Аберація світла і парадокс Еренфеста

Аберація світла і парадокс Еренфеста

Корнєва М.В., Кулігін В.А., Кулігіна Г.А.

Анотація

Явище аберації пов'язано з кінцевою швидкістю поширення світла. Припустимо, ми спостерігаємо рухомий об'єкт, що світився, наприклад, зірку на небосхилі. Цей об'єкт за час проходження світла до спостерігача встигає зміститися до моменту спостереження на деякий кутове відстань. Кут між що спостерігаються становищем об'єкта та його справжнім станом у момент спостереження називається кутом аберації. Виявляється, що спостерігається швидкість рухається, і його дійсна швидкість можуть відрізнятися через спотворення світлової хвилі (ефект Доплера, спотворення фронту хвилі і ін.) Спираючись на явище аберації, вдалося проаналізувати сутність теорії відносності. Ейнштейн не взяв до уваги явище аберації світла і побудував теорію відносності, використовуючи спостережувану, а не справжню швидкість матеріального об'єкта. Це прямо пов'язано з визначенням швидкості відносного руху інерціальних систем відліку. Якщо в перетворенні Лоренца висловити спостережувану швидкість через дійсну швидкість відносного руху інерціальних систем, то численні парадокси отримують коректне пояснення (зникають). Виправлення цієї помилки повертає фізику до класичним уявленням про простір і час. Новий підхід дозволяє дати правильне пояснення парадоксу Еренфеста і пояснити особливості роботи циклічних прискорювачів. Робота має важливе теоретичне, практичне і філософське значення.

Введення

У визначення дано таке визначення філософських категорій «явище і сутність»:

«СУТНІСТЬ І ЯВИЩЕ, філософські категорії, що відображають загальні форми предметного світу і його пізнання людиною. Сутність це внутр. зміст предмету, що виражається в єдності всіх різноманітних і суперечливих форм його буття; явище - те або інше виявлення (вираз) предмета, зовнішні форми його існування я »[1]. Це визначення не застаріло. Ми проведемо аналіз СТО, спираючись на зв'язок цих понять.

Нагадаємо основні положення, що зв'язують явище і сутність, викладені в [2]. Розглянемо сферичний предмет, вплавлений в скляну пластину. При спостереженні нам буде здаватися, що кулька має не сферичну, а форму сплюсненого еліпсоїда обертання. Величина удаваного «стиснення» кульки залежить від кута, під яким ми його спостерігаємо. Це і є явище.

Змінюючи кут спостереження, ми будемо бачити різну величину «стиснення» кульки. Кут спостереження і коефіцієнт заломлення скла це умови, при фіксації яких ми будемо спостерігати об'єктивне явище. Кожному умові відповідає своє об'єктивне явище, яке в чомусь буде відрізнятися від інших явищ, що відповідають іншим умовам. Змінюється умова - змінюється явище, але сам об'єкт не відчуває ніяких змін. Залежність характеристик явища від умови називається закономірністю.

З позиції теорії пізнання будь-яке явище із заданої сукупності являє собою поєднання особливого (характерного тільки для даного явища і відрізняє дане явище від інших явищ) і загального (тобто того, що залишається незмінним, інваріантним для всіх явищ, що належать взятому класу умов) .

Очевидно, що по одному явищу пізнати сутність не представляється можливим. Сутність пізнається по сукупності явищ, що належать заданому класу умов, тобто по закономірності.

Явище можна спостерігати, вимірювати фотографувати. У цьому сенсі виразу: "нам буде здаватися", "ми будемо вимірювати", "ми будемо фотографувати" і т.п. будуть рівнозначними у тому сенсі, що належать процесу реєстрації явища. У слові "здається" немає ніякої ілюзії, містики, а є ставлення до сутності. Однак і сутність, як інваріантне подання, може бути охарактеризована деякими інваріантними параметрами. Ці характеристики є інваріантні прояви сутності. У розглянутому вище прикладі одним з інваріантних проявів сутності (характеристик сутності) служить сферична форма вплавлений в скло кульки.

Пізнання суті тільки по одній закономірності відкриває одну з граней сутності. Це «зріз» сутності чи сутність першого порядку. Для більш повного пізнання сутності необхідно мати не одну, а багато різних закономірностей.

Пізнання суті йде від явищ, шляхом відсікання другорядного, особливого, до виділення того загального, що залишається незмінним (інваріантним) для всіх явищ даної сукупності. Це спільне для всіх явищ виступає в якості визначених кількісних і якісних характеристик (інваріантні прояви сутності). Сутність як спільне для всіх явищ відображає глибинні зв'язки і відносини. Процес пошуку сутності відштовхується від цих інваріантних характеристик до формулювання сутності (гіпотеза, модель і т.д.). Цей процес складний і поки не створено будь-яких рецептів для прямого переходу від явищ до сутності. Схематично шлях від закономірності до суті можна проілюструвати наступною схемою:

ЗАКОНОМІРНІСТЬ:

Клас умов: Умова 1. Умова 2. Умова 3. ... Умова N.

Сукупність явищ: Явище 1. Явище 2. Явище 3. ... Явище N.

Відсікання особливого, виявлення загального для всіх явищ

(Пошук інваріантів і симетрій)

Формулювання сутності

Цей процес передбачає виділення інваріантних характеристик (інваріантних проявів сутності), на базі яких йде процес осмислення і формулювання сутності. З проведеного аналізу випливає, що пошук симетрій і інваріантів у фізиці має під собою глибоке підставу. Інваріанти та симетрії у фізичних теоріях виступають як інваріантні прояви сутності. Спираючись на них, слід відшукувати суть явищ.

Наприклад, рівняння для ідеального газу має вигляд: PV / T = const (добуток тиску газу на його об'єм, поділений на його абсолютну температуру незмінно). Ми можемо досліджувати ряд закономірностей: Адіабатний процес, изобарических процес, політропний процес і т.д. Спираючись на ці закономірності можна сформулювати сутність наступним чином:

«Розмір PV / T зберігається незмінною, якщо:

якщо в обсязі число молекул газу зберігається незмінним,
молекули являють собою матеріальні точки, що мають масу,
молекули рухаються хаотично, стикаються і не взаємодіють між собою на відстані ».

Ці положення визначають модель ідеального газу, яка лежить в основі цих процесів.

Процес пізнання нескінченний і дозволяє далі переходити до більш повного розуміння суті явищ, тобто до сутностей більш високого порядку. Більш «повне розуміння» спирається на блок закономірностей, а тому пов'язане з переходом до більш точної об'єктивної моделі опису явищ.

Наведені вище міркування, як говорилося, не дозволяють дати універсальний метод переходу від явищ до сутності. Цей перехід спирається на інтуїцію, на пошук моделі і висунення гіпотези, які якраз і повинні пояснити сутність закономірності. Тому перехід від явищ до сутності є творчим і не завжди однозначним. Він залежить від правильного, глибокого розуміння закономірностей і від світоглядних позицій вченого

Наведений аналіз дає можливість сформулювати дуже корисне правило, яке дозволяє відокремити явище і його характеристики від сутності та її інваріантних проявів:

ЯВА ЗАЛЕЖИТЬ ВІД УМОВ ЙОГО СПОСТЕРЕЖЕННЯ

СУТНІСТЬ ВІД ЦИХ УМОВ НЕ ЗАЛЕЖИТЬ.

Звичайно, проблема зв'язку умови, явища, закономірності і сутності цим одним правилом не вичерпується. Умови можуть бути різними: суттєвими і несуттєвими. Сутність в повному обсязі (як абсолютну істину) пізнати неможливо, навіть якщо ми маємо кілька закономірностей. Тому говорять про "зрізах" сутності, про сутності першого, другого та вищих порядків.

Явища та умови. Закономірність

Людина реєструє явище за допомогою своїх органів почуттів. Вимірювальні прилади істотно розширюють людські можливості. З цієї причини вони входять в арсенал реєстрації явищ і вимірювання кількісних характеристик досліджуваних явищ. Ми позначили тут добре відоме, щоб підкреслити наступну думку. Реєстрація явища неможлива без обов'язкового існування реального або ідеального спостерігача, який описує явище і вимірює його характеристики. Роль спостерігача може виконувати, наприклад, вимірювальний прилад.

У природних науках явища досліджуються з допомогою експериментів (реальних або ідеальних = уявних). Експериментатор завжди має можливість змінювати умови експерименту. У результаті він має набір явищ, спираючись на який він намагається осмислити сутність досліджуваних явищ.

Кожному фіксованому умові експерименту відповідає своє явище. Воно в чомусь (кількісно і якісно) відрізняється від явищ з іншими умовами. Варіюючи, наприклад, одна з умов, дослідник отримує кількісну (або якісну) залежність деяких характеристик явища від умови (закономірність). Закономірність відображає причинно наслідкові відносини між умовами спостереження явищ і характеристиками цих явищ.

Приклад. Закон Бойля-Маріотта має наступне формулювання: «при незмінній температурі добуток тиску на об'єм газу в замкнутому об'ємі постійно, тобто твір PV є незмінною ». Якщо в якості характеристики умови ми виберемо величину об'єму V (причина), то характеристикою явища (наслідок) буде служити тиск P (наслідок). Залежність тиску від об'єму визначає фізичну закономірність поведінки ідеального газу. Але закономірність ще не є сутністю сукупності явищ.

Як ми вже говорили, спостерігач є обов'язковим атрибутом реєстрації явищ. Самі явища по відношенню до спостерігача можна розбити на два різних види з їх причинного обумовленості:

Спостереження явищ, пов'язані з дослідженням і реєстрацією характеристик взаємодії матеріальних об'єктів (динамічний вид).
Спостереження явищ, пов'язані з переходом спостерігача з однієї системи відліку в іншу: наприклад, в нову інерційну систему відліку, або в лінійно прискорену, або у обертову і т.д. Останній вид спостережень визначає кінематичний вид реєстрації та опису явищ.

Причина такого поділу наступна. Взаємодія є процес (але не явище!), Що протікає в даній точці простору в фіксований інтервал часу. Взаємодія об'єктивно. Воно не залежить від того, скільки спостерігачів досліджують процес взаємодії, і які системи відліку вони собі обрали.

Наприклад, в Святковий вечір безліч городян можуть спостерігати салют. Вони можуть розташовуватися на різних відстанях від місця проведення салюту і розглядати це явище з різних точок (наприклад, з вікон будинків). Але сам процес горіння ракет ніяк не залежить від того, де вони знаходяться в даний момент і яке місце для спостереження вони обрали. Саме з цієї причини опис взаємодії (горіння пороху) повинно носити інваріантний характер, незалежний від кількості та положення спостерігачів. Такий опис взаємодії (динамічний підхід до опису) має сутнісний характер і описує одну із сторін сутності взаємодії. Динамічне опис не залежить від вибору системи відліку спостерігачем.

Знову повернемося до розглянутого прикладу. Хоча процес взаємодії (політ і горіння ракет) носить об'єктивний характер, кожен спостерігач буде бачити своє об'єктивне явище. Це «інша сторона медалі». Сприйняття явища буде залежати від того, чи спостерігає він цей процес поблизу або на віддалі, чи спостерігає він процес з літака, поїзда або автомобіля, що рухається. Перехід спостерігача з однієї точки спостереження до іншої не впливає на сам процес, але при переході спостережуване явище для нього зміниться і стане вже дещо іншим (кінематичний підхід).

Тут спостерігач (або спостерігачі) може зробити крок від сукупності результатів спостережень явища до сутності явищ, що спостерігаються, тобто від сукупності спостережуваних характеристик явищ до опису взаємодії, як однієї з характеристик сутності.

Ми хочемо звернути увагу на важливий факт:

При спостереженні матеріального об'єкта чи процесу взаємодії положення спостерігача і вибір ним системи відліку не впливає ні на досліджуваний матеріальний об'єкт, ні на процес взаємодії.

(Висновок № 1)

Само собою зрозуміло, що спостерігач сам не впливає на матеріальний об'єкт і не впливає на процес взаємодії.

Тепер звернемося до спеціальної теорії відносності. У рамках цієї теорії існує явище називається «уповільненням часу». Нерухомого спостерігачеві буде здаватися, що годинник рухомого спостерігача відстають від його годин. Це об'єктивне явище. Залежність уповільнення спостережуваного ходу годинника (явище) рухомого спостерігача від відносної швидкості інерціальних систем відліку (умова) є фізична закономірність. Вербально цю закономірність можна описати таким чином:

«Спостережуване зміна темпу часу в рухомій системі відліку є об'єктивне явище, яке проявляється тим сильніше, чим більше відносна швидкість інерціальних систем відліку».

(Висновок № 2)

Явище «уповільнення часу» має кінематичний характер. Годинники рухомого спостерігача не зазнають жодних змін, оскільки нерухомий спостерігач не має можливості впливати на них. Інтервал часу, що фіксується нерухомим спостерігачем, зазнає змін кінематичного характеру через відносного руху (ефект Доплера). Багато фізиків усвідомлюють цей факт (хоча і не до кінця), кваліфікуючи «уповільнення часу», як квадратичний (або «поперечний») ефект Доплера. Єдине висновок, який випливає з висновків № 1 і № 2, наступне: темп часу в рухомій системі при переході спостерігача з однієї інерціальної системи до іншої не змінюється. Отже, в усіх інерційних системах відліку час буде єдиним [3]. Змінюється лише спостережуваний темп часу (явище).

Зараз широко поширені інші судження: «простір і час не існують незалежно; вони пов'язані в єдиний 4-мірний світ», «сутність часу в теорії відносності укладена в його залежності від швидкості відносного руху інерціальних систем відліку» і т.п. висловлювання.

У даному випадку закономірність (залежність спостережуваного темпу часу від відносної швидкості) тлумачиться як «сутність» («як Ви можете чути и м, так і Піш і м!"). Карл Маркс писав: «... якщо б форма прояву і сутність речей безпосередньо збігалися, то всяка наука була б зайва ...» [4].

Зауважимо, що люди інтуїтивно розуміють це. Наприклад, перебуваючи перед кривим дзеркалом, людина ніколи не приймає своє відображення (явище) за дійсне, неспотворене (сутність). У теорії відносності все інакше всупереч здоровому глузду.

Помилка в інтерпретації сутності часу має гносеологічний характер. Суть її в тому, що явище (чи закономірність) інтерпретується як сутність. Іншими словами, сутність в даному випадку підміняється явищем. Подібна гносеологічна помилка породжує негативні наслідки при поясненні фізичних явищ і призводить до, так званим, «парадоксів», тобто логічним протиріччям.

Якщо цю помилку виключити, то можна стверджувати наступне: «час у всіх інерціальних системах відліку єдине і не залежить від вибору спостерігачем системи відліку». Тим самим відпадає проблема «синхронізації годин» і проблема «одночасності подій». Ці проблеми є результатом некоректності інтерпретації перетворення Лоренца, в рамках теорії відносності.

Те ж саме можна сказати і про «стисненні простору». Ніякого реального «стиснення» не існує. Простір є евклідовим і спільним для усіх інерційних систем відліку [3]. Спостережуване «стиснення» масштабу (явище, але не сутність!) Пов'язане із спотворенням фронту світлової хвилі сприйманого спостерігачем, що рухається щодо джерела інформації [3].

Способи відображення

Явище пов'язане з відображенням характеристик реального процесу або характеристик матеріального об'єкта в систему відліку спостерігача. У фізиці в основному використовуються два види відображень.

Класичне відображення. Зі шкільної лави, вирішуючи фізичні задачі механіки, ми звикли до того, що положення тіла в просторі в даний момент часу відображається об'єктивно (без будь-яких спотворень або запізнювань). Таке відображення спирається за своєю суттю на миттєву передачу інформації. Воно ніколи і ні в кого не викликало підозр у некоректності, хоча ніхто і ніколи не пропонував фізичної моделі реалізації цього способу.
Відображення з допомогою світлових променів. Такий спосіб відображення предметів і процесів для людини є основним, оскільки ми постійно використовуємо для цієї мети свій зір. На відміну від класичного способу світлові промені можуть передавати інформацію зі спотвореннями. Наприклад, ми користуємося лупою для збільшення зображення об'єкта. Це пов'язано із спотвореннями фронту хвилі. Криві дзеркала в «кімнаті сміху» також приклад такого роду спотворень. Крім цього, рух джерела світлового сигналу щодо спостерігача зумовлює явище аберації і ефект Доплера. Таким чином, інформація, що доставляється світловими променями, може бути перекручена, тобто приймається інформація не завжди відповідає інформації, надісланій джерелом сигналу. Вона може істотно відрізнятися від інформації, одержуваної класичним способом відображення.
Однак обидва способи не є незалежними. Ми, знаючи швидкість відносного руху систем відліку, напрямок світлового потоку і т.д., завжди можемо зробити перехід (перерахунок) від одного виду відображення до іншого. Наприклад, враховуючи швидкість поширення світлових променів, ми можемо перейти від класичного способу відображення до відображення явища світловими променями. І назад, можна завжди перейти від відображення світловими променями до класичного відображенню явищ. Це дуже важливий факт.

Прикладом може служити явище аберації. Значення слова "Аберація світла" в Енциклопедичному словнику Брокгауза і Ефрона:

«Аберація світла полягає в тому, що ми, спостерігаючи зірку, бачимо останню не в тому місці, де вона знаходиться, внаслідок руху Землі навколо Сонця і часу, необхідного для поширення світла. Якби Земля була нерухома або якби світло поширювався миттєво, то і світловий аберації не існувало б. Тому, визначаючи положення зірки на небі за допомогою зорової труби, ми повинні відрахувати не той кут, під яким нахилена зірка, а кілька - втім, дуже мало, як сказано нижче, - збільшивши його в бік руху Землі .... ».

Отже, видиме положення рухомого об'єкту (наприклад, супутника, комети тощо) - явище, що отримується за допомогою світлових променів. Однак крім спостережуваного існує дійсне або справжній стан цього об'єкта. Це дійсне (істинне) положення, що спостерігається об'єкта в момент часу, коли ми реєструємо (спостерігаємо) його видиме положення. Кут між дійсним і видимим (піднаглядним) положеннями є кут аберації.

Рис. 1

Взагалі кажучи, швидкість видимого руху і швидкість дійсного руху можуть не збігатися один з одним! Дійсна швидкість відповідає реальній відносної швидкості інерціальних систем (характеристика сутності), а спостережувана швидкість є «спотворене відображення» цієї дійсної швидкості (явище) за допомогою світлових променів. Зауважимо, що дійсне положення об'єкта і його справжня швидкість відповідають миттєвої передачі інформації.

Як відомо, жоден «уявний експеримент» А. Ейнштейна не обходиться без світлових променів. Це не випадково, оскільки А. Ейнштейн жодного разу не згадував про те, що крім спостережуваного положення об'єкта є його дійсне положення. Це він випустив з уваги. Зараз наше завдання буде полягати в тому, щоб проаналізувати висновок перетворення Лоренца, запропонований Ейнштейном.

У своїй праці "До електродинаміки рухомих тіл» [5] він встановлює зв'язок між двома інерційних системами наступним чином: «Якщо ми покладемо x '= x - vt ...». Тут x, x '- координати двох систем, які рухаються один відносно одного зі швидкістю v.

Здається очевидною «правомірність» такого введення швидкості відносного руху v в спеціальній теорії відносності. Але це тільки «Здається». Як виміряти цю швидкість і який її дійсний фізичний сенс? Виміряти швидкість v можна кількома способами. Розглянемо один з них [6].

Нехай в деякій інерціальній системі спочиває джерело, яке випромінює світлові імпульси через рівні проміжки часу Т. У інерціальній системі відліку, де знаходиться нерухомий спостерігач, це джерело буде рухатися відносно спостерігача з деякою постійною швидкістю вздовж осі х. Оскільки відносна швидкість інерціальних систем відліку постійна, нерухомий спостерігач буде бачити спалаху, причому точки спалахів будуть розташовуватися на рівній відстані L один від одного. Вимірюючи час між сусідніми спалахами (t _n - t _n-1), і знаючи, що відстань між ними одно L, він може обчислити швидкість для різних ділянок осі х.

Рис. 2

Виявляється, що ця спостережувана швидкість v = L / (t _n - t _n-1) не буде постійною. Вона буде спадати в міру руху джерела світлових спалахів вздовж осі х повз спостерігача, оскільки

t ₂ - t ₁ <t ₃ - t ₂ <t ₄ - t ₃ <... <t ₇ - t _6.

Цікаво відзначити, що при певних умовах ця швидкість може перевищувати швидкість світла у вакуумі! Причина в тому, що тривалість інтервалу часу між сусідніми спалахами спотворена ефектом Доплера. Обчислена таким способом швидкість, не може бути дійсною швидкістю відносного руху інерціальних систем відліку. Це уявна (що спостерігається, вимірювана) швидкість відносного руху інерціальних систем відліку (явище).

Тільки коли ми виключимо ефект Доплера, ми зможемо обчислити дійсну швидкість відносного руху інерціальних систем відліку V. Вона буде дорівнює відношенню V = L / T, і вже не буде залежати від вибору місця вимірювання цієї швидкості на осі х [6]. Швидкість V є дійсна швидкість відносного руху (характеристика сутності). Вона відповідає миттєвої передачі інформації від об'єкта спостереження до суб'єкта.

Спостерігається швидкість v і дійсна швидкість V при прямолінійному русі пов'язані простим співвідношенням

Якщо, наприклад, спостерігається швидкість v = 0,9999 c, то дійсна швидкість буде багато більше швидкості світла: V = 99,99 c.

Отже, хоча висновок перетворення Лоренца проведено Ейнштейном формально правильно, він дав неправильну інтерпретацію швидкості v, яка увійшла до перетворення Лоренца. Він справжню швидкість відносного руху інерціальних систем відліку V підмінив здається швидкістю v (явищем). При цьому здається швидкість відповідає випадку, коли світлові промені від джерела спрямовані до спостерігача перпендикулярно траєкторії руху джерела. Знову ми стикаємося з розглянутої раніше гносеологічної помилкою - підміною сутності явищем.

У теорії відносності багато «парадоксів» (логічних протиріч). Якщо докладно розглянути ці «парадокси», неважко помітити, що всі вони мають єдину структуру [7]. Поки існує один спостерігач, результати перетворення Лоренца мають «пояснення». Але як тільки з'являється другий спостерігач (або третій), між висновками цих спостерігачів виникає протиріччя (конфлікт). Прикладом тому може служити відомий «парадокс» близнюків. Всередині спеціальної теорії відносності він не має логічно несуперечливого пояснення, хоча вважається, що вона є замкнутою. Замкнута теорія має пояснювати передбачаються явища в рамках, не вдаючись до нових гіпотез або іншим незалежним теоріям. Але це правило порушується. Для «пояснення» парадоксу близнюків Ейнштейну довелося використовувати зовсім іншу теорію - Загальну теорію відносності. А це вже нонсенс.

Парадокс близнюків

Парадокс близнюків аналізувався стільки, що навряд чи можна додати щось нове і наводити посилання. Тим не менш, є питання, які слід було б уточнити. Ортодоксальні релятивісти пропонують прийняти постулати спеціальної теорії відносності як істину в останній інстанції, а над варіантами інтерпретацій ефектів (наприклад, «уповільнення часу») рекомендують не замислюватися. Вони вважають, що все вже «доведено» і «підтверджено».

Але вони так і не пояснили:

На скільки років буде виглядати «молодше» рухається близнюк в залежності від часу?
Чи залежить спостерігається різниця у віці близнюків від відстані між ними?

Розглянемо ІСО1, в якій покоїться джерело світлового сигналу. Візьмемо іншу ІСО2 зі спостерігачем, який виявляє «уповільнення часу».

Запитання: де виникає це назвати уповільненням:

в системі відліку джерела ІСО1?
в системі відліку спостерігача ІСО2?.
або обумовлено особливостями властивостей світлових променів?

Ейнштейн стверджує, що уповільнення в системі відліку ІСО2, пов'язаної з спостерігачем, уповільнення немає. Воно має місце в системі ІСО1, де знаходиться джерело світлових променів. Це пояснюється «стисненням простору та уповільненням часу» у рухається відносно спостерігача системі відліку (ІСО1).

Тут виникає питання: а чому, яка причина «уповільнення»? Пояснення стандартне. Бачте, річ у тому, що одному з близнят (якому саме? - Не вказується) необхідно перейти в рухому систему відліку. Для цього він повинен «випробувати прискорення», а далі йде посилання на ЗТВ з «вимученим» доказом впливу прискорення на геометрію простору-часу.

Дійсно, мати не може народити близнюків одночасно і окремо в двох різних інерціальних системах відліку. Вони народжуються в одній інерціальній системі. Але якщо причина «уповільнення часу» в тому, що один з близнят випробував прискорення, а інший - ні, то і результат повинен бути несиметричним. Затвердження першого близнюка: «мій рухомий брат молодше», і симетричне йому твердження другого близнюка: «мій рухомий брат молодше» створюють протиріччя, несумісне з логікою. Це тим більше важливо, що ефекти, які спостерігаються близнюками кількісно абсолютно однакові. То яке відношення має прискорення до уповільнення часу, якщо спостерігається «уповільнення часу» симетрично і не залежить від того, який з близнюків випробував прискорення? Такі казки можна розповідати дітям на ніч, а не відтворювати їх у підручниках для шкіл і ВУЗів.

Таким чином, залишається третій варіант: джерелом спостережуваного «уповільнення часу» є спотворення в світловому сигналі, викликані відносним рух інерціальних систем відліку. Вони обумовлені особливими властивостями світлових променів. Ніяких «уповільнень часу» у рухомої інерціальній системі відліку реально не існує. Спостережуваний ефект «уповільнення» являє собою явище, зумовлене ефектом Доплера. Час у всіх інерціальних системах єдине (сутність часу). Тільки в цьому випадку між заявами близнюків не буде логічного протиріччя. Явища, що спостерігаються симетричні в силу рівноправності інерційних систем відліку.

Що стосується «різниці у віці», то дійсний вік близнюків буде однаковий. Видимий «моложавість» рухомого близнюка, що спостерігається нерухомим близнюком, буде визначатися відстанню між близнюками. Рухомий близнюк буде здаватися «молодше» рівно настільки, скільки часу йшов світловий промінь від нього до його брата.

Те ж можна сказати і про «стисненні масштабів» в рухомому ІСО.

Парадокс Еренфеста

Крім «лінійних» парадоксів, пов'язаних з порівнянням явищ у двох різних інерційних системах відліку, існує велика кількість парадоксів, обумовлених обертальним рухом однієї системи відліку відносно іншої. До таких парадоксів належить парадокс Еренфеста. Він був сформульований нідерландським фізиком-теоретиком Паулем Еренфеста в 1909 році. Цитуємо [8], позначивши літерами в дужках (а) місця, які будемо коментувати (жирний шрифт в цитаті наш):

«Опис. Розглянемо плоский, абсолютно твердий диск, що обертається навколо своєї осі таким чином, щоб лінійна швидкість його краю була порівнянна зі швидкістю світла по порядку величини. Згідно спеціальної теорії відносності, довжина краю цього диска повинна відчувати лоренцовой скорочення, рівне

де l - довжина краю диска, що обертається щодо зовнішнього спостерігача, l ₀ - довжина краю диска, що обертається щодо внутрішнього спостерігача (що знаходиться на диску), v - лінійна швидкість обертання краю диска, а c - швидкість світла.

Довжини внутрішніх (щодо краю диска) кіл також повинні відчувати це скорочення, але не пропорційне, зберігає цей диск плоским, а таке, щоб останній знаходив негативну кривизну. У радіальному напрямку лоренцовой скорочення нема, тому радіуси диска повинні зберігати свою довжину.

Згідно Еренфеста, це свідчить про неможливість приведення абсолютно твердого тіла в обертальний рух (оскільки абсолютно тверде тіло не може змінювати свою форму). У той же час, в класичній механіці відомо безліч прикладів жорстких дисків, що обертаються, з досить великою швидкістю (шліфувальні камені, крильчатки пилососів і т.д.), для яких ефекти спеціальної теорії відносності повинні бути відчутними

Рішення. Даний парадокс є софізмом (a). Абсолютно тверде тіло - це така ж ідеалізація, що допускається класичною механікою, як матеріальна точка, ідеальний газ, ідеальна рідина і т.д. (B). Реальні тіла не є абсолютно твердими і деформуються під впливом відповідних сил. Цей момент особливо обмовляється в спеціальній теорії відносності, в якій всі впливи передаються з кінцевою швидкістю, що не перевищує швидкість світла. У класичній механіці, якщо подіяти на абсолютно тверде тіло деякою силою, то всі його точки повинні миттєво (одночасно) прийти в рух. Згідно спеціальної теорії відносності, подібна ситуація неможлива, і точки тіла не одночасно приходять в рух у міру того, як передають один одному початкове вплив з деякою кінцевою швидкістю. Отже, диск Еренфеста може обертатися і може змінювати свою форму (c).

Втім, справа тут навіть не в цьому, а в тому, що стиснення тіл, що рухаються з околосветовой швидкістю, - це кінематичний ефект, який існує в одних системах відліку і зникає в інших системах відліку. Це стиск не обумовлено ніякими силами (оскільки відбувається в інерційних системах відліку, що рухаються рівномірно і прямолінійно), воно обумовлено самою геометрією простору-часу нашого Всесвіту (d). Проблема в тому, що в разі обертового диска говорити, що це стиск не обумовлено ніякими силами, можна лише з великою натяжкою. Обертання диска - це неінерційній рух, в якому діють відцентрові сили. Ці сили, щоправда, не викривляють диск, а тільки розтягують його в радіальному напрямку (e). ....

... Більше того, у разі обертового диска ми не тільки не можемо говорити, що його периметральною стиск не обумовлено ніякими силами, але навіть те, що це стиснення є лоренцовой! (F). Лоренцовой стиск відбувається тільки у відносному русі, в якому ми завжди можемо вказати таку систему відліку, в якій рухається (і, відповідно, стискаються) тіло спочиває. Наприклад, внутрішню систему відліку самого цього тіла. Але в обертальному русі ми не можемо вказати таку (локальную!) систему відліку, щодо якої обертається тіло покоїлося б, яку неможливо було б відрізнити від невращающейся системи відліку ....

... Відбувається це тому, що обертальний рух здійснюється не щодо якихось конкретних тіл, а щодо всього простору-часу нашого Всесвіту. Або, що рівносильно, щодо всіх матеріальних тіл у Всесвіті. Цілком можливо, що не тільки існуючих, але і тих, які існували колись чи будуть існувати ....

Поки теорія відносності не відповість на ці питання, марно шукати рішення цього парадоксу, залишаючись в її сьогоднішніх межах. Можна тільки шукати експериментальне підтвердження зазначених у ньому ефектів ... (G) ».

Коментарі до пояснення. Нехай диск обертається навколо осі z, а спостерігач знаходиться на осі диска. Згідно Еренфеста у відповідності з теорією відносності і перетворенням Лоренца мають місце два ефекти:

«Стиснення» довжини окружності при незмінному радіусі диска, що обертається (релятивістське «скорочення» довжини). Це «стиснення» тим сильніше, чим більше відстань від осі обертання і чим більше кутова швидкість.
Оскільки лінійна швидкість пропорційна радіусу, периферійні шари повинні обертатися повільніше, ніж внутрішні. Виникає постійно зростаюче в часі зсув кільцевих шарів один щодо одного.

На ці ефекти і звернув увагу Еренфест. На його думку такий експеримент призведе до руйнування диска.

Ще не привівши пояснення, автори оголошують парадокс софізмом. На якій підставі? Адже парадокс не тільки існує, а й має ім'я. Якщо автори його так класифікують, то їм варто було б писати: «софізм Еренфеста»!
Звичайно, немає жодної фізичної теорії, де не використовувалася б ідеалізація. Це необхідний і неминучий елемент. Такий ідеалізацією є поняття матеріальної точки, абсолютно твердого тіла та ін Нічого «крамольного» в цьому немає.
Гіпотеза ad hos про те, що абсолютно твердих тіл в СТО не існує, була висунута Ейнштейном відразу після появи парадоксу Еренфеста. В [8] записано: «Згідно Еренфеста, це свідчить про неможливість приведення абсолютно твердого тіла в обертальний рух (оскільки абсолютно тверде тіло не може змінювати свою форму)». Наведемо аналогію. Нехай на магістральному шосе є відведення недобудованої дороги. Співробітники ДАІ ставлять заборонний знак. По цій дорозі їхати небезпечно. Можна застрягнути, заблукати і т.д. Аналогічно і з парадоксом Еренфеста (софістикою Еренфеста - як це називають деякі релятивісти). Нормального несуперечливого пояснення парадоксу немає. Але є гіпотеза ad hos, яка грає роль забороняє «дорожнього» знака: «в природі немає абсолютно жорстких тіл»! Вона нічого не пояснює, але забороняє. А навколо стовпа із забороною релятивісти-ортодокси вмовляють сумніваються: «Не ходіть, заблукаєте! Віру в СТО втратите! »
Сил нема, а деформація є! Які її причини? СТО - замкнута теорія. Це означає, що всі передбачаються нею явища повинні мати пояснення в рамках СТО. Але ми бачимо, що для пояснення «парадоксу близнюків» релятивісти притягують іншу теорію - ОТО, кажучи про геометрію простору-часу Всесвіту, хоча її положення в СТО не входять! Ось це і є софістика.
Радіальні сили автори знайшли, але ж не «розтягування» радіусу описує парадокс!
От і «домовилися» до того, що і «стиснення» довжини окружності диску «навіть не є Лоренцева»! А адже в описі парадоксу фігурує лоренцевское скорочення! Ну і інтерпретатори!

Далі йдуть фантазії щодо простору-часу нашого Всесвіту. І в кінці (нарешті!) щире зізнання: «Поки теорія відносності не відповість на ці питання, марно шукати рішення цього парадоксу, залишаючись в її сьогоднішніх межах. Можна тільки шукати експериментальне підтвердження зазначених у ньому ефектів ». Це дуже песимістичний висновок, оскільки «рішення» парадоксу Еренфеста в рамках СТО релятивісти так і не дали, але зате обізвали «софістикою»!

Тепер скажемо про експериментальну перевірку. Цитуємо [9]:

«Лише в 1973 році умоглядний експеримент Еренфеста був втілений на практиці. Американський фізик Томас ФИПС сфотографував диск, що обертається з величезною швидкістю. Знімки ці повинні були послужити доказом формул Ейнштейна. Однак стався промах. Розміри диска - всупереч теорії - не змінилися. "Поздовжнє стиснення" виявилося найчистішої фікцією.

ФИПС направив звіт про свою роботу в редакцію популярного журналу "Nature". Але там його відхилили: мовляв, рецензенти не згодні з висновками експериментатора. Зрештою, стаття була поміщена на сторінках якогось спеціального журналу, що виходив невеликим тиражем в Італії. Однак так і залишилася, по суті, непоміченою. Теорія Ейнштейна встояла і цього разу ».

Тут слід зауважити, що після публікації Еренфеста в 1909 р. опису парадоксу «творець теорії відносності спробував оскаржити висновки Еренфеста, опублікувавши на сторінках одного із спеціальних журналів свої аргументи. Але вони виявилися малопереконливі, і тоді Ейнштейн знайшов інший "контраргумент" - допоміг опонентові отримати посаду професора фізики в Нідерландах, до чого той давно вже прагнув. Еренфест перебрався туди в 1912 році, і негайно ж зі сторінок книг про приватну теорії відносності зникає згадка про так званий "парадоксі Еренфеста". Про нього краще просто забути »[9].

Така історія питання. Що стосується аналізу парадоксу і його пояснення, то, як ми бачимо, релятивісти до цих пір в глухому куті (шукають вихід?).

А чи є парадокс?

Єдино правильний висновок, що змогли зробити автори [8], таке: «стиснення тіл, що рухаються з околосветовой швидкістю, - це кінематичний ефект, який існує в одних системах відліку і зникає в інших системах відліку» [8]. Саме кінематичний ефект, тобто отриманий від рухомого джерела за допомогою світлових променів (явище).

Відомо, що явище аберації світла існує і в обертальному русі. Його там ніхто не відміняв. Отже, як і раніше, ми будемо мати справу (як би) з двома положеннями об'єкта, що рухається (наприклад, матеріальної точки):

Дійсне положення матеріального об'єкта, який переміщається з галилеевской швидкістю (сутність). Воно описується за допомогою миттєвого відображення, як у класичній механіці.
Спостережуване нами положення цього об'єкта (явище або до інематіческій ефект), що доставляється нам за допомогою світлових променів.

Повернемося до парадоксу Еренфеста. Прокреслив на диску тонку блакитну радіальну межу від осі обертання до краю диска. У системі відліку, пов'язаної з диском, навіть при обертанні диска ця риса залишиться радіальної, тобто не буде відчувати жодних спотворень або «скорочень». Немає реальних тангенціальних сил, «коверкающими» диск.

Розглянемо тепер миттєве відображення диска, що обертається в інерціальній системі. Тут диск буде обертатися з кутовою швидкістю як ціле. Радіальна риса не «викривитися» і, подібно годинниковою стрілкою, теж буде обертатися з тією ж кутовою швидкістю.

Тепер розглянемо обертання диска, що відображається за допомогою світлових променів. Припустимо, що блакитна радіальна смужка випромінює світло у всіх напрямках. Спостерігач, що спочивають на осі, побачить світлове відображення обертового відрізка. Завдяки явищу аберації світла, спостережувані світлові точки цього радіального відрізка не будуть у момент спостереження, взагалі кажучи, співпадати із справжнім станом цього відрізка.

Однак, як і при прямолінійному русі, світлові спалахи будуть розташовуватися на рівних відстанях, оскільки лінійна швидкість збереглася. Більше того, для спостерігача на осі далеко від диска всі точки траєкторії (кола) рівноправні. З цієї причини й інтервали часу T = t ₉ - t ₈ = t ₁₀ - t ₉ = t ₁₁ - t ₁₀ = ... .. будуть однакові на відміну від випадку прямолінійного руху. Крім цього, в силу рівноправності точок кола по відношенню до спостерігача й постійності швидкості кут аберації буде для всіх точок один і той же. Те, що цей кут буде міняти орієнтацію в просторі під час обертання - не настільки істотно.

Рис 3.

Отже, бачимо відображення відрізка буде обертатися з тієї ж самої кутовий швидкістю, що і реальний відрізок. Відповідно, «що здається» (явище) і дійсна (сутність) швидкості точок з однаковим радіусом реального і спостережуваного об'єктів будуть однакові (що спостерігається положення об'єкта буде рухатися («як кішка за мишкою») за дійсним станом об'єкта, зберігаючи постійним кутове відстань). Це дуже цікавий і важливий факт. Нерозуміння цього, невміння знайти відмінність між явищем і сутністю, між дійсним об'єктом і його відображенням світловими променями як раз і породило розглянутий парадокс.

Далі. Оскільки лінійна швидкість залежить від радіуса, кут аберації теж буде залежати від радіуса, тобто від відстані до осі обертання. Якщо реальна блакитна чорта не буде відчувати спотворень, то спостережувана буде виглядати «зігнутої», схожою на "турецький ятаган», кінець якого викривлений. Та й колір синьої лінії зміниться. Поблизу осі обертання він ще збережеться, але в міру збільшення радіусу синій колір буде поступово переходити в зелений, жовтий і т.д. Ще раз повторимо, що як реальний об'єкт, так і його відображення будуть мати однакову кутову швидкість, тобто зберігати в часі своє відносне взаимоположение.

Що стосується «стиснення» окружності диска і наростаючого в часі «зсуву» один щодо одного суміжних кільцевих шарів диска, то їх принципово не може існувати. У інтерпретаторів парадоксу Еренфеста не все гаразд зі «здоровим глуздом». Перетворення Лоренца не можна застосовувати формально (догматично), не погодившись з фізикою аналізованих процесів (зі здоровим глуздом).

СТО і прискорювачі

Вважається, що робота циклічних прискорювачів елементарних частинок служить твердим експериментальним підтвердженням спеціальної теорії відносності. А чи так це? Це легко перевірити, оскільки отримані вище висновки мають безпосереднє відношення до теорії циклічних прискорювачів.

Нехай заряджена частинка летить прямолінійно з постійною швидкістю. Її рух можна описати двома способами, використовуючи або лоренцевскую швидкість (явище), або галілеївські швидкість (сутність). Ці швидкості, як ми вже знаємо, різні.

Якщо ця частка влітає в однорідне магнітне поле перпендикулярно його силовим лініям, то вона буде рухатися по колу постійного радіусу. Тут виникає цікава ситуація. Будемо стежити за галилеевской швидкістю частинки. Ця швидкість буде незмінна на будь-якій ділянці траєкторії (як на прямолінійній, так і на круговому).

Але зовсім інше становище виникає, якщо ми використовуємо лоренцевскую (спостережувану) швидкість. На прямолінійній ділянці вона буде менше галилеевской. Але коли частка переходить на криволінійну ділянку (рух по колу), то її швидкість буде відчувати різкий стрибок від величини лоренцевской швидкості до величини галилеевской.

З цим «незрозумілим» стрибком зіткнулися розробники циклічних прискорювачів. А це «загрожує» для СТО, оскільки робота цих прискорювачів вважається одним з фактів як би, «підтверджують» цю теорію.

Процитуємо критичні зауваження А.В. Мамаєва [10], які стосуються роботи цих прискорювачів. Хоча ми по різному ставимося до вирішення релятивістських проблем, але його критичні зауваження ми вважаємо кваліфікованими. Мамаєв наступним чином оцінює характеристики вірменського прискорювача (синхротрон Арус) і пояснення його роботи. Цитуємо:

«Нас цікавлять, технічні характеристики електронного синхротрона Арус мають такі значення. (Бистров Ю. А., Іванов С. А. Прискорювальна техніка та рентгенівські прилади. - М.: Вища школа, 1983. - С. 159 - - 162):

- Довжина орбіти 2 p R = 216,7 м;
- Енергія інжекції електронів W = 50 МеВ;
- Частота прискорюючого поля f = 132,8 МГц;
- Кратність прискорення g = 96;
- Енергія спокою електрона E ₀ = 0,511 МеВ.

Відповідно до формули (10.4), яка витікає із спеціальної теорії відносності, частота обігу електронних згустків по орбіті прискорювача Арус в момент інжекції електронів при кінетичної енергії електронів W = 48,55 МеВ буде дорівнює

(11.9)

А згідно з формулою (10.3), яка витікає з нової теорії простору-часу, частота обігу електронних згустків по орбіті прискорювача Арус в момент інжекції електронів з кінетичною енергією W = 48,55 МеВ буде дорівнює

(11.10)

тобто за новою теорії простору-часу частота обігу електронних згустків в прискорювачі Арус в момент інжекції електронів точно дорівнює частоті прискорюючого поля.

Але в даний час спеціальна теорія відносності вважається абсолютно істинною теорією і тому частота обігу електронних згустків у момент інжекції електронів в прискорювач Арус вважається рівною значенню 1,3843 МГц, розрахованим за формулою (11.9), яка витікає із спеціальної теорії відносності.

Однак якщо на траєкторії руху електронних згустків в прискорювачі Арус встановити мішень, то період опромінення цієї мішені електронними згустками при W = 48,55 МеВ виявиться рівним не величиною

T _СТО = 1 / f _СТО = 1 / (1,3843 MГц) = 722,39 нс (11.11)

відповідної частоти звернень 1,3843 МГц, а величиною

T = 1 / f = 1 / (132,8 MГц) = 7,53 нс, (11.12)

тобто величині, відповідної частоти звернень згустків за новою теорії простору-часу.

Але період 7,53 нс обігу електронних згустків по орбіті довжиною 216,7 м означав би, що електрони рухаються зі швидкістю, в 96 разів більшої швидкості світла c _0. Згідно ж спеціальної теорії відносності сверхсветовие швидкості електронів неможливі.

Тому для того, щоб пояснити експериментальне значення періоду опромінення мішені 7,53 нс в рамках спеціальної теорії відносності, треба було ввести поняття "кратність прискорення" і оголосити, що "під дією прискорюючого поля частинки інжектовано пучка розпадаються на згустки, що групуються навколо стійких рівноважних фаз. Число таких згустків, розташованих по колу прискорювача, так само кратності прискорення g ". (Бурштейн Е. Л. Прискорювачі заряджених частинок / / Велика радянська енциклопедія, 3-е вид., Т. 27. - М.: Радянська енциклопедія, 1977. - С. 108).

І дійсно, розділивши величину з виразу (11.11) на величину з виразу (11.12), отримаємо g = 96 - кратність прискорення електронного синхротрона Арус. А, розділивши величину з виразу (11.6) на величину з виразу (11.7), отримаємо, що кратність прискорення протонного синхротрона ЦЕРН в експерименті дорівнює 19. (Test of the second postulate of special relativity in the GeV region / Alvager T., Farley F., Kjellman J., Wallin J. / / Physical Letters. - 1964. - V. 12.-No. 3. - P. 260 -262)

Таким чином, експериментальні значення частоти обертання згустків елементарних частинок в розглянутих двох прискорювачах підтверджують не формулу (11.4) зі спеціальної теорії відносності, а формулу (11.3) з нової теорії простору-часу. Для пояснення ж експериментальних значень частоти обертання згустків елементарних частинок в рамках спеціальної теорії відносності і узгодження цих значень з формулою (11.4) використовується спеціальна гіпотеза, заснована на введенні ad hoc поняття "кратність прискорення" ».

Прихильники СТО так і не змогли зрозуміти причину цього явища. Ось і довелося їм вводити гіпотезу ad hoc про існування кратності прискорення - g. Насправді ніякого «розпаду на згустки, що групуються навколо стійких рівноважних фаз »у синхротроні не існує. Це фантазія, домисел. Дійсна швидкість електронів в 96 разів вище спостерігається швидкості їх прямолінійного руху, яка майже дорівнює швидкості світла. При переході від прямолінійного руху до обертального руху спостерігається швидкість електронів стрибком зростає в 96 разів! Дійсна швидкість при цьому не змінюється.

Таким чином, теорія циклічних і лінійних прискорювачів не підтверджує висновки теорії відносності А. Ейнштейна, а суперечить їм. Так навіщо ж «гвалтувати» фізику, використовуючи «уявну» (спостережувану) швидкість замість дійсної (галилеевской) швидкості? Навіщо дійсне (сутність) підміняти «удаваним» (тобто явищем)? Чи не час розібратися в тому, чим відрізняється явище від суті, і позбутися «міфічних» пояснень, що суперечать здоровому глузду і логіці?

Переосмислення основ теорії відносності

Існують три різних підходи, що визначаються типом перетворень, що використовуються в теорії:

Будь-які процеси та явища мають підкорятися єдиному перетворенню, зберігає форму рівнянь Максвелла незмінною. До таких теорій відноситься теорія відносності Ейнштейна. Є теорії, в яких використовувалося видозмінене перетворення Лоренца для того, щоб спробувати обійти протиріччя («парадокси»), притаманні ейнштейнівської теорії.
Хвильовий варіант теорії Рітца. У ньому, на відміну від балістичної гіпотези Рітца, електромагнітна хвиля розглядається як самостійний вид матерії. Її параметри та характеристики підпорядковуються модифікованому перетворенню Лоренца. Для матеріальних тіл використовується перетворення Галілея. Простір є однорідним, ізотропним (евклідовим), а час єдиним для усіх інерційних систем відліку.
Будь-які процеси та явища повинні підкорятися тільки перетворенню Галілея. При цьому простір є однорідним, ізотропним (евклідовим), а час єдиним для усіх інерційних систем відліку. До такого типу відноситься балістична гіпотеза Рітца, і численні гіпотези, які спираються на ефір, як на середу поширення електромагнітних хвиль.

1. Ейнштейнівської теорія відносності.

До появи рівнянь Максвелла (1864 р.) закони механіки та електродинаміки (закони Ньютона, Кулона, Ампера і ін) задовольняли принципом відносності Галілея:

«Механічний експеримент дає однакові результати в нерухомій лабораторії (системі відліку) і в будь-якій лабораторії, яка рухається рівномірно і прямолінійно щодо першої».

Іншими словами, закони природи і рівняння, що описують їх, не повинні мінятися при перетвореннях Галілея:

x '= x - Vt; y' = y; z '= z; t' = t

де V - відносна швидкість руху двох інерційних систем відліку (лабораторій), спрямована вздовж осі x, тобто галілеївські швидкість відносного руху.

Рівняння Максвелла "порушили" цей фундаментальний принцип. Форма рівнянь Максвелла вже не зберігалася при перетвореннях Галілея.

Спроби зберегти перетворення Галілея для електродинаміки шляхом посилання на можливе існування ефіру в той час були непереконливі. Лоренц і Пуанкаре тривалий час в листуванні обговорювали цю проблему між собою. У результаті Пуанкаре приходить до висновку про необхідність узагальнення принципу відносності Галілея і поширення його на електродинаміку. Він так формулює принцип, який пізніше став одним з важливих принципів теорії пізнання [11]:

«Закони фізичних явищ повинні бути однаковими як для нерухомого спостерігача, так і для спостерігача, що рухається прямолінійно і рівномірно, оскільки у нас немає можливості переконатися в тому, беремо участь ми у такому русі чи ні».

Незважаючи на те, що цей принцип спирався, головним чином, на негативні результати з виявлення ефіру, які були тоді, він і до сьогодні відіграє велику евристичну цінність. Він обмежує або відсікає від фізики ті фундаментальні теорії, які йому не задовольняють (наприклад, теорії «ефіру»). Цей принцип ми назвемо принципом Галілея-Пуанкаре. Звернемо увагу, що принцип Галілея-Пуанкаре не містить "прив'язки" до якого-небудь конкретного перетворення просторово-часової системи відліку. Він є загальнонауковим, тобто філософським принципом.

А. Ейнштейн використав цей принцип (без посилання на Пуанкаре) як один з постулатів свій концепції відносності. Наслідком принципу Галілея-Пуанкаре є принцип сталості швидкості світла у будь-якій інерційній системі відліку. Іншими словами, форма рівнянь Максвелла не повинна змінюватися при переході спостерігача з однієї інерціальної системи відліку в іншу.

Лоренц знайшов таке перетворення. Воно було покладено А. Ейнштейном в основу теорії відносності. Як було показано в [6], це перетворення не є єдиним.

Іншим з'явився постулат про існування граничної швидкості взаємодій. Цей постулат випливав із релятивістського множника у перетворенні Лоренца. Як ми встановили, у перетворення Лоренца входить уявна швидкість руху матеріального тіла, що спостерігається з допомогою світлових променів. Ця швидкість була абсолютизована А. Ейнштейном, тобто розглядалася в його теорії як справжня швидкість (?) матеріальних об'єктів і інерційних систем. На нашу думку користуватися характеристикою явища швидкістю v нерозумно, коли є можливість використовувати сутнісну характеристику - галілеївські швидкість V.

Що стосується ейнштейнівського постулату, він відображає не сутність, а лише об'єктивну закономірність, яка характерна для швидкості, що спостерігається за допомогою світлових променів (висновок № 2). Видимий (здається) швидкість прямолінійного руху матеріальних об'єктів не може перевищувати швидкість світла, у той час як дійсна (дійсна) швидкість об'єкта може бути будь-який!

Залишається додати, що поняття «гранична швидкість поширення взаємодій» не є коректним. Як вже говорилося, взаємодія є процес сутнісного характеру, і тому він не залежить від суб'єктивного вибору системи відліку [12]. Цей процес може бути охарактеризований інтенсивністю перебігу в часі, але не швидкістю в просторі.

Зауважимо, що перетворення Лоренца легко виразити через швидкість V, користуючись тим, що гадана швидкість v порівняно просто виражається через справжню (галілеївські) швидкість [8], яка відповідає класичному типу відображення.

або (1)

У силу зв'язку швидкостей v і V при заміні v на V перетворення Лоренца модифікується, але зберігає свою структуру. Швидкість світла в будь інерціальній системі відліку залишається незмінною. При переході до дійсної швидкості V теорія відносності зберігає багато в чому свій кількісний математичний формалізм, але все це вимагає серйозного переосмислення суті фізичних явищ і нової інтерпретації.

Приклад. Відомо, що час життя мю-мезонів T ₀ обмежена. Вони народжуються у верхніх шарах атмосфери і досягають поверхні Землі. Вважається, що їх швидкість (здається швидкість в новій інтерпретації) близька до швидкості світла (принцип граничної швидкості). Стверджується, що мю-мезони досягають поверхні землі тільки завдяки «уповільнення часу» в СТО. «Уповільнене час життя» T одно

Отже, відстань L, пройдене мю-мезоном дорівнюватиме

Це ніби підтверджує справедливість СТО.

З точки зору нової інтерпретації дійсна швидкість руху мю-мезона виражається наведеної вище формулою (1). Отже

Таким чином, ми отримуємо той же кількісний результат, але з новим поясненням. Відстань L, пройдене мю-мезоном, дорівнює добутку часу його життя Т ₀ на його дійсну (галілеївські) швидкість V.

Рівняння руху теж формально не змінюється

Ніякої залежності «маси від швидкості» не існує і т.д.

Тепер зупинимося на ейнштейнівської розширенні меж застосовності перетворення Лоренца. Ейнштейн припустив, що будь-які закони природи повинні задовольняти перетворенню Лоренца, тобто повинні мати Лоренц-коваріантність форму. Таке узагальнення носить наднаучном, тобто філософський (можна сказати: спекулятивний) характер і не може бути чисто фізичним узагальненням. Як відомо, будь-яка фізична теорія чи закономірність (у тому числі і СТО) має межі застосовності, тобто є об'єктивною, а не абсолютною істиною. З цієї причини узагальнювати її фізичні положення на всі без винятку явища матеріального світу, тобто вважати, що вони мають філософську значимість, неправомірно.

2. Хвильовий варіант теорії Рітца

Як відомо, спеціальна теорія відносності спирається на класичну електродинаміку. Аналіз електродинаміки показав наступне:

Поля зарядів і електромагнітні хвилі суть різні матеріальні об'єкти, що володіють різними властивостями. Поля зарядів обумовлюють інерціальні властивості заряджених частинок [10]. У той же час, щільність енергії електромагнітної хвилі такими інерційних властивостями не володіє.
Граничного переходу від хвильових явищ до квазистатическим явищам не існує всупереч сформованій думці [11].

Різниця у властивостях і ряд інших міркувань приводить до наступного висновку. Матеріальні об'єкти належать певного виду матерії. Електромагнітна хвиля являє собою інший самостійний вид матерії, відмінний по природі від матеріальних об'єктів. Ці два види матерії існують об'єктивно, мають принципово відмінні властивості, а тому кожен з цих видів має задовольняти своїм перетворенням.

Електромагнітна хвиля перетвориться за допомогою перетворення Лоренца, вираженого через галілеївські швидкість (модифіковане перетворення). Модифіковане перетворення спирається на дійсну швидкість відносного руху. Слід зауважити, що електромагнітні хвилі (потенціали і поля) в системі відліку спостерігача залежать тільки від відносних відстаней і відносних швидкостей, які інваріантні щодо перетворення Галілея. Таким чином, немає необхідності у використанні «групових властивостей» модифікованого перетворення і в застосуванні ейнштейнівської формул складання швидкостей. Вони опиняються поза рамок математичного формалізму хвильового варіанту теорії Рітца.

Тут слід сказати кілька слів про «базову» системі відліку, пов'язаної з джерелом випромінювання або з матеріальним середовищем розповсюдження хвиль (діелектрики, що уповільнюють структури і т.д.). У таких системах відліку хвиля (і її поля) постає у своєму неспотвореному вигляді. У будь-який інший інерціальній системі, яка рухається відносно базової, хвиля спотворюється (наприклад, може змінюватися напрям хвильового фронту, може змінитися частота, виникнути явище аберації і т.д.). Саме тут і повинно використовуватися модифіковане перетворення для перетворення (обчислення) полів електромагнітної хвилі при переході з базової системи відліку в іншу.

Для матеріальних тіл справедливо перетворення Галілея. В обох перетвореннях фігурує одна і та ж галілеївські (класична) швидкість. При цьому простір і час зберігаються класичними:

Простір є евклідовим. Воно однорідне, изотропно і є спільним для усіх інерційних систем відліку.
Час однорідний і є загальним для усіх інерційних систем.
Інерціальні системи рівноправні, а тому закони природи повинні мати однакову формулювання в будь-якій інерційній системі відліку. Зокрема, швидкість світла не залежить від вибору інерціальної системи відліку.
Явища відображаються з однієї системи відліку в іншу симетрично.

Такий підхід, названий «хвильовим варіантом теорії Рітца», усуває «парадокси», (логічні протиріччя) існують у сучасній фізиці, робить її послідовною і логічною [13]. У хвильовому варіанті теорії Рітца простір і час зберігають свою матеріалістичну сутність, залишаючись «корінними формами буття матерії», а не властивістю матеріальних об'єктів, швидкості їх відносного руху і вибору системи відліку спостерігачем.

3. Інші підходи

Існують альтернативні підходи, які спираються на ідею існування «ефіру». Позначимо коротко недоліки подібних підходів.

По-перше, слід розрізняти простір і його властивості (изотропия, однорідність) і ефір, як середовище зі своїми параметрами в цьому просторі. У просторі не можна виділити абсолютну систему відліку (принцип Галілея-Пуанкаре). У той же час, ефір (подібно матеріального тіла) завжди пов'язаний з такою системою в просторі.
По-друге, всупереч принципу Галілея-Пуанкаре ефірні теорії «прив'язані» до виділеної (абсолютної) системі відліку простору, а не до самого ефіру, як середовищі в цьому просторі.
По-третє, ефір це середовище зі своїми параметрами. Ці параметри описуються авторами гіпотетично, і немає переконливої методики їх вимірювання або виявлення. Якщо ефір, як середовище, існує, то його параметри повинні входити в рівняння фізики.
По-четверте, ефір принципово не дозволяє описувати консервативні системи через існування явища розсіювання хвиль ефіру (або його часток) при їх взаємодії з матеріальними об'єктами і т.д.

Зауважимо, що так званий «фізичний вакуум» є, по суті, аналогом ефіру.

Висновок

Отже, нам вдалося показати, спираючись на явище аберації, що швидкість, яка входить до перетворення Лоренца, є явище (що спостерігається або удавана швидкість, а не справжня швидкість відносного руху систем відліку). Ейнштейн зробив помилку гносеологічного характеру, інтерпретувавши спостережувані за допомогою світлових променів явища як сутності. Виправлення цієї помилки повертає до класичним уявленням про простір і час. Це дозволяє усунути (дозволити) парадокси спеціальної теорії відносності. Результати мають важливе теоретичне, практичне і філософське значення.

Джерела інформації

Вікіпедія. Т. 25, ЯВИЩЕ І СУТНІСТЬ, стор 320.
Кулігін В.А., Кулігіна Г.А., Корнєва М.В. Фізика і філософія фізики. Nt.ru / tp / ns / fff.htm
Кулігін В.А., Кулігіна Г.А., Корнєва М.В. До столітнього ювілею СТО. Nt.ru / tp / ns / sto.htm
Маркс К., Енгельс Ф. Соч. 2 видавництва. Т. 25, ч 2, з 384
Ейнштейн А. До електродинаміки рухомих тіл. Собр. наукових праць, Т.1, Наука, М., 1965, с.14.
Корнєва М.В. Помилка Лоренца. nt.ru / tp / ns / ol.htm
Кулігін В.А., Кулігіна Г.А., Корнєва М.В. Парадокси теорії відносності на одну особу. Www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8085.html
Парадокс Еренфеста. Матеріал з вільної енциклопедії Традиція »traditio.ru / wiki / Парадокс_Еренфеста
Реквієм по теорії? Http://jtdigest.narod.ru/dig1_02/einstain.htm
Мамаєв А.В.. Вища фізика. (Експеримент на електронному синхротроні Арус) http://www.acmephysics.narod.ru/b_r/r10.htm
Крістіан Маршаль. Вирішальний внесок Анрі Пуанкаре в спеціальну теорію відносності (Переклад з англійської Ю. В. Куянова). Препринт ІВФЕ, - Протвино, 1999.
Кулігін В.А. Причинність і взаємодія у фізиці. http://dialectics.ru/510.html
Корнєва М.В., Кулігін В.А., Кулігіна Г.А. Електромагнітна природа інерції заряду. Www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9763.html
Корнєва М.В., Кулігін В.А., Кулігіна Г.А. Ревізія теоретичних основ релятивістської електродинаміки. Nt.ru / tp / ns / rt.htm
Корнєва М.В., Кулігін В.А., Кулігіна Г.А. Аналіз класичної електродинаміки і теорії відносності. Nt.ru / tp / ns / ak.htm

Роботи дослідницької групи АНАЛІЗ розміщені на сайті:

http://kuligin.mylivepage.ru/file/index/

Посилання (links):

http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8085.html