Последняя тайна бога (И. Мисюченко). И. Мисюченко Последняя тайна
 Скачать 6.4 Mb.
|
|
§ 1.6. Эффекты специальной теории относительности и их объяснение В конце XIX и начале XX веков физика столкнулась с трудноразрешимой проблемой: казалось, что сравнительно молодая, но блестяще подтверждающаяся опытами наука электродинамика противоречит завершённой классической механике Галилея-Ньютона. Первым и главным противоречием стала нековариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Галилея. Доказательством наличия этого противоречия явился опытный факт: скорость распространения электромагнитных волн (в т.ч. света) в пустоте оказалась одинаковой во всех направлениях. А между тем из астрономии хорошо известно, что планета Земля не только движется вокруг Солнца с немалой скоростью 16.7 км/с, но и движется вместе с ним относительно неподвижных звёзд со скоростью около 30 км/с. И, хотя скорость света много больше (около 300 000 км/с), тем не менее, возможности эксперимента вроде бы уже позволяли зафиксировать и гораздо меньшие, чем 30 км/c скорости. Получалось, что скорость света не складывается геометрически со скоростью движения Земли [5, c. 110]! Стоп-стоп. Простите-ка великодушно. А почему механическое движение брошенных горизонтально тел не И. Мисюченко Последняя тайна Бога 57 обнаруживает движение Земли? Да и на Луне, вообще говоря, движение Солнечной системы механически не обнаруживается. А там даже воздуха нет. Так с чего физики решили, что движение света должно обнаруживать такое движение? Оказывается, они сначала решили, что электромагнитные волны есть особое механическое явление, а именно: волны, распространяющиеся в неподвижной среде – эфире. А эфир во всём подобен особому газу или жидкости. Именно так выводил свои уравнения Максвелл. В эфир тогда, кстати, верили практически все. Ну а раз так, то все явления, связанные со светом, должны были бы быть такими же, как и связанные со звуком, с той лишь разницей, что скорость распространения волн другая. А оказалось – это не так. Точнее – не совсем так. Следовательно, предположений относительно света было несколько: 1) свет - это именно волны в эфире, 2) эфир подобен газу или жидкости, 3) эфир не увлекается Землёй, т.е. локально неподвижен. Скажите, пожалуйста, а не слишком ли много гипотез? Мы уже подвергали критике предположение номер 2. Чуть позже мы подвергнем сомнению и предположение номер 1. А предположение номер 3 вообще не имеет никакого значения, поскольку, как мы уже показали, невозмущённый эфир если и способен к взаимодействию с веществом, то только за счёт взаимного с ним ускорения, а не скорости. Тем не менее физики (не все, разумеется, но многие) объявили, что механика противоречит электродинамике. Чтобы устранить это, ими же и придуманное, противоречие, было предпринято немало усилий. Чаще всего заявляли, что эфир полностью или частично увлекается Землёй. Опять же по привычке, памятуя, что газовая атмосфера вполне себе увлекается ею. Однако как опыты Физо, так и аберрация звёзд показывали, что эфир не увлекается или, по крайней мере, не полностью увлекается Землёй. Если он не полностью увлекается, то тогда на поверхности планеты должен был бы быть эфирный ветер. Майкельсон и Морли в 1881-1889 гг. поставили серию экспериментов по обнаружению «эфирного ветра». Эти эксперименты дали нулевой результат. Их много критиковали, они неоднократно совершенствовали свою установку и обнаруживали что угодно, вплоть до влияния магнитных полей и флуктуаций силы тяжести, но не эфирный ветер. Вокруг этого вопроса было сломано столько копий, что ими можно было бы мостить дороги. И лишь один учёный подверг сомнению предположение номер один. Вальтер Ритц, молодой швейцарский учёный выдвинул так называемую «баллистическую гипотезу». Он фактически предположил, что свет – не волна в эфире, а совокупность, последовательность движущихся материальных тел. Таких же тел, как снаряды, выпущенные из орудия. Тогда, конечно же, никакого эфирного ветра не обнаружить, как не обнаружить пушкой движение Солнечной системы. Прошло несколько лет, прежде чем астроном (и ярый приверженец теории относительности!) Де Ситтер (в 1911-1913 гг.), наблюдавший движение двойных звёзд, как тогда казалось, опроверг гипотезу Ритца [3, с. 299]. Прошло ещё более полувека и уже работы Де Ситтера подверглись критике [8]. Выходит, что по состоянию на данный момент гипотеза В. Ритца никем так и не опровергнута? Ага. Именно так. Однако в науке господствует вовсе не она, а так называемая Специальная теория относительности А. Эйнштейна (СТО). Мы кратко изложим её суть, хотя теория эта к физике имеет весьма косвенное отношение. Это почти чисто математическая теория о кажимости, о видимости реальности, которая возникнет у исследователя, если он может только наблюдать световые явления и ничего более не может и не желает делать. В науке и около науки полно таких умозрительных спекуляций, они иногда даже служат полезным подручным материалом, но, бога ради, не стоит называть их «физикой». Исследователи СТО сами отмечают, сколь ничтожную роль (честно говоря, нулевую) играл эксперимент в создании этой теории [5, с. 114]. Итак, Эйнштейн постулировал две вещи, легшие в фундамент СТО. Первый постулат, так называемый «принцип относительности Эйнштейна», который гласит, что теория должна быть ковариантной (сохраняющей вид своих законов) относительно определённой группы преобразований координат и времени. В частности, относительно И. Мисюченко Последняя тайна Бога 58 преобразований Лоренца. Чистейшее умозрение! Причём оно касается не физической реальности, а именно теории. Идеи. Ощущаете разницу? Второй принцип уже, казалось бы, ближе к физике: скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчёта. Выглядит, как физический постулат. Но чего-то не хватает. Ах, вот оно что! Не указан способ измерения скорости света во всех, этих самых инерциальных системах отсчёта. Нет процедуры. Вот у Ньютона всё было на месте – и постулаты и процедуры измерения. Может быть, Эйнштейн имел в виду, что в СТО годится ньютоновская процедура (1.4) измерения скорости? Но ведь ньютоновская скорость измеряется именно так, потому что к этой процедуре приводят ньютоновы представления о пространстве и времени. А Эйнштейн от них отказался! У Ньютона была допустима мгновенная передача взаимодействий. По Эйнштейну это запрещено. У Ньютона была абсолютная система отсчёта, связанная с неподвижным эфиром. Эйнштейн от такой системы отказался. Следовательно, если при принятии постулатов Эйнштейна не изменять процедуры измерения основных величин, то можно ожидать, что изменятся сами величины. Что, разумеется, и проявилось в дальнейшем как странное «Лоренцево сокращение длин», «замедление времени», «релятивистский рост массы» и ряд парадоксов, вроде «парадокса близнецов». Впрочем, простите нас, в наше время только ленивый не пнул Эйнштейна. Мы вовсе не собирались распинать этого уважаемого учёного, который заслуженно получил Нобелевскую премию за фотоэффект и незаслуженно несколько отказов германского патентного ведомства в приоритете на холодильные установки. Мы только хотели показать, как сам схоластический подход к физике приводит в тупик. Из СТО вытекает, в частности, что взаимная скорость двух радиоимпульсов, посланных одновременно и встречно, равна не c 2 , как следовало бы ожидать в кинематике Ньютона, а только c . Позвольте-позвольте! Но кто нам мешает взять два радара на известном расстоянии, синхронизировать их по атомным часам и одновременно испустить два коротких радиоимпульса навстречу друг другу. Измерить время прихода импульса от соседнего радара. Нарисовать схему расположения радаров на листочке и вычислить взаимную скорость радиоимпульсов в каждый момент времени, пока они летели. Конечно же, мы получим удвоенную скорость света! Это возможно, потому, что в классической физике мы можем сначала с линейкой и часами полазать между радарами, установить кто, где и в какой момент времени будет находиться на самом деле, а уж потом импульсы испускать. Законы Вселенной не изменятся, пока мы лазали с линейкой. А релятивисты, конечно же, в духе средневековой схоластики, скажут, что надо было измерять скорость в системе одного из движущихся импульсов, что, конечно же, бред. В какой инерциальной системе хочу, в такой и измеряю: именно так устроена механика Ньютона. Сам же Эйнштейн постулировал, в частности, в рамках СТО такой же принцип. На этом примере видно, что СТО имеет дело не с физической реальностью, а с кажимостью, т.е. видимостью реальности, с её отражением. Тех читателей, которые хотели бы подробнее поговорить о критике СТО мы можем отослать к превосходной, преисполненной здравого смысла, хотя и не бесспорной, работе В. и Г. Соколовых [6]. Ещё раз повторим: мы не критикуем СТО Эйнштейна. Она вне рамок физической критики, поскольку является частью какой-то другой науки, не физики. Вместо критики и обсуждения СТО мы предлагаем обсудить и дать нормальное, физическое объяснение экспериментально наблюдаемым эффектам. Чувствуете разницу? Для начала мы попробуем их перечислить так, как они именуются в литературе и сразу же указать, чем они на практике являются: 1) Замедление времени в движущихся системах. На практике это замедление очень мало и измеряется по сдвигу частот. То есть о ходе времени судят по изменению частоты того или иного периодического сигнала, испущенного движущейся системой. Так вот, этот эффект открыт давно, и открыт он в И. Мисюченко Последняя тайна Бога 59 рамках классической механики. Он называется эффектом Доплера. Другое дело, как именно он проявляется в той или иной ситуации. 2) Увеличение массы тел в движущихся системах. Сейчас уже не принято так говорить, поскольку уж больно много критики прозвучало в адрес этого понятия. Казуистически говорят, что увеличивается «релятивистская масса», а «масса покоя» сохраняется. На практике, чтобы достичь околосветовых скоростей, разгоняют не макроскопические тела, а элементарные частицы, в лучшем случае атомы. Никто не измеряет их массу, как таковую, при этом. Измеряют косвенные характеристики, в частности, время пролёта и энерговыделение потока частиц на мишени. Оказывается, что время пролёта и выделившаяся тепловая энергия как-то необычно связаны. Не так, как ожидалось. И «увеличение массы» - это уже объяснение явления. Всего лишь одно из возможных, причём, наверное, самое невероятное. 3) Лоренцево «сокращение длин» в движущейся системе. Вообще в настоящее время не считается реально существующим эффектом. Ну и в самом деле, если у нас сокращаются все длины, то сокращается и длина любой линейки, и привычная процедура измерения длин даст ровно тот же самый результат, что и в неподвижной системе. Такой эффект необнаружим. Это не физика, конечно же. 4) Поперечный эффект Доплера. Его не часто и не везде называют как самостоятельный эффект СТО, поскольку его часто приписывают замедлению времени в движущихся системах, то есть считают проявлением эффекта 1. Мы же считаем, скорее наоборот. «Замедление времени» является объяснением изменения частоты 0 f движущегося со скоростью v источника ( ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = 2 2 0 1 c v f f ). Следовательно, изменение частоты - это самый серьёзный эффект из всех, вышеперечисленных. Мы имели в виду что эффект действительно наблюдается в эксперименте (1938 г., Айвз и Стилуэй, эксперимент с каналовыми лучами), причём непосредственно, и является не объяснением каких-то других явлений, а именно самим физическим явлением. Частота 0 f сигнала источника, движущегося строго поперечно приёмнику, изменяется. Причём изменяется так, как предсказывает СТО. Считается, что поперечный Доплер проявляется для электромагнитных волн и не проявляется для акустических. (См. приложения П2 и П3). Искали ли его в акустике – неизвестно, но принято считать, что его там нет. Нам пришлось провести довольно трудоёмкое и длительное исследование, чтобы выяснить не только механизм возникновения поперечного эффекта Доплера, но и целого ряда связанных с этим механизмом других явлений, приписываемых эффектам СТО и ОТО. Выяснилось, что этот механизм кинематический, прекрасно объясняется в рамках кинематики Ньютона и благополучно работает в акустике так же, как и в оптике. Мы разработали экспериментальную акустическую установку, с помощью которой убедились в правоте наших выводов. Для начала вообразим себе ускоренно движущуюся платформу, на которой мы производим простой баллистический эксперимент: бросаем шарики из точки A в точку B (рис. 1.7). И. Мисюченко Последняя тайна Бога 60 Рис. 1.7 . Изменение времени пролёта тел в ускоренно движущейся системе Если ускорение платформы a отсутствует (равно нулю), то время пролёта шарика t будет, очевидно: (1.79) v L t = , с какой бы скоростью ни двигалась сама платформа. А теперь представим, что произойдёт, если ускорение не равно нулю. Пока шарик летит расстояние L , и точка A и точка B изменят свою скорость движения. Принцип простого сложения скоростей перестаёт работать. Точка B «убегает» от шарика ускоренно. Понятно, что приращение скорости убегания составит: (1.80) v L a at v ≈ ≈ Δ Здесь мы положили, что скорость шарика велика, время пролёта мало и соответственно дополнительное расстояние s Δ , которое придётся пролететь шарику, мало, по сравнению с L . Запишем величину относительно изменения скорости: (1.81) 2 v aL v v L a v at v v = ≈ ≈ Δ Следовательно, время, затрачиваемое шариком от старта в точке A до встречи с мишенью в точке B , будет больше (в нашем случае) или меньше, чем t , если ускорение платформы направлено в другую сторону: (1.82) 3 0 2 0 3 0 2 0 2 0 2 2 2 2 2 2 v aL aLv v aL at v at at v at v s t средн ≈ + = + = + = Δ ≈ Δ Как видим, появилась зависимость времени пролёта не только от ускорения и длины платформы, но и от относительной скорости брошенного шарика 0 v . Значит, при известной скорости и длине платформы, засекая изменение времени пролёта шарика, можно судить об ускорении платформы. Если вместо бросания шариков использовать испускание, например, звуковых волн, то задержка прибытия фронта волны будет означать фазовый сдвиг. Измерить фазовый сдвиг принятого акустического сигнала относительно излучённого несложно. Достаточно пропустить оба сигнала через детектор И. Мисюченко Последняя тайна Бога 61 пересечения нуля и подать на схему сравнения «исключающее или», а затем проинтегрировать. Такая установка была нами создана и работала, как хороший, чувствительный акселерометр. Разумеется, измерялось лишь взаимное ускорение воздуха и установки. Если установку помещали в плексигласовый корпус, то ускорение не фиксировалось. Как не фиксировалось и ускорение свободного падения при вертикальном расположении установки. Но если на неподвижную открытую установку дунуть, она немедленно показывала наличие ускорения. Если, заменив шарики волнами (акустическими или электромагнитными), обратиться к выражению (1.81) и вспомнить, как определяется понятие длины волны ( f v = λ ), то можно оценить относительное изменение длины волны в ускоренной системе: (1.83) 2 / v aL v v f v f v v v = Δ = − Δ + = Δ λ λ То есть возникает относительное изменение длины волны, если считать частоту испускания волн неизменной. А с чего бы ей меняться? Мы же ничего не изменили на передающем конце. Причина изменения длины волны есть изменение скорости распространения волн относительно приёмного конца. Теперь вспомним, как измеряются на практике малые вариации фазы, частоты и длины волны в оптике: они измеряются по изменению интерференционной картины. То есть интерференционные измерения не позволят, сами по себе, сказать, что именно изменилось: фаза прихода волны, длина волны или частота волн. Поскольку СТО запрещает своим приверженцам даже думать об изменении скорости света, то им приходится думать, что изменяется именно частота. А между тем частота - это как раз именно тот единственный параметр, который в данном случае не меняется. А раз не меняется частота, то и говорить об изменении хода времени нет никаких оснований. Итак, мы установили, что в силу классической кинематики Ньютона, в ускоренно движущихся системах отсчёта происходит изменение относительной скорости распространения сигналов, приводящее к изменению фазы и длины волны и ошибочно трактуемое как изменение частоты сигнала. А причём тут, спросите Вы, поперечный Доплер? Вроде бы движение при этом прямолинейное и равномерное, а у нас шла речь об эффектах ускорения. Давайте нарисуем ситуацию (рис. 1.8). Рис. 1.8 Поперечный эффект Доплера, как эффект относительного ускорения И. Мисюченко Последняя тайна Бога 62 Рис. 1.9. Зависимость расстояния до источника от времени в ситуации рис. 1.8 Пусть источник волн движется равномерно и прямолинейно, и пусть в некий момент времени он оказывается точно на траверзе приёмника. Чтобы можно было говорить о частоте, длине волны или хотя бы фазе фронта волн, требуется, чтобы излучение волны длилось хотя бы один период, а лучше несколько. На меньших интервалах времени теряется физический смысл этих понятий. Но пока излучался один период волны, тело прошло из положения " r через положениеr в положение ' r . То есть во время излучения менялось расстояние от источника до приёмника (рис. 1.9)! Причём оно сначала уменьшалось, а потом увеличивалось. Это означает, что, несмотря на то что источник двигался прямолинейно и равномерно, его расстояние до приёмника менялось нелинейно. То есть всё выглядело с точки зрения приёмника, как ускоренное движение. У расстояния ) (t r была отличная от нуля и постоянная по знаку вторая производная. Вторая производная расстояния - это, с точки зрения кинематики, ускорение. А мы выше установили, к чему приводит наличие взаимного ускорения при приёме волн. Теперь, даже не прибегая к расчётам, мы можем сказать, что при таком (поперечном) движении источника должно появляться относительное изменение длины волны принимаемого сигнала на приёмном конце. Поскольку эффект чисто кинематический, то он не должен зависеть от природы сигнала и обязан существовать не только в оптике, но и в акустике. Конечно, относительное изменение расстояния (а с ним и вторая производная) тем меньше, чем дальше находится источник от приёмника, но ведь и время пролёта сигнала до приёмника соответственно увеличивается. Вычислим величину «поперечного Доплера». Пусть источник движется равномерно и прямолинейно со скоростью v . В некий момент времени, принимаемый за начало отсчёта времени, он оказывается движущимся точно перпендикулярно вектору r , соединяющему приёмник и источник. Пусть теперь через некоторое время t , в течение которого источник продолжал двигаться равномерно и прямолинейно, он оказывается в новом положении A . Теперь расстояние от положения источника A до приёмника обозначим ) (t r . Выразим расстояние r от времени t . Очевидно, что по теореме Пифагора о сторонах прямоугольного треугольника: И. Мисюченко Последняя тайна Бога 63 (1.84) 2 2 2 ) ( t v r t r + = [м]. Теперь определим ускорение ) (t a источника относительно приёмника путём двукратного дифференцирования расстояния по времени: (1.85) ) ( ) ( ) ( 2 / 1 2 2 2 2 2 / 3 2 2 2 2 4 2 2 t a t v r v t v r t v dt r d = + + + − = [м/с 2 ]. А теперь устремим время t к нулю, чтобы получить величину ускорения в начальном положении источника: (1.86) r v t v r v t v r t v t a t t 2 0 2 / 1 2 2 2 2 2 / 3 2 2 2 2 4 0 ) ( ) ( ) ( lim = + + + − = = → [м/с 2 ]. Видим, что для любого расстояния до источника r ускорение a отлично от нуля. Главным возражением против осмысленности только что проделанных выкладок обычно является заявление, что с ростом r ускорение уменьшается до ничтожных величин. Да, это так. Однако взгляните на формулу (1.83), описывающую относительное изменение длины волны сигнала, излучённого ускоренно движущимся источником. Как видите, оно линейно растёт с ростом расстояния L . Подставим же выражение для ускорения a из (1.86) в (1.83) и, используя связь между частотой и длиной волны, как если бы мы верили, что меняется именно частота, получим для относительного (воображаемого!) сдвига частоты: (1.87) 2 2 2 2 2 сигнала сигнала сигнала v v v l l v v al f f = ⋅ = = Δ То есть относительный сдвиг частот оказался пропорционален отношению квадратов скоростей движения источника и распространения сигнала в среде. И это отношение уже не зависит от расстояния и качественно совпадает с результатами экспериментов, выполненных как в оптике, так и в акустике. Таким образом, «поперечный эффект Доплера» не является специфически релятивистским эффектом, а представляет собой вполне тривиальное кинематическое следствие нелинейности изменения расстояния до источника от времени при поперечном движении источника в рамках Евклидовой геометрии и Ньютоновой кинематики. Механизм явления можно рассмотреть и несколько иначе. Как мы уже отмечали, чтобы говорить о частоте волн, необходимо излучить хотя бы несколько периодов, иначе "понятия «спектр», «частота», «ширина полосы» просто неприменимы. За то время, пока эти несколько периодов излучаются, источник успевает сместиться из положения точной перпендикулярности и приобрести относительно приёмника радиальную скорость at v = Где a - его радиальное ускорение, вторая производная от расстояния. Понятно, что средняя его скорость за весь этот период будет равна половине максимальной (движение было примерно равноускоренным!). Тогда формулу (1.87) следует откорректировать, помножив на одну вторую: (1.88) 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 сигнала сигнала сигнала v v v l l v v al f f = ⋅ = = Δ И. Мисюченко Последняя тайна Бога 64 Напомним, что, в соответствии с известным релятивистским выражением для поперечного эффекта Доплера: (1.89) 2 2 1 1 сигнала v v f f − − = Δ При малых скоростях сравнительно с a выражения (1.88) и (1.89) дадут практически одинаковый результат . Следует отметить, что релятивистское выражение (1.89) имеет сингулярность при скорости источника, равной скорости распространения сигнала. То есть фактически утверждает, что частота излучения (в поперечном направлении) околосветового источника, например, будет околонулевая. Формула же (1.88) утверждает, что всего лишь вполовину от исходной. Однако мы рассмотрели, кажется, не все явления, в данном случае приводящие к «сдвигу» частот. Вторым фактором, который следует непременно учитывать при рассмотрении «поперечного Доплера», является аберрация звука (света). Звук от движущегося источника распространяется под некоторым углом к вектору r на рис. 1.8. Аберрацию звука оценить несложно из простых соображений. Пока звук распространяется от источника к приёмнику, время сигнала v r / = τ , источник успевает сдвинуться на некоторое расстояние v τ . То есть нарушается перпендикулярность движения и образуется продольная компонента скорости (направленная вдоль r ). Можно показать, что при малых относительных скоростях движения эта продольная проекция r v будет иметь в среднем величину: (1.90) сигнала r v v v 2 2 1 = Тогда связанный с ней обычный линейный эффект Доплера примет значение: (1.91) 2 2 2 1 2 1 сигнала сигнала r v v v v f f = = Δ То есть имеет ту же структуру и порядок величины, что и эффект связанный с ускоренностью изменения расстояния между источником и приёмником. На выяснение читателю оставим вопрос о том, различные ли это явления, приводящие к изменению длин волн сигнала поперечно движущегося источника и трактуемые как изменения частот. Или это просто два разных языка на которых выражено одно и то же явление. Эффекты аберрации и ускоренности относительного движения следует учитывать при постановке экспериментов, иначе результат будет весьма далёким от реальности. В случае звука всё более-менее просто, поскольку мы можем легко отметить момент именно перпендикулярного движения источника. В случае со светом всё сложнее, поскольку информация о «моменте перпендикулярности» дойдёт до нас не быстрее, чем сам излучённый свет. § 1.7. Эффекты общей теории относительности и их объяснение И. Мисюченко Последняя тайна Бога 65 В рамках СТО А. Эйнштейн отказался от эфира и тем самым породил другую проблему. Дело в том, что пока учёные верили в существование газоподобного эфира, они хотя бы на качественном уровне могли объяснить тяготение. Как только эфир был «изгнан», проблема тяготения вновь «повисла в пустоте». На наш взгляд, Эйнштейн проявил своего рода «научную порядочность», взявшись самолично за проблему гравитации. Результаты его трудов в этом направлении принято называть Общей теорией относительности (ОТО), в отличие от СТО. Цитируем по материалам Википедии [7]: О́бщая тео́рия относи́тельности (ОТО; англ. general theory of relativity) — геометрическая теория тяготения, опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах. В рамках этой теории, являющейся дальнейшим развитием специальной теории относительности, постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии. Таким образом, в ОТО, как и в других метрических теориях, гравитация не является силовым взаимодействием. Общая теория относительности отличается от других метрических теорий тяготения использованием уравнений Эйнштейна для связи кривизны пространства-времени с присутствующей в пространстве материей То есть суть ОТО, в отношении к гравитации, можно высказать следующим образом: массивные тела искривляют пространство-время вокруг них, а пространство- время указывает другим телам, как им двигаться в этой области. Здесь даже не требуется понятия «гравитационное поле». По форме это обычное для позднего средневековья, схоластическое и метафизическое учение. Почти как учения Декарта, Галилея и Ньютона. Проблемы у него, как нам кажется, две: новая сущность «пространство-время», которая плохо ассоциируется с чувственным опытом. И странное слово «кривизна», относимое к пространству-времени. Говоря о кривизне зеркала, например, мы сравниваем его с зеркалом нормальным, прямым. Но с зеркалами понятно: вот одно зеркало, кривое, а вот другое прямое. Чтобы говорить о кривизне пространства вообще, следует иметь какое-то другое «пространство вообще», менее кривое. Где у нас во Вселенной склад образцовых пространств? Непонятно. Ну и, конечно же, как и у Ньютона, у Эйнштейна отсутствует конкретный физический механизм взаимодействия «пространства-времени» с «телами». Есть только видимость механизма, метафизическая схема: тело 1 искривляет пространство-время, а пространство-время изменяет траекторию движения тела 2 . Как именно и за счёт чего они взаимодействуют, остаётся непонятным, и никакие тензорные мантры не скроют этого факта. Но, поскольку ОТО даже официально именуется геометрической (т.е. математической!) теорией, то мы, так же как и в случае с СТО, отказываемся её критиковать в рамках физики. Ибо и эта теория не имеет отношения к физике. Пусть о кривизне пространств-времён рассуждают математики, мы же займёмся более физическим делом. Перечислим эффекты, связываемые с ОТО, и попробуем понять, что это на самом деле за явления и как их можно объяснить. 1) Гравитационное замедление времени. Эффект почти полностью аналогичен одноимённому эффекту СТО. Измеряется изменение скорости распространения сигнала вблизи тяготеющих тел, принимается за изменение частоты (из-за запретов СТО) и дальше делается странный вывод о замедлении времени под действием гравитации. 2) Гравитационное красное смещение. То же, что и 1, отнесённое к свету, излучённому с поверхности массивных тел. Поскольку, как мы показали выше, тяготение есть ускоренное движение тел относительно эфира, то эффекты 1 и 2 И. Мисюченко Последняя тайна Бога 66 полностью объясняются кинематическими эффектами ускорения, изложенными выше при обсуждении эффектов СТО. 3) Гравитационное линзирование. Специфическое отклонение луча света в поле тяготения массивных тел, например Солнца. Наблюдается экспериментально. Имеет ту же природу, что эффекты 1 и 2 с учётом градиента ускорения. Градиент ускорения вызывает градиент относительной скорости в соответствии с (1.80), что для света эквивалентно градиенту коэффициента преломления. 4) Орбитальные эффекты. Это эффекты ускорения в частном случае криволинейного движения небесных тел по орбитам. Самый знаменитый (и единственный, более-менее подтверждённый) эффект - это вековое смещение перигелия Меркурия. При том, что Меркурий чуть ли не цепляет при движении фотосферу Солнца, и во многих смыслах является особой планетой, может ли единичное совпадение предсказаний быть серьёзным доказательством верности целой теории? 5) Чёрные дыры. Вообще могли быть предсказаны почти во времена Ньютона, стоит только поставить вопрос, каким должна быть масса и радиус гравитирующего тела, чтобы его вторая космическая скорость превысила бы скорость света? Из теории тяготения Ньютона результат получается за пять минут. Строго говоря, существование чёрных дыр до сих пор считается не доказанным [5]. 6) Увлечение инерционных систем отсчёта массивными вращающимися телами. Да-да. Эффект так и называется [7]. Тела увлекают за собой идеи. Прекрасный образец схоластического мышления. Суть проста - быстрее всего идут часы, которые висят на геостационарной орбите. Оно и понятно: в этом случае ускорение эфира, создаваемое гравитирующим телом, компенсируется ускорением самих вращающихся на орбите часов, а раз нет суммарного ускорения, то нет и эффектов ускорения. Здесь также заявляемое изменение времени связано с воображаемым изменением частоты, за которое ошибочно принимается изменение длины волны. Сам эффект измеряется настолько косвенно, что учёные до сих пор спорят, есть он в реальности или нет его. 7) Гравитационные волны. Гравитационное излучение. Доселе не найдено. Не о чем и говорить. Таким образом, большинство эффектов либо сомнительны (доселе не найдены либо имеют другие, более внятные объяснения), либо сводятся к эффектам ускорения, уже описанным нами выше. Рассмотрим подробнее, как это работает в случае тяготеющих тел. Покажем это на примере эффекта красного гравитационного смещения. Вот что сказано об этом эффекте в материалах Википедии (7): «В физике гравитационное красное смещение является проявлением эффекта изменения частоты света (вообще говоря, любых электромагнитных волн) по мере удаления от массивных объектов, таких как звёзды и чёрные дыры; оно наблюдается как сдвиг спектральных линий в красную область спектра. Свет, приходящий из областей с более слабым гравитационным полем, испытывает гравитационное фиолетовое смещение. Этот эффект не ограничивается исключительно электромагнитным излучением, а проявляется во всех периодических процессах, и, таким образом, связан с более общим гравитационным замедлением времени ». И. Мисюченко Последняя тайна Бога 67 Красное смещение принято обозначать символом z : (1.92) e e z λ λ λ − = 0 , где: e λ — длина волны фотона, измеренная в точке излучения. 0 λ — длина волны фотона, измеряемая удалённым наблюдателем. Гравитационное красное смещение в общей теории относительности (ОТО) для света, излучаемого на расстоянии r от массивного тела и принимаемого на бесконечности, приблизительно равно: (1.93) r c GM z approx 2 = , где: approx z — смещение спектральных линий под влиянием гравитации, измеряемое бесконечно удалённым наблюдателем, G - гравитационная постоянная Ньютона, M - масса гравитирующего тела, c - скорость света, r - радиальное расстояние источника от центра тела. Для сдвига частот в литературе приводится следующее выражение, полученное из соображений замедления хода времени с использованием преобразований Лоренца и релятивистского закона сложения скоростей: (1.94) 2 0 c al z a = Δ = ν ν , где: a z - смещение частот спектральных линий под влиянием ускорения, a - ускорение, l - расстояние от источника до приёмника, c - скорость света, ν Δ - изменение частоты фотона, 0 ν - основная частота фотона. Вместо постулатов и методов ОТО и СТО попробуем теперь придерживаться исключительно принципов классической механики. То есть: линейный закон сложения скоростей и постоянство хода времени и длин во всех системах отсчёта. Предположим (рис. 1.10), что в некий момент времени источник испускает в сторону приёмника фотон с базовой частотой 0 ν . Пусть источник и приёмник движутся с ускорением a , что, как мы показали ранее, эквивалентно тому, что эфир (вакуум, пленум) движется относительно их с ускорением a − . Будем искать величину z относительного изменения частоты фотона на стороне приёмника. И. Мисюченко Последняя тайна Бога 68 Рис. 1.10. Классическое рассмотрение «гравитационного» сдвига частот, появляющегося вследствие ускорения Рассмотрим вначале относительное изменение скорости движения фотона в точке приёма. Как известно, время τ , затраченное телом, движущимся со скоростью c , на преодоление дистанции l равно: (1.95) c l = τ За это время при ускорении a прирост взаимной скорости c Δ сближения фотона и источника составит: (1.96) c al a c = = Δ τ Относительное изменение скорости с очевидностью составит: (1.97) 2 c al c a c c = = Δ τ Памятуя, что длина l и время τ при выбранном нами классическом подходе не изменяются, имеем для относительного (кажущегося!) изменения частот: (1.98) c c l c l c c c Δ = − Δ + = Δ 0 ν ν , и, сопоставляя (1.97) и (1.98), имеем: (1.99) 2 0 c al c a c c = = Δ = Δ τ ν ν , что в точности соответствует выражению (1.94), полученному из релятивистского подхода. Таким образом, явление гравитационного смещения частоты фотонов не может служить доказательством дееспособности ОТО и/или СТО, поскольку элементарно описывается в рамках классической механики Ну вот, собственно, мы и закончили раздел, касающийся взаимных механических движений как вещественных тел, так и полей и самого эфира (пленума, вакуума, мировой среды) в целом. Подводя итог, мы хотели бы сказать, что мы никоим образом не И. Мисюченко Последняя тайна Бога 69 призываем срочно куда-то бежать и немедленно всю науку переворачивать. Мы также не призываем ни с кем бороться и не предлагаем ничего отвергать, опровергать и свергать. Нет. Достаточно было в истории революций. Всё, что мы хотели, это показать, что современная физика есть во многом порождение средневековой схоластики и натурфилософии и что схоластическое мышление до сих пор довлеет над ней чуть ли не безраздельно. Инерция мышления в науке действует не поколениями, как многие считают, а веками. Если хоть в чём-то, даже слабыми силами всего одного человека остановиться, оглядеться и подумать свободно и методично, то можно получить новый взгляд на факты и научные теории и увидеть то, что более могучие умы не смогли увидеть только потому, что не пытались выйти за рамки привычной парадигмы мышления. Попытка применить механику Ньютона к понятиям как полей, так и самого эфира (пленума, вакуума, мировой среды) показала, что эта теория за триста лет нимало не потеряла своих потенций к развитию , и, соответственно, не может быть ни отброшена, ни заменена какими-либо иными, менее ясными, менее проверенными или менее способными к развитию конструкциями. Мы считаем, что как специальная, так и общая теории относительности - это схоластические учения о том, как пришлось бы перекорёжить всё восприятие физических фактов, если отказаться от мировой среды, считать свет волной (волной чего и в чём?) и абсолютно запретить скорости света изменяться (относительно любых движущихся тел!), при этом даже не указав, о какой именно процедуре измерения скорости идёт речь. Это прекрасный (и очень дорогостоящий!) пример того, как не должен поступать учёный- физик, изучая Мироздание. Здравый смысл, ясность и наглядность – вот те маяки, которых, на наш взгляд, должен придерживаться исследователь. Но это не означает слепое следование традициям и схемам «классической физики». Ибо она тоже порождение средневековой схоластики и средневекового образа мышления. Разум следует освободить от этих оков. И при этом ни на секунду не следует забывать, что всё то, что мы столь старательно строим, может оказаться всего лишь кучей песка. Литература 1. Т.И.Трофимова. Курс физики. 9-е издание. – М.: Издательский центр «Академия», 2004 г. 2. Б. М. Яворский, Ю. А. Селезнев. Справочное руководство по физике. Для поступающих в вузы и для самообразования. М.: «Наука», 1989 г. 3. Сборник «Альберт Эйнштейн и тория гравитации». М.: «Мир», 1979 г. 4. Голин Г.М. Хрестоматия по истории физики. Мн.: Высшая школа, 1979 г. 5. Захаров В.Д. Тяготение. От Аристотеля до Эйнштейна. М:. БИНОМ. Лаборатория знаний. 2003 г. 6. Г. Соколов, В. Соколов. Специальная теория относительности может быть опровергнута экспериментально. http://www.wbabin.net/sokolov/sokolovr.pdf 7. Википедия. Общая теория относительности. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%89%D0%B0%D1%8F_%D1%82 %D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0% BE%D1%81%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D1 %81%D1%82%D0%B8 8. Журнал американского оптического общества. Том 43, номер 8, Август, 1953 Двойные звёзды и скорость света. Пэрри Мун, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Штат Массачусетс и Домина Эберле Спенсер, Университет Коннектикута, Сторрс, Штат Коннектикут (Поступило 25 марта, 1953) http://btr.nnov.ru/moon.html И. Мисюченко Последняя тайна Бога 70 9. Г. Соколов, В. Соколов. Сущность специальной теории относительности http://www.wbabin.net/sokolov/sokolov9r.pdf 10. В. И. Ганкин, Ю. В. Ганкин. Как образуется химическая связь и как протекают химические реакции. ИТХ. Институт теоретической химии. Бостон. 1998 г. 11. Б. И.Спасский, А. В. Московский. О нелокальности в квантовой физике. УФН. Т.142. вып. 4. 1984. Апрель. 12. Голин Г. М. Хрестоматия по истории физики. Классическая физика. Мн.: Выш. школа, 1979. |