Чтение онлайн

Так вот, Эйнштейн отлично понимал: бардак с относительными скоростями возможен лишь там, где превращений кинетической энергии не происходит. Поэтому он и оговорил, что «специальный принцип относительности» применим лишь для систем отсчёта, «движущихся друг относительно друга прямолинейно и равномерно». Правда, ни одной такой системы отсчёта он не указал: в реальном физическом мире, все практические системы отсчёта оказываются в той или иной степени ускоренными. Казалось бы, здесь у Эйнштейна очевидный недочёт! Но это для нас, для простых смертных, очевидный недочёт. А для гениев – всё по-другому. Этот недочёт Эйнштейн превратил в увесистую дубину против своих критиков. Они-то, глупенькие, выстраивали свои рассуждения, ориентируясь на реальный физический мир, в котором ускорения неизбежны. Как только у них доходило до ускорений – тут же следовал удар дубиной: «Вы вышли за границы применимости теории, которую критиковать пытаетесь! Тундра неогороженная!» Останавливающий эффект был колоссальный.

И ведь до сих пор релятивисты полагают, что специальная теория относительности (СТО) справедлива для неускоренных систем отсчёта. Только они не уточняют – где же сыскать дурака, сиднем сидящего в такой системе. Сел на пенёк – так перестал ускоряться, что ли? Не смешите! Во-первых, этот пенёк имеет центростремительное ускорение из-за суточного вращения Земли. Во-вторых, Земля сама обращается вокруг Солнца. В-третьих, Солнечная система обращается вокруг центра Галактики... Где же он, чудесный неускоренный пенёк, на котором седалище полноценно отдохнуло бы от суеты мирской? Или, выражаясь научным слогом, где же практические системы отсчёта, в которых должны работать предсказания СТО? Сотня лет прошла, а ни одной такой системы отсчёта релятивисты не указали. Но ведь это скандал: где же у этой теории область применимости?

«А вот область применимости не трожьте! – обижаются релятивисты. – Во-первых, даже криволинейное и ускоренное движение на маленьком отрезочке можно считать прямолинейным и равномерным, понимаете?» Понимаем. Это называется: «понарошку». Как в детском садике! «А во-вторых, - продолжают они, - если кто желает рассчитать, например, релятивистское изменение хода атомных часов, то непременно находится система отсчёта, в которой предсказания СТО срабатывают!» Ага, ага. Непременно находится! Только не благодаря СТО! Надо же было умудриться сморозить такой шедевр: великолепную, внутренне непротиворечивую теорию, из которой прямиком следует, что она неприменима на практике! «Но в этом нет ничего страшного, - успокаивают нас, - это следствие как раз ошибочное!» Ну, действительно: несмотря ни на что, подходящая-то система отсчёта находится! Если удачно применить метод научного тыка! Вон, какой-нибудь несчастный космический аппарат, с атомными часами на борту, движется и относительно других космических аппаратов, и относительно наземных лабораторий, и относительно Луны, планет, Солнца… Прикидываете, сколько у него относительных скоростей? И нужно не захлебнуться в этом изобилии, а, удачно научно тыкнув, выбрать одну-единственную относительную скорость – вот тогда для его бортовых часов предсказания СТО блестяще сработают!

Ёлки-палки, до чего же мы докатились? Чем «одна-единственная относительная» скорость отличается от истинной-однозначной? Ну, разве вот чем: если вы хотите сделать правильные расчёты, то «одну-единственную относительную» скорость можно найти, действительно, лишь методом научного тыка – а истинная-однозначная скорость известна заранее. Надо только знать, как истинные-однозначные скорости отсчитывать.

Секрета из этого не делают. Прямо говорят: здесь не обойтись какой-то одной системой отсчёта; их – целое семейство. Причём, области пространства, в которых следует опираться на ту или иную систему отсчёта из этого семейства, строго разграничены. Это разграничение в точности повторяет разграничение областей действия тяготения больших космических тел (см. наш очерк «Бирюльки и фитюльки всемирного тяготения»). Действительно, имеется множество свидетельств о том, что, в областях планетарных тяготений, солнечное тяготение «отключено». Именно такой подход, дорогой читатель, объясняет не только фактическую картину океанских приливов (нет там никаких «приливных горбов»!), но и феномен астероидов-Троянцев, а также чудеса кинематики у парочки Земля-Луна, которая вовсе не обращается вокруг «общего центра масс»: Луна-то, можно сказать, обращается, а вот Земля всего лишь колеблется вперёд-назад вдоль местного участка своей околосолнечной орбиты. Так вот: из-за разграничения областей действия солнечного и планетарных тяготений, малое тело, где бы оно ни находилось, тяготеет – и, если есть возможность, падает – только к одному «силовому центру»: к солнечному или планетарному. Этим и обеспечивается однозначность превращений энергии при свободном падении малых тел – благодаря чему и являются реалиями их истинные-однозначные скорости.

Так по отношению к чему эти скорости следует отсчитывать? Смотрите: малое тело испытывает тягу, направленную вниз по местной вертикали – подчиняясь определённым предписаниям. Которые задают «склоны» для собственных энергий (масс) элементарных частиц: «верх» - это там, где эти энергии больше, а «низ» - там, где они меньше. Чем круче местный участок такого «склона», тем больше местное ускорение свободного падения – ведь кинетическая энергия малого тела при свободном падении за счёт того и растёт, что, при перемещении его вниз, обязана уменьшаться его масса. И, если превращения энергии при свободном падении определяются геометрией местного участка «склона» для собственных энергий, то истинная-однозначная скорость – это, по определению, и есть скорость относительно местного участка этого «склона» (авторское название этой скорости – локально-абсолютная). Правда, на практике такое определение мало что даёт: как можно знать скорость физического объекта относительно каких-то там «предписаний»? Ведь ещё великий Мах учил, что «на практике мы можем проследить движение тела только относительно других тел»… Не пужайтесь, граждане: как раз на практике легко находится подходящее тело отсчёта. Для физических явлений в пределах планетарной сферы тяготения, таким телом отсчёта является планета, а для физических явлений между планетарными сферами тяготения – Солнце. Можно сказать, что в солнечное «инерциальное пространство» встроены области планетарных «инерциальных пространств», которые находятся в орбитальном движении вокруг Солнца. Причём, в области планетарного «инерциального пространства», на истинной-однозначной скорости физического объекта никак не сказывается то, что сама эта область находится в орбитальном движении.

Может, истинные-однозначные скорости кому-то кажутся умозрительными фантазиями? Отнюдь: истинная-однозначная скорость прибора детектируется на опыте! И это получилось задолго до первой эйнштейновской статьи. Знаете, у кого? Вы только потерпите, не смейтесь – у Майкельсона и Морли в 1887 году! Вам, наверное, трудно в это поверить, потому что во множестве учебников и монографий подчёркивается огромная роль, которую сыграл в становлении СТО эксперимент Майкельсона-Морли: результат его, якобы, оказался «нулевым», никакого «абсолютного» движения обнаружено не было. Те, кто такое пишут, что-то путают. Может, они и правы насчёт «огромной роли» - если, конечно, Эйнштейн считал эту роль настолько огромной, что просто не смог найти подходящих для такого случая слов, и поэтому про Майкельсона и Морли в своей статье даже не упомянул. А что касается «нулевого результата», то слухи о нём несколько преувеличены. Ну, да: не проявилось орбитальное движение Земли вокруг Солнца – по этому поводу и устроили вселенскую скорбь. Но ведь был повод и для радости: интерферометр реагировал на своё движение в направлении на местный восток – из-за вращения Земли вокруг своей оси. Правда, линейная скорость этого движения на два порядка поменьше, чем 30 км/с – но это всё же больше, чем совсем ничего. Заметьте: прибор Майкельсона-Морли – это вам не интерферометр Саньяка, где свет движется во встречных направлениях в обход контура с ненулевой площадью, благодаря чему детектируется собственное вращение прибора. У прибора Майкельсона-Морли площадь контура нулевая! И, к тому же, это вам не акселерометр, который используется в системах инерциальной навигации – где детектируется ускорение, а затем оно интегрируется и, таким образом, вычисляется скорость. Нет: к изумлению релятивистов, прибор Майкельсона-Морли реагировал непосредственно на свою скорость – причём на вполне конкретную.

Далее был ещё целый ряд экспериментов, которых релятивисты называют «аналогами» эксперимента Майкельсона-Морли. В этих, с позволения сказать, «аналогах» результаты были действительно нулевые. То, что там не проявлялось орбитальное движение вокруг Солнца – это само собой. Но там не проявлялось и движение установки из-за суточного вращения Земли. Странно? Нет, не странно: оно и не могло там проявиться. Вот, например, что вытворяли Таунс с сотрудниками. Ставили пару мазеров на платформу, пучками атомов навстречу друг другу – причём, вдоль линии запад-восток. Измеряли частоту биений этой парочки. Затем поворачивали платформу на 180° и снова измеряли частоту биений. И так – много раз, на протяжении более полусуток. «Орбитальный эфирный ветер» при такой методе обнаружился бы. А «суточный» – нет, поскольку, при повороте платформы на 180°, допплеровские сдвиги частот у мазеров просто менялись ролями, и частота биений оставалась прежней. Другие специалисты ставили на платформу два инфракрасных мазера ортогонально друг другу – и давай поворачивать эту платформу туда-сюда на 90° между положениями, когда резонатор одного мазера ориентирован по линии север-юг, а резонатор другого, соответственно, по линии восток-запад. Если бы дул «эфирный ветер», он приводил бы к неодинаковым сдвигам частот у резонатора, ориентированного «вдоль ветра», и у резонатора, ориентированного «поперёк ветра»; поэтому, при тех самых поворотах платформы, частота биений мазеров соответственно изменялась бы. Размах этих изменений, соответствующих скорости 30 км/с, составил бы 3 МГц. А обнаружили – 270 кГц, да не из-за «эфирного ветра», а из-за магнитострикции, т.е. изменения длин металлических стержней резонаторов под воздействием магнитного поля Земли. Вклад же из-за суточного движения установки должен был иметь размах около 300 Гц при синфазности с «магнитным» эффектом. Ясно, что этот вклад было невозможно увидеть: как выражаются экспериментаторы, он был «погребён в шумах». Другого рода шутки получались в тех случаях, когда измерения проводились при неизменной ориентации всех элементов установки по отношению к земной поверхности. Таких экспериментов было множество – исследования ионного стандарта частоты, двухфотонная спектроскопия в атомном пучке, сличения частот ортогонально расположенных лазеров… Всё это делалось с сумасшедшей точностью. Но что толку от этой сумасшедшей точности, если проявление суточного «эфирного ветра» было неизменным на протяжении всего интервала измерений? Как здесь увидеть, что это проявление вообще существует? Увидеть эффект можно тогда, когда его проявление хоть как-то изменяется. А если нет – то, как ни всматривайтесь, эффекта всё равно не увидите!

А вот Брилет и Холл (1979 г.) исхитрились сличать частоты двух лазеров, один из которых был установлен на медленно вращающейся платформе. Это совсем другое дело! Эффект, конечно же, обнаружился. Соответствующая ему скорость «эфирного ветра» отличалась от линейной скорости суточного вращения на широте лаборатории менее чем на шесть процентов! Это – потрясающий результат. Он подтверждает, что если устранить технические и методологические «косяки»… в общем, если подойти к вопросу умеючи, то вполне реально детектировать свою скорость автономно – без оглядки на звёзды или на искусственные спутники Земли. Причём, наземные приборы, которые на такое способны, исправно игнорируют своё орбитальное движение вокруг Солнца, но не менее исправно реагируют на своё движение из-за суточного вращения Земли. Всё в согласии с концепцией истинных-однозначных скоростей! Ведь в пределах сферы тяготения Земли, истинные-однозначные скорости физических объектов – это как раз их скорости в геоцентрической невращающейся системе отсчёта. Покоящийся на поверхности Земли прибор, способный автономно детектировать свою истинную-однозначную скорость, отреагирует именно на линейную скорость своего суточного обращения вокруг земной оси. А от того, что у Земли есть линейная скорость орбитального движения, этому прибору не будет ни жарко, ни холодно. «Почему же, - недоумевают релятивисты, - на большую скорость прибор не реагирует, а на маленькую – реагирует?» Да ёлки-палки! Объясняем же русским языком: истинная-однозначная скорость у прибора одна. Если она маленькая, то прибор только на неё, на маленькую, и реагирует. И не надо реакции наземных приборов – на своё движение в геоцентрической системе отсчёта – называть паразитными эффектами. Не надо судить об этих эффектах по себе!

Понятно, что релятивистам страшно не нравится факт автономного детектирования истинной-однозначной скорости прибора. Ведь этим фактом сразу же сживается со света принцип относительности, он же первый постулат СТО. Эйнштейн сформулировал его так: «Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, эти изменения состояний относятся». Могут возразить: почему же он сживается со света – он сформулирован так туманно, что непонятно, о чём тут вообще речь. Позвольте, позвольте! Несколько поколений толкователей потрудились на славу и пришли к согласию в том, что, в переводе на общепонятный язык, принцип относительности означает следующее: «Никакими физическими экспериментами внутри лаборатории обнаружить её прямолинейное и равномерное движение невозможно». А, оказывается – возможно! Хорошо ещё, что остаётся справедлив второй постулат: «Каждый луч света движется в «покоящейся» системе координат с определённой скоростью [c], независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом». О независимости скорости света от характера движения источника давно говорили наблюдения за двойными звёздами. Из-за их обращения друг вокруг друга часто бывает, что одна звезда приближается к Земле, а другая, наоборот, удаляется. Если скорость света складывалась бы со скоростью источника, то с Земли наблюдалось бы, вместо кеплерова обращения у таких парочек, нечто кошмарное. Так вот: почему скорость света не зависит от характера движения источника – Эйнштейн не объяснил. А ведь это так просто: те самые «склоны», которые обеспечивают тяготение, задают «инерциальную привязку» не только для истинных-однозначных скоростей малых тел, но и для фазовой скорости электромагнитного излучения. Можно сказать, что эти «склоны» играют роль «светоносного эфира». Земля вращается с запада на восток в «эфире» земной сферы тяготения – результирующий «эфирный ветер» с востока и ловили Майкельсон и Морли, а также Брилет и Холл. Следует только не забывать, что «эфир», о котором говорим мы, имеет природу не вещественную и не полевую. «Эфир», о котором говорим мы, это реальность не физическая, а надфизическая: это программные предписания. Потому-то, при движении планетарной области «инерциального пространства» сквозь солнечное «инерциальное пространство», не возникает проблем ни по линии гидродинамики, ни по линии наложения полей друг на друга. Просто предписания таковы, что солнечный и планетарные «эфиры», так сказать, не смешиваются, и границы между ними сохраняют первозданную резкость. Ну, а фазовая скорость света ведёт себя, как фундаментальная константа, в пределах каждой из этих неперекрывающихся областей «инерциального пространства». А ведь эти области движутся друг относительно друга! И в итоге оказывается, что скорость света – это фундаментальная константа… лишь в локальном смысле. Например, пока свет движется в пределах планетарной области «инерциального пространства», его скорость равна с только в планетоцентрической системе отсчёта. А в гелиоцентрической системе отсчёта она векторно складывается с гелиоцентрической скоростью планеты! Напротив, по межпланетному простору свет движется со скоростью с только в гелиоцентрической системе отсчёта, и уже для его скорости относительно какой-либо планеты следует делать соответствующий векторный пересчёт. Заметьте – эти пересчёты следует делать по простому, классическому закону сложения скоростей!

Именно такой подход, дорогой читатель, единым махом устраняет проблемы в оптике движущихся тел, которые так и не осилила ТО – что бы там не верещали её популяризаторы. Вот вы, наверное, слышали про такое скромное физическое явление – про годичную звёздную аберрацию, которую давным-давно открыл Брэдли. Там штука в том, что видимые положения звёзд выписывают на небесной сфере замкнутые кривульки с периодичностью ровно в один год. Эти кривульки являются, вообще говоря, эллипсочками – вытянутыми тем больше, чем меньше угол между направлением на звезду и плоскостью земной орбиты – но большая полуось у всех этих эллипсочков одинакова и равна, в угловой мере, отношению орбитальной скорости Земли к скорости света. Во многочисленных учебниках это явление комментируют в том духе, что, мол, если в неподвижной системе отсчёта свет летит вертикально, то в системе отсчёта, движущейся поперёк полёта света, этот свет летит под соответствующим углом к вертикали. И ещё пояснение дают – мол, когда поезд стоит, то капли дождя оставляют на вагонном окне вертикальные следы, а когда поезд едет, то следы получаются не вертикальные, а «под углом». Это же, мол, так просто, что даже до жирафа быстро дойдёт… Дяденьки, да вы основополагающую статью Эйнштейна читали? Он ведь там пытается всё строить на относительных скоростях. А в формуле для годичной аберрации фигурирует орбитальная скорость Земли – она, простите за каламбурчик, относительна по отношению к чему? Да только по отношению к Солнцу. Но причём тут Солнце, если речь идёт о свете от звёзд? У Эйнштейна чёрным по белому написано, что угол аберрации должен зависеть от относительной поперечной скорости источника света и его приёмника – в данном случае, звезды и Земли. Начитавшись подобных предсказаний, релятивистски настроенные астрономы с жаром брались за их подтверждение. Но, всматривались они в собственные движения звёзд, всматривались – и у них тихо сносило крышу. Понимаете, у тех же двойных звёзд, которые обращаются друг вокруг друга, поперечные скорости относительно Земли – заведомо различны. И при этом не наблюдается никаких отклонений от их кеплерова движения: аберрационные смещения изображений этих парочек не только одинаковы по величине, но ещё и синхронны. Получается, что звёздную аберрацию никак не объяснить в терминах относительных скоростей: она зависит только от конкретной собственной скорости приёмника!

Но ведь так и должно быть. При переходе света через границу раздела двух областей «инерциального пространства», происходит переключение скорости света на новую «инерциальную привязку», с соблюдением простого правила: начальное движение света в новой области происходит в том направлении, в котором свет в эту область влетел. Прикиньте, что при этом происходит со светом от звёзд, влетающим в земную область «инерциального пространства», которая обращается вокруг Солнца с периодом в один год – и вы сразу получите адекватное объяснение годичной звёздной аберрации.