О. Деревенский - Фиговые листики теории относительности

• Название: Фиговые листики теории относительности
• Автор: О. Деревенский
• Жанр: Физика

Канонизированная версия появления теории относительности (ТО), вкратце, такова. На рубеже XIX-XX веков был в оптике движущихся тел жуткий кризис. Физики захлебнулись в противоречиях, сидели в прострации и не знали, что делать дальше. Тут-то Эйнштейн и вывел этих недотёп на путь истинный. Все-то противоречия его ТО устранила, все-то эксперименты она объяснила, да ещё кучу предсказаний сделала – и все они великолепно подтвердились на опыте!

Ну, красная цена канонизированным версиям хорошо известна: «Боже мой, что скажет история?» - «Да не волнуйтесь, история солжёт, как всегда!»

И точно! Никаких противоречий ТО не устранила: она их послала куда подальше, а от себя новых насадила, ласково называя их парадоксами. Никаких экспериментов она не объяснила: она выдала постулаты без каких бы то ни было объяснений. А что касается дух захватывающих предсказаний ТО – мол, у движущегося с околосветовой скоростью объекта продольный размер сокращается чуть не в ноль, время растягивается чуть не на веки вечные, а масса растёт в дурную бесконечность – так правда в том, что все эти предсказания великолепно подтверждаются лишь мысленными экспериментами. А в физических экспериментах – не считая тех, тривиальные результаты которых ничего не доказывают – всё получается не так, как предсказывает ТО.

Вам трудно такое представить? Ничего страшного: по меткому выражению Ландау, «ныне учёные способны постигать даже то, чего не могут себе вообразить».

Было бы желание!

---

Так по отношению к чему эти скорости следует отсчитывать? Смотрите: малое тело испытывает тягу, направленную вниз по местной вертикали – подчиняясь определённым предписаниям. Которые задают «склоны» для собственных энергий (масс) элементарных частиц: «верх» - это там, где эти энергии больше, а «низ» - там, где они меньше. Чем круче местный участок такого «склона», тем больше местное ускорение свободного падения – ведь кинетическая энергия малого тела при свободном падении за счёт того и растёт, что, при перемещении его вниз, обязана уменьшаться его масса. И, если превращения энергии при свободном падении определяются геометрией местного участка «склона» для собственных энергий, то истинная-однозначная скорость – это, по определению, и есть скорость относительно местного участка этого «склона» (авторское название этой скорости – локально-абсолютная). Правда, на практике такое определение мало что даёт: как можно знать скорость физического объекта относительно каких-то там «предписаний»? Ведь ещё великий Мах учил, что «на практике мы можем проследить движение тела только относительно других тел»… Не пужайтесь, граждане: как раз на практике легко находится подходящее тело отсчёта. Для физических явлений в пределах планетарной сферы тяготения, таким телом отсчёта является планета, а для физических явлений между планетарными сферами тяготения – Солнце. Можно сказать, что в солнечное «инерциальное пространство» встроены области планетарных «инерциальных пространств», которые находятся в орбитальном движении вокруг Солнца. Причём, в области планетарного «инерциального пространства», на истинной-однозначной скорости физического объекта никак не сказывается то, что сама эта область находится в орбитальном движении.

Может, истинные-однозначные скорости кому-то кажутся умозрительными фантазиями? Отнюдь: истинная-однозначная скорость прибора детектируется на опыте! И это получилось задолго до первой эйнштейновской статьи. Знаете, у кого? Вы только потерпите, не смейтесь – у Майкельсона и Морли в 1887 году! Вам, наверное, трудно в это поверить, потому что во множестве учебников и монографий подчёркивается огромная роль, которую сыграл в становлении СТО эксперимент Майкельсона-Морли: результат его, якобы, оказался «нулевым», никакого «абсолютного» движения обнаружено не было. Те, кто такое пишут, что-то путают. Может, они и правы насчёт «огромной роли» - если, конечно, Эйнштейн считал эту роль настолько огромной, что просто не смог найти подходящих для такого случая слов, и поэтому про Майкельсона и Морли в своей статье даже не упомянул. А что касается «нулевого результата», то слухи о нём несколько преувеличены. Ну, да: не проявилось орбитальное движение Земли вокруг Солнца – по этому поводу и устроили вселенскую скорбь. Но ведь был повод и для радости: интерферометр реагировал на своё движение в направлении на местный восток – из-за вращения Земли вокруг своей оси. Правда, линейная скорость этого движения на два порядка поменьше, чем 30 км/с – но это всё же больше, чем совсем ничего. Заметьте: прибор Майкельсона-Морли – это вам не интерферометр Саньяка, где свет движется во встречных направлениях в обход контура с ненулевой площадью, благодаря чему детектируется собственное вращение прибора. У прибора Майкельсона-Морли площадь контура нулевая! И, к тому же, это вам не акселерометр, который используется в системах инерциальной навигации – где детектируется ускорение, а затем оно интегрируется и, таким образом, вычисляется скорость. Нет: к изумлению релятивистов, прибор Майкельсона-Морли реагировал непосредственно на свою скорость – причём на вполне конкретную.

Далее был ещё целый ряд экспериментов, которых релятивисты называют «аналогами» эксперимента Майкельсона-Морли. В этих, с позволения сказать, «аналогах» результаты были действительно нулевые. То, что там не проявлялось орбитальное движение вокруг Солнца – это само собой. Но там не проявлялось и движение установки из-за суточного вращения Земли. Странно? Нет, не странно: оно и не могло там проявиться. Вот, например, что вытворяли Таунс с сотрудниками. Ставили пару мазеров на платформу, пучками атомов навстречу друг другу – причём, вдоль линии запад-восток. Измеряли частоту биений этой парочки. Затем поворачивали платформу на 180° и снова измеряли частоту биений. И так – много раз, на протяжении более полусуток. «Орбитальный эфирный ветер» при такой методе обнаружился бы. А «суточный» – нет, поскольку, при повороте платформы на 180°, допплеровские сдвиги частот у мазеров просто менялись ролями, и частота биений оставалась прежней. Другие специалисты ставили на платформу два инфракрасных мазера ортогонально друг другу – и давай поворачивать эту платформу туда-сюда на 90° между положениями, когда резонатор одного мазера ориентирован по линии север-юг, а резонатор другого, соответственно, по линии восток-запад. Если бы дул «эфирный ветер», он приводил бы к неодинаковым сдвигам частот у резонатора, ориентированного «вдоль ветра», и у резонатора, ориентированного «поперёк ветра»; поэтому, при тех самых поворотах платформы, частота биений мазеров соответственно изменялась бы. Размах этих изменений, соответствующих скорости 30 км/с, составил бы 3 МГц. А обнаружили – 270 кГц, да не из-за «эфирного ветра», а из-за магнитострикции, т.е. изменения длин металлических стержней резонаторов под воздействием магнитного поля Земли. Вклад же из-за суточного движения установки должен был иметь размах около 300 Гц при синфазности с «магнитным» эффектом. Ясно, что этот вклад было невозможно увидеть: как выражаются экспериментаторы, он был «погребён в шумах». Другого рода шутки получались в тех случаях, когда измерения проводились при неизменной ориентации всех элементов установки по отношению к земной поверхности. Таких экспериментов было множество – исследования ионного стандарта частоты, двухфотонная спектроскопия в атомном пучке, сличения частот ортогонально расположенных лазеров… Всё это делалось с сумасшедшей точностью. Но что толку от этой сумасшедшей точности, если проявление суточного «эфирного ветра» было неизменным на протяжении всего интервала измерений? Как здесь увидеть, что это проявление вообще существует? Увидеть эффект можно тогда, когда его проявление хоть как-то изменяется. А если нет – то, как ни всматривайтесь, эффекта всё равно не увидите!

А вот Брилет и Холл (1979 г.) исхитрились сличать частоты двух лазеров, один из которых был установлен на медленно вращающейся платформе. Это совсем другое дело! Эффект, конечно же, обнаружился. Соответствующая ему скорость «эфирного ветра» отличалась от линейной скорости суточного вращения на широте лаборатории менее чем на шесть процентов! Это – потрясающий результат. Он подтверждает, что если устранить технические и методологические «косяки»… в общем, если подойти к вопросу умеючи, то вполне реально детектировать свою скорость автономно – без оглядки на звёзды или на искусственные спутники Земли. Причём, наземные приборы, которые на такое способны, исправно игнорируют своё орбитальное движение вокруг Солнца, но не менее исправно реагируют на своё движение из-за суточного вращения Земли. Всё в согласии с концепцией истинных-однозначных скоростей! Ведь в пределах сферы тяготения Земли, истинные-однозначные скорости физических объектов – это как раз их скорости в геоцентрической невращающейся системе отсчёта. Покоящийся на поверхности Земли прибор, способный автономно детектировать свою истинную-однозначную скорость, отреагирует именно на линейную скорость своего суточного обращения вокруг земной оси. А от того, что у Земли есть линейная скорость орбитального движения, этому прибору не будет ни жарко, ни холодно. «Почему же, - недоумевают релятивисты, - на большую скорость прибор не реагирует, а на маленькую – реагирует?» Да ёлки-палки! Объясняем же русским языком: истинная-однозначная скорость у прибора одна. Если она маленькая, то прибор только на неё, на маленькую, и реагирует. И не надо реакции наземных приборов – на своё движение в геоцентрической системе отсчёта – называть паразитными эффектами. Не надо судить об этих эффектах по себе!

Понятно, что релятивистам страшно не нравится факт автономного детектирования истинной-однозначной скорости прибора. Ведь этим фактом сразу же сживается со света принцип относительности, он же первый постулат СТО. Эйнштейн сформулировал его так: «Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, эти изменения состояний относятся». Могут возразить: почему же он сживается со света – он сформулирован так туманно, что непонятно, о чём тут вообще речь. Позвольте, позвольте! Несколько поколений толкователей потрудились на славу и пришли к согласию в том, что, в переводе на общепонятный язык, принцип относительности означает следующее: «Никакими физическими экспериментами внутри лаборатории обнаружить её прямолинейное и равномерное движение невозможно». А, оказывается – возможно! Хорошо ещё, что остаётся справедлив второй постулат: «Каждый луч света движется в «покоящейся» системе координат с определённой скоростью [c], независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом». О независимости скорости света от характера движения источника давно говорили наблюдения за двойными звёздами. Из-за их обращения друг вокруг друга часто бывает, что одна звезда приближается к Земле, а другая, наоборот, удаляется. Если скорость света складывалась бы со скоростью источника, то с Земли наблюдалось бы, вместо кеплерова обращения у таких парочек, нечто кошмарное. Так вот: почему скорость света не зависит от характера движения источника – Эйнштейн не объяснил. А ведь это так просто: те самые «склоны», которые обеспечивают тяготение, задают «инерциальную привязку» не только для истинных-однозначных скоростей малых тел, но и для фазовой скорости электромагнитного излучения. Можно сказать, что эти «склоны» играют роль «светоносного эфира». Земля вращается с запада на восток в «эфире» земной сферы тяготения – результирующий «эфирный ветер» с востока и ловили Майкельсон и Морли, а также Брилет и Холл. Следует только не забывать, что «эфир», о котором говорим мы, имеет природу не вещественную и не полевую. «Эфир», о котором говорим мы, это реальность не физическая, а надфизическая: это программные предписания. Потому-то, при движении планетарной области «инерциального пространства» сквозь солнечное «инерциальное пространство», не возникает проблем ни по линии гидродинамики, ни по линии наложения полей друг на друга. Просто предписания таковы, что солнечный и планетарные «эфиры», так сказать, не смешиваются, и границы между ними сохраняют первозданную резкость. Ну, а фазовая скорость света ведёт себя, как фундаментальная константа, в пределах каждой из этих неперекрывающихся областей «инерциального пространства». А ведь эти области движутся друг относительно друга! И в итоге оказывается, что скорость света – это фундаментальная константа… лишь в локальном смысле. Например, пока свет движется в пределах планетарной области «инерциального пространства», его скорость равна с только в планетоцентрической системе отсчёта. А в гелиоцентрической системе отсчёта она векторно складывается с гелиоцентрической скоростью планеты! Напротив, по межпланетному простору свет движется со скоростью с только в гелиоцентрической системе отсчёта, и уже для его скорости относительно какой-либо планеты следует делать соответствующий векторный пересчёт. Заметьте – эти пересчёты следует делать по простому, классическому закону сложения скоростей!