по орбите вокруг Солнца и движется немного отставая от Земли.
Этот процесс пытался иллюстрировать sharp89, когда придумал свой мысленный эксперимент, в котором два звездолета, летя параллельно с околосветовой скоростью обмениваются сигналами лазера между собой. Но он не учел, что электромагнитные волны распространяются в вакууме, примерно также, как звуковые в воздухе, и два летящих параллельно на сверхзвуке самолета (сверхзвук здесь только для упрощения рассмотрения ситуации, так как без сверхзвука эффект допплера приведет к тому, что звук, достигший другого самолета будет иным по частоте, чем испущенный) не смогут обмениваться звуковыми сигналами, поскольку скорость распространения звуковых колебаний не зависит от скорости источника колебаний, а лишь от свойств среды. Именно поэтому самолет может обогнать звук собственных двигателей.
Но ситуация с распространением электромагнитных волн сильно сложнее (или проще, кому как). Электромагнитная волна лазерного импульса (для случая с одним фотоном), распространяющаяся в вакууме, представляет собой взаимно перпендикулярную поперечную электро- и магнитную волну, распространяющуюся со скоростью C в направлении импульса. Отличие поперечной волны от продольной (пример продольных волн - это волны от камня, брошенного в воду, если смотреть на них сверху), в том, что колебания идут перпендикулярно вектору распространения волны.
А теперь представим себе, что по двум дорогам, параллельно одна напротив другой^ с разной скоростью, слева направо едут две машины ("Земля" и "Луна" в нашем примере), Луна немного отстает и нагоняет Землю, а между ними расположена станина бесконечного ткацкого стана, с неподвижными натянутыми нитями тканевой основы, так что нити протянуты между дорог по всей ширине, таким образом, что установленные на машинах молоточки могут ударять по одной (или целой куче нитей), что отклоняет нити от среднего положения, а порожденная ударом поперечная волна распространяется от начала нити к ее концу со скоростью C. Автоматическое отражение волны от другого конца нити пренебрежимо мало и не принимается в расчет. На каждой машине также имеется приемник, который может фиксировать отклонение, то есть приходящую волну от нити, по которой был сделан удар молоточком, если она находится перед приемником в момент проезда машины. Нити в моей аналогии изображают собой возможные векторы распространения электромагнитных лазерных импульсов от Земли к Луне и обратно. В какой-то момент времени на машине Земля ударяют молоточком по нити (испускают лазерный импульс), причем с таким упреждением, чтобы к моменту, как машина Луна будет проезжать мимо своего конца этой нити, волна дошла со скоростью C (за 1,5 сек) до нее и приемник на ней мог зафиксировать приход волны (отклонение нити). Колебание нити изображает распространение электромагнитной волны от Земли к Луне и обратно (только электрической или только магнитной составляющей, но это несущественно). Как только приемник на машине Луна, проверяющий отклонение нити, зафиксировал его, то есть зафиксировал приход электромагнитной волны от лазерного импульса с Земли, он ударяет молоточком по этой же нити (по той же самой нити, что важно, так как УО отражает сигнал ровно в том же направлении, откуда он пришел), чтобы отправить поперечную волну колебаний нити - отраженный сигнал к машине Земля. Через 1,5 секунды отраженное колебание нити достигнет конца нити, который обращен к машине Земля, но не приемника на ней, так как за время прохождения колебания по нити к Луне и обратно, Земля сместится вправо на расстояние, 2*1,5сек*скорость_движения_машины_Земля, и приемник на машине Земля просто не увидит отклонения нити от возвращенного колебания и не зафиксирует приход отраженного импульса, так как эта нить осталась далеко левее приемника на машине Земля.
Выше кратко изложен принцип распространения электромагнитной волны направленного лазерного импульса между Землей и Луной с привлечением аналогии с натянутыми нитями. Аналогия с нитями ткацкого стана иллюстрирует тот факт, что поток фотонов, испускаемый лазером, не получает никакой горизонтальной составляющей скорости Земли, (то есть не зависит от скорости источника колебаний, в точном соответствии с законами распространения эл.-магнитных волн, устанавливаемых вторым постулатом СТО), также как поток отраженных от Луны фотонов не получает горизонтальной составляющей скорости Луны, и, не сможет попасть в телескоп в приемной обсерватории на Земле. Так как пятно луча на Луне, хоть и достигнет 25 км диаметра из-за расхождения луча лазера, а отраженный луч от УО, хоть и рассеется также до диаметра 25 км попадет на Землю сильно левее (на 90 км - учитывая скорость движения Земли 30 км/cек) обсерватории и приемного телескопа в ней.
Именно об указанной ситуации говорит второй постулат СТО - скорость света не зависит от скорости источника, то есть, луч лазера, испускаемый с движущейся машины (Земли), не будет иметь горизонтальной составляющей скорости. Конечно, ученые, когда доказывали второй постулат СТО (опыты Ремера, Брэдли,Физо, Майкельсона и др.), рассматривали только продольную составляющую скорости источника (и фиксировали независимость скорости света от скорости движения источника), а не полный вектор скорости источника, но вряд ли, думаю, найдется тот, кто поставит под сомнение второй постулат только на этом основании