В каком направлении и с какой скоростью движется Земля?

Данный вопрос я поставил для того чтобы понять второй вопрос: можно ли узнать движемся мы или нет, находясь в замкнутой системе отсчета.

Данный вопрос я поставил для того чтобы понять второй вопрос: можно ли узнать движемся мы или нет, находясь в замкнутой системе отсчета. На поставленный вопрос обычно отвечают набором всевозможных движений: Земля движется вокруг Солнца, Солнце куда-то движется в Галактике, Галактика тоже куда-то движется или вращается вокруг чего-то во Вселенной, которая тоже, возможно, не стоит на месте и так далее. Если сложить все эти движения и все те о которых мы не знаем, то и получим направление движения Земли в пространстве. Если сложим скорости движения всех этих объектов, то получим скорость движения Земли в пространстве. Вот такой сложный ответ на первый вопрос. Но можно на данный вопрос ответить очень просто.

На этот вопрос я ответил в ролике “Световые или фотонные часы” и здесь только напомню суть дела. Все вы знаете, что такое фотонные часы, без них не обходится ни один рассказ о замедлении времени. Физически часы представляют два параллельные зеркала. И если перпендикулярно на одно из зеркал излучить световой фотон, по сути обычный световой “зайчик”, то он отразится обратно от этого зеркала и придет на второе зеркало, тоже отразится от этого зеркала и по идее должен прыгать от одного зеркала к другому, то есть тикать, как часы. Это в теории, а по сути этот “зайчик” не долго держится, тикает, между зеркалами. Все полагают, что фотон покидает пределы зеркал, потому что они не строго параллельны, не ровные поверхности и другие механические причины. Поэтому пытаются изготавливать зеркала разной кривизны, применять разные покрытия, более качественно обрабатывать эти поверхности и применять другие изощрения, все это дорого и мало результативно. Обычно фотон держится в таком ящике на много меньше секунды, а потом уходит. Почему?

Дело в том, что фотон движется прямо относительно вакуума. Примерно, как кораблик в стоячей воде. Если вы запустите две лодки, движущиеся параллельно по этой воде, и будете пускать кораблик строго перпендикулярно от одной лодки к другой, то прибытие кораблика к каждой лодке будет сдвигаться от носовой части к корме. Пока кораблик в пути, лодка будет сдвигаться относительно траектории движения кораблика. Абсолютно то же происходит со светом. Пока фотон в пути, зеркала будут “съезжать” в сторону от траектории фотона. Особенно быстро это будет происходить, если движение зеркал будет перпендикулярным движению фотона. Если направление движения зеркал и фотона совпадут, то фотон теоретически может прыгать между зеркалами сколь угодно долго. 

И теперь ответ на первый вопрос: куда и с какой скоростью мы летим? Надо соорудить небольшую сферу, поставить на нее наш ящик с зеркалами и двигать этот ящик по сфере, так чтобы зеркала были все время перпендикулярны радиусу сферы. Есть медицинские приборы для разрушения раковых опухолей в теле человека. Чтобы разрушались в основном клетки опухоли и меньше разрушались клетки окружающих тканей, направление радиационного луча все время меняется. Эта пушка все время ездит по сфере, но все ее лучи пересекаются в опухоли. Если у вас есть такое устройство вращения, то вместо пушки можно поставить ящик. В каждой точке сферы запускайте в ящик фотон и следите за временем нахождения “зайчика” между зеркалами. Так как наш ящик движется относительно вакуума, то если зеркала будут параллельны движению нашего ящика, то “зайчик” будет держаться между зеркалами мало, а если зеркала будут перпендикулярны движению ящика, то “зайчик” будет находится между зеркалами большее время. Теперь это время будет зависеть только от точности изготовления прибора. Вот по направлению, когда “зайчик” держится в ящике дольше всего, мы и летим. Все движения сложились в один вектор. 

Если нам удастся удерживать фотон внутри ящика довольно долго и получится измерять время распространения фотона от одного зеркала к другому и время обратного пути фотона, то с неизбежностью обнаружим, что эти времена разные. При совпадении направлений движения света и ящика, фотон будет преодолевать расстояние между пластинами дольше, нежели в том случае, когда векторы света и ящика противоположны. По этой разнице можно вычислить скорость движения ящика в пространстве. При хорошей точности изготовления ящика и точной ориентации зеркала можно разнести на большое расстояние и благодаря этому можно очень легко измерить разницу времени движения фотона в прямом и обратном направлении.   

И теперь попытаемся понять верно ли утверждение, что, находясь в закрытой системе, нельзя узнать движемся или находимся в покое.  В работе: “Том 2. Глава 16. Релятивистская энергия и релятивистский импульс. Относительность и «философы»” Фейнман пишет.

Наша неспособность засечь абсолютное движение — это результат опытов, а не итог плоского философствования. Это легко пояснить. Начать с того, что еще Ньютон считал, что действительно невозможно узнать свою скорость, если движешься прямолинейно и равномерно. Ведь первым-то провозгласил принцип относительности именно Ньютон (мы цитировали его слова в предыдущей главе). Почему же в те, ньютоновы времена философы не поднимали такого шума о том, что «все относительно» и так далее и тому подобное? А потому, что пока Максвелл не развил свою электродинамику, существовали физические законы, позволявшие утверждать, что можно измерить свою скорость, даже и не выглянув наружу; но вскоре после Максвелла экспериментально было установлено, что это невозможно.

Ужас. Ну, на основании каких опытов проявляется эта самая неспособность засечь это абсолютное движение? Опытов Архимеда, Галилея, Коперника, Ньютона, Кулона, Фарадея или каких опытов? Разве является легким пояснением этого утверждения, то что до Максвелла “существовали физические законы, позволявшие утверждать, что можно измерить свою скорость, даже и не выглянув наружу” и только “после Максвелла экспериментально было установлено, что это невозможно”. Если это были физические законы, то куда они делись? Если это были выдумки типа теплорода, то они ничего не могли объяснять. Какие такие были поставлены эксперименты после Максвелла, которые и установили, что невозможно измерить свою скорость? Если вы не знаете, как измерить эту скорость, то это совсем не значит, что ее нельзя измерить. При помощи фотонного ящика эту скорость можно измерить, как описано выше. И этот эксперимент на много дешевле коллайдера, LIGO и других мало полезных экспериментов.