Тема: Заметка шестая: "Воцарение относительности"
Автор: VadimPro
Дата: 02/07/2006 15:43
 
Эпиграф:

"Между тем ближайшее рассмотрение показывает, что специальная теория относительности не требует безусловного отрицания эфира. Можно принять существование эфира, не следует только заботиться о том, чтобы приписывать ему определенное состояние движения; иначе говоря, абстрагируясь, нужно отнять у него последний механический признак, который ему еще оставил Лоренц" (Альберт Эйнштейн "Эфир и теория относительности" 1920 г. Собрание научных трудов, т. 1, Изд. "Наука" Москва 1965 г. стр. 685) "Для нас не так важно, существует ли эфир в действительности - пусть это решают метафизики; для нас важнее то обстоятельство, что все происходит так, как если бы он существовал, и что эта гипотеза удобна для истолкования явлений. А в конце концов, есть ли у нас другие основания для веры в существование самих материальных объектов? Вера в их существование - точно так же лишь удобная гипотеза. Только она никогда не перестанет существовать, тогда как гипотеза эфира, без сомнения, когда-нибудь будет отвергнута как бесполезная. Но даже и тогда законы оптики и уравнения, выражающие их на языке анализа, останутся верными, по крайней мере в первом приближении. Поэтому всегда будет полезно изучать доктрину, которая связывает все эти уравнения в одно целое." (Анри Пуанкаре "Наука и гипотеза" 1902 г.)
Надеюсь, что к настоящему моменту времени читатели моих "Заметок" уже осознали, что если принять конвенцию об установлении одновременности событий (что то же самое - о синхронизации часов), заключённую в специальной теории относительности, то абсолютно все кинематические релятивистские эффекты, известные из упомянутой теории, проявятся даже в такой модели мира, в которой вводится эфир, как среда распространения электромагнитного действия (такой мир я для удобства называю "ньютоновским" миром, хотя к Ньютону эта модель мира не имеет прямого отношения, ибо Ньютон придерживался корпускулярной теории света - просто после появления на свет специальной теории относительности Эйнштейна стало принято вести речь о простом и понятном "ньютоновском" мире, мире в котором справедлива механика Ньютона, в противовес "туманному" миру СТО, "эйнштейновскому" миру). Я не приводил в своих "Заметках" расчёты, полагая, что не стоит загромождать текст формулами и цифрами там, где можно обойтись без них, но всякий желающий может сам убедиться, что относительные эффекты "замедления времени" и "сокращения длин", наглядно мной продемонстрированные на рисунке 1 из пятой "Заметки", численно в точности совпадают с рассчитанными по релятивистским соотношениям, известным из СТО. Напоминаю эти соотношения: t = t': sqt(1 - (v2)/(c2)); l = l' sqt(1 - (v2)/(c2)); где l - длина тела, t - время между событиями, штрихами отмечены время и длина в движущейся системе отсчёта; v - скорость движения тела относительно "покоящейся" системы отсчёта; с - скорость света. При расчётах следует учитывать, что подставлять в приведённые выше формулы следует скорость тела и скорость света, определённые в той системе отсчёта, которая полагается за покоящуюся. Напоминаю, что скорость света, определённая из рисунка 1 пятой "Заметки" по часам любого из стержней, получается равной 0,75 единицы длины в единицу времени, а скорость одного стержня относительно другого 0,6 единицы длины в единицу времени. Если же рассчитать относительную скорость движения стержней по известному из СТО правилу V = (v1 + v2) : (1 + v1 x v2), то можно заметить, что полученная относительная скорость движения стержней (0,5 + 0,5) : (1 + 0,5 x 0,5) = 1 / 1,25 = 0,8 единицы длины в единицу времени окажется не равной относительной скорости, определённой из рисунка 1 пятой "Заметки" (0,6 единицы длины в единицу времени), но тут следует учесть, что 0,8 единицы длины в единицу времени - это 80% истинной скорости света относительно эфира, положенной, напоминаю, за единицу, а 0,6 единицы длины в единицу времени - это тоже 80% от скорости света, но измеренной в системе отсчёта движущегося стержня (0,75 единицы длины в единицу времени). Однако же полного совпадения "поведения" модели "ньютоновского" мира с предсказаниями СТО не получается даже при принятии соглашения о синхронизации часов, принятого в СТО. Во-первых, скорость света относительно стержней оказывается численно не равной скорости света в эфире, а значит, различие величины скорости света в системах отсчёта, покоящихся в эфире и движущихся относительно эфира, можно обнаружить. Во-вторых, достаточно легко обнаружить разницу между величинами скорости света, измеренными в перпендикулярных плоскостях в одной и той же ИСО (мной эта разница для данной модели мира была продемонстрирована в пятой "Заметке": она составляет 0,87 единицы длины в единицу времени, в плоскости, перпендикулярной движению, против 0,75 в плоскости движения тела). В-третьих, и это самое главное, из СТО следует вывод о том, что если синхронизировать в одной точке пространства двое часов, а затем одни часы двигать по замкнутой траектории, то при встрече часов на перемещавшихся часах окажется отсчитанным меньший интервал времени (меньшее число равномерных эталонных циклических процессов). В приведённой мной модели "ньютоновского" мира такой хитрый трюк с часами не провернуть ни при каких конвенциях об их, часов, синхронизации. Что же нужно изменить в модели "ньютоновского" мира для того, чтобы эта модель полностью согласовывалась с СТО? В своё время, размышляя над этим вопросом, я обратил внимание на тот факт, что все релятивистские эффекты проявляются в модели "ньютоновского" мира только для систем отсчёта, движущихся относительно эфира и, как следствие, друг относительно друга, но если измерять длину движущегося тела и интервалы времени в системе отсчёта, связанной с эфиром, то при таких измерениях никакие релятивистские эффекты не проявляются. Что если - предположил я - тело, движущееся относительно эфира, действительно сокращается в длине, а течение процессов на движущемся относительно эфира теле действительно замедляется в тех пропорциях, которые следуют из релятивистских соотношений? Тут стоит напомнить читателям, что для объяснения экспериментов Майкельсона-Морли Лоренц (и независимо от него Фитцджеральд) ещё в 1892 году предложил гипотезу о сокращении длины тел, движущихся в эфире, но вот "замедления времени", то есть замедления темпа течения процессов на движущихся телах, для объяснения экспериментов Майкельсона-Морли не требовалось - это замедление отчетливо проявилось лишь как следствие теории, предложенной Эйнштейном в 1905 году в работе "К электродинамике движущихся тел". Однако преобразования системы координат, из которых следует "замедление времени" (названные Пуанкаре преобразованиями Лоренца), появились не только в работе Эйнштейна, но и в работе Пуанкаре 1905 года "О динамике электрона" (а ещё чуть раньше их получил Лармор и затем Лоренц в качестве преобразований координат, относительно которых оказываются инвариантными уравнения электродинамики Максвелла). По непонятной мне причине, несмотря на то, что Пуанкаре в своей работе 1905 года сформулировал теорию относительности, математически полностью аналогичную эйнштейновской, он не упоминал о замедлении времени (замедлении темпа хода часов) - во всяком случае, в явном виде, - ни в этой своей работе, ни даже в докладе 1909 года "Новая механика", посвящённом теории относительности. То есть Пуанкаре везде упоминал лишь о сокращении длин тел при движении их в эфире. Так неужели Пуанкаре не видел, что в выведенных Лоренцем и уточнённых самим Пуанкаре преобразованиях систем координат скрыто не только относительное, но и абсолютное замедление темпа течения процессов на движущихся в эфире телах? Похоже на то, что Пуанкаре считал следующее из преобразований Лоренца "замедление времени" исключительно следствием метода синхронизации часов (как я показал в пятой "Заметке", такое относительное замедление проявляется даже такой в модели мира, в которой нет замедления течения процессов на телах движущихся в эфире). Но данное предположение кажется особенно удивительным, если учесть то, что в 1909 году Пуанкаре уже должен был быть знаком с работой Эйнштейна 1905 года, в которой последний прямо указал, что из преобразований Лоренца следует вывод о том, что если синхронизировать пару часов в одной точке, а затем одни часы двигать по замкнутой траектории, то при встрече часы окажутся рассинхронизированными, - на двигавшихся часах пройдёт меньше времени (меньшее число процессов). С другой стороны, Пуанкаре в своих лекциях 1909 года даже не упомянул Эйнштейна (там есть ссылки только на Лоренца) - так, может быть, в это время Пуанкаре действительно не был знаком с работой Эйнштейна 1905 года? Мне известно, что существует фотография, на которой Эйнштейн и Пуанкаре запечатлены вместе с другими физиками того времени, но фотография эта сделана незадолго до смерти Пуанкаре в 1912 году, поэтому не исключено, что в 1909 году Пуанкаре мог и не знать о работах Эйнштейна, и не осознавать всё то, что следует их факта замедления хода часов. В противном случае отсутствие в работах Пуанкаре упоминания о замедлении хода часов объясняется тем, что Пуанкаре просто не был готов к однозначной интерпретации следствия - в том числе следствия и из его собственной теории, вскрытого Эйнштейном. Впрочем, вернусь к сделанному мной предположению. Для проверки его следствий я взял и отразил сокращение длин стержней и замедление хода часов при движении их относительно эфира в уже рассмотренной мной в пятой "Заметке" модели. И вот что у меня получилось:

Рисунок 1

Рис. 1 На новом рисунке по отношению к аналогичному рисунку из пятой "Заметки" я добавил ещё один стержень GH и часы J на нём - этот стержень я решил оставить покоящимся относительно эфира. На верхнем рисунке я отобразил все три стержня покоящимися в эфире друг напротив друга, дабы можно было сравнить их длину. Длина всех трёх стержней одинакова и чуть больше их длины при движении в эфире, что видно уже на нижних рисунках - движущиеся стержни AC и DE я изобразил слегка сократившимися в длине. Длину выкрашенной части стержней я подобрал так, чтобы при движения стержня относительно эфира со скоростью 0,5 единицы длины в единицу времени длина этого участка стержня сократилась ровно до трёх единиц длины. А для этого необходимо, чтобы длина данного участка стержня в покое была равна 3,46 единицы длины (3,46sqt(1 - (0,52) / (12)) = 3). Покоящиеся относительно эфира часы J идут в темпе, совпадающем с течением абсолютного времени, моменты которого я отметил в левых верхних углах рисунков, а вот часы на стержнях, движущихся относительно эфира, в соответствии со сделанным предположением о замедлении течения процессов при движении в эфире, идут медленнее покоящихся часов - так что за единицу абсолютного времени показания движущихся часов изменяются на sqt(1 - (v2) / (c2)) = sqt(1 - (0,52) / (12)) = 0,866 единицы времени. Кроме того, я положил, что в моменты обнуления показаний часов на стержне DE отметки красного цвета проставляются не только на движущемся стержне AC, но и на новом покоящемся стержне GH. В остальном же события, отображённые мной на новом рисунке, ничем не отличаются от событий, изображённых на аналогичном рисунке из пятой "Заметки" - поэтому я не буду повторять описание изображённого, а сразу обращусь к выводам. Начну с относительной скорости движения стержней. В момент абсолютного времени t = 5 часы B и часы F находятся друг напротив друга, при этом показания часов F равно 1,73. В момент абсолютного времени t = 8 часы B поравнялись с часами E, показания которых составили 6,06 единицы времени. То есть за 4,33 единицы времени (6,06 - 1,73 = 4,33) часы B "пролетели" от точки F до точки E стержня DE расстояние, равное 3,46 единицы длины (напоминаю, что собственная длина этого участка стержня равна именно данной величине). А следовательно, скорость часов B относительно стержня DE (а значит, и всего стержня AC), измеренная наблюдателями на стержне DE, составит 3,46 : 4,33 = 0,8 единицы длины в единицу времени - как того и требует релятивистское правило сложения скоростей (см. вычисления выше). Посмотрим, какова будет скорость света, определённая на движущихся относительно эфира стержнях теми способами, которые я уже рассматривал в пятой "Заметке". Измерение скорости света в направлении движения стержня в эфире В момент абсолютного времени t = 1 показания часов A обнуляются, и в этой же точке пространства в этот же момент времени вспыхивает источник синего света. Луч синего света достигает часов B в момент абсолютного времени t = 7, показания часов B в этот момент равны 3,46 единицы времени. Следовательно, экспериментаторы на стержне AC сделают вывод о том, что луч света был в пути 3,46 единицы времени и прошёл при этом отрезок AB длиной 3,46 единицы длины. То есть скорость света относительно стержня AC в направлении слева направо по их расчётам составит 3,46 : 3,46 = 1 единицу длины в единицу времени. Измерение скорости света в направлении противоположном движению стержня в эфире В момент абсолютного времени t = 3 показания часов B обнуляются, и в этой же точке пространства в этот же момент времени вспыхивает источник синего света. Луч синего света достигает часов А в момент абсолютного времени t = 5, показания часов А в этот момент равны 3,46 единицы времени. Следовательно, экспериментаторы на стержне AC сделают вывод, что луч света был в пути 3,46 единицы времени и прошёл при этом отрезок AB длиной 3,46 единицы длины. То есть скорость света относительно стержня AC в направлении справа налево по их расчётам составит 3,46 : 3,46 = 1 единицу длины в единицу времени. Измерение скорости света без синхронизации часов В момент абсолютного времени t = 1 показания часов A обнуляются, и в этой же точке пространства в этот же момент времени вспыхивает источник синего света. Луч синего света достигает часов B в момент абсолютного времени t = 7, там свет отражается и движется в обратном направлении. Возвращается луч синего света к часам A в момент абсолютного времени t = 9, показания же часов A в этот момент абсолютного времени равно 6,92 единицы времени. То есть, по мнению экспериментаторов со стержня AC, луч света за 6,92 единицы времени прошёл путь туда-обратно длиною 6,92 единицы длины, то есть скорость света равна 1 единице длины в единицу времени. Итак, в рассматриваемой модели мира, каким бы возможным способом экспериментаторы ни измеряли скорость света на движущемся относительно эфира теле, скорость эта окажется численно равной скорости света относительно эфира. Причём результат такого измерения совершенно не зависит от скорости, с которой измерительная установка будет двигаться относительно эфира. Желающие сами могут в этом убедиться, построив аналогичную модель, но для другой скорости движения стержня в эфире. Однако самим обитателям стержней для того, чтобы убедиться в независимости скорости света от скорости движения тела, вовсе не обязательно изменять скорость движения своего "стержня обитания" или измерительной установки - им достаточно просто измерить скорость света в перпендикулярном к движению стержня направлении тем способом, о котором я уже писал в пятой "Заметке". На рисунке 2 изображена процедура измерения скорости света в перпендикулярном к движению в эфире направлении - только на этот раз, в отличии от аналогичного рисунка из пятой "Заметки", я отразил замедление хода часов, движущихся относительно эфира, в той пропорции, которая следует из релятивистского соотношения для времени. При движении относительно эфира со скоростью, равной половине скорости света, часы за единицу абсолютного времени отсчитают sqt(1 - (v2)/(c2)) = sqt(1 - (0,52)/(12)) = 0,866 единиц времени.

Рисунок 2

Рис. 2 Наблюдателю, движущемуся вместе с измерительной установкой, будет казаться, что свет прошёл вдоль вертикального стержня путь (равный, понятно, двум длинам стержня) за 6 единиц времени. Длина стержня равна трём единицам длины, и напоминаю, что в перпендикулярном к движению в эфире направлении никакого сокращения длин в предложенной модели мира не наблюдается. Отсюда следует, что скорость света в перпендикулярном к движению направлении, измеренная в системе отсчёта движущегося тела, составит 6 : 6 = 1 единицу длины в единицу времени. Итак, в рассматриваемой модели мира, в каком бы направлении экспериментаторы ни измеряли скорость света и с какой бы скоростью при этом ни двигалась экспериментальная установка - результат данных измерений всегда будет одним и тем же. В таких условиях экспериментаторы будут просто вынуждены принять постоянство скорости света как факт. Но самым поразительным феноменом, который можно обнаружить в данной модели мира, является даже не независимость скорости света от движения измерительной установки относительно эфира, а то, что эффект сокращения длин и замедления хода часов, положенный изначально только для тел, движущихся в эфире, проявляется и в обратном направлении. Поясню эту мысль на наглядном примере. На рисунок 1 в момент абсолютного времени t = 3 покоящиеся относительно эфира часы J находятся напротив часов B. Показания часов J так же, как и часов B, в этот момент обнуляются. В момент абсолютного времени t = 9 часы J оказались напротив часов A. Показания часов А в этот момент равно 6,92 единицы времени, а показание часов J равно шести единицам времени. Какой вывод должны будут сделать наблюдатели на стержне AC, если они посчитают свой стержень покоящимся (а почему бы им так не считать - ведь скорость света на их стержне не зависит от направления, то есть движения относительно эфира они не фиксируют)? Часы A и B, по мнению наблюдателей на стержне АС, синхронизированы, следовательно, часы J затратили на движение от точки B к точке A 6,92 единицы времени, при этом на самих часах J прошло только 6 единиц времени, то есть часы на стержне GH, покоящемся относительно эфира, тем не менее, покажутся для наблюдателей на стержне AC идущими медленнее, чем часы на стержне АС. С измерением длин наблюдается точно такая же картина. Обратимся к стержню DE (всё далее изложенное можно было бы применить и к стержню AC, просто для удобства компоновки изображения на рисунке я перенёс рассмотрение эффекта сокращения длины на другой стержень). Отрезок FE стержня DE, окрашенный в красный цвет, в покое имеет длину равную 3,46 единицы длины, при движении в эфире он сокращается до трёх единиц длины. Но где же на красные отметки на стержне GH, проставленные на этом стержне точно напротив концов отрезка FE в моменты времени, одновременные, по мнению наблюдателей, на стержне DE? Расстояние между отметками на стержне GH равно, как видно из рисунка, четырём единицам длины, следовательно, наблюдатели на стержне DE должны будут сделать вывод, что пролетающий мимо них отрезок стержня GH длиной 4 единицы длины сократился до длины отрезка FE, длина которого, как я уже отмечал, равна 3,46 единицы длины. То есть тело, которое на самом деле покоится в эфире (нам это как супервайзерам известно достоверно) и не испытывает никакого сокращения длины относительно эфира для экспериментаторов на стержне DE, сократится в длине. Обращаю внимание на то, что эти обратные эффекты замедления времени и сокращения длин численно в точности совпадают эффектами, положенными изначально для тел, движущихся в эфире. Точно такие же эффекты проявляются и между двумя стержнями, движущимися в эфире, и, уверяю, проявятся в отношении любой иной системы отсчёта, движущейся относительно эфира с любой возможной скоростью. Как я показал в пятой "Заметке", взаимность - точнее, относительность релятивистских эффектов для модели мира, в которой вводится эфир как среда распространения света, - обеспечивается самой конвенцией о синхронизации часов на движущихся относительно эфира телах. Но если в модели "ньютоновского" мира (мира, в котором есть эфир, но нет сокращения длин и замедления хода часов при движении в эфире) конвенция о синхронизации часов для систем отсчёта, движущихся относительно эфира, выглядела сомнительной (ибо при желании экспериментаторы в движущейся системе отсчёта имели возможность убедиться в разности скорости света в перпендикулярных направлениях, а значит, и обнаружить свое движение относительно эфира), то в рассматриваемой сейчас модели мира конвенция о синхронизации часов выглядит совершенно органично для любой инерциальной системы отсчёта. В предыдущих своих "Заметках" я неоднократно предупреждал читателей не делать поспешных выводов о том, что конвенция о синхронизации часов, принятая в СТО, несостоятельна для любой системы отсчета, помимо той, которая покоится относительно эфира. И вот теперь я предлагаю читателям самим оценить сложившуюся ситуацию. И в системе отсчёта, связанной с эфиром (о том, какая именно система отсчёта из представленных на рисунке 1 связана с эфиром, известно только нам, супервайзерам, а в реальном мире это неизвестно никому), и в любой другой системе отсчёта, невозможно обнаружить различия в скорости движения света в различных направлениях (вертикальном, горизонтальном и любом другом). Более того, скорость света оказывается численно одинаковой во всех системах отсчёта. В таких условиях экспериментаторы должны будут либо вообще отказаться от возможности синхронизации часов и, что является тем же самым, от определения одновременности двух пространственно разделённых событий - либо принять конвенцию о синхронизации часов светом, принятую сейчас в СТО, и признать, что такая синхронизация часов в любой системе отсчёта абсолютно равноправна, а следовательно, равноправны и представления об одновременности событий, полученные в результате такой синхронизации. То есть одновременность событий оказывается действительно относительной. Более того, и замедление темпа хода часов, и сокращение длин, проявляющиеся на телах, движущихся относительно любой системы отсчёта, выбранной за покоящуюся, оказывается ничем не "хуже" и не "лучше" точно таких же эффектов, проявляющихся в любой другой системе отсчёта, если принять за покоящейся именно её. Так в рассматриваемой модели мира воцаряется полная относительность - ни одна равномерно движущаяся система отсчёта не может быть выделена из бесконечного множества других таких же равномерно движущихся систем отсчёта (инерциальных систем отсчёта), и в любой инерциальной системе отсчёта все механические и оптические явления протекают так, как если бы именно данная система отсчёта покоилась относительно эфира. Почему я по-прежнему называю синхронизацию часов светом конвенцией, несмотря даже на то, что в условиях установленной на опыте независимости скорости света от скорости системы отсчёта лучи света, прошедшие равный путь, должны были бы затратить на его прохождение равное время, а значит, моменты достижения лучами света точек, равноудаленных от источника, по всем "понятиям", одновременны в рассматриваемой системе отсчёта? Да потому, что во всех экспериментах, из которых был сделан вывод о постоянстве скорости света, когда-либо проводившихся человечеством, измерялась только средняя скорость света по замкнутому пути. Точнее будет выразиться даже так: скорость света, которую мы можем определить на опыте, не вводя дополнительно никаких допущений и соглашений, есть средняя скорость света на замкнутом пути. При этом под скоростью света понимается величина, равная частному от деления пути, пройденного светом, на число равномерных циклических процессов, отсчитанных часами. Следовательно, всё, что мы вправе утверждать относительно скорости света, не вводя каких-либо дополнительных допущений или соглашений, - это то, что средняя скорость света на замкнутом пути не зависит от скорости движения системы отсчёта. Как только мы пытаемся ввести в употребление понятие скорости света в определённом направлении, как перед нами тут же появляется принципиальная проблема, о которой я уже писал в предыдущих своих "Заметках": чтобы измерить скорость чего бы то ни было, движущегося между двумя пространственно разделёнными точками, нужно определиться с тем, что есть время между выходом этого нечто из одной точки и приходом в другую точку пространства. Такое время нельзя измерить единственными часами, для измерения этой величины потребуются двое синхронизированных часов, а следовательно, понятие скорости остаётся неопределённым до тех пор, пока не будет определён принцип синхронизации двух пространственно разделённых часов. Но для синхронизации часов мы используем понятие скорости движения сигнала (или хотя бы понятие о равенстве скорости распространения сигнала в прямом и обратном направлениях). То есть для того чтобы определить понятие скорости, мы должны определить понятие времени, а для того чтобы определить понятие времени, мы должны определить понятие скорости. Таким образом, нам не остаётся ничего другого, как только сделать эти два определения одновременно. То есть я утверждаю, что постулат о постоянстве не средней скорости света на замкнутом пути, а именно скорости света в любом направлении в любой инерциальной системе отсчёта сам есть не более чем конвенция, одновременное соглашение о том, что считать скоростью и как измерять время двумя часами в движущихся системах отсчёта. Все это осознавал ещё сам Эйнштейн - вот одна из его ранних формулировок принципа синхронизации часов, а заодно и постулата о постоянстве скорости света: "Предположим теперь, что часы МОГУТ БЫТЬ СВЕРЕНЫ ТАК, что скорость распространения каждого светового луча в вакууме, измеренная с помощью этих часов, везде равна универсальной постоянной С при условии, что система координат является неускоренной" (Альберт Эйнштейн "О принципе относительности и его следствиях" 1907 г. Собрание научных трудов, т. 1, Москва, Наука 1965 г., стр. 68). Несмотря на то, что Эйнштейн никогда не использовал термин "конвенция", сама формулировка принципа синхронизации часов и принципа постоянства скорости света в таком виде есть ничто иное, как конвенция, соглашение. Но следует понимать, что, как и все иные физические конвенции, данная конвенция вовсе не произвольна, она не является "навязыванием" природе закономерностей волей человека - нет, в этой конвенции "зашиты" собственно природные закономерности и те принципы, по которым данные закономерности человек предполагает фиксировать. Если пользоваться понятием эфира, то не будь в мире таких феноменов, как сокращение длины тела при его движения в эфире и замедление течения процессов на движущихся относительно эфира телах, конвенцию о постоянстве скорости света во всех инерциальных системах отсчёта соблюсти было бы невозможно (я это, по сути, показал в пятой "Заметке", - в рассматриваемой модели мира скорость света в ИСО эфира была равной единице длины в единицу времени, а в ИСО, движущейся со скоростью 0,5 единиц длины в единицу времени, скорость света получалась равной 0,75 единиц длины в единицу времени, кроме того, скорость света отличалась и в перпендикулярных плоскостях, и это несмотря на применение конвенции о синхронизации часов, принятой в СТО). Итак, независимость средней скорости света на замкнутом пути от скорости движения инерциальной системы отсчёта - это в нашем мире есть несомненный факт (зафиксированный экспериментами Майкельсона-Морли и ряда других экспериментов), а в модели мира, рассматриваемой в настоящей "Заметке", - это является следствием сокращения длин и замедления хода часов при движении тел относительно эфира. Но вот утверждение о независимости скорости света в любом направлении (в одном направлении) в любой инерциальной системе отсчёта есть уже не более чем конвенция. Не следует только полагать, что введение этой конвенции аналогично заклинанию "По щучьему велению, по моему хотению - стань скорость света постоянной!". Нет, конвенция заключатся в том, что мы вводим само понятие скорости света как скорости, измеренной определённым образом синхронизированными часами, и такая скорость света (определённая именно таким методом) действительно становится независимой от направления, ибо эта независимость есть следствие одновременного соглашения о том, ЧТО считать скоростью света и КАК синхронизировать часы, используемые для определения скорости света. Тут стоит поднять интересный вопрос: можно ли при изучении мира вообще обойтись без конвенций и изучать природные закономерности в их чистом виде? Мой ответ - нет. Не прими учёное сообщество конвенцию о синхронизации часов светом, измерение физического времени с необходимой точностью стало бы невозможным, так как на движущейся Земле мы не имели бы и пары синхронизированных часов. Невозможным стало бы и измерение каких-либо скоростей перемещения вещества или света, ибо скорость перемещения есть величина, измеряемая двумя часами, а значит, скорость перемещения по своему определению есть величина, зависимая от принципа синхронизации часов. Альтернативный способ синхронизации часов - сверка часов в одной точке пространства и разведение их по разным точкам - в качестве метода синхронизации совершенно не годится, поскольку (как я и предупреждал во второй "Заметке") такая синхронизация могла бы быть применена при отсутствие влияния движения часов на темп течения процессов в часах - но в рассматриваемой модели мира движение относительно эфира само является причиной изменения темпа течения процессов, а значит, и причиной рассинхронизации часов. Конечно, мы можем игнорировать это изменение хода часов, но тогда соглашение о такой синхронизации также будет конвенцией - вот только закономерности, зафиксированные с помощью такой конвенции, будут ещё более запутанными, чем закономерности СТО. Например, скорость прохождения луча света между двумя точками пространства будет зависеть от того, как долго и с какой скоростью синхронизированные часы возили "по миру", прежде чем установить в точках измерения. Далее я особо хочу обратить внимание читателей на тот факт, что постулат о том, что скорость света постоянна в любой ИСО, появляется лишь в поздних изложениях теории относительности. Например, в изложении Д.И.Пеннера и В.А.Угарова данный постулат выглядит так: "Скорость электромагнитного излучения (света) в вакууме одна и та же во всех ИСО. В каждой ИСО она имеет одно и то же значение по любому направлению и в любой области пространства" (Д.И.Пеннер, В.А.Угаров "Электродинамика и специальная теория относительности" Москва Просвещение 1980 г. стр. 207). Примерно в таком виде данный постулат и знаком сейчас основной массе людей, изучающих теорию относительности. Изначально же Эйнштейн формулировал этот постулат несколько иначе: "Каждый луч света движется в "покоящейся" системе координат с определённой скоростью V независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом. При этом Скорость = Путь луча света/промежуток времени Причём промежуток времени следует понимать в смысле, определённом в параграфе 1". (А.Эйнштейн "К электродинамике движущихся тел" 1905 г. Собрание научных трудов, т. 1, Москва, Наука 1965 г. стр. 10) Обращаю внимание прежде всего на тот факт, что в изложении Эйнштейна постулат о постоянстве скорости света неразделим с определением того, ЧТО автор теории подразумевал под скоростью света и ЧТО - под промежутком времени (в параграфе 1 статьи Эйнштейна как раз и дано определение порядка синхронизации двух часов). Особенно подчёркиваю то, что Эйнштейн не постулировал постоянство скорости света во всех инерциальных системах отсчёта, нет - он постулировал только независимость скорости света от скорости источника в какой-то одной системе отсчёта, называемой Эйнштейном покоящейся. Дело в том, что постоянство скорости света во всех остальных ИСО следует из самой теории. Такое моё заключение из процитированных слов Эйнштейна может показаться кому-то не очевидным, тогда привожу более определённую выписку из работы Эйнштейна 1915 года: "Фундаментальное утверждение теории Лоренца о том, что всякий луч света в пустоте (ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ ОТНОСИТЕЛЬНО ОДНОЙ определённой системы координат К) всегда распространяется с определённой постоянной скоростью С, мы будем называть принципом постоянства скорости света" (А.Эйнштейн "Теория относительности" 1915 год. Собрание научных трудов, т. 1, Москва, Наука 1965 г. стр. 414). Почему я так акцентирую внимание на этой, казалось бы, мелкой детали? Да потому, что независимость скорости света от скорости источника и постоянство скорости света в любой ИСО - это далеко не одно и то же. Например, скорость распространения света в классическом эфире не зависит от скорости источника, но при этом она вовсе не постоянна в любой ИСО, а зависит от того, с какой скоростью относительно эфира движется система отсчёта, в которой производятся измерения. То есть постулат о независимости скорости света от скорости источника полностью совместим с эфирной теорией света и означает только то, что свет не "толкается", не разгоняется источником. А вот если бы скорость света зависела от скорости источника, то свет следовало бы считать не волной в эфире, а, скорее, потоком корпускул, приобретающих при своём истечении скорость источника (были и такие не подтвердившиеся опытом теории, названные теориями истечения или баллистическими теориями света; самая известная - теория Ритца). То есть постулат Эйнштейна о независимости скорости света от скорости источника по крайней мере в одной ИСО является, по сути, утверждением о волновой природе света, ибо это именно у волны скорость не зависит от скорости тела, вызвавшего волновое возмущение среды. Но что же тогда парадоксального в этом постулате Эйнштейна? Да ничего. Парадоксально выглядит формулировка постулата о постоянстве скорости света только в современном его изложении, Эйнштейн же своим постулатом не устанавливал ничего сверх того, что скорость света не зависит от источника (свет не "толкается", не "разгоняется" источником). Кажущееся противоречие со здравым смыслом в теории Эйнштейна, по признанию самого же Эйнштейна, вызывает не постулат о независимости скорости света от скорости источника, а его сочетание с постулатом относительности, который утверждает, что законы, описывающие оптические явления, не зависят от скорости движения системы отсчёта или, другими словами - ни одним экспериментом невозможно определить: покоится система отсчёта или движется? Сам по себе постулат относительности также не содержит в себе ничего непостижимого. Например, со времен Галилея и Ньютона известно, что законы механики не зависят от скорости движения инерциальной системы отсчёта и на движущемся равномерно теле все механические явления протекают так, как будто бы тело покоится. Но законы механики распространяются на движение корпускул или тел, состоящих из корпускул; распространение же принципа относительности на оптические явления, на первый взгляд, означает признание корпускулярной природы света. Будь свет потоком корпускул - принцип относительности соблюдался бы автоматически. Например, в экспериментах Майкельсона-Морли было бы бессмысленно ставить порос о возможности обнаружения движения Земли относительно эфира, если свет есть вовсе не волна в эфире, мимо которого летит Земля, а поток корпускул, вылетающих из газового фонаря Майкельсона. Итак, и принцип относительности сам по себе, и принцип независимости скорости света от скорости источника сами по себе не кажутся непостижимыми для разума. Невозможным кажется совмещение двух этих принципов в одной теории - ибо это совмещение равносильно признанию сразу и волновых, и корпускулярных свойств света. Удивительно, но сам Эйнштейн так вопрос при формулировании СТО не ставил, и это при том, что в работе о фотоэффекте он придерживался представлений о корпускулярно-волновой природе света. Насколько мне известно, не только Эйнштейн, но и вообще никто из тогдашних физиков не обращал внимания на эту параллель между СТО и квантовой механикой. Своей работой "К электродинамике движущихся тел" Эйнштейн показал, что на самом деле и принцип относительности, и постулат о независимости скорости света от скорости источника, вопреки здравому смыслу, оказываются логически совместимыми в рамках одной теории и что данная теория оказывается способной описать все наблюдаемые человеком оптические явления. Но из совмещения указанных принципов следует, что скорость света в любой ИСО оказывается постоянной величиной (иначе не соблюдался бы принцип относительности) - кстати, впоследствии именно этот вывод теории относительности почему-то стал считаться изначальным постулатом о постоянстве скорости света, и это породило дополнительный скепсис "народных масс" в отношении теории относительности. Ибо основой постулата о постоянстве скорости света стали считать эксперименты Майкельсона-Морли. То есть постулат сегодня часто считается основанным всего лишь на одном эксперименте - и окажись данный эксперимент ошибочным (ложно истолкованным), как всё - вся теория относительности - сразу рушится. Но считать опыт Майкельсона единственным основанием СТО есть глубочайшее заблуждение. Изначальный постулат постоянства скорости света утверждает лишь только то, что свет не зависит от скорости источника (не приобретает скорость источника), а вывод этот следует вообще из всей оптики - практически из каждого её фундаментального опыта. Уравнения электродинамики Максвелла, описывающие все электромагнитные явления, были бы не справедливы, будь скорость света зависимой от скорости источника. То есть опорой первоначального постулата о постоянстве скорости света (Эйнштейном выбрано очень неудачное название - оно-то всех и сбивает с толку) является вся электродинамика, сложившаяся к 1905 году - пожалуй, именно за исключением эксперимента Майкельсона-Морли. Этот эксперимент как раз без всяких проблем трактуется как результат придания свету скорости источника. Эксперименты Майкельсона-Морли являются основой совсем для другого постулата - принципа относительности, ибо из этого эксперимента следует невозможность обнаружения движения системы отсчёта оптическими экспериментами. Повторяю: будет ошибкой полагать, что единственной опорой принципа относительности является эксперимент Майкельсона-Морли. Нет, опорой этого принципа является весь предшествовавший 1905 году опыт человечества по изучению оптических явлений. Ведь все оптические эксперименты ставились физиками в лабораториях Земли. А Земля в течении года меняет направление своего движения на 360o, кроме того, Земля обладает суточным вращением. Если эфир существует, то Земля совершает в течении года относительно эфира такие кульбиты, что они просто не могли бы не сказаться на результатах оптических экспериментов, и должна была бы наблюдаться некоторая анизотропия в оптических явлениях в зависимости от времени года и суток. Однако оптические эксперименты, проведенные до 1905 года, не давали учёным ни единого намёка на такую анизотропию. Итак, сама Природа свидетельствует о том, что и принцип относительности, и принцип независимости скорости света от скорости источника выполняются в Природе одновременно. То, что принцип относительности и принцип независимости скорости света от скорости источника действительно логически совместимы, я не математически, а, надеюсь, наглядно показал в данной "Заметке", предположив, что эфир существует, но тела, движущиеся в эфире, испытывают сокращение длины в направлении движения, а движущиеся часы замедляют свой ход в соответствии с релятивистскими соотношениями. В результате в такой модели мира скорость света не зависит от скорости источника, то есть хотя свет и имеет волновые свойства, но при всём при этом соблюдается принцип относительности - оптические явления в системах отсчёта, движущихся относительно эфира, протекают так, как будто эти системы отсчёта покоятся в эфире, а сам эфир оказывается принципиально не обнаруживаемым. В такой модели мира наблюдается как взаимное относительное сокращение длин и относительное замедление времени на движущихся телах, так и абсолютное замедление времени на часах, двигавшихся по замкнутой траектории - всё в согласии с формализмом СТО. Итак, сделав два очень простых предположения о свойствах эфира, мы получаем "мир специальной теории относительности" - со всеми присущими ему "чудесами", ставящими в тупик "здравый смысл" уже не одного поколения людей, изучающих теорию относительности. Тут настало время вспомнить приведённые мной в эпиграфе слова Пуанкаре - написанные, правда, ещё до создания им теории относительности (но в то время, когда сам принцип относительности Пуанкаре уже сформулировал): "...гипотеза эфира, без сомнения, когда-нибудь будет отвергнута как бесполезная. Но даже и тогда законы оптики и уравнения, выражающие их на языке анализа, останутся верными, по крайней мере в первом приближении. Поэтому всегда будет полезно изучать доктрину, которая связывает все эти уравнения в одно целое" (Анри Пуанкаре "Наука и гипотеза" 1902 г.). Увы, эти слова Пуанкаре, похоже, давно забыты, и в современных учебниках физики "доктрину, которая связывает все эти уравнения в одно целое" перестали не только изучать, но даже рассматривать как возможную гипотезу. Вот именно потому сейчас весь интернет и наводнён статьями с громкими заголовками типа "Ошибка теории относительности", "Конец относительности", "В новый век без релятивистского угара" и тому подобными. Целью, которую ставят перед собой авторы таких статей, является доказательство того факта, что принципа относительности не существует, а существует эфир, вывод же о независимости скорости света от движения системы отсчёта является следствием либо экспериментальных ошибок в попытках обнаружить движение Земли относительно эфира, либо следствием особого поведения эфира (увлечение эфира Землёй, втекание эфира в Землю и т.п.), либо следствием и того и другого сразу, либо даже следствием намеренной фальсификацией экспериментальных данных. Авторы "разоблачающих" СТО статей даже не отдают себе отчёт в том, что для "реабилитации" эфира опровергать ничего не нужно - СТО полностью совместима с гипотезой эфира. Точнее, гипотеза эфира совместима с принципом относительности. Пуанкаре, например, в своей первой работе по теории относительности 1905 года "О динамике электрона" ввёл принцип относительности как закон Природы - при этом нисколько не отказываясь от самого понятия эфира, и затем до конца своих дней в лекциях о теории относительности оперировал этим понятием. Не использовал понятие эфира лишь Эйнштейн, позиция которого и возобладала в физике после смерти Пуанкаре. В своей первой работе по теории относительности 1905 года "К электродинамике движущихся тел" Эйнштейн просто не делал никаких предположений о механизме движения света и вывел все следствия теории относительности, опираясь лишь на два уже упомянутых мной выше постулата, заявив при этом, что само понятие эфира оказывается лишним. "Эти две предпосылки (речь идёт о постулате относительности и постулате независимости скорости света от скорости источника - В.П.) достаточны для того, чтобы, положив в основу уравнения Максвелла для покоящихся тел, построить простую, свободную от противоречий электродинамику движущихся тел. Введение "светоносного эфира" окажется при этом излишним, поскольку в предлагаемой теории не вводится "абсолютно покоящееся пространство", наделённое особыми свойствами, а также ни одной точке пространства, в которой протекают электромагнитные процессы, не приписывается какой-либо вектор скорости" (А.Эйнштейн "К электродинамике движущихся тел" 1905 г. "Собрание научных трудов" Изд. "Наука" Москва 1965 г. стр. 8). В дальнейшем же Эйнштейн несколько скорректировал свою позицию, что подтверждают его слова, приведённые мною в эпиграфе. Хотя звучат они всё же недостаточно определённо, и из них трудно понять, что Эйнштейн имел в виду под отрицаемым им эфиром. Но мне кажется, я знаю, как сии слова классика следует интерпретировать - даже если сам он подразумевал под этим нечто иное. Отрицание эфира эйнштейновской интерпретацией СТО ещё не означает отрицание какого-либо носителя электромагнитного действия, или, выражаясь философским языком, существования вещей низшего относительно вещества уровня (в том смысле, который понятию "уровень организации материи" придаёт в своих текстах Александр Хоцей ). Нет, распространение электромагнитного действия, безусловно, следует понимать как передачу действия от одних вещей уровня эфира к другим, и в этом смысле отрицать эфир нельзя. Но между "одновременными" состояниями элементов эфира, равно как и между "одновременными состояниями" вещей более высокого уровня по определению нет материальной связи (об этом я написал во второй своей "Заметке"), так что такое объединение элементов уровня эфира в некую среду, именуемую "эфир", следует признать лишь виртуальным, мыслимым объединением, а потому для каждой системы отсчёта из элементов уровня эфира можно сформировать свою собственную среду, эфир данной системы отсчёта. Для одной системы отсчёта эту среду составляют вещи уровня эфира в одних состояниях, а для другой системы отсчёта в эфир объединяются те же вещи, но уже в других состояниях. Впрочем, особо подчеркиваю, что я не настаиваю на последнем утверждении и выдвигаю его лишь для обсуждения. Я сам недостаточно его анализировал и до конца не уверен, что такая картина эфира непротиворечива. Те, кому мои рассуждения покажутся неубедительными, вправе представлять эфир в его классическом понимании существующим. Как я показал в своих "Заметками", СТО полностью согласуется и с такими представлениями об эфире - просто такой эфир оказывается абсолютно не обнаруживаемым, как бы маскирующим своё собственное существование. Кроме того, следует отдавать себе отчёт и в том, что признание эфира как совокупности его элементов в одновременном состоянии существующим означает признание того, что между состояниями элементов эфира, которые мы признаём одновременными, есть какая-то глубокая онтологическая связь (почему мы объединяем в однородную среду именно эти состояния частей эфира, а не какие-то другие?). Насколько мы готовы признать эту связь, настолько мы имеем право рассуждать об эфире в его классическом понимании? Кстати, по этому поводу у меня есть кое-какие соображения. Представим себе три вещи уровня эфира, находящиеся в непосредственном контакте (что должно означать, что между ними нет других вещей этого же уровня, тут возможно только вещи более низких уровней), назовём эти вещи А, Б и В. Пусть эти вещи расположены в ряд и пусть вещь Б находится между вещами А и B. Рассматривая воздействие вещи А на Б и вещи В на Б, можно определить одновременность действия вещей А и B на вещь Б, находящуюся между ними (напоминаю, что понятие одновременности действий, сошедшихся в одной точке, имеет онтологический смысл), следовательно, состояния пространственно разделённых вещей А и B, оказывающих это действие на вещь Б, можно признать одновременными друг другу (насколько тут вообще можно вести речь о мгновенном состоянии вещи). Теперь представим рядом с вещью B соседнюю ей вещь Г и следующую за ней вещь Д. Мы можем определить состояние вещи Д, оказывающее воздействие на вещь Г, одновременное с воздействием вещи B на вещь Г, а это значит, что мы можем определить состояние вещи Д, одновременное состоянию вещи В и вещи А. Так в мысленном эксперименте (понятно, что на практике это невозможно), выстраивая цепочку за цепочкой, мы получаем возможность объединить невзаимодействующие друг с другом элементы эфира в некую дискретную среду, элементы которой находятся в одновременном состоянии. Между одновременными состояниями элементов этого эфира нет материальной связи, но между тем само такое объединение не выглядит произвольным и, главное, не зависит от системы отсчёта. Впрочем, полагать такую совокупность невзаимодействующих друг с другом вещей чем-либо помимо мыслимой конструкции мы по-прежнему не можем. О СУЩЕСТВОВАНИИ эфира как совокупности его элементов в одновременном состоянии мы будем иметь право рассуждать только в том случае, если между этими состояниями элементов эфира действительно будет некая мгновенная связь помимо мысленной, увязывающая воедино бесконечное число элементов. Эфир или не эфир? - вот в чём вопрос И эйнштейновская интерпретация СТО, не использующая понятия эфира, и интерпретация Пуанкаре, уточнённая мной в данной заметке (Пуанкаре не упоминал о замедлении хода часов при их движении в эфире), включающая в себя понятие классического эфира как среды распространения электромагнитного действия, имеют свои сильные и слабые стороны, которые следует учитывать при рассмотрении вопроса онтологической интерпретации формализма СТО - причём сильная сторона одной интерпретации, как правило, является слабой стороной другой. Рассмотрим же сильные и слабые стороны обеих интерпретаций. Сильные стороны эфирной интерпретации СТО и слабые стороны эйнштейновской интерпретации СТО 1. К сильной стороне эфирной трактовки СТО следует отнести ту даваемую ею внятную картину (хотя и не до конца ясную в деталях) распространения электромагнитного действия, как "волны в эфире", а также объяснение того, как принцип относительности для электромагнитных явлений может быть совмещён с волновыми свойствами света. В эйнштейновской интерпретации СТО вопросы о том, что же представляет собой электромагнитное излучение, как же должен распространяться свет, чтобы обеспечить и относительность электромагнитных явлений, и независимость скорости света от скорости источника (а также и постоянство скорости света в любой ИСО), остаются за рамками теории. 2. В эфирной интерпретации СТО сокращение длин и замедление хода часов являются причинно обусловленными явлениями, проявляющимися при движении вещества относительно эфира; относительность же этих явлений объяснятся следствием конвенции о синхронизации часов в движущихся системах отсчёта. В эйнштейновской интерпретации СТО упомянутые эффекты не получают никакого объяснения. Предположение о том, что относительное замедление времени и относительное сокращение длин суть фундаментальные свойства пространства и времени, не выдерживает никакой критики, поскольку такое предположение возвращает нас, по сути, к ньютоновскому пониманию пространства и времени как неких феноменов, существующих вне и помимо вещей и диктующих вещам законы их "поведения". А ошибочность такого понимания пространства и времени была продемонстрирована ещё Эрнстом Махом. Впрочем, большинство физиков никогда и не придерживалось такой трактовки СТО - вот что, например, написал некий девятнадцатилетний студент по имени Вольфганг Паули: "Эйнштейн сделал теорию независимой от специальных предположений о строении материи. Следует ли на этом основании вообще отбросить стремление к атомистическому пониманию лоренцева сокращения? По нашему мнению, это не так. Сокращение масштаба является не простым, а крайне сложным процессом. Оно не имело бы места, если бы не только основные уравнения электронной теории, но и ещё неизвестные законы, определяющие строение электрона, не были бы ковариантными относительно группы преобразований Лоренца. Мы можем только постулировать это предположение, зная, что когда указанные законы станут известными, теория будет в состоянии дать атомистическое объяснение поведению движущихся масштабов и часов" (В.Паули, "Теория относительности" 1921 год. Издание: Москва "Наука" 1991 г. стр. 31-32). 3. При эфирной трактовке СТО, сама мысль о существовании в теории так называемого "парадокса близнецов" кажется нелепой - понятно, что из двух движущихся друг относительно друга часов медленнее идут те часы, которые движутся быстрее относительно эфира, и даже если мы не имеем представления о том, относительно какой ИСО эфир покоится на самом деле - мы можем быть уверены, что те часы, которые изменяли скорость, в среднем двигались относительно эфира быстрее, чем те часы, которые не изменяли скорость ***, а потому при разлёте и встрече двух изначально синхронизированных часов замедление времени будет зафиксировано на часах, изменявших скорость. ------------------------------------------------------- *** Пусть имеется пара часов, размещённых на ракете А и на ракете Б. Пусть на ракете Б включается двигатель, и ракета Б улетает направо от ракеты А. Затем на ракете Б меняется направление работы двигателя на противоположное, и ракета Б летит справа налево и возвращается к ракете А. Мы не знаем, как располагается эфир, но где бы мы его ни расположили, результат расчётов всегда будет одинаковым: показания часов Б будут меньше показаний часов А на одну и ту же величину. 1. Если мы посчитаем, что обе ракеты изначально покоились в эфире, то это будет означать, что часы А во время всего эксперимента покоились в эфире, а часы Б двигались относительно эфира, и потому замедлился ход именно этих часов. 2. Если мы посчитаем, что обе ракеты изначально двигались относительно эфира справа налево, то это будет означать, что ракета Б, включив двигатель, сначала уменьшила скорость относительно эфира (а значит, часы Б некоторое время шли быстрее часов А), но затем, чтобы догнать ракету А, ракете Б пришлось снова разогнаться относительно эфира и двигаться относительно эфира гораздо быстрее ракеты А, а значит, всё это время часы Б шли медленнее часов А. Зависимость же замедления хода часов от скорости тела в эфире такова, что в итоге часы Б отсчитают меньшее время, чем часы А. 3. Если мы посчитаем, что обе ракеты изначально двигались относительно эфира слева направо, то это будет означать что ракета Б, включив двигатель, сначала увеличила скорость относительно эфира (а значит, часы Б некоторое время шли медленнее часов А), но затем, чтобы ракета А, не менявшая скорость относительно эфира, смогла догнать ракету Б, ракете Б пришлось снизить скорость относительно эфира до величины меньшей, чем скорость ракеты А относительно эфира. Зависимость же замедления хода часов от скорости такова, что в итоге часы Б отсчитают меньше время, чем часы А. Желающие могут проверить изложенное на конкретных расчётах, но поверьте: всё это уже просчитывалось физиками уже не один раз. ------------------------------------------------------- Никакого парадокса близнецов нет и в эйнштейновской трактовке СТО - ведь математически обе интерпретации абсолютно одинаковы, наличие этого парадокса есть выдумка лиц, недостаточно разбирающихся в теории относительности. Утверждение, будто результат сравнения показаний часов, предсказываемый теорией относительности, зависит от того, какие из двух часов при рассуждении положить покоящимися, - является мифом, эдакой "городской легендой", передаваемой из уст в уста, легендой, с которой физики за сто лет уже просто устали бороться. Судите сами: все рассуждения, примененные мной в отношении эфирной интерпретации СТО, можно применить и к эйнштейновской интерпретации СТО. Единственное отличие заключается лишь в том, что при рассуждениях следует употреблять выражение не "посчитаем такую-то систему отсчёта покоящейся относительно эфира", а "рассмотрим ситуацию из такой-то инерциальной системы отсчёта". Парадокс же в СТО пытаются найти, меняя по ходу рассуждения инерциальную систему отсчёта, из которой пытаются рассматривать ситуацию, предлагая сначала рассматривать ситуацию из той ИСО, в которой ракета Б покоится (и тогда движущейся считается ракета А, а часы на ней идут медленнее относительно часов на ракете Б), а затем, после того как ракета Б включает двигатель и меняет свою скорость относительно той ИСО, в которой она покоилась и в которой велось рассмотрение, предлагают перенести рассмотрение ситуации уже в другую ИСО - ту ИСО, в которой ракета Б будет вновь покоится. Таким макаром получается вывод о том, что ракета Б по ходу эксперимента всё время покоилась, а двигалась ракета А (то есть при таком подходе ракета Б, включавшая двигатель, всё время покоилась и не меняла скорость, а ракета А, не включавшая двигатель, вместе со всей остальной Вселенной меняла свою скорость относительно ракеты Б), а потому из теории должен, дескать, следовать вывод о том, что это именно часы А должны отсчитать меньшее время. Как правило, сторонники СТО парируют такие обвинения в парадоксальности СТО тем, что жёсткое связывание системы отсчёта с ракетой Б превращает эту систему отсчёта из инерциальной в неинерциальную, а принципы СТО для неинерциальных ИСО не выполняются (так поступал и сам Эйнштейн). Но я полагаю такую защиту слабой в случае эйнштейновской трактовки СТО, ибо в эфирной трактовке СТО такое увязывание покоящейся системы отсчёта с ракетой Б означает абсурдное требование того, чтобы эфир следовал вслед за ракетой Б и менял направления движения вместе с ракетой Б относительно всей остальной Вселенной так, чтобы ракета Б всё время покоилась относительно эфира. Но в эйнштейновской трактовке СТО эфира нет, и потому то, почему ракету Б нельзя считать покоящейся по ходу всего эксперимента, не вполне ясно. На самом деле (и об этом очень часто забывают даже сторонники СТО) рассмотрение описанной ситуации можно всё время вести и с точки зрения наблюдателя на ракете Б и при этом утверждать, что на тех участках, на которых ракета Б движется равномерно, её можно полагать покоящейся, а следовательно, на протяжении всего описания ситуации можно утверждать, что для наблюдателя на ракете Б медленнее идут часы именно на ракете А. Просто тут следует помнить, что ракета Б переходит из одной инерциальной системы отсчёта в другую, а в этих системах отсчёта разное представление об одновременности показаний часов Б показанию часов на ракете А. Поясню всё это на конкретных цифрах. Пусть ракеты А и Б удаляются друг от друга, а затем сближаются с относительной скоростью, равной половине скорости света. При этом двигатель включается на ракете Б (то есть система отсчёта ракеты Б является неинерциальной). Пусть показания часов А и Б изначально обнулились, а затем, когда ракета А удалилась влево от ракеты Б (посчитаем ракету Б покоящейся) то момент, когда часы на ракете Б часы показывали 5 часов, показания часов на ракете А, одновременные этому показанию часов на ракете Б, установленные наблюдателями на ракете Б по ПРАВИЛУ СИНХРОНИЗАЦИИ ЧАСОВ, принятом в СТО, составят 4,33 часа. Отсюда для наблюдателей на ракете Б и следует вывод, что на "движущихся" относительно них часах А прошло меньше времени, чем на "покоящихся" часах ракеты Б. Пусть теперь ракета Б резко меняет скорость на обратную (можно пренебречь временем, требующимся на разворот), и далее ракета Б движется опять равномерно - так что наблюдатели на ракете Б опять получают право считать ракету Б покоящейся, а ракету А летящей им навстречу. Следовательно, наблюдатели на ракете Б будут полагать, что время должно течь медленнее именно на ракета А. Как раз на такой трактовке и настаивают сторонники парадоксальности СТО - но они забывают, что как только ракета Б развернулась, как только она перешла в другую ИСО, как часам Б с показанием 5 часов на ракете А тут же стало одновременным (по правилу определения одновременности, принятому в СТО) совершенно другое состояние часов А, а именно - состояние часов А с показанием 7,22 часа. Когда ракеты вновь встретятся, часы на ракете Б отсчитают ещё 5 часов, и покажут время 10 часов. Часы же на ракете А отсчитают 4,33 часа, и именно поэтому наблюдателям на ракете Б будет казаться, что часы на ракете А идут медленнее. Но посмотрим, каковы в итоге будут показания обоих часов при встрече. Часы Б, как я уже отмечал выше, покажут 10 часов, а вот часы А покажут 7,22 + 4,33 = 11,55 часа, то есть по часам ракеты Б между моментом разлёта часов А и Б и моментом их повторной встречи пройдёт на 1,55 часа меньше. Как не крути, а СТО предсказывает, что ход часов замедлится именно на ракете Б, изменявшей скорость и двигавшейся по замкнутому пути относительно ракеты А. Но каков физический смысл этого перескока в показаниях часов А, являющихся синхронными показанию часов Б, при смене ракетой Б направления движения? Согласно эфирной интерпретации СТО, этот резкий перескок в синхронности показаний часов есть не более чем следствие соглашения о том, какие события считать одновременными в движущихся системах отсчёта, а само замедление хода часов на ракете А относительно ракеты Б для наблюдателей на ракете Б (если ракета Б движется в эфире, а ракета А покоится) есть только кажущееся замедление, являющее следствием принятого соглашения о синхронизации часов, а реальное замедление хода часов на ракете Б, проявляющее себя только в конце эксперимента, при встрече двух часов, есть следствие реального замедления хода часов при движении тел в эфире. Эйнштейновская же интерпретация СТО (здесь важно, что это именно СПЕЦИАЛЬНАЯ теория относительности) никак не объясняет данный "перескок" в синхронности показаний часов, ограничиваясь тем, что полагает принципы СТО применимыми лишь к инерциальным системам отсчёта, каковой ракета, изменявшая скорость, просто не является. Физическое толкование этого феномена появилось только через несколько лет после создания СТО в общей теории относительности Эйнштейна. Толкование это очень просто: для того, чтобы перейти из одной ИСО в другую, ракета Б должна была изменить скорость, на изменение скорости ракета Б затратила по своим часам небольшой промежуток времени (в рассмотренном случае я сделал допущение, что это время настолько мало, что им можно пренебречь), но часы А "за это же время" сменили свои показания с 4,33 до 7,22, а это значит, что пока показания часов Б изменились на пренебрежительно малую величину, по часам А прошло 2,89 часа. В самом таком объяснении тоже нет ничего парадоксального, и его легко можно было бы признать вполне правдоподобным, если бы не само объяснение Эйнштейном причин такого поведения часов. Можно было бы предположить, что изменение скорости тела Б влияет на ход часов Б так, что они замедляют свой ход, а часы А "за это время" уходят далеко вперёд. Но на самом деле это не так, на самом деле из ОТО Эйнштейна вытекает, что если рассматривать ситуацию из системы отсчёта ракеты Б, то оказывается, что изменение скорости ракеты Б относительно всей остальной Вселенной эквивалентно возникновению в системе отсчёта тела Б гравитационного поля, в котором часы А свободно падают, а часы Б удерживаются от падения силой двигателя ракеты Б. При этом часы Б оказываются в гравитационном поле меньшего потенциала, чем часы А, а поскольку, согласно ОТО, чем гравитационный потенциал выше, тем быстрее идут часы, то часы А уходят далеко вперёд относительно часов Б. Именно такое описание физических явлений из неинерциальной системы отсчёта, связанной с ракетой, изменяющей скорость, я с изумлением и обнаружил в статье Эйнштейна 1918 года "Диалог по поводу возражений против теории относительности" (А.Эйнштейн, "Собрание научных трудов", т. 1, Москва, Наука 1965 г. стр. 616-625). (Про
 

Просмотр всех сообщений по данной теме
Полный список

Тема Автор Дата
Заметки о теории относительности VadimPro 04/05/2006 15:14
Заметка первая: "Вопросы гносеологии" VadimPro 05/05/2006 08:28
Re: Заметка первая "Вопросы гносеологии" Виктор Вашкевич 16/06/2006 11:12
Заметка вторая: "Об одновременности событий" VadimPro 15/05/2006 11:48
Re: Заметка вторая "Об одновременности событий" М.Галиев 17/05/2006 16:20
Ответ Муниру VadimPro 17/05/2006 16:21
Извинения М.Галиев 17/05/2006 16:24
Заметка третья: "Измерение времени" VadimPro 25/05/2006 22:02
В глазах людей я, наверное, совсем свихнулся... VadimPro 16/06/2006 11:01
Re: Заметка третья: "Измерение времени" Виктор Вашкевич 16/06/2006 11:04
Заметка четвёртая: "Измерение длин" VadimPro 28/05/2006 18:05
Заметка пятая VadimPro 10/06/2006 23:42
Заметка шестая: "Воцарение относительности" VadimPro 02/07/2006 15:43
Продолжение шестой "Заметки" VadimPro 04/07/2006 20:02
О статье Пуанкаре "Пространство и время" VadimPro 11/03/2009 13:45
Re: О статье Пуанкаре VadimPro 11/03/2009 13:45
Приложение к шестой заметке. "Человек и закон" VadimPro 11/03/2009 13:41
Опять меня опередили... VadimPro 11/03/2009 13:43
Небольшое "лирическое" отступление VadimPro 16/07/2006 23:14
Небольшое физическое увёртывание Материалисты 19/07/2006 14:20
Re: Небольшое физическое увёртывание VadimPro 20/07/2006 23:49
Объяснение феномена гравитации Игорь 21/07/2006 12:45
Re: Объяснение феномена гравитации Игорь 21/07/2006 19:45
Re: Объяснение феномена гравитации VadimPro 21/07/2006 21:33
Re: Объяснение феномена гравитации Игорь 24/07/2006 08:34
Об ускорении VadimPro 24/07/2006 19:28
Re: Об ускорении Игорь 25/07/2006 00:53
Re: Об ускорении Игорь 25/07/2006 13:53
Re: Об ускорении Игорь 25/07/2006 17:43
Re: Об ускорении VadimPro 25/07/2006 21:32
Re: Об ускорении Игорь 06/08/2006 19:13
О расширении Вселенной VadimPro 11/08/2006 18:55
Вадиму мимоходом М.Галиев 25/07/2006 11:18
Re: Вадиму мимоходом VadimPro 15/08/2006 09:52
Ответ Вадиму М.Галиев 15/08/2006 09:54
Ответ Муниру VadimPro 15/08/2006 10:01
Re: Ответ Вадиму Мунир Галиев 15/08/2006 10:04
Ответ Муниру VadimPro 15/08/2006 10:08
То ли вопрос, то ли ответ... Мунир Галиев 21/08/2006 14:03
Вот, давно бы так! VadimPro 24/08/2006 22:16
Нет, не солгали предчувствия мне... VadimPro 04/09/2006 20:29
Хочется понять... Мунир Галиев 07/09/2006 15:22
Главное - наличие желания VadimPro 08/09/2006 22:27
Привлекаю на подмогу "авторитетов" VadimPro 28/09/2006 23:52
Желания у меня много, а вот времени... Мунир Галиев 11/09/2006 16:03
А мы никуда и не торопимся.... VadimPro 15/09/2006 23:41
Заметка седьмая:"Возвращение блудного эфира" VadimPro 03/08/2006 00:21
Как надо искать эфир Геннадий 15/09/2006 22:05
Как не надо искать эфир VadimPro 16/09/2006 00:57
Об эквивалентности массы и энергии или ... VadimPro 30/09/2006 00:24
Почему замедляется время? VadimPro 25/07/2009 10:53
Пятимерная система отсчёта Геннадий Твердохлебов 25/07/2009 10:57
Re: Пятимерная система отсчёта VadimPro 25/07/2009 11:06
Re: Пятимерная система отсчёта Геннадий Твердохлебов 25/07/2009 11:08
Re: Пятимерная система отсчёта VadimPro 25/07/2009 11:12
Re: Пятимерная система отсчёта Геннадий Твердохлебов 25/07/2009 11:14
Re: Пятимерная система отсчёта VadimPro 25/07/2009 11:16
Re: Пятимерная система отсчёта Геннадий Твердохлебов 25/07/2009 11:19
Re: Пятимерная система отсчёта VadimPro 25/07/2009 11:20
Re: Пятимерная система отсчёта Геннадий Твердохлебов 25/07/2009 11:22