Плясовских Александр Петрович. Задача, которую решит школьник, но не решит доктор наук

Задача, которую решит школьник, но не решит доктор наук

д.т.н. А.П. Плясовских

Это вызывает шок. Предлагаем вниманию читателя задачу о длине движущегося тела. Парадокс состоит в том, что эту задачу могут решить школьники (и решить правильно!), но доктора наук - не могут. Прочитав статью, вы узнаете, почему доктора наук не могут решить эту задачу, и как на самом деле решить ее правильно.

Для цитирования: Плясовских, А. (2024). Задача о длине тела, которую может решить даже школьник, но не могут доктора наук. В научно-популярном изложении. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.12819103

Разве могут существовать такие задачи, которые может решить школьник, но не может решить доктор наук? Такие задачи существуют. И одну из них мы рассмотрим в этой статье. Это задача по физике для школьников старших классов. Эта задача по своей формулировке довольно проста. В школьных задачниках по физике есть гораздо более сложные задачи. Если вы предложите эту задачу нескольким старшеклассникам, они смогут решить ее, и решить правильно! Однако если эту же, по сути, задачу в слегка измененной формулировке дать доктору технических или физико-математических наук, то он с ней не справится. Не верите? Попробуйте найти доктора наук, предложите ему задачу, и вы убедитесь в том, что он не сможет решить ее.

В этой статье три части. В первой части изложена задача в формулировке для школьников. Во второй части та же задача представлена в том виде, в котором ее нужно предлагать докторам наук. В третьей части объясняется, как можно решить эту задачу с использованием теории аберрации, которая является альтернативой СТО (специальной теории относительности).

1. Задача о движущейся машине для школьников

По дороге на большой скорости едет автомобиль, длина которого 10 метров (рис. 1). Спереди и сзади автомобиля прикреплены два пистолета для пейнтбола. По сигналам синхронизированных часов пистолеты одновременно стреляют вниз на дорогу шариками с краской. Какое расстояние будет между пятнами краски на дороге при скорости автомобиля, равной 100 километров в час? (Размерами пятен краски можно пренебречь.)

Рис. 1. Чему равно расстояние между пятнами краски от шариков пейнтбола на дороге, если длина автомобиля равна 10 метров?

Практически любой школьник, посмотрев на рисунок и немного подумав, ответит, что расстояние между пятнами краски на дороге равно длине автомобиля, то есть в данном случае 10 метров. Забегая вперед, заметим, что это решение является совершенно правильным.

Введение к задаче в формулировке для докторов наук

Однако для докторов наук эта, в общем-то, простая для школьников задача, вызывает затруднения. Доктора технических и физико-математических наук знакомы с СТО. Из этой теории они знают, что при движении тела сокращаются в размерах. Длина движущегося автомобиля становится меньше по сравнению с его длиной, измеренной в неподвижном состоянии. Поэтому если в покое длина автомобиля равна 10 метров, то во время движения автомобиль сжимается, и расстояние между пятнами краски будет меньше. Как сильно уменьшается длина тела при его движении? В соответствии с СТО сокращение длины тела зависит от скорости его движения. Чем больше скорость, тем сильнее сжимается тело.

Метровая линейка, например, при движении со скоростью, равной 0,866 скорости света, сокращается в размерах примерно в два раза. Общая формула, выражающая сокращение длины движущегося тела, такова [1, c.18; 2, с. 27]:

Если, например, длина неподвижного тела равна 10 метров, и "Скорость" движения равна 0,866 скорости света, то

метров.

Именно поэтому, если теоретически автомобиль будет мчаться по дороге со скоростью 0,866 скорости света, то при синхронных выстрелах из пистолетов для пейнтбола расстояние между пятнами на дороге будет равно всего 5 метров (рис. 2).

Рис. 2. Длина автомобиля при движении сокращается: а) неподвижный автомобиль; б) тот же автомобиль при скорости движения равной 0,866 скорости света.

Однако затруднение у докторов наук вызывает не сокращение движущихся тел. С этим как раз все просто. Затруднение вызывает то, что движение автомобиля по дороге является относительным. С точки зрения расположенного неподвижно на дороге наблюдателя, дорога неподвижна, а автомобиль движется. Однако с точки зрения водителя, его автомобиль неподвижен, а дорога движется. А раз так, что с точки зрения водителя автомобиля полотно дороги должно сжаться, и поэтому расстояние между пятнами краски на дороге должно оказаться больше, чем 10 метров. Вот здесь то и возникает проблема. Со стороны наблюдателя на дороге расстояние между пятнами должно быть меньше десяти метров, а со стороны водителя это расстояние должно быть больше десяти метров.

Искушенный в СТО читатель может заметить, что земной шар, на котором располагается дорога с автомобилем, не является инерциальной системой отсчета.

Сформулируем задачу по-другому.

2. Задача о движущихся друг относительно друга телах для докторов наук

В далеком космосе расположены: длинная абсолютно твердая проволока, на которой имеется шкала длины (как на измерительной рулетке), а также рельс, длина которого в неподвижном состоянии равна 10 метров (рис. 3, а).

Рис. 3. Движение рельса и проволоки друг относительно друга.

Пусть рельс движется вдоль проволоки с некоторой скоростью. На концах рельса расположены синхронизированные часы и лазеры, которые по сигналам часов одновременно испускают два импульсных луча. Лазерные лучи оставляют две метки на проволоке.

С точки зрения наблюдателя, связанного с проволокой, проволока неподвижна, а рельс движется относительно проволоки (рис. 3, б). С точки зрения другого наблюдателя, связанного с рельсом, рельс неподвижен, а проволока движется относительно рельса (рис. 3, в).

Задача состоит в том, чтобы методами СТО (использовать другие методы запрещено) рассчитать расстояние между отметками лазера на проволоке при условии, что

-- Проволока неподвижна, рельс движется;

-- Рельс неподвижен, проволока движется.

Относительная скорость движения проволоки и рельса равна 0,866 скорости света. При такой скорости в соответствии с СТО длина движущихся тел сокращается вдоль линии движения в 2 раза.

После того, как лазеры оставили две метки на проволоке, проволока была транспортирована на Землю для независимого измерения расстояния между отметками лазера на шкале длины проволоки.

Какое расстояние между отметками лазера на проволоке зафиксируют исследователи на Земле?

При решении задачи запрещено вводить какие-либо другие тела, часы и системы отсчета, а также других наблюдателей. Запрещено изменять условия задачи.

Подсказка

Согласно СТО при движении рельса относительно проволоки (рис. 3, б) расстояние между отметками лазера можно найти по формуле

С точки зрения наблюдателей, расположенных на рельсе, проволока станет короче, она сожмется в продольном направлении ровно в 2 раза. Вместе с проволокой сожмется и шкала длины, нанесенная на проволоку. Это выглядит так, как будто на растянутой в 2 раза резиновой ленте нарисовали обычную шкалу длины, как на строительной рулетке, а потом резиновую ленту вернули в первоначальное состояние. При этом шкала на резиновой ленте сожмется в 2 раза.

Таким образом, при движении проволоки относительно рельса (рис. 3, в) расстояние между отметками лазера можно найти по формуле

При скорости, равной 0,866 скорости света эта формула приобретает вид

Решение

Решение задачи с использованием СТО приводит к результату:

-- при движении рельса относительно проволоки (рис. 3, б) расстояние между отметками лазеров равно 5 метров,

-- при движении проволоки относительно рельса (рис. 3, в) расстояние между отметками равно 20 метров.

Расчет одной и той же величины разными способами с помощью СТО приводит к разным, несовместимым друг с другом результатам.

Именно этот факт вызывает непреодолимые трудности при решении задачи о длине движущегося тела.

Обсуждение решений

Очевидно, что если два лазера, расположенные неподвижно на одном рельсе, одновременно делают только две отметки на проволоке, то с какой бы стороны мы ни рассматривали рельс и проволоку, этих отметок будет только две. Расстояние между этими отметками по шкале проволоки может быть только одно, с любой стороны. Однако при расчетах этого расстояния двумя разными способами с помощью СТО, мы получаем разные его значения, что совершенно невозможно.

Это подобно тому, как если бы при измерении высоты Эйфелевой башни с помощью барометра разными способами мы получали бы совершенно разные, несовместимые друг с другом значения, например, 100 и 400 метров. Это невозможно.

Заметим, что при увеличении скорости движения разница значений расстояния между отметками лазеров на шкале длины проволоки резко возрастает. Если скорость движения рельса относительно проволоки принять равной 0,9999 (4 девятки после запятой) скорости света, то расстояние между отметками лазеров при расчете первым способом будет равно 0,141 метров, при расчете вторым способом - 707,1 метров. При этой скорости значения расстояния между одними и теми же отметками, рассчитанные двумя разными способами, отличаются друг от друга в 5 000 (пять тысяч) раз! При скорости 0,9999999 (7 девяток после запятой) скорости света, значения расстояния между отметками отличаются уже в 5 000 000 (пять миллионов) раз.

Что можно было бы сказать о формулах расчета высоты Эйфелевой башни, если бы они при расчетах разными способами при одних и тех же исходных данных приводили к значениям, отличающимся друг от друга в миллионы раз?!!

3. О теории аберрации - первой альтернативной СТО теории, которая подтверждена экспериментально

Теория аберрации - это первая альтернативная СТО теория, которая подтверждена двумя экспериментами [3-7]. Один из этих экспериментов проведен коллективом 100 ученых и инженеров в г. Санкт-Петербурге в 2022 году [8, 9]. Научная публикация об этом эксперименте по версии "международного реестра достижений и рекордов" получила звание "Достояние нации" [10-12]. Кроме того, достоверность Теории аберрации подтверждается результатами другого эксперимента, проведенного учёными Национального института стандартов и технологий NIST в Боулдере (США), которые в течение 14 лет наблюдали за самыми точными часами на нашей планете [13, 14].

Наиболее полно теория аберрации изложена в монографии [3].

Сокращенное изложение теории аберрации представлено в работе [6].

Кроме того, опубликованы версии научно-популярного изложения теории аберрации [4, 7].

Работы, посвященные теории аберрации можно приобрести на литрес, или найти в поисковых системах интернета по ключевым словам "Плясовских, теория аберрации, альтернатива СТО".

С перечнем научных работ в русскоязычном пространстве можно познакомиться на сайте https://elibrary.ru , набрав в поисковой строке фамилию автора �Плясовских А П� и ключевые слова "теория аберрации", "альтернатива СТО", "аберрация".

Решение задачи о длине тела с помощью теории аберрации

В теории аберрации различают истинные размеры тел и их наблюдаемые размеры. Истинные размеры тел при их движении не меняются. Поэтому в задаче если истинная длина рельса была равна 10 метров, то и расстояние между отметками лазеров на проволоке точно также равно 10 метров.

Аналогичным образом, истинная длина автомобиля при его движении по дороге остается неизменной. Школьники, сказавшие, что расстояние между пятнами краски на дороге будет равно длине автомобиля, то есть 10 метров, будут совершенно правы.

Заключение

Итак, в статье приведена простая по виду задача, которую решит школьник, но которая не поддается решению докторам физико-математических и технических наук. Изюминка задачи состоит в том, что ее следует решать методами СТО, однако при использовании СТО возникают противоречия, которые объяснить никто не может. При скорости движения, близкой к скорости света, рассчитанные разными способами значения расстояния между одними и теми же отметками лазеров на шкале длины проволоки могут отличаться друг от друга в миллионы раз! Это подобно тому, как если бы расчеты высоты Эйфелевой башни разными способами приводили бы к значениям, которые отличаются друг от друга в миллионы раз.

В то же время эта задача легко поддается решению с помощью теории аберрации - первой альтернативной СТО теории, которая подтверждена экспериментально. Согласно СТО, движущиеся тела сокращаются в размерах (вдоль линии движения). Согласно теории аберрации истинные размеры движущегося тела являются точно такими же, как и истинные размеры этого же неподвижного тела. Следует при этом отличать наблюдаемые размеры тела от его истинных размеров. Наблюдаемые размеры тела зависят от его движения относительно наблюдателя. Истинные размеры тела не зависит от его движения.

Список литературы

-- Эйнштейн А. К электродинамике движущихся тел // Собр. науч. тр. - Т. 1. - М.: Наука, 1965. - С. 7-35.

-- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Учеб.пособ.: Для вузов. В 10 т. Т. 2. Теория поля. - 7-е изд. испр. - М.: Наука, 1988. 512 с.

-- Плясовских А. П. Теория аберрации. Первая теория, альтернативная специальной теории относительности [Электронный ресурс]. - М.: Знание-М, 2023. - 503 с. -ISBN 978-5-00187-483-6

-- Плясовских А. П. Теория аберрации - первая теория, альтернативная специальной теории относительности: популярное изложение: [Электронный ресурс] / А. П. Плясовских. - М.: Знание-М, 2023. - 55 с. - ISBN 978-5-00187-493-5

-- Плясовских Александр Петрович. (2023). Теория аберрации - первая теория, альтернативная специальной теории относительности. Популярное краткое изложение. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.8150872

-- Плясовских Александр Петрович. (2023). Теория аберрации - первая теория, альтернативная специальной теории относительности. Сокращенное изложение. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.8151586

-- Плясовских Александр Петрович. (2023). Теория аберрации. Научно-популярное изложение. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.8250637

-- Абдульманов Т.М. и другие. Эксперимент по измерению наблюдаемого темпа хода движущихся часов //Автоматика и программная инженерия. 2022, !4(42) URL: http://www.jurnal.nips.ru/sites/default/files/AaSI-4-2022-4.pdf

-- Plyasovskikh A. P. Eshmuradov D. E. Experiment on measuring the observed rate of a moving clock // International Scientific Journal "Science and Innovation". Series A. Volume 2 Issue 3. 24.03.2023. - Р. 169-188. URL: http://scientists.uz/view.php?id=4089https://doi.org/10.5281/zenodo.776773

-- Российские ученые опровергли специальную теорию относительности Эйнштейна https://bloknot.ru/nauka/rossijskie-ucheny-e-oprovergli-spetsial-nuyu-teoriyu-otnositel-nosti-e-jnshtejna-1061085.html

-- Российские ученые опровергли специальную теорию относительности Эйнштейнаhttps://www.ecopravda.ru/nauka/rossijskie-uchenye-oprovergli-spetsialnuyu-teoriyu-otnositelnosti-ejnshtejna/

-- Ученые из России опровергли специальную теорию относительности Эйнштейна https://actualnews.org/exclusive/458600-uchenye-iz-rossii-oprovergli-specialnuju-teoriju-otnositelnosti-jejnshtejna.html

-- Плясовских, А. П. Точнейший эксперимент, опровергающий специальную теории относительности // Современные научные исследования и инновации. 2023. ! 9 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2023/09/100840 (дата обращения: 30.09.2023).

-- Плясовских, А. П. Эксперимент, опровергающий специальную теорию относительности // Наука и инновации - современные концепции: сборник научных статей по итогам работы Международного научного форума, Москва, 05 октября 2023 года. - М.: Инфинити, 2023. - С. 107-111. https://elibrary.ru/download/elibrary_54673816_25635964.pdf

Плясовских Александр Петрович

д.т.н., профессор, Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации.

Послесловие. Представленную в этой статье задачу можно целиком или фрагментами без каких-либо ограничений размещать в интернете, свободно перепечатывать и распространять любым законным способом.

Единственное условие: нужно указать ссылку на первоисточник с указанием автора задачи: Плясовских, А. (2024). Задача о длине тела, которую может решить даже школьник, но не могут доктора наук. В научно-популярном изложении. Zenodo.

https://doi.org/10.5281/zenodo.12819103

Книги Плясовских А.П. по теории аберрации на литрес: https://www.litres.ru/author/a-p-plyasovskih

Оставить комментарий © Copyright Плясовских Александр Петрович (al.plyasovskih@yandex.ru) Размещен: 27/07/2024, изменен: 27/07/2024. 20k. Статистика. Статья: Естествознание Иллюстрации/приложения: 8 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:
Аннотация: Это вызывает шок. Предлагаем вниманию читателя задачу о длине движущегося тела. Парадокс состоит в том, что эту задачу могут решить школьники (и решить правильно!), но доктора наук - не могут. Прочитав статью, вы узнаете, почему доктора наук не могут решить эту задачу, и как на самом деле решить ее правильно.

Плясовских Александр Петрович : другие произведения.

Задача, которую решит школьник, но не решит доктор наук

Задача, которую решит школьник, но не решит доктор наук