МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МЮОНОВ ПРИ ПОМОЩИ ЦЕЗИЕВЫХ ЧАСОВ

На Астрофоруме регулярно приводят результат замедления быстродвижущихся в ускорителе мюонов как экспериментальное подтверждение СТО, т. е. если время жизни неподвижного мюона определено 2,2 мкс (микросекунды), то для движущегося в ускорителе мюона время жизни было экспериментально определено равным 26,4 мкс. Что соответствует гамма-фактору  \(\gamma=12\) и скорости  V=298956518,6 м/сек.

В этой работе представлен мысленный эксперимент, в котором на схемах ниже для большей наглядности были представлены модели, в которых вместо мюонов рассматриваются цезиевые часы, в которых вкачестве периодического процесса используются собственные колебания, связанные с процессами, происходящими на уровне атомов или молекул.

Рисунок 1. Начальный момент

На рисунке 1 изображена неподвижная  ИСО_уск  ускорителя и цезиевые часы Д, Н и У, где часы Н– имитируют неподвижный в ускорителе мюон, часы Д – имитируют мюон, движущийся в ускорителе со скоростью V, и часы У– неподвижно установлены в начале координат ИСО_уск .

Предварительно все часы остановлены и установлены на ноль, т. е. \(t_0=t_0^У=t_0^Н=t_0^Д=0\) . Когда движущиеся часы Д поравняются с началом координат ИСО_уск часы Д, Н и У, запускаются. По условиям эксперимента часы Д и Н, после того как отсчитают отрезок собственного времени равный 2,2 мкс, останавливаются, что соответственно имитирует распад движущегося и неподвижного мюонов.

1. Случай 1. Классическая физика Ньютона (КФ). Поскольку в КФ релятивистские эффекты отсутствуют, то все часы отсчитают одинаковые отрезки собственного времени равные \(\Delta t_{соб}=\Delta t^У_{соб}=\Delta t^Н_{соб}=\Delta t^Д_{соб}=0\) мкс. Что и изображено на рисунке 2.

Рисунок 2 – показания часов в момент t^У =2,2  мкс.

За это время часы Д пройдут расстояние \(L=657,7\) м.

2. Случай 2. Теория эфира Лоренца (ТЭЛ) и Специальная теория относительности Эйнштейна (СТО), в которых используются преобразования Лоренца (ПЛ), согласно которым собственное время движущихся объектов должно замедляться в \(\gamma\) раз.

Поскольку в ТЭЛ собственное время для объектов движущихся в эфире реально (физически) замедляется в \(\gamma\) раз, то пока неподвижные в эфире часы Н и У отсчитают отрезки собственного времени равные \(\Delta t^Н_{соб}=\Delta t^У_{соб}=2,2\) мкс, движущиеся в эфире часы Д, отсчитают отрезок собственного времени в 12 раз меньше, т. е. \(\Delta t^Д_{соб}=0,183\)  мкс – см. рисунок 3. К этому времени часы Д переместятся от начала координат на расстояние  \(L=657,7\) м.

Рисунок 4 – показания часов в момент t^У=26,4  мкс.

В результате эксперимента часы Н и Д отсчитали одинаковые отрезки собственного времени, хотя часы Д шли медленнее в \(\gamma\) раз.

В СТО полученное в результате эксперимента равенство собственных отрезков часов Н и Д трактуется как экспериментальное подтверждение справедливости первого постулата СТО. Однако, все неподвижные в ИСО_уск должны идти одинаково и часы Н и У в том числе. Следовательно, если часы Н не останавливать, то в момент, когда часы Д будут показывать 2,2 мкс, часы У и Н будут показывать одинаковое время 26,4 мкс – см. рисунок 5.

Рисунок 5 – уточненные показания часов Н в момент t^У=26,4   мкс.

В случае 2 принцип относительности не выполняется, так как в ТЭЛ собственная частота цезиевых часов, вопреки первому постулату СТО, зависит от скорости движения этих часов в эфире.

Заключение: результаты рассмотренного мысленного эксперимента показали, что поведение быстродвижущихся мюонов в ускорителях противоречит первому постулату СТО, т. е. является экспериментальным опровержением СТО, но является экспериментальным подтверждением эфирных теорий типа ТЭЛ или СЭТ, в которых у движущихся в эфире объектов замедляется собственное время (протекание физических процессов) согласно выражению \(\Delta t'=\Delta t_0\cdot \sqrt{1-\frac{V^2}{c^2}}\).

#70060 legacy :

Тут подходы совсем разные. В реальности замедление времени определяется только конфигурацией. Движение же это лишь способ ее набрать больше оно никак не влияет. Проявляется оно как увеличение промежутков между изменениями чего либо. Часам же чтобы тикнуть нужно измениться.  По сути каждое изменение это программа и у нее есть сложность. Чем сложнее программа тем больше времени нужно чтобы ее выполнить и тем больше период запрета на изменение.  Ньютон же вообще не понял что есть разные программы. Он предполагал лишь два типа программ А это движение по инерции и Б это движение под воздействием сил. А если все (А) одинаковые то какие могут быть между ними разные промежутки? Он даже не думал в нужном направлении.

В реальности же есть А Б С Д  и так до бесконечности каждая буква это вариант программы. Инерция это исполнитель его задача просто повторять программу не важно какую. Например АААА (ситуацию повтора одной программы люди называют движением по инерции). Меняется программа под воздействием сил. Вот была она А силы повлияли стала Б и наша последовательность принимает уже вид АБ где по сути (аб) это просто пакет из разных программ (такую ситуацию люди называют движением под воздействием сил). Но только нет никакого движения под воздействием сил каждая из этих программ выполняется одинаково по инерции.  При таком устройстве мира есть уже три ситуации  АА (инерция)  АБ (ускорение)  ББ (инерция).   При этом АА  и ББ должны иметь отличие оно и называется замедлением времени. 

Внутри не важно какая у тебя буква все процессы идут одинаково. Разница только в промежутках исполнения программ. Само движение на процессы не влияет оно относительно.

Раз движение на физические процессы не влияет (как в КФ), то все тождественные цезиевые часы, участвующие в эксперименте, должны соответствовать рисунку 2. То есть часы Д должны пролететь всего лишь  \(L=657,7\) м, а не \(L=26,4\cdot V=7895,2\) м – см. рисунок 4.. 

У вас на рисунке 4 часы имеют разные показания. Эта разница чем обусловлена? Они же были в одинаковых условиях.  

О каких одинаковых условиях Вы говорите? Они имеют разные показания только в ТЭЛ или СЭТ, где часы Н и У неподвижны в эфире, а часы Д движутся в эфире. Одинаковыми условия были бы, если выполнялся первый постулат СТО, согласно которому частота собственных колебаний цезиевых часов была одинаковой во всех ИСО, т. е. была инвариантной?

#70064 legacy :

#70061 Alex1945 :

Раз движение на физические процессы не влияет (как в КФ), то все тождественные цезиевые часы, участвующие в эксперименте, должны соответствовать рисунку 2. То есть часы Д должны пролететь всего лишь  \(L=657,7\) м, а не \(L=26,4\cdot V=7895,2\) м – см. рисунок 4.. 

 

Тождественных нет в принципе. Их можно сделать примерно похожими с какой то точностью.

Вас устроит точность цезиевых часов? Тогда считайте их в данной теме тождественными. 

Движение не влият на процесс но повторяю оно определяет конфигурацию. Точнее сказать одно из проявлений конфигурации это движение. Соотвественно разные конфигурации ведут себя по разному в том числе и по разному двигаются.  Вот у вас «лежат» две частицы на столе и не улетают друг от друга. Не улетают они потому что их конфигурации совпадают (но не идентичные). По той же самой причине вы не покидаете планету и планета не покидает солнечную систему. Если вы измените конфигурацию любой частицы на столе то вместе они уже не смогут находиться. Их конфигурации будут отличаться. Это отличие одной конфигурации от другой выражается в том что одна из программ становится чуть сложнее либо проще в зависимости от ситуации. Если она становится сложнее то время замедляется если проще то ускоряется.  При этом вы будучи этой частицей никак изменения не почуствуете. Прибор одинаково работает при любой конфигурации. Разницу можно замететить только если сравнивать одну с другой.

Чем сложнее вы сделаете конфигурацию распадающейся частицы тем дольше она проживет. Потому что распад это цепочка изменений. Если ей не дать измениться то распада не будет.

Один из способов сделать конфигурацию сложной это разогнать частицу. 

Это Вы сами придумали? Слишком общо и не имеет никакого отношения к точечным объектам вроде мюонов. Скажите, какая кинематическая конфигурация будет у точки? Потом, кинематическая конфигурация есть только в СТО. В ТЭЛ или СЭТ есть реальное продольное сокращение размеров материальных объектов, движущихся в эфире.

Вот у вас есть рука и чтобы подвинуть ее вам нужно изменить конфигурацию каждой частицы в ней. Пока вы это не сделаете она не подвинется. Вы извлекаете энергию из мышц которые по сути это архив с энергией. Получив свободу энергия начинает убегать из точки в которой ее высвободили и по пути она меняет конфигурацию всех частиц. Конфигурация частиц руки начинает отличаться от конфигурации частиц остального тела и рука начинает двигаться. Замедление времени зависит только от конфигурации частицы. Так как одинаковых конфигураций нет то каждая частица в вашей руке живет по своему времени. Разница там ничтожная.

Еще раз разница в промежутках между изменениями. Движение идет даже когда частица не меняется. Соотвественно путь частицы с более сложной конфигурацией будет длинее.

Интересно! Но какое отношение это имеет к точечному объекту (часы Д, т. е. мюон), которые запустились (родился мюон) в начальный момент уже движущийся со скоростью V? Может, в мысленном эксперименте это невозможно? Может, это противоречит какому-либо закону физики?

Тогда уже начинайте критику с рисунка 1 и укажите конкретно, что Вас в нем не устраивает?

Хотел бы уточнить что влияет не сама скорость. Движение относительно.Она лишь способ усложнить конфигурацию. Если вы сможете усложнить конфигурацию другим способом то время так же замедлится и без скорости.

#70067 legacy :

Хотел бы уточнить что влияет не сама скорость. Движение относительно.Она лишь способ усложнить конфигурацию. Если вы сможете усложнить конфигурацию другим способом то время так же замедлится и без скорости.

Не понял, о каком усложнении конфигурации может идти у точечного объекта типа мюона?

#70051 Alex1945 :

Заключение: результаты рассмотренного мысленного эксперимента показали, что поведение быстродвижущихся мюонов в ускорителях противоречит первому постулату СТО, т. е. является экспериментальным опровержением СТО, но является экспериментальным подтверждением эфирных теорий типа ТЭЛ или СЭТ, в которых у движущихся в эфире объектов замедляется собственное время (протекание физических процессов) согласно выражению \(\Delta t'=\Delta t_0\cdot \sqrt{1-\frac{V^2}{c^2}}\).

Вы описали противоречие не первому постулату СТО, а утверждению об относительном характере одновременности. Ибо, одновременность (\(\Delta t_0=0\)) двух разноместных событий в неподвижной ИСО означает одновременность этих же событий (\(\Delta t'=0\)) в движущейся ИСО: 

https://sfiz.ru/forums/posts/12695?n=last#bottom

Объясняю еще раз.

Если одни часы движутся а другие стоят то их конфигурации отличаются.

У нас движутся часы? Одни да а другие стоят. Следовательно что? Правильно конфигурации у них разные.

Не забивайте голову в попытке понять что такое конфигурация. Это не то что вы думаете. 

Конфигурация это программа поведения частицы во вселенной. Поведение частицы всегда строго соответствует ее конфигурации. В том числе она определяет и тот момент который называют замедление времени.

Конфигурация никак не проявляется все что о ней можно сказать это то совпадает она с конфигурацией другой частицы или отличается и на сколько сильно. Все больше о ней ничего нельзя сказать. 

У конфигурации есть такая штука как сложность. По сути это количество энергии в частице. Чтобы частицу разогнать нужно влить в нее много энергии. Заливаем энергию увеличиваем сложность а с ней растет замедление времени. 

Отнимаем энергию уменьшается сложность и время ускоряется.

Попробую привести аналогию.

Есть стадион и по нему бегает бегун без остановки по кругу. На старте бегуну дают бумажку в ней записан маршрут следующего круга со всеми изгибами и поворотами. Бегун всегда пробегает ровно так как написано в бумажке.  Нет силы во вселенной способной изменить его маршрут. Новую бумажку он получит только дойдя до финиша. Следовательно пока он бежит к нему частица бессмертная. С ней вообще ничего нельзя сделать. Чтобы часы тикнули нужно чтобы бегун достиг финиша.

Вливая энергию в частицу мы увеличиваем длинну пути между стартом и финишем бегуну приходится бежать дольше до финиша и получаем больше период запрета на изменение.

Если частицу разогнать почти до скорости света то маршрут бегуна станет почти бесконечным. Он будет вечность бежать до финиша и частица измениться не сможет.

Каждый тик любых часов это бегун на финише. 

Часы стоят круг маленький финиш быстро.

Часы двигаются круг больше финиш долго.

Нет там никакого равенства. 

Те кто пишут про равенство не понимают как работает наш мир.

Равенство это по сути утверждение что есть только А( движение по инерции )и Б(ускорение). Оно ошибочно. Ускорения как Б не существует оно существует лишь как АБ где Б это другой вариант движения по инерции. Отличие А и Б в длинне пути стадиона. 

Что такое у вас "односторонняя скорость света", измерение которой возможно?

#70075 legacy :

#70073 Alex1945 :

Так что конкретно Вас не устраивает в схеме мысленного эксперимента с цезиевыми часами? Какому закону физики Вы видите противоречие?

Так как H и У имеют одинаковую конфигурацию (не движутся друг относительно друга) то Н распадется через 2.2 по часам У и не доживет до конца эксперимента. Д же из за того что движется проживет 26.4 по часам У. 

Наиболее подходящие значения слова «конфигурация» из известных мне связаны с взаимным расположением каких-либо предметов, соотношением отдельных частей сложных предметов, например:

1. Очертание, форма предмета . Например, конфигурация морских берегов, багажника в новой модели автомобиля.

2. Взаимное расположение, соотношение каких-либо объектов или их частей . Например, политическая конфигурация, конфигурация звёзд, планет.

А что Вы имеете в виду под конфигурацией единичного точечного объекта?

=У меня в схеме всего трое одиночных часов: У, Н и Д? Если согласно первому постулату СТО они работают одинаково на протяжении всего эксперимента, то не должно быть никакого замедления у часов Д.=

Они одинаково работают внутри но не между собой. Между собой они разные потому что каждая конфигурация «видит» свой вариант вселенной.

Не понял: как это на ход отдельных единичных часов могут влиять другие, внешние часы, никак физически не связанные с первыми?

Не понял также, как это каждые часы видят (чем видят) изнутри себя свой вариант вселенной?

Еще раз внутри любой системы все процессы идут одинаково и в этом плане они все идентичные.

Но по сути они разные только вот эту разницу невозможно заметить внутри системы. Потому что разница проявляется только в увеличении промежутков между изменениями а часы считают сами изменения. 

Поясните свои рассуждения на примере атомных часов исходного поста. Согласно первому постулату, часы Д, У и Н должны иметь одинаковый собственный ход, который для всех ИСО инвариантен, и в начальный момент на этих часах устанавливается время 0.

Это следствие того что конфигурация экспериментально не проявляется ее никак нельзя узнать. Ее можно только сравнить с другой совпадают они или нет.  Для этого и создают системы отсчета чтобы было с чем сравнивать. Каждая система отсчета это вариант конфигурации и эталон для сравнения. 

=согласно которому частота колебаний цезиевых часов должна быть инвариантом.=

Она инвариант в плане работы они ходят везде одинаково но каждый вариант конфигурации несет дополнительный фактор который оказывает влияние на работу часов. Он влияет на сам механизм изменений и поэтому не ощутим.

О какой физике замедления времени может идти речь, если в СТО частота колебаний цезиевых часов неизменна во всех ИСО? Какой дополнительный фактор в СТО может нарушить частоту цезиевых часов? В ТЭЛ или в СЭТ этим дополнительным фактором является неподвижный эфир, относительно которого движутся часы Д.

=Не понял, о каком усложнении конфигурации может идти у точечного объекта типа мюона?=

Точечный не значит простой. Вы же его разгоняете добавляете в него энергию а следовательно вы его меняете. 

Остановленные часы Д в эксперименте были предварительно разогнаны до скорости V и в начальный момент были запущены одновременно с часами У и Н, т. е. все трое часов начали свой отсчет времени от 0.

В СТО, имея одинаковый собственный ход, они должны отсчитывать одинаковые отрезки собственного времени — см. рисунок 2..

Вот и хотелось бы увидеть аргументированное пояснение, как в СТО, где в соответствии с ПО ход цезиевых часов инвариантный, из-за присутствия других часов в эксперименте появляется некий дополнительный физический фактор, который оказывает влияние на работу часов. 

В ТЭЛ и СЭТ собственный ход движущихся часов Д при движении в эфире должен замедлиться в \(\gamma\)  раз! Что и показано на рисунке 4.

Что и подтверждает/иллюстрирует поведение элементарных частиц в ускорителе, т. е. неподвижные часы Н отсчитали отрезок собственного времени (время жизни мюона) такой же как и часы Д, в то время как часы ускорителя У отсчитали отрезок собственного времени в  \(\gamma\)  раз больше.

Таким образом, поведение мюонов в ускорителе экспериментально подтверждает ТЭЛ и СЭТ и противоречит СТО.

#70359 Evalmer :

Что такое у вас "односторонняя скорость света", измерение которой возможно?

Это и есть абсолютная скорость (с — V), когда скорость света и ИСО совпадают по направлению, и (с + V), когда скорость света и ИСО противоположны по направлению.

#70368 Evalmer :

А. ничего, что: \(\displaystyle {c+v\over 1+{c\cdot v\over c^2}}={c-v\over 1-{c\cdot v\over c^2}}=c\)  ?

(c-V) и (c+V) — это относительные односторонние скорости света в неподвижной ИСО, где скорость с — скорость света в неподвижной ИСО, V — скорость движущейся ИСО относительно неподвижной ИСО. Если одновременность абсолютная, то преобразование времени в СТО и ТЭЛ должно выглядеть как в СЭТ, т. е. \(t'=\frac{t}{\gamma}=t\sqrt{1-\frac{V^2}{c^2}}\), а Вы в своем выражении \(\displaystyle {c+v\over 1+{c\cdot v\over c^2}}={c-v\over 1-{c\cdot v\over c^2}}=c\) используете преобразование времени из ПЛ \(t'=\gamma(t-\frac{xV}{c^2})\), которое и обеспечивает относительную одновременность.

#70371 Fedor :

#70370 Alex1945 :

#70368 Evalmer :

А. ничего, что: \(\displaystyle {c+v\over 1+{c\cdot v\over c^2}}={c-v\over 1-{c\cdot v\over c^2}}=c\)  ?

, а Вы в своем выражении \(\displaystyle {c+v\over 1+{c\cdot v\over c^2}}={c-v\over 1-{c\cdot v\over c^2}}=c\) используете преобразование времени из ПЛ \(t'=\gamma(t-\frac{xV}{c^2})\), которое и обеспечивает относительную одновременность.

Выражение Евалмера никакого отношения к ПЛ не имеет. Это пустое манипулирование символами типа c(5+3)/(5+3)=c(5-3)/(5-3)=c.

Эти выражения выводятся из ПЛ и называются формулами сложения скоростей в релятивистской механике.

#70371 Fedor :

 

Выражение Евалмера никакого отношения к ПЛ не имеет. Это пустое манипулирование символами 

Дядя Федя, по своей природной тупости, опять ляпнул чущь несусветную. Ибо у людей вменяемых... 

\(\displaystyle {c+v\over 1+{c\cdot v\over c^2}}={c-v\over 1-{c\cdot v\over c^2}}=c\)

… релятивистским сложением скоростей называется, а вовсе не «пустым манипулированием символами».

#70382 Evalmer :

#70370 Alex1945 :

Вы в своем выражении \(\displaystyle {c+v\over 1+{c\cdot v\over c^2}}={c-v\over 1-{c\cdot v\over c^2}}=c\) используете преобразование времени из ПЛ \(t'=\gamma(t-\frac{xV}{c^2})\), которое и обеспечивает относительную одновременность.

Обратные преобразования координат Лоренца (на которые вы здесь сылаетесь) одинаково успешно «работают» как в случае с относительным, так и с абсолютным характером одновременности.

Интересно, как это преобразованию  \(t'=\gamma(t-\frac{xV}{c^2})\) удается? Вы не пробовали найти из этого выражения значения \(t'\), например, для \(x_1 = 1\) и \(x_2 = 2\)  при одном значении  \(t\)? А вот для выражения \(t'=\frac {t}{\gamma}\) (см. преобразование времени в СЭТ) или в для выражения \(t'=t\) (см. преобразования времени в классической механике, т. е. в ПГ) при одном значении \(t\) в любой точке ИСО'  значение  \(t'\) будет одинаковым!

Разнина лишь в том, как определять саму исходную одновременность разноместных событий:

Вариант №1
Будем напрямую оценивать разность времени двух событий в разных точках пространства, без учета расстояния между этими точками. И тогда в расчетах нам предлагается исходить из классического выражения, не учитывающего фактор времени, связывающий эти точки. По сути, это будет интервал времени, начало и окончание которого находятся в совершенно разных местах. К примеру, интервал времени, начинающийся у забора и заканчивающийся в соседней галактике:
\(\Delta t = t_2 — t_1 = 0\)

Вариант №2
Примем во внимание расстояния между этими точками, в которых совершаются наши события, как фактор времени: \(\displaystyle t_3 = t_2 + {x_2 — x_1 \over c}\) – необходимый для связи между точками \((x_1) ~и ~(x_2)\). И тогда мы получим интервал времени в одной точке, как разность между временем события и этой точке и временем поступления в эту же самую точку сигнала о событии в другой:
\(\displaystyle \Delta t = t_3 — t_1 = {x_2 — x_1\over c} \)

Преобразования Лоренца, переводящие координаты в другую инерциальную систему отсчета, проводимые по двум предложенным вариантам начальных условий (определяющих одновременность разноместных событий), дают два, взаимоисключающих друг друга, решения. В первом случае получается вывод об относительном характере одновременности, во втором – о ее абсолютном характере.

Остается дело за малым: сделать правильный выбор начальных условий.

В физике давно уже определено, что АО — это когда разноместные часы синхронизированы мгновенным (бесконечно быстрым) сигналом. Или от себя добавлю: когда разноместные часы синхронизированы способом, дающим результат, эквивалентный синхронизации мгновенным сигналом, т. е. когда справедливо Ваше выражение \(\Delta t = t_2 — t_1 = 0\).

А справедливость Вашего критерия \(\displaystyle \Delta t = t_3 — t_1 = {x_2 — x_1\over c} \) надо еще доказать! Из Ваших рассуждений должно получиться, что \(\displaystyle \Delta t = t_3 — t_1 = {x_2 — x_1\over c} = t_2 — t_1 =0\). Из этого равенства следует, что выражение \(\displaystyle \Delta t = {x_2 — x_1\over c} =0\) выполняется только при \(x_2 =x_1\) , т. е. когда синхронизируемые часы находятся в одной точке или когда скорость света бесконечно быстрая (\(c=\infty\))!

Обращаю внимание, Вы перепутали темы! В этой теме на примере атомных часов рассматривается поведение движущихся и неподвижны в ускорителе мюонов.

#70385 Evalmer :

#70383 Alex1945 :

справедливость Вашего критерия \(\displaystyle \Delta t = t_3 — t_1 = {x_2 — x_1\over c} \) надо еще доказать! Из Ваших рассуждений должно получиться, что \(\displaystyle \Delta t = t_3 — t_1 = {x_2 — x_1\over c} = t_2 — t_1 =0\).

Давайте разбираться с тем, что вы здесь нагородили.

Во-первых : справедливость критерия \(\displaystyle \Delta t = t_3 — t_1 = {x_2 — x_1\over c} \) я уже не только доказал, но и показал его инвариантность по отношению к преобразованиям Лоренца в теме: Абсолютный характер одновременности. При необходимости, могу повторить этот вывод и здесь.

Во-вторых : не надо приписывать мне ваши рассуждения (\(t_3=t_2\)), приводящие к нелепому выражению: \(\displaystyle \Delta t = t_3 — t_1 = {x_2 — x_1\over c} = t_2 — t_1 =0\)

Тогда объясните, почему Вы через \(\displaystyle \Delta t\) обозначили  \(\displaystyle \Delta t = t_3 — t_1 = {x_2 — x_1\over c} \) и \(\displaystyle \Delta t = t_2 — t_1 =0\)? Разве из этого не следует \(\displaystyle \Delta t = {x_2 — x_1\over c} =0\)?