Микола Носков
У статті «А чи був« великий вибух »Всесвіту?!» («НК» № 8, 9, 1995р.) В. В. Глушко висловив гіпотезу, засновану на експериментальному факт непостійності швидкості світла. При цьому він промовчав про більш радикальному надалі факту непостійності швидкості світла: цей факт спростовує існування загального принципу відносності. Але чи був цей експеримент несподіваним; чи не було інших спостережень, експериментів і фактів, які б вступали в протиріччя з загальним принципом відносності? Так, були. Чим же все-таки пояснити, що загальний принцип відносності не тільки з'явився, але й тепер, через 90 років, не спростують?
Підставою для його появи послужили три факти: експерименти Майкельсона [1], [2] по спробі виявлення руху Землі відносно ефіру; експерименти Кауфмана [3], [4] з швидким рухом електронів в поперечному магнітному полі; знаходження перетворень для інерційних систем, після яких вид рівнянь Максвелла не змінюється.
Можна простежити кілька послідовних етапів вироблення загального принципу відносності.
У роботі «Інтерференційний метод Майкельсона» [5] в 1895р. Лоренц обгрунтував свою гіпотезу про скорочення поздовжніх лінійних розмірів рухомих тіл. Скорочення тіл в ній було пропорційно «множнику Лоренца», пояснює «негативний» результат експерименту Майкельсона і зіграв головну роль у появі загального принципу відносності. Потім у роботі «Електромагнітні явища в системі, що рухається з будь-якою швидкістю, меншою за швидкість світла» [6], у 1904р. Лоренц узагальнює свою гіпотезу про лінійних скорочення рухомих тіл на експерименти Кауфмана, де показує гарну згоду експериментів з гіпотезою при застосуванні «множника Лоренца».
Крім цього, у вищевказаній роботі Лоренц вперше застосовує перетворення координат інерційних систем, для яких зберігається вид рівнянь Максвелла. Тут же Лоренцем сформовано думку про те, що в гравітації закони взаємодії і руху «ведуть» себе так само, як у електромагнетизм. Таким чином, Лоренц у цій роботі висловив всі основні ідеї загального принципу відносності.
У проміжку з 1898 по 1905рр. Пуанкаре пише кілька статей [7 ... 10], де обговорює гіпотезу Лоренца і інтерференційний досвід Майкельсона, а також проблему виміру часу, де намагається вирішити завдання одночасності подій. Там він показує, що в центрі цього завдання стоїть інша проблема - сталість швидкості світла як сигналу, за допомогою якого тільки й можна синхронізувати годинник і визначити місцевий час.
І, нарешті, в 1905р., Практично одночасно (з різницею в 25 днів) надійшли до друку основні праці з спеціальної теорії відносності: Ейнштейна "До електродинаміки рухомих тіл» [11] і Пуанкаре «Про динаміку електрона» [12]. Але якщо Пуанкаре виробляв ці ідеї поступово, визнаючи пріоритет більшості з них за Лоренцо, попередньо обговорюючи ці ідеї в роботах 1898 ... 1905рр., То Ейнштейн видав свою роботу як щось досконале відразу.
Головна відмінність роботи Пуанкаре від статті Ейнштейна, незважаючи на загальне схожість ідей у них, у тому, що Пуанкаре у своїй теорії-гіпотези висловив необхідні сумніви. Так, про порушеної вище проблеми швидкості світла він написав: «Відповідно до теорії Лоренца двома рівними відрізками - за визначенням - будуть такі два відрізки, через які світло проходить в один і той же час. Може бути, достатньо тільки відмовитися від цього визначення, щоб вся теорія Лоренца була зовсім знищена, як це сталося з системою Птолемея після втручання Коперніка ». Таким чином, Пуанкаре розумів всю хиткість прийняття постулату про сталість швидкості світла у будь-якій інерціальній системі, незалежно від руху джерела і приймача.
Але, можливо, до моменту появи робіт Лоренца, Пуанкаре і Ейнштейна нічого не було відомо про властивості світла, або не було ніяких інших експериментів і спостережень, крім дослідів Майкельсона, які призвели до такого дивним для фізиків висновку? Дивним, тому що незалежність швидкості світла від приймача не обгрунтована ніякими причинними фізичними підставами, а лише постулюється на підставі експериментів Майкельсона.
Звичайно, вирішальні експерименти з виявлення ефіру були зроблені пізніше, а анізотропію «реліктового» фона виявили тільки в 1979р. [13]. Проте вже були: зоряна аберація (Бредлі) [14]; спостереження за «відхиленнями» затемнень супутників Юпітера (Ремер) [15]; досліди Араго з призмами [16]; експерименти Фізо [17] з часткового захопленню світла рухомою водою; Фізо і Фуко [18] - за визначенням зменшення швидкості світла в більш щільному середовищі; був відомий коефіцієнт захоплення Френеля і теорії захоплення ефіру тілами Френеля [19] і Стокса [20].
З цих спостережень, експериментів і досить коректних теорій і гіпотез слід аргументований висновок про те, що швидкість світла від зірок складається зі швидкістю руху Землі за класичною формулою складання швидкостей. З іншого боку, експерименти Араго з призмою показали, що на поверхні Землі його рух не впливає на оптичні явища. Це може означати тільки одне: ефір нерухомий відносно поверхні Землі, тобто захоплюється нею, - цей висновок зроблений Френелем. Обидва факти в сукупності, зоряна аберація і експерименти Араго, показують, що захоплення ефіру Землею відноситься тільки до Землі, а не до всієї Сонячної системи в цілому. Звідси випливає висновок, що шар увлекаемого ефіру має невелику величину і повинен мати градієнт тисків, що вже означало б мінливість швидкості світла. З іншого боку, такий розподіл ефіру в космосі вказує дослідникам, що біля кожного космічного тіла є лінза ефіру, яка повинна викривляти хід променів, що і було згодом виявлено, але вже з позицій ЗТВ.
Вищеназваних спостережень і експериментів вистачило Герцу, щоб також зробити висновок про часткове захоплення ефіру рухомими тілами. У роботі «Про основні рівняннях електродинаміки рухомих тіл» [21], що вийшла в 1889р., Герц вивів нові рівняння електромагнітного поля, що враховують рух електромагнітної системи щодо поверхні Землі і, отже, щодо ефіру зі швидкістю u. З цих рівнянь випливає взаємодія двох зарядів як струмів, нерухомих відносно один одного, але рухаються відносно ефіру, що підтверджується експериментом, але не випливає з рівнянь Максвелла [22].
Таким чином, навіть не розглядаючи поки наступних експериментів, проведених вже після виникнення СТО, ми бачимо, що розвиток фізики при виникненні теорії відносності відірване в цей момент від ретельного аналізу, зіставлення і неухильного обліку та дотримання всіх спостереженнями та експериментів. Недарма Ейнштейн проголосив новий принцип розвитку фізики: «... вона (фізика) є створенням людського розуму з його вільно винайденими ідеями та поняттями».
Дослідники всупереч спостережуваних фактів оголосили: захоплення ефіру тілами не може бути, тому що це не піддається доведенню за допомогою вже відомих аерогідродинамічні теорій. Саме цей висновок зроблений спочатку Лоренцем у роботі «Інтерференційний досвід Майкельсона», потім A. Ейнштейн і Л. Інфельд в книзі «Еволюція фізики» [23] написали: «Розвиток гіпотези Френеля вимагає введення будь-яких припущень щодо зв'язку між ефіром і рухомою матерією, тому вона не може бути нами прийнята». Але відомі гіпотези про механізми гравітаційної взаємодії, висловлені Ньютоном, - про поглинання ефіру тілами і Ріманом - про випущенні ефіру тілами, які крім пояснення механізму взаємодії тіл припускають цю саму зв'язок і захоплення ефіру рухомими тілами.
Вже після виникнення СТО проведені експерименти, які повинні були відновити справедливість по відношенню до ефіру і відкинути СТО.Однако з Міллером (сподвижник Майкельсона), який працював 25 років над своїми експериментами і виявив градієнт швидкостей ефіру перпендикулярно поверхні Землі, вчинили так само, як у Свого часу інквізитори з Галілеєм: його змусили відректися від свого висновку. Вчені, які намагалися довести неспроможність і абсурдність СТО, піддавалися шельмуванню, висміюванню та обструкції.
Найбільш яскравим експериментом, що показує існування ефіру і нерухомості його відносно поверхні Землі, став інтерференційний експеримент (типу Майкельсоновского) на поворотній платформі, виконаний спочатку Харрісом (Harres) [25] у 1912р., Потім Саньяка [26] (1913р.) і Погани [ 27] (1925г.). Результати досвіду були названі «явищем Саньяка», і в зв'язку з цим С. Вавілов написав: «Якщо б явище Саньяка було відкрито раніше, ніж з'ясувалися результати дослідів другого порядку (Майкельсона - Авт.), Воно, звичайно, розглядалося б як блискуче експериментальне доказ ефіру »[28].
Експеримент на поворотній платформі показав, що захоплення ефіру платформою на тлі ефіру, увлекаемого Землею, настільки мало, що практично дорівнює нулю, і при цьому швидкість світла складається зі швидкістю частин платформи за класичною формулою складання швидкостей, що означає повне заперечення постулату про сталість швидкості світла щодо приймача в СТО.
Але повернемося знову до підстав СТО.Вознікновеніе «множника Лоренца» має глибоко обгрунтовані причини, а саме: цей множник враховує захоплення світла рухається другий середовищем щодо першої в разі розгляду його руху в двох рухомих відносно один одного середовищах (ефірах). Саме при такому розгляді руху світла Лармор в 1900г. в роботі «Ефір і матерія» [29] були отримані теоретично коефіцієнт захоплення Френеля, «множник Лоренца» і «релятивістська» формула додавання швидкостей, яка є результатом того, що світло, як хвилі, поширюється з постійною швидкістю відносно нерухомої середовища, однак при переході в інше середовище, що рухається відносно першої, він знову рухається з постійною швидкістю, але вже відносно другого середовища. Таким чином, якщо на поверхні Землі відбувається повне захоплення ефіру, то незалежно від того, як рухається Земля, наземні експерименти покажуть постійну швидкість в обох напрямках. Саме це і показали досліди Араго і Майкельсона.
Але світло - електромагнітні коливання, а рівняння Максвелла описують взаємодії електромагнітних полів у нерухомому ефірі. Звісно, в такому разі чекати, що рівняння Максвелла повинні зберігати свій вигляд після «релятивістських» перетворень, в яких головну роль відіграє «множник Лоренца». Однак, згідно Лармор, з кожним новим переходом у нову інерційну систему, мається на увазі повне захоплення ефіру. Таким чином, підпорядкування рівнянь Максвелла «релятивістським» перетворень - чисто математична (а не фізична) закономірність.
Не кращі справи і з видозміною законів механіки з метою підпорядкування їх перетворення координат «у вигляді інваріанта групи Лоренца» (Пуанкаре). Підставою для такого видозміни послужили експерименти Кауфмана з швидким рухом електронів в поперечному магнітному полі. Для «пояснення» результатів експериментів непогано підійшов «множник Лоренца», і Лоренц не забарився знову застосувати свою гіпотезу про лінійне скорочення тіл і ввів поняття поздовжньої маси, що означало збільшення маси електрона зі збільшенням швидкості. Таким чином, виявилося, що хоча проблема руху електрона в магнітному полі - завдання електродинаміки частка - поле, збільшення маси електрона - прямий вплив на закони механіки.
Лоренц, що чудово знав електродинаміку Вебера частинка - частинка [30], сам написав знаменитий закон електродинаміки частка - поле [31], ігнорував їх для пояснення експериментів Кауфмана через прихильність до своєї гіпотези скорочення лінійних розмірів електронів і тіл при швидкому русі, а також тому , що ця гіпотеза добре «працювала» в експериментах Майкельсона, створюючи ілюзію загальності закономірності.
Тут необхідно відзначити факт, який ще більше заплутує ситуацію і створює ілюзію виправданості введення загального принципу відносності. Справа в тому, що і в електродинаміці Вебера частинка - частинка, і в електродинаміці Лоренца частка - поле, і в законі Гербера для гравітації [32], підставою для яких послужили закони запізнювання потенціалу, діють різні, але близькі до «множнику Лоренца» по своєму математичному вираженню множники. Це означає, що з деякою помилкою, яка збільшується при наближенні до швидкості взаємодії, їх можна об'єднати з «множником Лоренца». Саме тому останній виявився придатним для «пояснення» експериментів Кауфмана при швидкостях електронів у них, рівних v ≤ 0,7 c.
Отже, можна сказати, що об'єднання законів взаємодій з законом руху світла в двох середовищах, саме по собі абсурдне, сталося на трьох, ще більше абсурдних підставах: збільшенні маси тіл з збільшенням їх швидкості; незалежності швидкості світла від руху інерціальної системи (приймача); запереченні будь-якої можливості визначення руху інерціальної системи.
Перша підстава. Задамося питанням (як це зробив Гаус в 1835г.), Що відбудеться, якщо два взаємодіючих тіла будуть рухатися відносно один одного зі швидкістю взаємодії? - Оскільки поширення потенціалу взаємодії відбувається зі швидкістю взаємодії, то він буде повністю запізнюватися, і тіла перестануть взаємодіяти, то є сила взаємодії буде дорівнює нулю. Але тоді ми маємо дві точки невідомого закону: при відносній швидкості тіл, що дорівнює нулю, це буде закон Ньютона (для гравітації) і закон Кулона (для електрики), а при швидкості, яка дорівнює швидкості взаємодії, ці сили будуть рівні нулю.
Саме до таких законів запізнювання потенціалу відносяться: закон Гауса [33], закон Вебера (електродинаміка частинка - частка), закон Лоренца (електродинаміка частка - поле) і закон Гербера для гравітації, відомий тим, що він повністю пояснює аномальне зсув перигелієм планет (відкритий за 17 років до ОТО!). І саме закон Лоренца (частка - поле) повинен був бути застосований для пояснення експериментів Кауфмана, в яких при швидкому русі електронів відбувається запізнювання потенціалу. При цьому сила взаємодії електронів з магнітним полем зменшується, що виробляє невірне враження збільшення маси електрона. Але цього немає, отже, підгонка законів механіки під загальний принцип відносності неспроможна.
Друга підстава, - висновок про незалежність швидкості світла від руху інерціальної системи, - відразу ж суперечило спостереженнями Ремер і Бредлі, експериментам Фізо, Саньяка та інших дослідників. І ось тепер - експериментів В. П. Глушко.
Звалилося і третє підстава - неможливість визначити рух інерціальної системи у будь-експериментами. У 1979р. зроблений завмер швидкості Землі, Сонячної системи і нашої Галактики з допомогою анізотропії так званого «реліктового тла».
Отже, всі три підстави загального принципу відносності виявилися невірними, отже, загального принципу просто не існує в природі. Однак і загальний принцип відносності, і теорії відносності, споруджені на ньому, придбали стійкість Птоломєєвськой системи та «захищаються вони з незвичайною пристрастю, а супротивники їх піддаються всяким нападкам ...» (Тімірязєв) [34].
Список літератури
А. А. Майкельсон. Відносний рух Землі і світлоносний ефір. Amer. J. Phys., 1881, 22, p. 120 ... 129. Пер. з англ. в сб. «Ефірний вітер» під ред. В. А. Ацюковскій, М., Вища школа, 1993.
А. А. Майкельсон, Е. В. Морлі. Про відносному русі Землі в світлоносного ефіру. Amer. J. Sci., 1887, 34, p. 333 ... 345. Пер. з англ. в сб. «Ефірний вітер» під ред. В. А. Ацюковскій, М., Вища школа, 1993.
W. Kaufmann. Phys. ZS., 1902, b. 4, s. 105. У статті Г. А. Лоренца «Електромагнітні явища в системі рухається з будь-якою швидкістю, меншою за швидкість світла», 1904, пер. з нім. в сб. «Принцип відносності» під ред. А. А. Тяпкіна, Атоміздат, 1973.
W. Kaufmann. Gott. Nachr., Math. - Phys. Klasse, 1903, s. 90. У статті Г. А. Лоренца «Електромагнітні явища в системі рухається з будь-якою швидкістю, меншою за швидкість світла», 1904, пер. з нім. в сб. «Принцип відносності» під ред. А. А. Тяпкіна, Атоміздат, 1973.
Г. А. Лоренц. Інтерференційний досвід Майкельсона. З книги "Versuch einer Theorie der elektrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Korpern. Leiden, 1895, параграфи 89 ... 92. Пер. З нім. В сб." Принцип відносності »під ред. А. А. Тяпкіна, Атоміздат, 1973 .
Г. А. Лоренц. Електромагнітні явища в системі рухається з будь-якою швидкістю, меншою за швидкість світла ». Proc Acad., Amsterdam, 1904, v 6, p. 809. Пер. з нім. в сб. «Принцип відносності» під ред. А. А. Тяпкіна, Атоміздат, 1973.
А. Пуанкаре. Вимірювання часу. "Revue de Metaphysique et de Morale", 1898, t. 6, p. 1 ... 13. Пер. з франц. в сб. «Принцип відносності» під ред. А. А. Тяпкіна, Атоміздат, 1973.
А. Пуанкаре. Оптичні явища в рухомих тілах. Electricite et Optique, G. Carre et C. Naud, Paris, 1901, p. 535 ... 536. Пер. з франц. в сб. «Принцип відносності» під ред. А. А. Тяпкіна, Атоміздат, 1973.
А. Пуанкаре. Про принцип відносності простору і руху. Глави 5 ... 7 з книги «Наука і гіпотеза» (H. Poinrare. Science and Hypothesis. Paris, 1902.) Пер. з франц. в сб. «Принцип відносності» під ред. А. А. Тяпкіна, Атоміздат, 1973.
А. Пуанкаре. Сьогодення та майбутнє математичної фізики. Доповідь, надрукований у журналі "Bulletin des Sciences Mathematiques", 1904, v. 28, ser. 2, p. 302. Пер. з франц. в сб. «Принцип відносності» під ред. А. А. Тяпкіна, Атоміздат, 1973.
А. Ейнштейн. До електродинаміки рухомого тіла. Ann. d. Phys., 1905 (стаття надійшла до друку 30 червня 1905р.), B. 17, s. 89. Пер. з нім. в сб. «Принцип відносності» під ред. А. А. Тяпкіна, Атоміздат, 1973.
А. Пуанкаре. Про динаміку електрона. Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo, 1906 (надійшла до друку 23 липня 1905р.) V. XXI, p. 129. Пер. з франц. в сб. «Принцип відносності» під ред. А. А. Тяпкіна, Атоміздат, 1973.
Б. Корі, Д. Улкінсон, Дж. Сміт і ін Експерименти по анізотропії фонового випромінювання. В: G. De Vaucoulers. AJ, 58, s. 30, 1958. Пер. з англ. в АЖ, 36, стр.977, 1959.
Д. Бредлі (Брадлей). Лист до Галлею. 1728. Пер. з англ. в кн. У. І. Франкфурт, А. М. Френк «Оптика рухомих тіл», Наука, М., 1972, стор 9.
О. Ремер. Доказ, що стосується швидкості світла. 1675. Пер. з франц. в кн. У. І. Франкфурт, А. М. Френк «Оптика рухомих тіл», Наука, М., 1972, стор 142.
Д. Ф. Араго. Експерименти по спробі виявлення впливу Землі на заломлення світла від зірок у призмі. 1810. Пер. з франц. в кн. У. І. Франкфурт, А. М. Френк «Оптика рухомих тіл», Наука, М., 1972, стор 14.
І. Фізо. Про гіпотезі щодо світлового ефіру і про один експеримент, який, мабуть, показує, що рух тіл змінює швидкість, з якою світло поширюється всередині цих тіл. CR, 1851, 33, p. 349 ... 355. Пер. з франц. в сб. Під ред. Г. М. Голіна і С. Р. Филоновича «Класики фізичної науки», Вища Школа, М., 1989.
Л. Фуко. Про швидкість світла в різних середовищах. Ann. de Ch. Et de Ph., 1854, t. 41, p. 123 ... 164. Пер. з франц. в сб. під ред. Г. М. Голіна і С. Р. Филоновича «Класики фізичної науки», Вища Школа, М., 1989.
О. Френель. Лист до Араго «Щодо впливу руху Землі на деякі оптичні явища». 1818. Пер. з франц. в кн. О. Френель. Вибрані праці з оптики, М., 1955, стор 516.
Г. Г. Стокс. Про аберації світла. Phil. Mag., 1845., 27, p. 9 ... 15. Пер. з нім. в кн. Г. А. Лоренц. Теорія електронів, Госиздат техн. - Теор. лит., М., 1956, стор 254.
Г. Герц. Про основні рівняннях електродинаміки рухомих тіл. 1890. Пер. з нім. в кн. У. І. Франкфурт, А. М. Френк «Оптика рухомих тіл», Наука, М., 1972, стор 185
Дж. К. Максвелл. Трактат з електрики і магнетизму, т. 2. Пер. з англ., Наука, М., 1989.
А. Ейнштейн, Л. Інфельд. Еволюція фізики. Пер. з нім. Госиздат техн. - Теор. лит., М., 1956, стор 157.
Д. К. Міллер. Експерименти по ефірному вітру і визначення абсолютного руху Землі. Звіт у Кейсовской школі прикладної науки, 1933. Пер. з англ. в сб. «Ефірний вітер» під ред. В. А. Ацюковскій, М., Вища школа, 1993.
F. Harres. Die Geschwindigkeit des Lichtes in bewegten Korpern. Dissertation, Jena, 1912. Пер. з нім. в кн. У. І. Франкфурт, А. М. Френк «Оптика рухомих тіл», Наука, М., 1972, стор 69.
G. Sagnac. L'ether lumineux demontre par l'effekt du vent relatif d'ether dans un interferjmetre en rotation uniforme. CR, 1913, 157, p. 708 ... 710. Пер. з франц. в кн. У.И.Франкфурт, А.М.Френк «Оптика движущихся тел», Наука, М., 1972, стр. 71.
B. Pogany. Uber die Wiederholung des Haress – Sagnaschen Versuches. Ann. Phys., 1926, 80, p. 217 ... 231. Пер. з нім. в кн. У.И.Франкфурт, А.М.Френк «Оптика движущихся тел», Наука, М., 1972, стр. 72.
С. І. Вавилов. Експериментальні підстави теорії відносності. Собр. соч. т. 4, Академіздат, М., 1956.
Дж. Лармор. Эфир и материя, Cambridge, 1900. Пер. з англ. в сб. «Принцип відносності» під ред. А. А. Тяпкіна, Атоміздат, 1973.
W. Weber. Werke, Vol. 4, 247 ... 299, Springer, Berlin, 1894. Пер. з нім. в кн. М. Т. Роузвер. Перигелій Меркурія від Левер'є до Ейнштейна. Пер. з англ., Світ, М., 1985, стор 140 ... 144.
Г. А. Лоренц. Електронна теорія. Лейден, 1892. Пер. з нім. в кн. М. Т. Роузвер. Перигелій Меркурія від Левер'є до Ейнштейна. Пер. з англ., Світ, М., 1985, стор 147.
П. Гербер. Просторове і тимчасове поширення гравітації. Z. Math. Phys., 43, p. 93 ... 104, 1898. Пер. з нім. в кн. М. Т. Роузвер. Перигелій Меркурія від Левер'є до Ейнштейна. Пер. з англ., Світ, М., 1985, стор 168 ... 176.
К. Ф. Гаус. Праці, т. 5, Королівське наукове товариство, Геттінген, 1867. Пер. з нім. в кн. М. Т. Роузвер. Перигелій Меркурія від Левер'є до Ейнштейна. Пер. з англ., Світ, М., 1985, стор 145.
А.К.Тимирязев. Принцип відносності. В зб. «Теория относительности и материализм», М. – Л., 1925.