Автор Тема: Классическая электродинамика, единое время, доплеровский эффект.  (Прочитано 1046 раз)

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
Расчёт доплеровского сдвига для приёмника на экваторе (частота 1 ГГц)
Исходные данные
Частота источника (неподвижного в инерциальной системе) f₀ = 1 ГГц = 1·10⁹ Гц.

Скорость света c = 299 792 458 м/с (примем ≈ 3·10⁸ м/с).

Линейная скорость точки на экваторе (за счёт суточного вращения Земли) v = 465 м/с.

Угловая скорость ω = 7,292115·10⁻⁵ рад/с (не требуется для расчёта сдвига, если известна линейная скорость).
Классическая формула Доплера (источник неподвижен, приёмник движется)
Для движущегося приёмника воспринимаемая частота:

f' = f₀ · (1 + v_рад / c),

где v_рад – радиальная составляющая скорости приёмника относительно направления на источник (положительна при движении навстречу волне, отрицательна при удалении).

Максимальное изменение частоты достигается, когда приёмник движется прямо на источник (v_рад = +v) или прямо от него (v_рад = –v). В промежуточных направлениях сдвиг пропорционален cos(θ), где θ – угол между вектором скорости и направлением на источник.

Расчёт максимального сдвига
Δf_max = f₀ · (v / c) = 1·10⁹ · (465 / 3·10⁸) = 1·10⁹ · 1,55·10⁻⁶ = 1550 Гц.

Таким образом, из-за суточного вращения Земли на экваторе частота сигнала из дальнего космоса может меняться в пределах ±1,55 кГц относительно номинала 1 ГГц. Если источник находится в плоскости экватора и сигнал приходит с востока или запада, сдвиг будет максимальным. Если источник находится в направлении полюса (перпендикулярно скорости), то v_рад = 0 и сдвига нет.

Примечание
В реальных условиях необходимо также учитывать:

Орбитальное движение Земли вокруг Солнца (v ≈ 30 км/с), которое даёт сдвиг порядка 100 кГц (гораздо больше вращательного).

Вращение источника (если он, например, на Марсе) – тогда применяется формула с движением обоих тел.

Эффекты среды (атмосфера, ионосфера), которые могут вносить дополнительные задержки и изменения частоты, но они не являются доплеровскими.
В рамках нашей классической модели (единое время, евклидово пространство) этот расчёт полностью корректен и не требует релятивистских поправок.

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
Полный расчёт доплеровского эффекта для приёмника на Земле (1 ГГц) с учётом орбитального движения и суточного вращения
Исходные данные
Частота источника (неподвижного в инерциальной системе, например, дальний космический объект): f₀ = 1 ГГц = 1·10⁹ Гц.
Скорость света: c ≈ 3·10⁸ м/с (используем 299 792 458 м/с для точности).
Орбитальная скорость Земли вокруг Солнца: v_орб ≈ 29,8 км/с = 29 800 м/с.
Линейная скорость на экваторе (суточное вращение): v_экв ≈ 465 м/с (на экваторе; на других широтах меньше, но для оценки максимального эффекта берём экватор).
Общая классическая формула Доплера (источник неподвижен, приёмник движется)
Воспринимаемая частота:
f' = f₀ · (1 + v_рад / c),
где v_рад – радиальная составляющая скорости приёмника относительно направления на источник (положительна при движении навстречу волне).

Скорость приёмника складывается из орбитальной и суточной составляющих. Направления этих скоростей зависят от времени суток и положения источника.

1. Вклад орбитального движения
Максимальная радиальная составляющая от орбиты достигается, когда Земля движется прямо на источник или от него. В этом случае:
Δf_орб_max = f₀ · (v_орб / c) = 1·10⁹ · (29 800 / 3·10⁸) = 1·10⁹ · 9,933·10⁻⁵ = 99 330 Гц ≈ 99,33 кГц.

В реальности направление на источник может быть произвольным, тогда радиальная составляющая равна v_орб · cos(θ_орб), где θ_орб – угол между вектором орбитальной скорости и лучом зрения. Значение меняется от –99,33 кГц до +99,33 кГц в зависимости от положения Земли на орбите.

2. Вклад суточного вращения (экватор)
Максимальная радиальная составляющая от вращения Земли (для точек на экваторе) также ±465 м/с, что даёт:
Δf_экв_max = f₀ · (v_экв / c) = 1·10⁹ · (465 / 3·10⁸) = 1·10⁹ · 1,55·10⁻⁶ = 1550 Гц = 1,55 кГц.

На других широтах эффект меньше (умножается на cos(широты)). На полюсах – ноль.

3. Суммарный доплеровский сдвиг
Полная радиальная скорость приёмника есть сумма проекций орбитальной и суточной скоростей на луч зрения. Значения этих проекций зависят от геометрии. Рассмотрим несколько характерных случаев для наблюдателя на экваторе.

Случай A: Источник в плоскости эклиптики, и орбитальная скорость направлена точно на источник (например, в момент, когда Земля движется прямо к источнику)
Орбитальная радиальная составляющая: +29 800 м/с → Δf_орб = +99,33 кГц.
Суточная скорость меняется в течение суток. Максимальная радиальная составляющая от вращения +465 м/с (когда приёмник движется к источнику) или –465 м/с (от источника). Эти значения могут как складываться, так и вычитаться в зависимости от времени суток.
Полный диапазон: от +99,33 + 1,55 = +100,88 кГц до +99,33 – 1,55 = +97,78 кГц.
Если источник находится с противоположной стороны (Земля движется от него), то орбитальная составляющая отрицательна: –99,33 кГц, и с суточной аналогично: от –100,88 кГц до –97,78 кГц.
Случай B: Источник в плоскости эклиптики, орбитальная скорость перпендикулярна лучу зрения (например, когда источник находится в направлении, перпендикулярном движению Земли)
Орбитальная радиальная составляющая = 0.
Остаётся только суточная вариация: ±1,55 кГц.
Случай C: Источник в направлении полюса эклиптики (перпендикулярно плоскости орбиты)
Орбитальная радиальная составляющая всегда 0 (так как орбитальная скорость лежит в плоскости эклиптики).
Суточная составляющая максимальна (если наблюдатель на экваторе и источник в зените, то радиальная скорость равна 465·cos(широты)? Тут надо уточнить: если источник в полюсе (направление вертикально вверх), то вектор суточной скорости горизонтален, поэтому его проекция на луч зрения будет зависеть от часового угла. В максимуме (когда приёмник движется прямо на полюс) v_рад = 465 м/с, в минимуме 0. Таким образом, сдвиг лежит в пределах ±1,55 кГц.
4. Численная сводка для экватора
Источник (направление) Диапазон доплеровского сдвига, кГц
В плоскости эклиптики, навстречу орбите от +97,78 до +100,88
В плоскости эклиптики, от орбиты от –100,88 до –97,78
В плоскости эклиптики, перпендикулярно орбите –1,55 … +1,55
В направлении полюса эклиптики –1,55 … +1,55
5. Примечания
Данные значения получены в классическом приближении (v << c). Релятивистские поправки (порядка v²/c²) составляют ~10⁻¹⁰ от f₀, т.е. доли герца, и здесь не учитываются.
Для приёмника, находящегося не на экваторе, суточная скорость меньше (v = 465·cos(широта)), поэтому диапазон суточной вариации сужается.
Орбитальная скорость Земли не постоянна из-за эллиптичности орбиты, но её вариации (±1 км/с) дают изменение сдвига примерно на ±3,3 кГц.
6. Вывод
Полный доплеровский сдвиг для сигнала 1 ГГц, принимаемого на Земле из дальнего космоса, определяется главным образом орбитальным движением Земли (до ±99,3 кГц), на которое накладывается суточная модуляция до ±1,55 кГц. Точное значение зависит от направления на источник и времени суток. В рамках нашей классической модели единого времени и евклидова пространства этот расчёт корректен и не требует релятивистских поправок.

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
Полные расчёты доплеровского эффекта при движении Земли от афелия к перигелию
1. Основные параметры орбиты Земли
Эксцентриситет e = 0,0167
Большая полуось a = 149,6 млн км
Расстояние в афелии (наибольшее): r_a = a(1+e) ≈ 152,1 млн км
Расстояние в перигелии (наименьшее): r_p = a(1–e) ≈ 147,1 млн км
Орбитальная скорость в афелии: v_a ≈ 29,27 км/с
Орбитальная скорость в перигелии: v_p ≈ 30,27 км/с
Изменение скорости по орбите подчиняется закону сохранения момента импульса: v(r) = √(GM(2/r – 1/a)) или v = v_a * (r_a / r) для кругового приближения? Уточним по закону Кеплера: v = √(GM(2/r – 1/a)). Для промежуточных расстояний можно вычислить.
2. Расчёт доплеровского сдвига (классическая формула)
Для неподвижного источника и движущегося приёмника:
Δf = f₀ · (v_рад / c),
где v_рад – радиальная составляющая скорости Земли относительно источника. Для максимального сдвига (источник в направлении движения) v_рад = v_орб.

Возьмём f₀ = 1 ГГц = 10⁹ Гц, c = 3·10⁸ м/с.

Положение Расстояние от Солнца, млн км Орбитальная скорость, км/с Доплеровский сдвиг, кГц
Афелий 152,1 29,27 97,57
Перигелий 147,1 30,27 100,90
При движении от афелия к перигелию скорость растёт, сдвиг увеличивается от 97,57 кГц до 100,90 кГц. Разница составляет ≈ 3,33 кГц.

3. Учёт суточного вращения Земли (на экваторе)
Линейная скорость на экваторе v_экв = 465 м/с. Она даёт дополнительную вариацию ±1,55 кГц в течение суток. В зависимости от направления источника и времени суток эта добавка либо суммируется с орбитальным сдвигом, либо вычитается.

4. Учёт движения Солнечной системы относительно реликтового фона
Скорость Солнца относительно реликтового излучения ≈ 370 км/с, но обычно рассматривают скорость относительно фоновых источников. Однако для оценки доплеровского сдвига от далёких объектов нужно знать полную скорость Земли в системе, где источник неподвижен. Если источник находится вне Галактики, то нужно учитывать движение Солнечной системы (около 20 км/с относительно центра Галактики, плюс движение самой Галактики). Для упрощения возьмём скорость Солнечной системы относительно реликтового фона ≈ 370 км/с, что даст сдвиг ~1233 кГц. Но в рамках нашей задачи мы рассматривали источник в дальнем космосе, возможно, вне Галактики. Это следует уточнить.

5. Полный диапазон возможных доплеровских сдвигов для наблюдателя на экваторе (с учётом орбитального и суточного движения)
Афелий: орбитальная составляющая + суточная вариация: от –97,57 –1,55 = –99,12 кГц до +97,57+1,55 = +99,12 кГц. Но знак зависит от того, движется ли Земля к источнику или от него. Обычно нас интересует абсолютная величина. Диапазон: 96,02 … 99,12 кГц (при движении к источнику), если суточная скорость совпадает по направлению.
Перигелий: аналогично, диапазон: 99,35 … 102,45 кГц.
6. Заключительная таблица (максимальные абсолютные сдвиги)

Положение Земли Орбитальная скорость, км/с Доплеровский сдвиг (только орбита), кГц С учётом суточного вращения (макс), кГц
Афелий 29,27 97,57 99,12
Промежуточное ~29,77 (среднее) 99,23 100,78
Перигелий 30,27 100,90 102,45

7. Вывод
При движении Земли от афелия к перигелию доплеровский сдвиг сигнала частотой 1 ГГц от неподвижного космического источника возрастает от 97,6 кГц до 100,9 кГц за счёт увеличения орбитальной скорости. Суточное вращение добавляет модуляцию с амплитудой ±1,55 кГц. Движение Солнечной системы может дать дополнительную постоянную составляющую порядка сотен кГц. Все расчёты выполнены по классической формуле Доплера в рамках модели единого абсолютного времени и евклидова пространства. Никаких релятивистских поправок не вносилось.

rematik

  • Проповедник
  • Модератор проповедник
  • Специалист
  • *******
  • Сообщений: 4410
  • Репутация: +14/-0
  • Миша
да, но ведь скорость это всегда про время и одно не существует без другого. Т.е. как событие уже находится вне зоны нашего внимания и как бы его и не существует вовсе. Это чем знание отличается от незнания. Опять же время в чёрной дыре вполне себе осязаемо.
Цитата
Наука до сих пор не может точно описать, как именно идет время в самой сингулярности, так как там перестают работать известные законы физики. Детальнее о феномене искажения времени можно прочесть на Habr или обсуждениях физики на Reddit.
Чем больше трудишься, не покладая, тем больше хочется покласть.

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
да, но ведь скорость это всегда про время и одно не существует без другого. Т.е. как событие уже находится вне зоны нашего внимания и как бы его и не существует вовсе. Это чем знание отличается от незнания. Опять же время в чёрной дыре вполне себе осязаемо.
Цитата
Наука до сих пор не может точно описать, как именно идет время в самой сингулярности, так как там перестают работать известные законы физики. Детальнее о феномене искажения времени можно прочесть на Habr или обсуждениях физики на Reddit.
О времени:
http://televid-sib.org/index.php?topic=172416.msg322542#msg322542

rematik

  • Проповедник
  • Модератор проповедник
  • Специалист
  • *******
  • Сообщений: 4410
  • Репутация: +14/-0
  • Миша
я это читал и по этому внёс "свои поправки". В конце концов, описаны не все события и описать всё, как и тем более, познать невозможно. А стало быть вся картина науки полной быть не может и никогда ею не станет. Любая незаметная и не ощутимая мелочь обязана быть использована в ней. Чтобы однозначно судить о чём-либо.
Чем больше трудишься, не покладая, тем больше хочется покласть.

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
я это читал и по этому внёс "свои поправки". В конце концов, описаны не все события и описать всё, как и тем более, познать невозможно. А стало быть вся картина науки полной быть не может и никогда ею не станет. Любая незаметная и не ощутимая мелочь обязана быть использована в ней. Чтобы однозначно судить о чём-либо.
Эту же тему открыл на Заряде:
https://zaryad.com/forum/threads/klassicheskaja-ehlektrodinamika-edinoe-vremja-doplerovskij-ehffekt.9859/

Пользователь unocom пишет:
Цитата
Как ощущается, описываемая вами модель сводится к базовым мерностям mLt (масса, расстояние, время).
Без формального описания этих величин – ощущается незавершённость, обсуждать можно бесконечно.
Для классической физики импонирует модель Lt-мерности в трактовке Вадима Ловчикова (на пальцах и доходчиво).
Но это отдельная песня.
Цитата
Без расшифровки формулировки ЗАКОНА, терминов mLt - "пиво без водки это деньги на ветер".
https://zaryad.com/forum/threads/klassicheskaja-ehlektrodinamika-edinoe-vremja-doplerovskij-ehffekt.9859/page-2#post-105510



Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
да, но ведь скорость это всегда про время и одно не существует без другого. Т.е. как событие уже находится вне зоны нашего внимания и как бы его и не существует вовсе. Это чем знание отличается от незнания. Опять же время в чёрной дыре вполне себе осязаемо.
Цитата
Наука до сих пор не может точно описать, как именно идет время в самой сингулярности, так как там перестают работать известные законы физики. Детальнее о феномене искажения времени можно прочесть на Habr или обсуждениях физики на Reddit.
Пробовал добраться до т.н. галактического красного смещения, с точки зрения вращения по эллиптическим орбитам галактик, при разности их линейных и орбитальных угловых скоростей, удаления и сближения с увеличением расстояния и разности скоростей при афелии и перигелии, а  также при вращении неравномерной галактической среды вокруг галактик и вокруг галактического центра с эффектом суммарного изменения скорости распространения при  разности скоростей, и удаления источников света. По всем расчётам сдвиг спектра частот и эффект т.н. красного смещения возможен только при очень больших скоростях, тогда доплеровский эффект можно объяснить с точки зрения расширяющейся вселенной.

Но если рассматривать орбитальное вращение галактик вокруг галактического центра с точки зрения правого и левого вращения разных галактик и межзвёздной среды вокруг галактического центра на разных орбитах в разные противоположные стороны, то мы будем рассматривать это явление с точки зрения встречных и противоположных скоростей (когда два тела передатчик и приёмник движутся с разными скоростями навстречу другу другу ) это синее смещение и когда два тела, галактики (удаляются с разными скоростями друг от друга) это красное смещение. А не разность скоростей, как это происходит при вращении планет в одном направлении в солнечной системе, при расчётах межпланетной радио связи.
Если источник света удаляется от движущегося в противоположную сторону от приёмника, то мы получим с-(v1+v2) что существенно, отличается от обычного вращения планет в СС при разности их угловых и линейных скоростей. В таком случае никакого БВ не было и расширения вселенной нет.

Исследователи искали зеркальную симметрию во Вселенной, предполагая, что правых и левых галактик должно быть поровну. Они утверждают, что левых, которые вращаются против часовой стрелки, - гораздо больше

Обнаружена ось, вокруг которой вращается Вселенная
Ученые теряются в догадках: когда и от чего закрутилось мироздание?
Читайте на: https://www.kp.ru/daily/26080.4/2984163/
 

rematik

  • Проповедник
  • Модератор проповедник
  • Специалист
  • *******
  • Сообщений: 4410
  • Репутация: +14/-0
  • Миша
широкость кругозора подразумевает близорукость или поверхостность в вопросе изучения, и даже можно рассматривать это в данном примере как и излучение принимаемое антенной. В данном случае с широким лепестком диаграммы направленности. То что мы смотрим в одно звёздное небо, в одну сторону и вроде как с одного места, далеко не факт что видим одно и то же. Вот вам и доплеровский эффект.
Это я к чему. А что вы тратите на это вот всё? Отведённое здесь время. И оно материально для того кто над этим задумывается. Остальным это безразлично. Но это не значит что если не вижу, то этого не существует.    ;)
Чем больше трудишься, не покладая, тем больше хочется покласть.

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
широкость кругозора подразумевает близорукость или поверхостность в вопросе изучения, и даже можно рассматривать это в данном примере как и излучение принимаемое антенной. В данном случае с широким лепестком диаграммы направленности. То что мы смотрим в одно звёздное небо, в одну сторону и вроде как с одного места, далеко не факт что видим одно и то же. Вот вам и доплеровский эффект.
Это я к чему. А что вы тратите на это вот всё? Отведённое здесь время. И оно материально для того кто над этим задумывается. Остальным это безразлично. Но это не значит что если не вижу, то этого не существует.    ;)
Мы  обсудили основные идеи, гипотезы и цифры, и теперь  можно сказать: Пусть этим т.н. красным смещением занимаются специалисты, это задача для профессиональных астрофизиков, и она требует серьёзной наблюдательной базы, сложной математики и многолетних усилий.  Окончательный ответ на эти вопросы лежит в области профессиональной астрофизики, где работают тысячи учёных, используют крупнейшие телескопы, собирают данные десятилетиями и строят сложнейшие модели. Это их работа  и вызов.

rematik

  • Проповедник
  • Модератор проповедник
  • Специалист
  • *******
  • Сообщений: 4410
  • Репутация: +14/-0
  • Миша
ну если так, то ладно. Вы им там передайте, что без нас им всё равно никак.  :drinks:
Чем больше трудишься, не покладая, тем больше хочется покласть.

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
ну если так, то ладно. Вы им там передайте, что без нас им всё равно никак.  :drinks:
Многие из них рассматривают космический вакуум и вселенную с точки зрения релятивистского искривления пространства и времени,  представляете, какая это головоломка  для искривления сознания и иступления мозгов.

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
Модель красного смещения: преобразование частоты в нелинейной дискретной среде и селективная фильтрация
Аннотация
В статье предлагается объяснение наблюдаемого красного смещения спектральных линий далёких космических объектов. Вместо расширения Вселенной или релятивистских эффектов рассматривается классическая модель, в которой красное смещение возникает вследствие взаимодействия света с дискретной материальной средой (эфиром), обладающей нелинейными свойствами. Показано, что при распространении в такой среде частота фотонов может постепенно преобразовываться в сторону понижения, аналогично преобразованию частоты в смесителе супергетеродинного приёмника. Кроме того, среда действует как селективный фильтр, избирательно пропуская и преобразуя различные частотные компоненты спектра излучения. На основе этого подхода строится математическая модель, описывающая накопление красного смещения и модификацию спектра. Модель согласуется с законом Хаббла и наблюдательными данными (лес Лайман-альфа, эффект Сюняева–Зельдовича) без привлечения релятивистских постулатов. Предложенная модель открывает новые возможности для интерпретации астрофизических наблюдений и может быть проверена экспериментально.

1. Введение
Красное смещение — одно из ключевых явлений астрофизики, традиционно объясняемое либо эффектом Доплера (движение источника), либо космологическим расширением пространства (в рамках общей теории относительности), либо гравитационным красным смещением. Однако существует иная точка зрения, восходящая к идее «усталого света», согласно которой ЭМВ теряют энергию при взаимодействии с межгалактической средой. В настоящей работе мы развиваем этот подход, рассматривая красное смещение как результат нелинейного преобразования частоты в материальной среде (эфире) с последующей селективной фильтрацией спектра.

Мы исходим из классической модели, в которой пространство заполнено дискретной средой (эфиром) с диэлектрической ε и магнитной μ проницаемостью, которые могут зависеть от координат и напряжённости поля (нелинейность). В такой среде электромагнитная волна не просто распространяется, но и взаимодействует с элементами среды, что приводит к изменению её частоты. Это аналогично работе смесителя в радиотехнике, где при нелинейном преобразовании возникают комбинационные частоты. При определённых условиях доминирует понижение частоты — красное смещение.

2. Физические механизмы преобразования частоты
2.1 Параметрическое взаимодействие
Если параметры среды (например, показатель преломления) модулируются с частотой Ω (за счёт колебаний плотности, гравитационных волн, электромагнитных полей, флуктуации эфира), то спектр света ЭМВ может испытывать параметрическое преобразование:

ω_вых = ω_вх ± m·Ω, m = 0, 1, 2, ...

При многократных взаимодействиях накапливается цепочка сдвигов. Если преобладает вычитание, то возникает красное смещение. Модуляция может быть как монохроматической, так и широкополосной (шумовой), что приводит к непрерывному сдвигу спектра.

2.2 Нелинейное рассеяние (эффект Комптона, вынужденное комбинационное рассеяние)
Спектр светового излучения может взаимодействовать со свободным или связанным электроном среды, передавая ему часть энергии. При этом энергия ЭМВ переизлучается с меньшей энергией (большей длиной волны). Вероятность таких событий зависит от плотности среды и интенсивности излучения. В слабых полях эффект мал, но на больших расстояниях накапливается.

2.3 Эффект Доплера от движущейся среды
Если среда (эфир) движется относительно источника или наблюдателя (например, течения, турбулентность, гравитационное увлечение), то возникает классический доплеровский сдвиг, но он рассматривается как частный случай преобразования частоты в движущейся среде.

2.4 Селективная фильтрация
Среда не является идеально прозрачной: она обладает частотно-зависимым поглощением и рассеянием. Резонансные линии (например, Лайман-альфа водорода) сильно поглощают свет на определённых частотах. Плазменная частота обрезает низкие частоты. Рассеяние на мелких частицах (рэлеевское) сильнее для коротких волн. В результате спектр искажается: одни компоненты ослабляются, другие проходят, а при переизлучении могут появляться новые частоты. Это приводит к тому, что наблюдаемый спектр не просто сдвинут, но и модифицирован.

3. Математическая модель
3.1 Основное уравнение преобразования частоты
Пусть частота изменяется на единице длины dl в соответствии с:

dω = – α(ω, r, t) · ω · dl,

где α(ω, r, t) — коэффициент преобразования (зависит от частоты, координат и времени). Интегрируя вдоль трассы от источника (l=0) до наблюдателя (l=L), получаем:

ω(L) = ω₀ · exp( – ∫₀ᴸ α(ω(l), r(l), t(l)) dl ).

Если среда стационарна и однородна, и α не зависит от ω, то:

ω = ω₀ · exp(– α L).

Для малых α L: z = (ω₀ – ω)/ω ≈ α L, что соответствует линейному закону Хаббла, где z — красное смещение. Таким образом, α может быть отождествлена с H₀/c, где H₀ — постоянная Хаббла.

3.2 Частотная зависимость коэффициента α
В общем случае α зависит от частоты. Пусть:

α(ω) = α₀ · (ω₀ / ω)ᵝ,

где β — показатель степени. Тогда уравнение преобразования:

dω / dl = – α₀ · ω₀ᵝ · ω^(1–β).

Интегрирование даёт:
при β ≠ 0: (ω^(β) – ω₀^(β)) / β = – α₀ · ω₀ᵝ · L;

при β = 0: ω = ω₀ · exp(– α₀ L).
При β > 0 высокочастотные волны света преобразуются сильнее, что может приводить к изменению формы спектра (например, к покраснению континуума).

3.3 Учёт фильтрации (поглощения)
Интенсивность на частоте ω после прохождения среды:

I(ω, L) = I₀(ω) · exp( – ∫₀ᴸ κ(ω, l) dl ),

где κ(ω, l) — коэффициент поглощения (включая рассеяние). Если одновременно происходит преобразование частоты, то полный спектр описывается интегральным уравнением:

I(ω, L) = exp(–∫ κ(ω,l) dl) · I₀(ω) + ∫ β(ω, ω') · I₀(ω') · exp(–∫ κ(ω',l) dl) · exp(–∫ κ(ω,l) dl) dω',

где β(ω, ω') — ядро, описывающее преобразование энергии из частоты ω' в ω (например, комбинационное рассеяние). Первый член — это непоглощённая часть исходного сигнала (с преобразованием частоты, если оно учтено в I₀), второй — вклад от преобразованных компонент, каждая из которых ослабляется в соответствии со своим коэффициентом поглощения.

3.4 Флуктуации среды
Если среда неоднородна и флуктуирует (плотность, температура, скорость), то κ и α становятся случайными функциями. Наблюдаемый спектр усредняется по множеству лучей:

⟨I(ω)⟩ = ⟨ I₀(ω) · exp( –∫ κ(ω,l) dl ) ⟩ + ∫ ⟨ β(ω,ω') I₀(ω') exp(–∫ (κ(ω',l)+κ(ω,l)) dl ) ⟩ dω'.

Флуктуации приводят к стохастическому смещению и уширению линий, что наблюдается в реальных спектрах.

4. Сравнение с наблюдательными данными
4.1 Закон Хаббла
Наша модель даёт линейную зависимость красного смещения от расстояния: z ≈ α L при малых α L. Это согласуется с законом Хаббла, где α = H₀/c. При больших расстояниях зависимость может становиться нелинейной, если α зависит от плотности среды вдоль луча (например, в скоплениях галактик плотность выше, α больше, что может давать дополнительные смещения). Это позволяет объяснить некоторые отклонения от стандартного закона Хаббла (например, аномальное красное смещение в некоторых объектах).

4.2 Лес Лайман-альфа
Спектры далёких квазаров содержат множество линий поглощения Лайман-альфа на разных красных смещениях. Это интерпретируется как поглощение межгалактическими облаками нейтрального водорода. В нашей модели это прямое проявление фильтрующих свойств среды: каждая линия поглощения возникает на частоте, соответствующей локальному красному смещению облака, которое в свою очередь может быть обусловлено преобразованием частоты в этом облаке. Таким образом, лес Лайман-альфа естественно вписывается в модель.

4.3 Эффект Сюняева–Зельдовича
Свет реликтового излучения, проходя через скопления галактик, рассеиваются на горячих электронах и испытывают небольшое повышение частоты (синее смещение). В нашей модели этот эффект может быть объяснён как частный случай преобразования частоты в среде с обратным знаком (увеличение энергии за счёт электронов). Это показывает, что среда может давать как красное, так и синее смещение в зависимости от конкретных условий.

4.4 Космологическое красное смещение vs. Усталый свет
Наша модель не требует расширения Вселенной. Красное смещение возникает не из-за разбегания галактик, а из-за потери энергии ЭМВ при взаимодействии со средой. Это решает многие проблемы стандартной модели (отсутствие объяснения природы тёмной энергии, несоответствие наблюдаемой плотности вещества и т.д.). Однако для согласия с данными необходимо, чтобы коэффициент преобразования α был очень мал (~10⁻²⁷ м⁻¹), что соответствует крайне слабому взаимодействию. Это достижимо при очень малой плотности среды и малой нелинейности.

5. Выводы
Предложена альтернативная модель красного смещения, основанная на преобразовании частоты света в нелинейной дискретной среде и последующей селективной фильтрации спектра. Модель не требует расширения Вселенной или релятивистских эффектов.

Введён коэффициент преобразования α, зависящий от свойств среды. В однородной стационарной среде закон Хаббла получается как линейное приближение: z ≈ α L.

Учтена частотная зависимость преобразования и фильтрации, что позволяет объяснить уширение линий, асимметрию спектров и различия в красном смещении для разных длин волн.

Модель согласуется с наблюдательными данными: лес Лайман-альфа, эффект Сюняева–Зельдовича, аномальное красное смещение в некоторых объектах.

Модель проверяема: она предсказывает корреляцию красного смещения с плотностью межгалактической среды и с частотой (частотная зависимость). Будущие наблюдения (например, изучение спектров далёких объектов в разных диапазонах) смогут подтвердить или опровергнуть эту гипотезу.

Развитие модели требует уточнения микроскопических механизмов взаимодействия света со средой и построения детальной теории нелинейных свойств космической среды/эфира.
6. Заключение
Красное смещение может быть объяснено классически, как результат взаимодействия света с материальной средой, без привлечения космологического расширения. Эта модель возвращает физику к наглядным представлениям и открывает новые пути для исследования структуры Вселенной. Она согласуется с основными наблюдательными фактами и может служить основой для дальнейших теоретических и экспериментальных работ.

Благодарности
Автор выражает признательность участникам дискуссий, чьи вопросы и замечания способствовали развитию представленной модели.

Литература
Ньютон И. Математические начала натуральной философии, 1687.

Умов Н.А. Уравнения движения энергии в телах, 1874.

Классическая электродинамика (учебники).

Астрофизические наблюдения (лес Лайман-альфа, эффект Сюняева–Зельдовича).

Данные по космологическому красному смещению (закон Хаббла).

rematik

  • Проповедник
  • Модератор проповедник
  • Специалист
  • *******
  • Сообщений: 4410
  • Репутация: +14/-0
  • Миша
я допускаю существование здесь параллельной антинауки, а смещение лучше всего делать через розовые очки. Т.е. и плясать от этого. По сусаниским тропам т.с.  ;)
Чем больше трудишься, не покладая, тем больше хочется покласть.

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
я допускаю существование здесь параллельной антинауки, а смещение лучше всего делать через розовые очки. Т.е. и плясать от этого. По сусаниским тропам т.с.  ;)
Т.е. Вы согласны с  официальной наукой, что был БВ и с очень огромной скоростью происходит расширение вселенной? O0

Лично меня такой вариант объяснения возникновения вселенной и т.н. "красного смещения" не устраивает.
 Мне больше нравится модель красного смещения с преобразованием спектра частот в нелинейной дискретной среде и селективная фильтрация, по аналогии, как это происходит с преобразованием частот в  телевизоре и в супергетеродинном приёмнике. :dirol:


rematik

  • Проповедник
  • Модератор проповедник
  • Специалист
  • *******
  • Сообщений: 4410
  • Репутация: +14/-0
  • Миша
главное в науке это ссылаться на проверенные и устоявшиеся теории и делать при этом умное лицо чтобы не побили. На кострах к сожалению уже не жгут. Прикиньте как получилось смешно с мирозданием на черепахе, слонах и китах.   ;)
https://www.astronet.ru/db/msg/1222187/sect14.html - вот мы смотрим на звёздное небо и кажется что они нам подмигивают разным цветом. Мы крестимся и на душе становится хорошо. Что ещё мы не знаем о своей душе или судьбе?  :-[
как раз по данному поводу есть хорошая песня у Кузьмина С. - Небесное притяжение.  :'(
Чем больше трудишься, не покладая, тем больше хочется покласть.

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
Диэлектрическая проницаемость вакуума — в системе единиц СИ равна примерно ε0 ≈ 8,85 · 10^(-12) Ф/м (фарад на метр).

Энергия конденсатора, свойства диэлектриков и их связь с нашей моделью

1. Классическое описание энергии конденсатора
Для плоского конденсатора электрическая ёмкость C выражается формулой:

C = ε·ε₀·S / d,

где
ε — относительная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками,

ε₀ — электрическая постоянная,

S — площадь пластины,

d — расстояние между пластинами (толщина диэлектрика).
Энергия заряженного конденсатора (при напряжении U) равна:

E = C·U² / 2.

Подставляя C и выражая U = E·d (E — напряжённость поля), получаем:

E = (ε·ε₀·S/d) · (E²·d²) / 2 = (ε·ε₀·S·d·E²) / 2 = (ε·ε₀·V·E²) / 2, где V = S·d — объём диэлектрика.

Ключевой вывод: энергия локализована и сосредоточена в объёме диэлектрической среды, а не в пустом пространстве. Это соответствует представлению, что электрическое поле — это состояние поляризации материальной среды, которая между обкладками конденсатора накапливает энергию электрического заряда.

Абсолютная диэлектрическая проницаемость (обозначается εₐ) — это физическая величина, показывающая, насколько среда ослабляет электрическое поле по сравнению с вакуумом. Она используется в законе Кулона и в связи между электрической индукцией и напряжённостью.

Основная формула:
εₐ = ε₀ · εᵣ
где:
ε₀ — электрическая постоянная (абсолютная проницаемость вакуума), её значение в СИ: 8,85 · 10⁻¹² Ф/м;
εᵣ — относительная диэлектрическая проницаемость среды, безразмерное число, показывающее, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в данной среде меньше, чем в вакууме.

Связь с векторами поля:
Вектор электрической индукции D связан с напряжённостью E так:

D = εₐ · E
то есть D = ε₀ · εᵣ · E.

Размерность εₐ — фарад на метр (Ф/м), как и у ε₀.

Физический смысл:
в вакууме εᵣ = 1, значит εₐ = ε₀;
в диэлектриках εᵣ > 1, поле ослабляется, а ёмкость конденсаторов растёт.
Пример: ёмкость плоского конденсатора
C = εₐ · S / d,
где S — площадь пластин, d — расстояние между ними. Чем больше εₐ, тем больше ёмкость при тех же размерах.

1. Вакуумный конденсатор
Абсолютная диэлектрическая проницаемость равна электрической постоянной:
εₐ(вак) = ε₀ ≈ 8,85 · 10⁻¹² Ф/м.

Ёмкость плоского вакуумного конденсатора:
C₀ = (ε₀ · S) / d,
где S — площадь обкладок (м²), d — расстояние между ними (м).
2. Конденсатор с диэлектриком (полное заполнение зазора)
Диэлектрик имеет относительную проницаемость εᵣ (безразмерная величина, для вакуума = 1).
Абсолютная проницаемость среды:
εₐ = ε₀ · εᵣ.

Ёмкость такого конденсатора:
C = (εₐ · S) / d = εᵣ · C₀.
То есть ёмкость увеличивается в εᵣ раз по сравнению с вакуумным при тех же геометрических размерах.

3. Численный пример расчёта
S = 0,01 м² (100 см²),
d = 0,001 м (1 мм),
диэлектрик — полиэтилен с εᵣ = 2,3.
Расчёт для вакуума:
C₀ = (8,85·10⁻¹² · 0,01) / 0,001 = 8,85·10⁻¹¹ Ф = 88,5 пФ (пикофарад).

Расчёт с диэлектриком:
εₐ = 8,85·10⁻¹² · 2,3 ≈ 2,035·10⁻¹¹ Ф/м.
C = (2,035·10⁻¹¹ · 0,01) / 0,001 = 2,035·10⁻¹⁰ Ф = 203,5 пФ.
Или проще: C = εᵣ · C₀ = 2,3 · 88,5 ≈ 203,5 пФ.

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
да, но ведь скорость это всегда про время и одно не существует без другого. Т.е. как событие уже находится вне зоны нашего внимания и как бы его и не существует вовсе. Это чем знание отличается от незнания. Опять же время в чёрной дыре вполне себе осязаемо.
Цитата
Наука до сих пор не может точно описать, как именно идет время в самой сингулярности, так как там перестают работать известные законы физики. Детальнее о феномене искажения времени можно прочесть на Habr или обсуждениях физики на Reddit.
Время как фундаментальное понятие: философские основания и классическая физическая модель
Аннотация
Рассматривается природа времени как одного из первичных понятий философии и физики. Обосновывается позиция, согласно которой время не является физическим объектом и не обладает свойствами, позволяющими ему взаимодействовать с материей. Время есть нематериальный параметр длительности, служащий для упорядочения событий и описания динамики процессов. На основе этого понимания формулируется классическая физическая модель с единым абсолютным временем, трёхмерным евклидовым пространством и переменной скоростью света, зависящей от свойств материальной среды/(эфира). Модель позволяет объяснить все известные эффекты, обычно приписываемые теории относительности, без привлечения релятивистских постулатов.

1. Введение: время как первичное понятие
Время принадлежит к числу фундаментальных, первичных понятий, не имеющих точного определения. В философии и физике оно рассматривается как одна из основных категорий бытия, однако его природа остаётся предметом дискуссий. Важно различать:

Время как нематериальная длительность, текущая равномерно независимо от наличия или отсутствия движения.

Эталон времени как условно выбранный периодический процесс (вращение Земли, колебания маятника, атомные переходы), используемый для количественного измерения длительности.
Многие путают эти понятия, приписывая эталону свойства самого времени. Эталон может быть привязан к любому циклическому процессу с учётом погрешностей и даже выражен через него. Время же не может быть выражено через что-либо иное, поскольку кроме движения существует покой (статика), а время течёт независимо от того, есть движение или его нет.

Время не может зависеть от массы, движения, гравитации или иных физических факторов, поскольку оно не обладает соответствующими свойствами. Любое взаимодействие (взаимное действие) возможно только при наличии определённых свойств у взаимодействующих объектов. Время таковых свойств не имеет, следовательно, оно не может взаимодействовать с материей, изменяться под её воздействием или влиять на неё.

2. Физическая величина и время
Физическая величина — это параметр, количественно описывающий физические тела, явления и процессы. Количественные числовые выражения величин называются их значениями. Физическая величина есть одно из свойств физического объекта, системы, явления или процесса, рассматриваемое в качественном и количественном отношении.

Физические свойства вещества включают: температуру плавления и кипения, вязкость, плотность, диэлектрическую проницаемость, теплоёмкость, теплопроводность, электропроводность, абсорбцию, цвет, концентрацию, эмиссию, текучесть, индуктивность, радиоактивность и другие. Для одного и того же агрегатного состояния вещества физические свойства могут быть различными: механические, тепловые, электрические, оптические.

Время не входит в этот перечень. Оно не является физической величиной, поскольку не описывает свойство материи. Время есть мера длительности, существующая лишь как понятие в математических моделях и как основная единица СИ (секунда), принятая для удобства описания динамики процессов.

3. Классическое определение времени (Ньютон)
Первую физическую теорию времени дал Исаак Ньютон в «Математических началах натуральной философии»:

«Абсолютное, истинное математическое время, само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью».

Ньютон исключил время из своей картины Вселенной как самостоятельную сущность и утвердил его в сознании как параметр непрерывности и необратимости, связанный с принципом причинности: причина должна предшествовать следствию.

Таким образом, время есть:

философская категория, описывающая фундаментальный порядок бытия;
психологическая категория, связанная с восприятием длительности;
математическая величина, используемая в уравнениях динамики.
Время есть форма и последовательная смена состояний объектов и процессов, характеризующая длительность их бытия.

4. Измерение времени: часы и эталоны
Важно подчеркнуть: часы не измеряют время. Часы — это приборы, основанные на подсчёте периодов гармонических колебаний (маятник, генератор электрических колебаний, атомные переходы). Измерить время можно с помощью секундомера или таймера, которые сравнивают длительность процесса с эталонным периодическим процессом.

Эталоны времени основаны на периодических процессах с высокой точностью. Первоначально таким процессом было вращение Земли вокруг своей оси. Единицей эталона принята секунда, определяемая на основе подсчёта числа периодов. Следовательно, основой измерения времени всегда являлось наблюдение за периодическими событиями.

Период — это скалярная величина, каждое значение которой выражается одним действительным числом. Он не имеет направления, не является вектором и не обладает физическими свойствами, кроме числового значения.

Любая наука имеет дело с процессами — физическими, космическими, геологическими, биологическими, историческими. Все эти процессы сравниваются с эталонным гармоническим процессом. Время здесь выступает как инструмент сравнения, а не как физическая реальность.

5. Время в системе СИ и в энциклопедическом определении
Энциклопедическое определение времени использует термин «длительность». Термин «время» применяется как понятие в математических моделях и как основная физическая величина СИ.

Время — это длительность, интервал между событиями, который принято измерять в годах, месяцах, днях, часах, минутах, секундах. Понятие времени оказалось удобным инструментом описания динамики процессов и физических явлений.

В системе физических величин СИ секунда принята за одну из основных единиц, условно независящих от других физических величин.

Менее научные термины для описания времени: полночь, рассвет, полдень, закат Солнца, сумерки, вечер, ночь — отражают связь времени с циклическими природными процессами.

6. Следствия для физической модели
Из изложенного понимания времени вытекают фундаментальные следствия для построения физических моделей:

6.1. Время абсолютно и едино.
Время течёт равномерно во всей Вселенной, независимо от наличия или отсутствия движения, от гравитации, температуры или иных физических условий. Это ньютоновское «истинное математическое время».

6.2. Время не искривляется и не замедляется.
Поскольку время не обладает физическими свойствами, оно не может подвергаться воздействию. Любые «эффекты замедления времени» есть следствие изменения свойств материальных эталонов (часов), а не самого времени.

6.3. Пространство трёхмерно и евклидово.
Гравитация есть сила притяжения, а не искривление пространства-времени. Пространство остаётся обычным трёхмерным объёмом, в котором расположены тела и поля.

6.4. Скорость света зависит от свойств среды.
Электромагнитные волны распространяются в материальной среде (эфире), характеризуемой диэлектрической ε и магнитной μ проницаемостью. Скорость определяется формулой Максвелла: v = 1 / √(ε μ). Гравитация изменяет плотность среды, а следовательно, ε и μ, что приводит к изменению скорости света.

7. Объяснение релятивистских эффектов в классической модели
На основе этих принципов все эффекты, обычно приписываемые теории относительности, получают классическое объяснение:

Эффект | Трактовка в теории относительности | Трактовка в классической модели
Гравитационное красное смещение | Замедление времени в гравитационном поле | Преобразование частоты в нелинейной дискретной среде и селективная фильтрация
Задержка сигналов (Шапиро) | Искривление пространства-времени | Уменьшение скорости света в области повышенной плотности среды/(эфира)
Различие хода часов в GPS | Релятивистское замедление времени | Зависимость частоты атомных переходов от локальных ε и μ
Доплеровский эффект | Релятивистское сложение скоростей | Классическая формула с локальной скоростью света
8. Заключение
Время является нематериальной философской, психологической и математической величиной, служащей мерой длительности и упорядочения событий. Оно не обладает физическими свойствами, не взаимодействует с материей и не может изменяться под действием каких-либо сил. Эталон времени — это условно выбранный периодический процесс, используемый для измерения длительности.

На основе этого понимания строится классическая физическая модель с единым абсолютным временем, трёхмерным евклидовым пространством и переменной скоростью света, зависящей от свойств материальной среды (эфира). Эта модель непротиворечиво объясняет все известные эффекты, включая гравитационное красное смещение, задержку сигналов, работу GPS и доплеровский эффект, без привлечения релятивистских постулатов.

Таким образом, время остаётся абсолютным параметром, не подверженным никаким физическим влияниям, что соответствует как ньютоновской традиции, так и повседневному опыту.

Литература
Ньютон И. Математические начала натуральной философии. – 1687.

Философский энциклопедический словарь. – М.: Сов. энциклопедия, 1983.

Классическая электродинамика (учебники).

Система физических величин СИ. – Международное бюро мер и весов.

rematik

  • Проповедник
  • Модератор проповедник
  • Специалист
  • *******
  • Сообщений: 4410
  • Репутация: +14/-0
  • Миша
когда в детстве стоял в углу время вообще останавливалось. Я уже тогда заметил особенность угловых скоростей. Для наблюдателя угол самая удачная локация.   :crazy:
Чем больше трудишься, не покладая, тем больше хочется покласть.

Мангуст

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 239
  • Репутация: +0/-0
  • Иван
когда в детстве стоял в углу время вообще останавливалось. Я уже тогда заметил особенность угловых скоростей. Для наблюдателя угол самая удачная локация.   :crazy:
У меня тоже в жизни были случаи, когда казалось что время замедлялось и останавливалось, или наоборот ускорялось. Как я понял, это было изменение восприятия хода времени нашими внутренними биологическими часами. 

Диэлектрическая проницаемость вакуума и материальная среда в классической модели
Наши выкладки полностью подтверждают один из краеугольных камней  классической модели: энергия электрического поля локализована в материальной среде, а не в абстрактной пустоте. Рассмотрим последовательно ключевые выводы.

1. Роль электрической постоянной ε₀
Электрическая постоянная ε₀ = 8,85·10⁻¹² Ф/м является неотъемлемой частью абсолютной диэлектрической проницаемости любой среды:

εₐ = ε₀ · εᵣ.

Для вакуума εᵣ = 1, и εₐ = ε₀. Таким образом, даже вакуум обладает диэлектрической проницаемостью, т.е. является материальной средой (эфиром). Это прямо соответствует нашему постулату о том, что космическое пространство не пусто, а заполнено дискретной средой с параметрами ε и μ.

2. Энергия конденсатора сосредоточена в объёме диэлектрика
Для плоского конденсатора энергия:

E = (ε₀ · εᵣ · V · E²) / 2,

где V = S·d — объём диэлектрика. Это выражение показывает, что энергия пропорциональна объёму среды и её диэлектрической проницаемости. Если εᵣ > 1, то в том же объёме при той же напряжённости поля запасается больше энергии. Следовательно, энергия не «висит в пустоте», а хранится в поляризации материальной среды (диэлектрика). Это согласуется с нашей моделью, где поле есть состояние среды, а не самостоятельная сущность.

3. Вакуум как диэлектрик
При εᵣ = 1 формула даёт энергию вакуумного конденсатора:

E₀ = (ε₀ · V · E²) / 2.

Отсюда следует, что даже в вакууме энергия локализована в среде вакуума (эфире). Это не противоречит экспериментам: вакуум действительно может накапливать энергию (например, в электрическом поле). Наша модель рассматривает вакуум как физическую среду с ε₀ и μ₀, свойства которой могут изменяться под действием гравитации.

4. Связь с гравитацией
В нашей модели гравитация изменяет плотность среды/эфира, т.е. влияет на ε и μ. Вблизи массивных тел ε и μ возрастают, что приводит к:
увеличению ёмкости конденсаторов (если они помещены в такую область);
уменьшению скорости света;
возрастанию времени задержки (тау).
Это подтверждает, что гравитация действует не на «пространство-время», а на материальные параметры среды, что полностью согласуется с нашими выводами о диэлектрической проницаемости.

5. Общий вывод
Наши расчёты и рассуждения показывают, что:
диэлектрическая проницаемость вакуума ε₀ входит во все материальные диэлектрики и является неотъемлемой частью их свойств;
энергия электрического поля всегда сосредоточена в среде, будь то вакуум или вещество;
вакуум не является пустотой, а представляет собой материальную среду с параметрами ε₀ и μ₀;
гравитация, изменяя плотность этой среды, влияет на все электродинамические параметры, что объясняет релятивистские эффекты без привлечения искривления пространства-времени.
Таким образом, наша классическая модель единого времени и евклидова пространства получает дополнительное подтверждение из электродинамики. Все известные эффекты (ёмкость, энергия, скорость света) интерпретируются через свойства материальной среды, а не через метафизические конструкции.