Л я ш е н к о А. Г.

E-mail: atl@mail.ru

Окончательно установлено, что скорость света «с» в вакууме равна 299 792 458 м/сек. При этом постулируется, что скорость движения источника света (ИС) никак не влияет на скорость распространения света. Как бы ни мчались лампа, фонарь, прожектор или лазер параллельно лучу, константу «с» превысить невозможно. Но это противоречит закону сложения векторов. Результирующий вектор суммы скорости света и скорости источника равен сумме слагаемых векторов. Такая нестыковка преподносится как один из незыблемых парадоксов теории относительности (ТО), противоречащая здравому смыслу. Но ссылки на здравый смысл трактуются сторонниками ТО как признак невежества.

Это одна «сторона медали». Вторая сторона касается теории существования эфира и попыток его обнаружения. Сторонники существования эфира считают, что это некая субстанция, занимающая все земное и космическое пространство. Планета Земля движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/сек. Если эфир существует, будет иметь место так называемый «эфирный ветер», аналогичный воздушному ветру, который возникает и ощущается при езде, например на мотоцикле. Как обнаружить эфир? Да очень просто, решил Майкельсон и партнеры. Для этого необходимо направить луч света перпендикулярно направлению движению поверхности Земли, и от зеркала принять его обратно. Если эфир существует, то луч света при движении туда и обратно будет смещен «эфирным ветром». Нет смещения — нет эфира. Под такую идею эксперимента был разработан и сооружен интерферометр, прибор, за который Майкельсон получил Нобелевскую премию по физике в 1907 году. Были проведены тысячи экспериментов. Ни в одном случае смещение светового луча не наблюдалось. Отсюда был сделан и продекларирован на весь мир вывод, что нет никакого эфира.

Эти два постулата ТО (касательно постоянства скорости света в вакууме и отсутствия эфира) были внедрены более ста лет назад в теорию и практику космических и ядерных исследований. С тех пор появились ускорители элементарных частиц, космические телескопы с феноменальной разрешающей способностью, новейшие приборы и технологии исследования физических явлений. Тем не менее, скорость перемещения ИС упорно не желает влиять на скорость испускаемого в продольном направлении света. Луч света в направлении, перпендикулярном движению источника, не сдувается «эфирным ветром». Автором пересмотрено немало публикаций на эту тему начиная трудами отцов-основателей теории относительности и кончая современными «римейками». Не было обнаружено никаких попыток разгадать эти парадоксы. Поэтому возьму на себя смелость дать объяснения и утверждать, что нет здесь никаких парадоксов.

Причины, по которым не следует складывать скорость света со скоростью источника света (ИС), следующие.

Первое обстоятельство. Для математики правомочность сложения скоростей и их векторов не вызывает никаких сомнений. Есть некоторая величина, которая изображается размером прямой (модуль этой величины), есть ориентация, например на плоскости и есть признак направленности ( или ), указывающий на направление вектора. Про физическую сущность этой величины обычно не упоминается. В физике к векторным величинам относят силу, скорость, ускорение, импульс, напряженность. К скалярным величинам относят массу, объем, давление, температуру, плотность. Указанные только что величины могут превратиться из скалярных в векторные, если они меняют во времени или пространстве свою величину и направление. Газ может иметь неодинаковые плотность или температуру в разных частях объема. В результате плотность и температуру можно рассматривать как векторные величины. Далее, прошу обратить внимание, что физика как наука изобилует параметрами, полученными в результате умножения некоторых исходных (от природы) физических параметров. Сила равна произведению массы вещества на ускорение. Энергия равна произведению массы на квадрат скорости. Но нет ни одного показателя, полученного в результате сложения исходных величин. Нет смысла и необходимости складывать импульс и напряженность, силу и объем, температуру и давление. Точно так же не имеет смысла складывать скорость света и скорость движения ИС, так как это совершенно разные физические параметры. Источник света это материальное тело, имеющее вес, геометрические размеры. А свет это электромагнитная волна, которая, покидая ИС, не забирает у него массу, не меняет у него геометрические размеры и не отталкивается от него. Отсюда вывод: складывание вектора скорости ИС и вектора скорости света не корректно ни в научно-популярных книжечках для школьников, ни в фундаментальных трудах по астрономии, физике элементарных частиц.

Если эти рассуждения покажутся кому то неубедительными, прошу его опровергнуть тот факт, что скорость распространения звука в газах (воздухе), тоже не зависит от скорости источника звука. Каждый, кто услышал гул самолета высоко в небе, не находит его в том месте, откуда слышен звук. Потом выясняется, что самолет далеко впереди. Звук в воздухе движется со скоростью около 330 метров в секунду. И если самолет движется со скоростью, например 200 м/сек, то это не значит, что звук от двигателей «обязан» мчаться со скоростью 530 м/сек. И никто из специалистов по акустике не пытается объявить этот факт как парадокс. Никто не берется суммировать вектор скорости звука и вектор скорости источника звука. В этом нет смысла, ведь источник звука это материальное тело, а звук это колебания газа. Частицы воздуха в звуковом потоке не движутся со скоростью 330 м/сек, а только меняют своё состояние, оставаясь на месте. Скорость звука может зависеть от состояния среды, но весьма незначительно. На уровне поверхности земли и на высоте, например в пять километров она будет разная. Кто знает, может быть и в эфире (или в вакууме) скорость света тоже измениться, если его, к примеру, подогреть. Но увы, эфир не только нельзя подогреть. Его до сих пор не удалось обнаружить. «Свет это электромагнитные колебания». ЧЕГО? Что колеблется, если эфира нет. Астрономы, пользуясь теорией относительности, рассказывают увлеченно о том, что творится в галактиках на расстоянии в миллионы световых лет. Физики-ядерщики вдохновенно вещают про электроны, протоны, мюоны и т. д. Но что творится у нас под носом, в непосредственной близости от радиоантенны или источника света не знает никто. Дальше рассуждений про электромагнитные колебания (непонятно чего) дело не движется.

Второе объяснение. Как в оптике, так и в теории относительности все исследования со светом, результаты и выводы базируются на операциях над лучами света. Понятие «луч света» не имеет до сих пор четкого определения и эталона. Поэтому в наших исследованиях будет использоваться общепринятое понимание, а именно. Он должен быть подобен натянутой без провисания, бесконечно длинной нити, имеющей бесконечно малую площадь поперечного сечения. Длина этой нити может быть настолько бесконечно большой, что ею можно соединить любую заранее выбранную точку на Земле с самой отдаленной Галактикой. Бесконечно малую площадь поперечного сечения эта нитка-луч должна иметь потому, что в исследованиях скорости света и в поисках эфира эта площадь никак не используется.

Далее эту нитку-луч разбиваем условно на малые равные отрезки. Длина отрезков выбирается следующим образом. Наука «Оптика» утверждает, что наш луч имеет форму электромагнитной волны. Каждая волна обладает тремя характеристиками: амплитуда, длина волны (или частота) и фаза. Амплитуда и фаза нам не потребуется в дальнейших рассуждениях. Длина световой волны лежит в пределах 0,4 – 0,8 мкм. Выбираем срединное значение, например 0,6 мкм. Это и будет размер (длина) элементарных участков луча. Если считать, что скорость света равна 300 000 000 м/сек, то для прохождения длины в 6 мкм требуется 2 10¹⁴ сек. Таким образом можно утверждать, что малые отрезки луча, формируемые источником света в течение этого времени, покидают источник и «забывают» о его существовании. Становится очевидным, что за такой малый промежуток времени источник света можно считать неподвижным, даже если он движется со скоростью 8 км/сек, что составляет всего 0,0027 % от скорости света. Восемь километров в секунду это первая космическая скорость, максимальная какую может организовать человек и на которой можно поднимать вопрос (и то только теоретически) о проверке эффекта от сложения скорости ИС и скорости самого света. Так что опять таки, нет никакого парадокса. Так и должно быть.

Третье обстоятельство самое важное. Проведем аналогию со стрельбой из огнестрельного оружия. Допустим, что самолет истребитель летит на скорости 300 м/сек. В какой-то момент он делает выстрел из пушки. Снаряд получает по отношению к самолету скорость при выходе из ствола в 1000 м/сек. Результирующая скорость снаряда равна 1300 м/сек, так как на момент выстрела снаряд уже имел скорость в 300 м/сек. С точки зрения эксперимента масса снаряда и масса самолета вполне соизмеримы. А луч света до момента покидания ИС не существовал как снаряд в стволе орудия. Поэтому нельзя говорить, что луч имел какую-то массу и соответствующую инерцию, а в момент покидания приобрел скорость источника света. И как следствие, нет оснований вектор скорости света складывать с вектором скорости ИС.

В попытках обнаружения «эфирного ветра» правомочно применение этих же доводов. При движении луча света перпендикулярно движению Земли и возвращении его зеркального отражения вектор скорость ИС можно приравнять нулю на фоне скорости света. Вот почему и здесь движение ИС ни при чем.

В этом месте позволю себе небольшое замечание по теме. Во всех современных исследованиях физических явлений, в том числе и по скорости, на первое место обязательно выходит метрология. С немыслимой для начала ХХ века точностью определены как эталон метра, так и эталон секунды. Именно это позволило вычислить скорость света в вакууме с точностью до нескольких метров или с погрешностью в 10 процента. Касательно самого света все осталось как и сто лет назад. В современных исследованиях эфира никак не обозначены важные метрологические характеристики света. В чем он измеряется? В люменах, люксах, канделах, канделах на метр квадратный? Нет никаких упоминаний о коэффициенте отражения, коэффициенте пропускания, световую отдачу. Может быть, что в отчетах научных центров эти характеристики и присутствуют. Но в монографиях и статьях, с какими можно ознакомиться в библиотеке или в Интернете, и которые исчисляются тысячами, нет никаких метрологических характеристик света. А это дает огромные возможности для субъективного подхода к постановке задачи изучения скорости света, субъективной трактовки результатов эксперимента.

В настоящее время у каждого желающего может появиться компьютер или ноутбук с модемом для выхода в Интернет. Сайты с критикой теории относительности стали появляться десятками и сотнями. Сильно изменилась глубина анализа. Среди авторов стали появляться люди с высокими научными званиями. Тем не менее, качественно «картина» не изменилась. Подавляющее большинство ревизионистов и критиков теории относительности идут по одному и тому же пути, наступают на одни и те же грабли. Берутся отдельные позиции или комплекс вопросов и с помощью систем отсчета, интегрального и дифференциального исчисления доказывается несостоятельность ТО. Но все эти усилия не могут «потопить» эту теорию.

Одной из основных «фишек» ТО является идея, что временные характеристики событий зависят от системы отсчета. В защиту этого положения доказывается, «… что два события, одновременные в одной системе отсчета, в другой системе отсчета оказываются неодновременными.

Представим себе стержень АВ, движущийся с постоянной скоростью Vотносительно К-системы отсчета. В середине стержень находится лампочка «О», по концам – в точках А и В – фотоэлементы (рис. 6.3).

 

 

Рис. 6.3

Пусть в некоторый момент лампочка «О» дала кратковременную вспышку света.» (Кратковременная вспышка это аналог элементарного участка светового луча в 6 мкм.)

« Поскольку скорость распространения света в системе отсчета, связанной со стержнем (как и во всякой системе инерциальной системе отсчета), равна «с» в обоих направлениях, то световые импульсы достигнут равноудаленных от «О» фотоэлементов А и В в один и тот же момент времени (в системе отсчета «стержень») и оба фотоэлемента сработают одновременно.

Иначе обстоит дело в К¹-системе. В этой системе отсчета скорость световых импульсов в обоих направлениях также равна «с», однако проходимые ими пути различны. Действительно, пока световые импульсы идут к точкам А и В, последние переместятся вправо (рис. 6.3) и, следовательно, фотоэлемент А сработает раньше, чем фотоэлемент В.

Таким образом, события, одновременные в одной системе отсчета, не являются одновременными в другой системе отсчета, т. е. одновременность в отличие от представлений ньютоновской механики являются понятием относительности. А это в свою очередь означает, что время в разных системах отсчета течет неодинаково.» [ 1 ].

Ошибочность идеи о том, что события, одновременные в одной системе отсчета, не являются одновременными в другой системе докажем с помощью ранее изложенного постулата о недопустимости сложения вектора скорости света и вектора скорости источника света (ИС). Несмотря на то, что ИС, установленный на стержне, движется вместе со стержнем, на фоне скорости света его следует считать неподвижным. Вектор скорости ИС равен нулю. Пусть в системе отсчета «стержень» указанная выше «кратковременная вспышка света» покинула лампочку «О» в сторону фотоэлемента А и в сторону фотоэлемента В в какой-то момент времени t. Если стержень находится в движении (например вправо), то систему отсчета «стержень» следует считать неподвижной относительно стержня в момент t, в который свет покинул источник и «забыл» о его существовании. Пока импульсы света будут двигаться со скоростью «с» фотоэлемент А будет приближаться а фотоэлемент В будет удаляться. Таким образом, течение времени (в понимании ТО) не зависит от системы отсчета и является абсолютным.

Но это еще не все. Сторонники ТО (назовем их апологетами) идут далее и пытаются доказать, что время не просто зависит от системы отсчета. Оно, оказывается, на «поводке» у скорости движения одной системы относительно другой и в движущихся системах идет медленнее. «Наша следующая задача – сравнить течение времени в разных инерциальных системах отсчета. Как уже говорилось, время измеряется часами, причем под часами имеется в виду любой прибор, в котором используется тот или иной периодический процесс. Поэтому в теории относительности принято обычно говорить о сравнении хода идентичных системах отсчета.

Наиболее просто этот вопрос можно решить с помощью следующего мысленного (т. е. в принципе возможного) эксперимента. Возьмем так называемые световые часы – стержень с зеркалами на обоих концах, между которыми «бегает» короткий световой импульс. Период таких часов равен интервалу времени между двумя последовательными моментами, когда световой импульс достигает какого-то определенного конца стержня.

Далее, представим себе две инерциальные системы отсчета К¹и К, движущихся относительно друг друга со скоростью V. Пусть световые часы АВ неподвижны в К¹ – системе и ориентированы перпендикулярно направлению её движения относительно К – системы (рис. 6.5).

Рис. 6.5

Проследим теперь за «ходом» этих часов в обеих системах отсчета: К¹ и К.

В К¹– системе часы неподвижны, и их период

t₀= 2l/c,

где l – расстояние между зеркалами, c – скорость света.

В К – системе, относительно которой часы движутся, расстояние между зеркалами также 1, ибо поперечные размеры тел одинаковы в разных инерциальных системах отсчета. Однако путь светового импульса в этой системе отсчета будет уже иным – зигзагообразным (рис. 6.5): пока световой импульс распространяется от нижнего зеркала к верхнему, последнее переместится на некоторое расстояние вправо и т. д. Поэтому световой импульс, чтобы вернуться к нижнему зеркалу, проходит в К – системе больший путь, причем с той же скоростью с. Значит, свету понадобится на это больше времени – больше, чем когда часы неподвижны. Другими словами, период движущихся часов удлинится – с точки зрения К – системы отсчета они будут идти медленнее.

Обозначим период движущихся часов через t в К – системе. Из прямоугольного треугольника АВ¹А¹ (рис. 6.5) следует, что 1 + (Vt/2)=(с t/2), откуда

t = (2l/c)/1 – ( v / c)² . ( 6.5 )

А так как 2l/c=t₀, то

t=t₀/1-²,

где = v/c, v— скорость часов в Kсистеме.

Отсюда видно, что t t₀, т. е. одни и те же часы в разных инерциальных системах отсчета идут по-разному: в той системе отсчета, относительно которой часы движутся, они идут медленнее, чем в системе отсчета, где они покоятся. Другими словами, движущиеся часы идут медленнее, чем покоящиеся. Это явление называют замедлением времени.», (с. 185), [ 1 ]. И далее, на основании поведения часов в движущейся системе в ТО делается фундаментальный вывод: «… время в системе, движущейся с часами, течет медленнее (для наблюдателя, относительно которого данные часы движутся). Это же относится и ко всем процессам, протекающим в движущихся относительно наблюдателя системах отсчета. » с. 186, [ 1 ], (подчеркнуто мною).

Эти рассуждения, доказательства и выводы можно опровергнуть путем применения небольшого количества фантазии и без сложных математических выкладок. Факт отсутствия одежды на короле становится очевидным если траектория движения зеркала В ( рис. 6.5 ) не параллельна траектории движения зеркала А. Стоит только повернуть траекторию движения зеркала В слегка (самую малость) по часовой стрелке вокруг точки В ( рис. 1 , а )

 

Рис. 1

и путь света из точки А в точку В¹ будет меньше чем ct/2. Исчезает прямоугольный треугольник с прямым углом в вершине В и становятся неправомерными рассуждения о равенстве квадрата гипотенузы сумме квадратов катетов. Нет гипотенузы и катетов в треугольнике АВВ¹.А вместе с прямоугольным треугольником исчезает формула t=t₀ / 1-² для вычисления замедления времени в движении.

Пойдем далее, но вместо световых часов будем рассматривать «все процессы в движущихся системах». Поворачиваем траекторию ВВ¹ до тех пор, пока стороны АВ и АВ¹ не сравняются по величине ( рис. 1 , б ). В этом случае можно утверждать, что время в движении будет равно времени в состоянии покоя, т. е. t = t₀.

Если и далее поворачивать траекторию ВВ¹ , то время в движении во всех процессах будет уже меньше времени в состоянии покоя.

Но и это еще не все. Поворачиваем траекторию ВВ¹ далее по часовой стрелке до тех пор, пока треугольник АВВ¹ снова не станет прямоугольным, но уже с прямым углом в вершине В¹ (рис. 1 ,в). В этом случае снова можно использовать равенство квадрата гипотенузы сумме квадратов катетов и вывести выражение, аналогичное предыдущему, а именно

t = t₀ / 1+²

из которого следует, что можно превысить скорость света (с разрешения корня квадратного). Так что все эти рассуждения и формулы типа t = t₀ /1-² притянуты «за уши» к несуществующей теме замедления времени и к математическому обоснованию невозможности превышения скорости света.

Аналогичные рассуждения правомочны и при поворотах траектории ВВ¹ против часовой стрелки. Если по оси координат (ось Х ) отложить величину угла (рис. 2 ) от нуля и до /2 в положительном направлении, от нуля и до —/2 в отрицательном направлении, а по оси абсцисс (ось У ) отложить время t, то получится график зависимости «замедления-увеличения» времени не только от движения а и от направления движения, рис. 2

 

Рис. 9

Если кому то не нравится вращать траекторию ВВ¹ вокруг точки В, можно эту траекторию пустить по окружности радиуса АВ с центром в точке А. Получится тот же результат.

Количество траекторий движения ВВ¹ не три, как на рис. 1, а бесчисленное множество. Математик сказал бы: — множество мощности континуум. А траектория, по которой делается вывод о замедлении времени в движении, всего одна. Но сторонники ТО распространяют (без раскрытия причинно-следственной связи) свойства и выводы по этой одной траектории на всё множество траекторий, что очевидно не правильно, как и не правильно заявлять, что процессы ведут себя одинаково во всех системах отсчета. И тут же делается заявление: нет систем отсчета – нет процесса. Получается как в анекдоте:

— Прошла весна. Настало лето. Спасибо Партии за это!

Оказывается, что все процессы в мире происходят не по причине расхода и преобразования энергии, а благодаря системам отсчета. К стати если теорией относительности провозглашено, что во всех системах отсчета объекты ведут себя одинаково, то зачем рассматривать переходы из одной системы отсчета в иную? Там, где присутствует свет, система отсчета должна быть только одна, она же источник света, которую следует считать неподвижной.

Вот вам, дорогие читатели решение вопроса о замедлении времени. Стоит только выдернуть из основания ТО этот самый «знаменитый» корень квадратный и все сооружение рушится.

При желании теорию относительности можно разваливать не сразу, а по частям. Попытаемся экспериментально (на бумаге) проверить один из постулатов ТО, утверждающий, что поведение физических процессов не зависит от выбора системы отсчета. В качестве примера используем декларацию про увеличение массы тела при скоростях, приближенных к скорости светы.

Пусть масса тела в нашем мысленном эксперименте равна одному килограмму. Если тело разогнать до скорости 150 000 км/сек то масса уже будет равняться 1,154 кг. А если его разогнать до скорости 280 000 км/сек, то этот же показатель будет иметь значение в 2,786 кг. И в научно-популярной литературе и в академических изданиях предполагается (по умолчанию), что скорость тела увеличивается от нулевого значения. Итак, при скорости в ноль километров в секунду масса равняется одному килограмму. Если это тело разогнать от нуля до 150 000 км/сек, то масса тела равна 1,154 кг, при разгоне до 280 000 км/сек масса будет равна 2,786 кг. Так как (согласно ТО) поведение массы не зависит от выбора инерциальной системы отсчета, то имеем полное право принять за нулевую точку новой системы отсчета точку при V=150 000 км/сек. От вновь выбранной нулевой точки разгоняем нашу массу до тех же 280 000 км/сек. В числителе следует уже поставить не один килограмм, а 1,154 кг. Тогда в новой ИСО масса тела увеличится до 3,214 кг. Получается, что в двух разных ИСО масса тела будет разная при одинаковой конечной скорости в 280 000 км/сек.

А что будет, если в новой системе скорость тела принять равной 280 000 – 150 000 км. в секунду? Тогда в новой ИСО скорость в 130 000 км/сек и масса 1,154 кг дадут увеличение массы до 1,2805 кг. Опять таки получается, что увеличение массы напрямую зависит от выбора системы отсчета. Чистой воды субъективизм. Сколько систем отсчета столько и значений массы. Значит, системы отсчета неравноправны.

Литература

1. Иродов И. Е. Основные законы механики.- М. – 1975, — 256 с.