Чтение онлайн

В одном из таких опытов для сравнения показаний движущихся и неподвижных часов использовали следующий метод. На борту двух реактивных самолётов помещали одинаковые атомные часы и точно такие же атомные часы оставляли на земле. Самолёты поднимались в воздух и, облетев Землю один с запада на восток, другой — с востока на запад, возвращались, сделав круг, к месту отправления, где показания всех трёх часов сверялись. При этом оказывалось, что часы, двигавшиеся вместе с самолётом, отстали по сравнению с теми, что находились на земле (у часов, поднятых на самолёте, проявился также и рассмотренный выше эффект ускорения хода часов на высоте, который тоже учитывался и налагался на превосходящий его по величине эффект замедления времени от движения). Отсюда сделали вывод, что движущиеся часы и впрямь идут медленнее. А, на деле, здесь — явная ошибка. Ведь, согласно той же теории относительности, нельзя различить, какая система движется, а какая покоится. Поэтому, с тем же успехом можно было бы говорить, что на самолётах часы были неподвижны, а двигались наземные часы. Тогда именно они должны бы были отстать. Именно в этом равноправии и состоит известный парадокс близнецов. Из двух братьев-близнецов один отправляется в космическое путешествие на околосветовой скорости, а, вернувшись, застаёт своего брата сильно постаревшим, хотя по "логике" теории относительности могло бы наблюдаться и обратное [37]. Как верно заметил Циолковский: "Замедление времени в летящих с субсветовой скоростью кораблях по сравнению с земным временем представляет собой либо фантазию, либо одну из очередных ошибок нефилософского ума".

Итак, даже согласно СТО, опыт с самолётами не может подтвердить справедливость эффекта замедления времени. Почему же тогда часы шли с разной скоростью, если они равноправны? Всё дело в том, что часы на земле и в самолёте находились, всё же, в неравных условиях, поскольку самолёт, хоть он и летел с постоянной скоростью V, — двигался ускоренно, ибо летел по дуге большого круга, имеющего радиус Земли R. А такое движение сопровождается ускорением, поскольку меняет скорость по направлению. Это ускорение a=V 2/ Rи вносит асимметрию. Именно ускорение, а вовсе не скорость и приводит к тому, что движущиеся часы идут медленнее. Как было показано в предыдущем разделе, ускорение действительно снижает частоту атомных процессов, но, опять же, не от изменения ритма времени, а от дополнительной силы, действующей на электрон и меняющей частоту его колебаний. То, что дело именно в ускорении, а не в скорости часов подтверждается ещё и тем, что часы, летевшие с запада на восток, отстали заметно сильнее, чем часы, летевшие с востока на запад. Этого не должно было бы случиться: если часы летели в самолётах с одной и той же скоростью, одно и то же время, то, по формуле замедления времени, они бы одинаково отстали. В действительности, это не так, поскольку все трое часов участвовали, кроме того, и во вращательном движении Земли вокруг оси. Пусть самолёты летели со скоростью V, а окружная скорость Земли — v. Тогда для самолёта, летящего с запада на восток, это вращение увеличивало окружную скорость, а значит и ускорение a 1=( V+v)2/ R, и связанное с ним отставание часов, а для самолёта, летящего в обратную сторону, напротив, — уменьшало a 2=( V-v)2/ R. Потому и часы на самолётах отстали в разной степени.

Согласно ОТО, смещение частоты при вращении есть f/f= aR/2 c 2. В итоге смещение частоты составит f/f=V 2/2 c 2,— такой же сдвиг, какой получается за счёт замедления времени у движущихся со скоростью Vчасов. Вот и выходит, что согласно ОТО должен наблюдаться такой сдвиг частоты — от ускорения, а, согласно СТО, — от скорости. То есть, имелся бы либо двукратный эффект изменения частоты, либо же эффект бы отсутствовал. А, раз в опыте наблюдается лишь однократный эффект, то теория относительности не верна — замедления времени в движущихся системах нет, а есть лишь изменение хода движущихся с ускорением часов — эффект, объяснимый в рамках классической физики и БТР.

В том же опыте параллельно измерялся эффект изменения скорости хода часов (опять же часов, а не времени) — за счёт различного поля тяготения. Часы, находившиеся в самолётах, летящих на высоте 10 км, испытывали меньшую силу тяжести — ускорение на этой высоте на 0,32 % меньше. Соответственно, кроме воздействия обычного ускорения, замедляющего часы, на их ход оказывает влияние снижение силы тяжести, ведущее к более быстрому ходу часов в самолёте в сравнении с часами на земле (§ 1.18). Эти два эффекта складываются, и мы наблюдаем их суммарное влияние [57].

Другой опыт, якобы подтвердивший замедление времени, состоял в измерении поперечного эффекта Доплера. Идея этого опыта была выдвинута всё тем же Ритцем для проверки СТО ещё в 1908 г. Но сам опыт был выполнен лишь 30 лет спустя Айвсом [153]. Напомним, что движение источника влияет на частоту идущего от него света. В продольном эффекте Доплера изменение частоты f'=f(1+ vxcos/ c) создаётся продольной составляющей скорости и объясняется классически. Зато, в поперечном эффекте Доплера (Рис. 47), где источник движется поперёк луча зрения (=90°), и отсутствует эффект Доплера, обусловленный продольной компонентой скорости, наблюдаемое в опыте изменение частоты говорит, якобы, уже об изменении самого хода времени, которое возможно лишь в СТО [74]. Но, в действительности, частоту меняет всё тот же продольный эффект Доплера и сдвиг частоты можно объяснить целиком в рамках классической теории Ритца, если применить баллистический принцип. Надо лишь учесть, что в системе отсчёта источника угол , под которым свет испускается к наблюдателю, в действительности, будет уже не /2, а чуть больше. Ведь, согласно БТР, скорость света складывается со скоростью источника, и потому, дабы свет дошёл до нас, он должен вылетать из источника под углом к лучу зрения (это аберрационный угол, аналогичный наблюдаемому в эффекте звёздной аберрации, § 1.9). И, хоть угол этот мал, cos всё же уже не нуль: cos=cos(90°+)=-sin= – v/c, откуда f'=f(1+ vxcos/ c)= f(1– v 2/ c 2). Длина волны, напротив, вырастет: '= c'/ f'=с(1– v 2/2 c 2)/ f(1– v 2/ c 2)(1+ v 2/2 c 2). Именно такие изменения длины волны излучения движущихся атомов, вполне объяснимые с позиции БТР, и наблюдались в опытах. Так что, поперечный эффект Доплера не опроверг, а подтвердил классическую физику и теорию Ритца, как отмечали многие авторы, вскрывшие роль угла аберрации в этом опыте [81, 111].

Эффект замедления времени наблюдали также у быстро движущихся частиц — мю-мезонов. Известно, что у частиц имеется среднее вполне чётко определённое время распада. И, вот, оказалось, что у частиц в космических лучах и частиц в ускорителях, движущихся с огромными скоростями, это время заметно больше среднего времени жизни [54]. Это также объяснили растяжением времени. Для движущихся частиц время будто бы идёт медленнее: они медленнее "стареют" и дольше живут, как показали опыты, в соответствии с формулами СТО. Но, если снова вспомнить парадокс близнецов, то поймём, что с тем же основанием могли бы дольше жить и неподвижные частицы. А, потому, истинная причина "большего" времени жизни движущихся частиц — совсем в ином. Об этом в следующей главе.

Рассмотрим опыты по измерению времени жизни быстро движущихся частиц [54]. В такого рода опытах время, так же как и массу m=F/aбыстро движущихся частиц (§ 1.15), определяют косвенным образом по формуле t=L/v. Если конкретней, — измеряют, какой путь Lуспеет проделать частица, движущаяся со скоростью v, прежде чем распадётся. Выяснилось, что найденное по формуле t=L/vвремя движения частицы, даже если положить скорость частицы vравной предельной по СТО скорости света c, часто превышает известное для неё время жизни (от рождения до распада), причём, — тем заметней, чем выше энергия, а, значит, и скорость частицы. Считается, что это и качественно и количественно подтверждает вывод СТО об изменении масштаба времени при движении, будто для движущейся частицы время течёт медленней, и потому она успевает пролететь до момента распада большее расстояние L. Но, как давно отмечал А.А. Денисов, это справедливо лишь в том случае, если скорость частиц найдена правильно и не превосходит скорости света c[44, 111]. Если же такого ограничения нет, то, с точки зрения классической механики, разумней считать, что время жизни не изменилось, величина t=L/vосталась той же, поскольку пропорционально пути Lбыла увеличена скорость частицы v. Стоит ли удивляться тому, что более быстрые частицы проходят за время распада больший путь?

Рассмотрим опыт с продлением жизни частиц, называемых мю-мезонами [54]. В теории относительности скорость мезона находят по его кинетической энергии E, связанной со скоростью релятивистской формулой E= mv 2/2(1– v 2/ c 2) 1/2, где m— масса мезона в покое. Реальная же его скорость Vдолжна вычисляться по классической формуле E= mV 2/2, откуда V=v/(1– v 2/ c 2) 1/4. Если в формуле t=L/Vскорость Vзаменить её выражением через v, получим L/v= t'=t/(1– v 2/ c 2) 1/4, то есть формулу, похожую на формулу СТО для преобразования масштаба времени: t'=t/(1– v 2/ c 2) 1/2. Некоторое несоответствие показателя степени возникает лишь от способа определения энергии Eчастиц.

Значит, продление жизни частиц — это иллюзия, вызванная ошибочностью формул СТО, связывающих скорость и энергию, и исчезающая, если Vопределять классически. Таким образом, здесь снова сталкиваемся с циклическим доказательством справедливости СТО, — доказательством, опирающимся само на себя. Сначала по СТО полагают, что скорость частиц не превосходит скорости света, и из её ложных формул для энергии и массы находят ошибочную скорость, а потом из этой заниженной скорости получают выросшее время жизни частиц. Но, тогда, выходит, и опыт был совсем ни к чему — и без него было ясно, что растяжение времени жизни — это следствие второго постулата СТО о постоянстве скорости света и невозможности её превысить. Такой порочно-круговой метод доказательства имел место почти во всех релятивистских опытах, которые толковали всегда с позиций теории относительности. Понятно, что ничего, кроме её подтверждения, тогда и не получится. Если же теория относительности ложна и возможны сверхсветовые частицы, то все эти доказательства, в том числе доказательство растяжения времени жизни, — ничего не стоят.

И такие сверхсветовые частицы, действительно, неоднократно наблюдались в экспериментах. Ещё в 1908 г. Ритц полагал, что среди электронов, рождённых распадом радия, есть сверхсветовые, если судить по оставляемому ими в опыте Кауфмана следу на экране [8]. Не раз фиксировали сверхсветовые скорости и в исследованиях космических лучей (потоков высокоэнергичных частиц). Бомбардируя ядра атомов земной атмосферы, они рождают ливни вторичных частиц, некоторые из которых, как оказалось, проходят путь до земных детекторов за время, много меньшее времени нужного для этого свету [15, с. 236]. Выходит, некоторые частицы, образующие ливни, летят со сверхсветовыми скоростями, если измерять их не косвенно, — по формулам СТО, а — непосредственно деля путь на время пути.