(6)Вместе с тем, нам уже не могут больше внушать почтение такие непреодолимые для старой… метафизики противоположности, как противоположность истины и заблуждения… Мы знаем, что эти противоположности имеют лишь относительное значение: то, что ныне признается истиной, имеет свою ошибочную сторону, которая теперь скрыта, но со временем выступит наружу; и совершенно так же то, что признано теперь заблуждением, имеет истинную сторону…
Ф. Энгельс. Людвиг Фейербах и конец классической немецкой философии
Как известно, основной постулат своей теории относительности Эйнштейн изложил следующим образом:
"... не только в механике, но и в электродинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя ...для всех координатных систем, для которых справедливы уравнения механики, справедливы те же электродинамические и оптические законы... Это предположение (содержание которого в
дальнейшем будет называться "принципом относительности") мы намерены превратить в предпосылку …".Нетрудно увидеть, что в этом утверждении Эйнштейна содержится, по крайней мере, два утверждения:
Попробуем уяснить себе смысл каждого из этих утверждений. Итак, никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя. Но что такое “абсолютный покой”? Надо полагать, что “абсолютный покой” есть нечто противоположное “абсолютному движению”. Во времена Эйнштейна, впрочем, как и в настоящее время, под “абсолютным движением” понимали движение относительно некоторой среды, заполняющей все мировое пространство, неважно, назовем ли мы эту среду эфиром или физическим вакуумом. Но движение относительно этой среды, которое, по мнению Эйнштейна, не сопровождается никакими наблюдаемыми эффектами, есть все-таки относительное движение, которое должно и в действительности сопровождается вполне наблюдаемыми эффектами, как это подтверждают опыты Эйхенвальда и Вильсона в электродинамике и опыты Саньяка в оптике. Абсолютное движение по самой своей природе есть движение само по себе, движение безотносительно к чему бы то ни было
. Вполне вероятно, что такое движение невозможно обнаружить. Во всяком случае, в настоящее время не известно ни одного опыта, целью которого было бы обнаружение именно такого, независящего ни от какой системы координат, абсолютного движения. Напротив, имеются многочисленные опыты по обнаружению эффектов, обусловленных именно движением относительно эфира. Результаты этих опытов таковы:- во всех случаях, когда имеет место движение приборов или отдельных их частей относительно атмосферы Земли, наблюдаются те или иные эффекты, в точности соответствующие скорости движения относительно атмосферы Земли (упоминаемые выше опыты Эйхенвальда, Вильсона, Саньяка);
- напротив, во всех случаях, когда движение приборов или их частей относительно атмосферы Земли отсутствует, не наблюдается никаких эффектов. Наиболее известным из таких опытов является эксперимент Майкельсона-Морли, в котором интерферометр неподвижен относительно атмосферы Земли в продолжение всего эксперимента. Но установление зависимости результатов опытов от состояния движения приборов или их частей относительно атмосферы Земли должно составлять предмет теории, не имеющей никакого отношения к теории Эйнштейна.
Таким образом, постулат Эйнштейна о том, что никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя, не может служить основанием для создания какой бы то ни было научной теории именно вследствие отсутствия “абсолютного покоя” как такового.
Перейдем теперь к исследованию второго постулата, так называемого “принципа относительности”. Какие именно уравнения механики справедливы также и для оптических и электродинамических явлений? Вспоминая законы механики, приходим к выводу – никакие! Одни уравнения описывают законы механики, другие – оптические и электродинамические законы. Есть только один закон, который выполняется как в механике, так и в оптике или электродинамике. Суть этого закона станет ясна после рассмотрения некоторых явлений.
Предположим, например, что на движущемся судне выполняются опыты по определению скорости звука на открытой палубе и в закрытом помещении - каюте или трюме судна. Законы механики "справедливы" как в одном, так и в другом случае, однако в первом случае - при выполнении опытов на открытой палубе - нужно учитывать скорость движения судна, тогда как в другом - при выполнении опытов в закрытом помещении - нет.
Независимость явлений, происходящих в некоторой системе, от состояния покоя этой системы или ее равномерного и прямолинейного движения и составляет суть принципа относительности для явлений механики, который Ньютон изложил следующим образом:
“Относительные движения друг по отношению к другу тел, заключенных (подчеркнуто мной – В.П.) в каком-либо пространстве, одинаковы, покоится ли это пространство, или движется равномерно и прямолинейно без вращения”.
Заметим, что свое название “принцип относительности” данный закон получил потому, что в нем говорится об относительном движении друг по отношению к другу тел, заключенных в каком-либо пространстве. Таким образом, в механике Ньютона принцип относительности оказывается верным не для всех координатных систем, движущихся равномерно и прямолинейно без вращения, но только для таких, в которых тела оказываются “заключенными” в этих системах.
Как подчеркивал Галилей, при выполнении каких-либо опытов в закрытой каюте движущегося судна движение судна “обще” всем предметам, также и воздуху (в каюте – В.П.):
“... Уединитесь с кем-либо из друзей в просторное помещение под палубой корабля... движение корабля обще всем находящимся на нем предметам, также и воздуху (в помещении под палубой корабля – В.П.)”.
Предположим, далее, что на открытой палубе движущегося судна установлена какая-то емкость с жидкостью. И в этом случае скорость звука в жидкости также будет одинаковой независимо от скорости движения судна, поскольку и в этом случае движение судна "обще" и емкости, и находящейся в ней жидкости.
Таким образом, явления механики будут одинаковы в том случае, когда состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения координатной системы, в которой описываются эти явления, и состояние покоя или движения среды, заполняющей эту систему, будут "общими".
Чтобы подчеркнуть это обстоятельство, введем понятие "замкнутой физической системы", как такой системы, движение которой полностью передается среде, заполняющей эту систему, независимо от того, является ли эта среда жидкостью, газом, или же эфиром (физическим вакуумом). Тогда независимость явлений механики от состояния движения такой системы, или принцип относительности, можно сформулировать следующим образом:
Явления механики, происходящие в замкнутой системе координат, одинаковы, покоится эта система или же движется равномерно и прямолинейно без вращения.
Теперь, если мы хотим распространить или обобщить принцип относительности для явлений механики также и на оптические и электродинамические явления, этот принцип мы должны изложить следующим образом:
Явления механики, оптические и электродинамические явления, происходящие в замкнутой системе координат, одинаковы, покоится эта система или же движется равномерно и прямолинейно без вращения.
Предположим, например, что космический корабль будущего движется с некоторой скоростью в направлении какой-нибудь звезды или галактики. Предположим, что внутри корабля установлен интерферометр Майкельсона. Предположим также, что второй точно такой же интерферометр установлен снаружи этого корабля. Будем исходить из наличия некоторой космической среды – эфира, относительно которой корабль движется с некоторой скоростью. По аналогии с опытом по измерению скорости звука на движущемся судне, можем утверждать
следующее:внутри корабля движение космической среды отсутствует, поэтому интерферометр, установленный внутри корабля, никакого эффекта, обусловленного движением корабля, не обнаружит, что в точности соответствует предложенному нами принципу относительности;
снаружи корабля имеет место движение интерферометра относительно окружающей корабль космической среды, поэтому движение будет сопровождаться изменением интерференционной картины, в точности соответствующей скорости движения корабля относительно окружающей его космической среды.
Таким образом, предложенный Эйнштейном “принцип относительности” не учитывает возможность существования замкнутых координатных систем, для которых только и может выполняться данный принцип, следовательно, не может служить основанием для создания правильной научной теории.
Перейдем теперь к исследованию постулата о постоянстве скорости света, который Эйнштейн изложил следующим образом:
“…свет в пустоте всегда распространяется с определенной скоростью, не зависящей от состояния движения излучающего тела”.
Как известно, в механике звук тоже распространяется с определенной скоростью, не зависящей от состояния движения излучающего тела. О чем это говорит? Прежде всего, о том, что звук представляет собой волну, распространяющуюся в упругой среде. Точно так же и независимость скорости света от состояния движения излучающего тела может означать признание того факта, что свет представляет собой электромагнитную волну, распространяющуюся в среде, обладающей электромагнитной упругостью. Тогда независимость скорости распространения этой волны от состояния движения излучающего тела означает независимость движения (или состояния покоя этой среды) от движения излучающего тела, т.е. полное неувлечение среды, внешней по отношению к движущемуся излучающему телу, от движения этого тела. И, наконец, независимость скорости движения этой волны от движения излучающего тела означает зависимость скорости света только от физических свойств среды, в которой распространяется свет.
Таким образом, данный постулат устанавливает волновую природу света, и ничего более. Никакого отношения к теории относительности с ее так называемой “релятивистской формулой сложения скоростей” данный постулат не имеет. Вся теория относительности построена совсем на другом принципе или постулате, который Эйнштейн, как заправский цирковой фокусник, втащил в науку совершенно незаметным образом.
Известно, что уравнение распространения электромагнитного поля в неподвижной системе координат согласно Максвеллу имеет вид:
x2 + y2 + z2 = c2t2 (1)
Эйнштейн предположил, без всяких на то оснований, что в системе координат, движущейся вдоль оси
OX первой системы, уравнение распространения электромагнитного поля должно иметь вид:x12 + y12 + z12 = c2t12 (2)
Нетрудно увидеть, что Эйнштейн предположил, что скорость света в неподвижной и движущейся системах координат есть величина постоянная и равная
c. Именно это предположение и есть принцип постоянства скорости света. Что из этого следует? Предположим, что луч света движется таким образом, что в неподвижной системе координат за время t он проходит путь x. Этот же луч в движущейся системе координат за время t’ проходит путь x’.Согласно Галилею, между
x’ и x имеет место соотношение:x’ = x – vt (3)
Так как согласно Эйнштейну скорость света в движущейся и неподвижной системе есть величина постоянная и равная
c, оказывается возможным выполнить следующие преобразования:x’/ c = x /c – vt / c
Отношение
x’ к c есть отношение пути, пройденному светом в движущейся системе координат, к скорости света c, с которой этот путь пройден, т.е. x’/ c = t’. Аналогично, x /c есть отношение пути, пройденному светом в неподвижной системе координат, к скорости света c, с которой этот путь пройден, т.е. x /c = t.Выполним следующие преобразования:
vt / c = vtc / cc
Произведение
tc есть произведение времени на скорость света, т.е. путь x, который проходит свет за время t. Учитывая вышеизложенное, получим:t’ = t – vx / c2 (4)
Таким образом, формула (4) получена непосредственно из формулы (1) путем деления ее левой и правой частей на постоянную величину
c. Естественно, что, разделив (1) на (4), мы получим ту же величину c:x’ / t’ = (x – vt) / (t – vx / c2)
x’ / t’ = (x / t – v) / (t / t – vx / tc)
c’ = (c – v) / ( 1- v / c) = c, (5)
после чего можно заявить, что соотношения (1) и (4) обеспечивают выполнение принципа постоянства скорости света, тем самым – принципа относительности, как его понимал Эйнштейн, а полученную в результате простых математических выкладок формулу (5) можно назвать “релятивистской формулой сложения скоростей”. Ничего не изменится, если в качестве уравнения (1) мы возьмем уравнение Лоренца:
(6)
Тогда, разделив (6) на
c и выполнив описанные выше преобразования, получим уравнение (7):
(7)
Как известно равнения (6) и (7) называются преобразованиями Лоренца-Эйнштейна, которые ничем не лучше преобразований (1) и (4), поскольку деление (6) на (7) дает постоянную величину
c.Имея в виду преобразования Лоренца-Эйнштейна, А. Пуанкаре писал: “Недостаточно ограничиться простым сопоставлением формул, согласующихся между собой благодаря счастливой случайности; необходимо, чтобы эти формулы, так сказать, проникали друг в друга. Разум наш не будет удовлетворен до тех пор, пока мы не поверим, что усмотрели причину этого согласования так хорошо, что, как нам кажется, мы могли бы это предвидеть”.
Теперь есть основания утверждать, что мы “усмотрели причину” согласования формул “так хорошо, что, как нам кажется, мы могли бы это предвидеть” - так называемая релятивистская формула сложения скоростей есть всего лишь тавтология, когда предполагается существующим то, что требуется доказать. Как сказал в свое время Энгельс: “Если приняты такие предпосылки, которые уже содержат в себе конечный вывод, достаточно той ловкости, какой обладает любой шарлатан, чтобы вытащить из кармана заранее приготовленный результат и кичиться несокрушимостью логики, приведшей к этому заключению” (Анти - Дюринг
).Однако как мы можем убедиться, что скорость света действительно не зависит от состояния движения источника света и зависит от состояния движения приемника? Предположим, что источник света движется со скоростью
v вдоль некоторой прямой, в точке B которой установлен приемник. Предположим, что в момент, когда источник находится на расстоянии L от приемника, он излучает одиночный импульс света. Если скорость света не зависит от состояния движения источника, время, в течение которого импульс света пройдет путь L, будет равно L / c, иначе это время будет равно L / (c +v). В настоящее время нет никаких данных, свидетельствующих, что время движения импульса света в описанном выше эксперименте будет равно L / (v + c). Другими словами, никаких данных о том, что скорость света зависит от скорости движения источника, нет. Поэтому можно считать доказанным, что скорость света действительно не зависит от состояния движения источника, что подтверждает волновую природу света, движущегося в некоторой космической среде.Предположим далее, что приемник движется со скоростью
v и в момент, когда он находится на расстоянии L от источника, последний излучает световой импульс в направлении приемника. Чему будет равно время движения импульса от источника к приемнику в этом случае? Если время будет равно L / c, скорость света не зависит от скорости движения приемника. Если же это время будет равно L / (c + v) или L / (c - v) в зависимости от направления движения приемника относительно направления движения светового импульса, тогда зависит.В 1675 г. наблюдая затмения спутников Юпитера “Ремер … обнаружил уменьшение (здесь и далее подчеркнуто мной – В.П.) промежутка между затмениями, когда Земля находилась в
B, и, наоборот, запаздывание затмения, когда она находилась в A” [1].
Рис.1. Опыт Ремера
Как следует из рис.1, приведенного Мандельштамом, находясь в
B, Земля движется навстречу лучу света, идущему от спутника, поэтому время запаздывания оказывается равным t1 = L/(c + v), где L – расстояние от Земли до спутника, v – орбитальная скорость движения Земли. Находясь в A, Земля движется в направлении движения луча света, идущего от спутника, поэтому время запаздывания оказывается равным t2 = L/(c - v). Как установил Ремер, время t1 не равно времени t2, следовательно, величина c + v не равна величине c - v. Другими словами, наблюдения Ремера показали, что скорость света складывается со скоростью движения приемника в соответствии с обычными, а не “релятивистскими”, правилами сложения скоростей как векторов. Это значит, вопреки Эйнштейну, что скорость света зависит также и от скорости движения системы координат относительно космической, как мы ее назвали, среды. Вместе с тем, наблюдения Ремера показали, что величина эффекта зависит только от направления орбитальной скорости Земли относительно направления движения луча света, идущего от спутника, и совершенно не зависит от скорости движения самого спутника; следовательно, скорость света не зависит от скорости движения источника света.Этот вывод вполне соответствует результатам эксперимента Саньяка, схема которого изображена на рис.2.
Рис.2. Схема эксперимента Саньяка
В этом эксперименте лучи света движутся в воздухе, относительно которого интерферометр вращается с некоторой скоростью
v. Когда интерферометр неподвижен относительно воздуха – среды, в которой распространяется свет в этом эксперименте, время, затрачиваемое на обход замкнутого пути ABCD, обратно пропорционально v, т.е. равен t = L / c. Когда интерферометр вращается, время, затрачиваемое на обход того же контура, обратно пропорционально величине c + v для луча света, движущегося в одном направлении, и величине c - v для луча света, движущегося в противоположном направлении. Т.е. t1 = L / (c + v) для луча, движущегося в одном направлении, и t1 = L / (c - v) для луча, движущегося в противоположном направлении. Опыт Саньяка был повторен Погани в 1925-1926 г.г. Как считает С. И. Вавилов, “Маленький интерферометр Саньяка обнаруживает... “оптический вихрь”, следовательно, он не увлекает эфира. Таково единственно возможное объяснение этого опыта на основе представления об эфире... Если бы явление Саньяка было открыто раньше, чем выяснились результаты опытов второго порядка, оно, конечно, рассматривалось бы как блестящее экспериментальное доказательство наличия эфира. Но в ситуации, создавшейся... после опыта Майкельсона, опыт Саньяка разъяснил немногое” [2]. В действительности, опыт Саньяка подтвердил, во-первых, что движение интерферометра относительно среды, в которой движется свет и относительно которой движется интерферометр, сопровождается вполне наблюдаемым изменением интерференционной картины, соответствующей скорости вращения интерферометра, и, во-вторых, что скорость света складывается со скоростью приемника (отражающих зеркал интерферометра) согласно Галилеевским формулам сложения скоростей как векторов, а не согласно “релятивистской” формуле сложения скоростей. Вероятно поэтому, эксперимент Саньяка всячески замалчивается. В опыте же Майкельсона движение интерферометра относительно среды, в которой распространяется свет, полностью отсутствует, поэтому и результат опыта нулевой. Таким образом, теория относительности Эйнштейна оказывается не при чем.Итак, имеются вполне убедительные доказательства того, что теория относительности Эйнштейна основана на предположениях, не соответствующих физической действительности.
Литература