Чтение онлайн

Порой считают, что опыт Саньяка противоречит БТР, поскольку луч света, приобретая по баллистическому принципу скорость вращения системы, должен двигаться вместе с ней, не давая смещения полос [93]. На деле же, именно баллистический принцип (принцип инерции для света), как при колебаниях маятника Фуко, ведёт к изменению направления и скорости световых колебаний в крутящейся системе, утратившей инерциальность. Световой луч свободно летает меж зеркалами, словно маятник Фуко, свободно качающийся меж крайними положениями, в то время как неинерциальная система вращается под ним, выдавая своё вращение по смещению относительно летящего по инерции луча. Проанализируем с позиций БТР опыт Саньяка. Свет испускается источником S, установленным на крутящемся с частотой диске, отчего по баллистическому принципу свет дополнительно получает окружную скорость v= Rисточника. Далее луч света делится полупрозрачной пластинкой Aна два луча, один из которых, при отражении от укреплённых на диске зеркал B, Cи D, описывает замкнутый квадрат в направлении вращения, а другой — против этого направления, после чего лучи сводятся вместе, интерферируя на фотопластинке I[153]. Для удобства рассмотрим движение луча в покоящейся инерциальной системе отсчёта, где луч не искривляется и не меняет своей скорости при движении меж зеркалами (как было бы во вращающейся системе отсчёта).

Найдём разницу времён обхода контура лучами. Путь AB=Lпрямого луча, идущего в направлении вращения, удлиняется до

AB'=L(1+vxsin45o/c),

поскольку к моменту прихода луча к зеркалу Bоно в ходе вращения сдвинется в точку B'на расстояние BB'= R, где = L/ c— малый угол поворота установки за время движения света вдоль AB. Каждый отрезок пути прямого луча AB= BC= CD= DA= Lвырастет до значения

L 1=L(1+vxsin45o/c).

При этом, вдоль ABлуч, по баллистическому принципу, полетит со скоростью

c+v x=c+vxsin45o.

После отражения на зеркале Bи движения вдоль BC, фазовая скорость света по БТР сохранится относительно источника (Рис. 39) и станет равной

c — v y=c — vxcos45o.

То же случится и при дальнейших отражениях: в каждом из них фазовая скорость отражённого света вдоль направлений BC= CD= DAравна скорости параллельного луча, испущенного первичным источником S[93, 153]. В итоге полное время пути прямого луча по контуру AB'C''D'''Iсоставит

T 1=L 1/(c+v x)+L 1/(c — v y)+L 1/(c — v x)+L 1/(c+v y)4L 1/c.

Для луча, идущего против вращения, каждый отрезок пути L=AD, напротив, сократится до значения

L 2=AD'=L(1–vxsin45o/c),

и аналогичный расчёт даст для времени обхода контура AD'C''B'''Iобратным лучом

T 24L 2/c.

Тот же результат для T 1и T 2получим даже в случае, если закон равенства углов падения и отражения нарушается движением зеркал и отрезки пути AB'C''D'''Iнемного разнятся. Существенно лишь то, что лучи сойдутся в одной точке I(где исследуют интерференционные полосы), которая, за счёт вращения, сместится к моменту прихода лучей, удлинив путь одного и сократив путь другого.

То есть, в первом приближении, влияние скорости источника на скорость света нейтрализуется (за счёт движения по замкнутому пути, § 2.9), и времена обхода T 1, T 2отличаются от обычного T=4 L/cлишь за счёт изменения пути лучей, один из которых догоняет убегающие зеркала, а другой движется им навстречу. В итоге, разница времён

T=T 1—T 2=8Lvxsin45o/c 2=8R 2/c 2,

а разница оптических путей

=Tс=4S/c,

где S— площадь контура, по которому идёт свет. Это совпадает с результатом опыта Саньяка и аналогичных опытов [153], для которых формулу можно обобщить на случай контура любой формы, при данной площади S. Ещё проще БТР объясняет аналогичные опыты Харреса и принцип работы лазерного гироскопа, подобно механическому гироскопу, выявляющего вращение системы. В опыте Харреса луч поступал внутрь вращающейся системы от неподвижного источника, поэтому сдвиг полос возникал лишь за счёт изменения длины пути луча. В опыте с лазерным гироскопом интерференция лазерных лучей в кольцевом резонаторе типа системы Саньяка создаёт биения на частоте, равной разнице частот прямого и обратного луча. В этом случае, снова имеет место неравноправие лучей внутри вращающейся системы. Если прямому лучу приходится догонять зеркала, отчего частота прихода световых колебаний снижена, то обратному лучу зеркала идут навстречу, и его частота увеличена. При этом, как показано выше, не существенно движение самого источника: его влияние нейтрализуется благодаря замкнутому пути, тогда как движение зеркал на всех участках ведёт к растяжению или сокращению пути. Выходит, эксперименты с вращением оптических систем вполне согласуются с БТР.

Итак, для света, идущего через преломляющие, отражающие и крутящиеся системы, классический принцип относительности Галилея, сформулированный для закрытых инерциальных систем, перестаёт работать. Если это помнить и корректно вести расчёт на базе баллистического принципа для исходного излучения, учтя вдобавок интерференцию излучения вторичных источников, то легко придём к результату, подтверждённому экспериментом. При этом, надо аккуратно переходить из одной системы отсчёта в другую, применяя баллистический принцип, закон отражения Ритца, коэффициент увлечения Френеля или теорему переизлучения Фокса, в зависимости от того, идёт ли речь о фазовой или о групповой скорости света.

Одна из основных проблем теории Максвелла и всей современной электродинамики связана с объяснением энергии поля. Электрическое воздействие, как известно, передаётся от заряда к заряду с конечной скоростью, равной скорости света. Однако, как было замечено ещё Ритцем, с позиций максвелловой электродинамики затруднительно понять: в какой форме существует в пустом пространстве электрическое воздействие (его энергия и импульс), после того, как оно покинуло один заряд, но ещё не пришло к другому, — максвеллова теория противоречит закону сохранения энергии и импульса! Будь даже пространство между зарядами заполнено неподвижным эфиром, и то не удалось бы понять, как в нём может переноситься импульс и энергия электрического поля, в отсутствие волн. А, поскольку эфира нет, то объяснить это тем более проблематично, поскольку энергия и импульс неразрывно связаны с весомой материей. В отсутствие материи, — массы m, понятия энергии E=mV 2/2 и импульса p= mVтеряют смысл. Совершенно так же нет смысла говорить о температуре и давлении пустого пространства: температура и давление — это, соответственно, мера энергии и импульса частиц среды.

Но в электродинамике Ритца эта проблема легко решается. Как показали выше, импульс от заряда к заряду переносят элементарные, весомые частицы, — реоны, движущиеся со скоростью света. Через посредство реонов заряды и обмениваются импульсами, энергией, иначе говоря, — взаимодействуют в полном согласии с законом Кулона. Всё пространство между зарядами пронизано летящими со скоростью света реонами. Они и образуют динамическую среду, с которой связаны энергия и импульс электрического действия. Но эта среда из частиц кардинально отличается и от неподвижного эфира, и от абстрактного электромагнитного поля, и от виртуальных фотонов. В отличие от них, реоны — это, во-первых, субстанция вполне материальная, весомая, а потому — способная переносить энергию и импульс, а, во-вторых, всегда пребывающая в движении. Реоны и ареоны — это не только стройматериал, образующий частицы, но и универсальный переносчик всех видов взаимодействий.

В форме кинетической энергии реонов, покинувших заряд, и существует вокруг него потенциальная энергия электрического поля. Плотность энергии поля w(энергия, приходящаяся на единицу объёма), равна w= 0E 2/2, где E —напряжённость поля [45, 60]. Внутри плоского электрического конденсатора поле E=/ 0, где — поверхностная плотность заряда на обкладках конденсатора, имеющих площадь S(Рис. 40). Отсюда в конденсаторе w= 2/2 0. С другой стороны, плотность электрической энергии можно представить, как энергию uреонов, заключённых в единице объёма, равную концентрации реонов k, умноженной на кинетическую энергию одного реона mc 2/2. Концентрацию kнайдём из условия, что любой из Zэлектронов обкладки ежесекундно испускает