ВСЕ ЛИ КОРРЕКТНО В СТО А. ЭЙНШТЕЙНА?
Анатолий Соловей
E-mail
Вообще-то, вопрос в заголовке звучит, видимо, кощунственно. Но опираясь на принцип: критика страшна догме, но не истине, попробуем проанализировать некоторые положения СТО (специальной теории относительности), изложенные А. Эйнштейном в работе "К электродинамике движущихся тел". (А. Эйнштейн. Собрание научных трудов. Т1. 1965 г.)
В ней в §1 говорится: "Часы в А и В будут идти, согласно определению, синхронно, если
tb-ta=t'a-tb ." (Стр. 9) - [1]
(Здесь и далее порядковая нумерация формул моя - А.С.).
где: tb-ta - время движения луча "туда" (от А к В);
ta'-tb - время движения луча "обратно" (от В к А).
"Определение" , введенное Эйнштейном, не то что близко, даже отдаленно нельзя признать корректным. Для его введения нет ни экспериментальных фактов, ни логических следствий, ни итога здравых рассуждений. Опыт же Майкельсона является совсем другим фактом: частным случаем, когда источник и приемник находятся в покое относительно среды, в которой происходит движение луча света.
Далее в этом параграфе: "Согласно опыту, мы положим также, что величина
2AB/(ta'-ta)=V - [2]
есть универсальная константа (скорость света в пустоте)". (Стр.10).
где: 2AB - удвоенный размер стержня ("туда" и "обратно");
ta'-ta - суммарное время движения луча "туда" и "обратно";
V - средняя скорость движения луча "туда" и "обратно", которая и есть константа для данной среды.
В §2 приведено выражение:
"Скорость =Путь луча света/Промежуток времени" (Стр.10). - [3]
Это выражение [3] по сути является общим принципом движения.
И далее в этом параграфе: "Принимая во внимание принцип постоянства скорости света, находим
tb-ta =rAB/(V-υ) - [4]
и ta'-tb=rAB/(V+υ) - [5]
где: rAB - длина движущегося стержня, измеренная в покоящейся системе. Итак, наблюдатели, движущиеся со стержнем, найдут, что часы в точках А и В не идут синхронно, в то время как наблюдатели, находящиеся в покоящейся системе, объявили бы эти часы синхронными." (Стр. 12-13)
В формулах [4] и [5] V - это скорость луча света в покоящейся системе К, а υ - скорость движения системы К' относительно покоящейся. В этих обеих формулах пути луча "туда" и "обратно" одинаковы, так как являются длиной стержня rAB. В знаменателях формул [4] и [5] скорости движения луча относительно движущейся системы К', не зависимо от того, где находится наблюдатель - в покоящейся или движущейся системе, равны:
"туда" (от А к В): VT=V-υ, - [6]
"обратно" (от В к А): VO=V+υ - [7]
Отсюда естественный вопрос: насколько должны быть деформированы логика и здравый смысл чтобы считать, что на время, необходимое для преодоления одинаковых отрезков пути, скорость движения вдоль них не играет никакой роли?
Поэтому равенство tb-ta=t'a-tb может быть справедливым только в том случае, если V-υ=V+υ. А это последнее равенство возможно только тогда, когда υ=0. То есть "движущаяся" система К' вообще-то никуда не движется, а находится в покое относительно изначально покоящейся К.
Очевидно, что принцип синхронности [1] справедлив (как частный случай) только там, где скорость движения "туда" и "обратно" равны. В описываемом же А. Эйнштейном случае скорость "туда" равна V-υ, а "обратно" V+υ, то есть не равны друг другу. Следовательно, не о каком равенстве промежутков времени "туда" и "обратно" речи и быть не должно!
С другой стороны, если суммарное время движения "туда" и "обратно" в покоящейся системе равно:
ta'-ta=2AB/V, - [8]
то в движущейся системе (сумма выражений [4] и [5]) равно:
(ta'-ta)'=2rAB*V/(V2-υ2). - [9]
В этом случае, если суммарное время в обеих системах равно друг другу, то:
2AB/V=2rAB*V/( V2-υ2), - [10]
откуда:
2rAB=2AB*( V2-υ2)/V2, - [11]
или после упрощения:
rAB=AB*(1-υ2/V2), - [12]
где:
1-υ2/V2=a, - [13]
выступает в роли коэффициента сокращения масштаба (длины) в движущейся системе.
А если равны не суммарное время, а преодолеваемые участки пути: rAB=AB, то тогда:
(ta'-ta)*V=(ta'-ta)' *(V2-υ2)/V, - [14]
откуда:
ta'-ta= (ta'-ta)'*(1-υ2/V2), - [15]
где:
1-υ2/V2=a, - [16]
выступает в роли коэффициента замедления времени в движущейся системе.
Кажется, что формулы [12] и [15] достаточно полно доказывают справедливость принципа относительности Эйнштейна. Но кажется или на самом деле?
Из общего принципа движения [3] видно, что мы произвели операции по деформации "пути луча света" и "промежутка времени", но осталась без внимания "скорость". Произведем и над ней те же операции, тогда:
- в покоящейся системе (из [8]):
2AB/(ta'-ta)=Vср, - [17]
- в движущейся системе (из [9]):
2rAB/(ta'-ta)=(V2-υ2)/V. - [18]
Предполагая, что левые части уравнений [17] и [18] равны, значит равны и правые:
Vср=(V2-υ2)/V=V*(1-υ2/V2), - [19]
где:
1-υ2/V2=a, - [20]
выступает в роли коэффициента уменьшения средней скорости в движущейся системе.
Итак, на изменение своих величин в движущейся системе претендуют сразу все три характеристики движения: путь, время и скорость [3]. Причем претендуют на равных правах: [13], [16] и [20]. Кто же из этих претендентов действительно изменяется в движущейся системе, а кто просто "примазался" и чужую "славу" присваивает себе?
Для ответа на этот вопрос опираться на "логические" рассуждения автора СТО нельзя, так как они противоречивы. Первый постулат А. Эйнштейна говорит о том, что все инерциальные системы отсчета (ИСО) полностью равноправны. Тогда движущуюся систему вполне обоснованно можно считать покоящейся, в которой скорость луча - согласно второму постулату - должна быть равной V. Однако, у автора СТО в этой системе скорость луча показана вполне однозначно: см. [6] и [7]. Этим самым оба постулата поставлены во взаимное противоречие. Поэтому для выяснения какой из претендентов на изменение своей величины в движущейся системе претендует законно, необходим другой - более наглядный - эксперимент.
В принципе, эксперимент можно оставить тот же: с движущимся и покоящимся стержнями. Вот только в качестве движущегося вдоль стержня агента следует заменить. Вместо луча света следует использовать что-то другое. Например, можно взять движение импульса звука или даже движение черепахи. Действительно, почему же не использовать движение новых агентов в рамках тех же рассуждений, что и в СТО ? При этом удастся увидеть не только характер движения других агентов, но и влияние среды, в которой происходит движение. Так скорость движения черепахи на суше одна, а в воде совсем другая. И не надо считать предложенный эксперимент ребячеством: довольно часто в простых истинах кроется глубокий смысл.
Описывать эксперименты с движением импульса звука или черепахи нет необходимости, так как рассуждения, сходные с рассуждениями, используемые в работе А. Эйнштейна "К электродинамике движущихся тел", естественно приведут к сходным результатам, то есть к [2], [4] и [5]. Разница только в том, что вместо V (скорости света) будут фигурировать Vз (скорость звука) или Vч (скорость черепахи).
Применяя для "звукового" и "черепашьего" экспериментов тот же набор рассуждений, что и для света, мы в итоге также получим альтернативных претендентов на изменение своей величины согласно [13], [16] и [20], только у них вместо V будут Vз или Vч.
Но и в "звуковом", и в "черепашьем" экспериментах абсолютно обоснованно можно считать, что ни размер стержня, ни суммарное время движения вдоль него в движущейся системе НЕ ЗАВИСЯТ от скоростей движения черепахи или звука. Следовательно, эти два претендента отпадают полностью. Остается третий - средняя скорость. В законности этого претендента нет никаких сомнений. Достаточно проанализировать движение звука или черепахи или любого другого движения "туда" и "обратно" в движущейся и покоящейся системах. Поэтому и в "световом" эксперименте при движении системы изменяется только средняя скорость скоростей "туда" и "обратно". Размер и время никаким изменениям не подвергаются ни при каких скоростях движущихся систем.
Может возникнуть сомнение, основанное на том, что, мол, характер движения света никак не сопоставим с движением звука и, тем более, с движением черепахи. Но те различия характеристик, которые имеют разные движущиеся агенты (свет, звук, черепаха и т.д.) никакого влияния на общий принцип движения [3] не имеют. Поэтому результат всегда неизбежен один и тот же: в движущейся системе подвергается изменению только средняя скорость и это обнаруживается только тогда, когда рассматривается совокупность движений "туда" и "обратно".
Можно, конечно, еще сказать, что далеко не все способны понять тонкости принципа относительности Эйнштейна (так высказываются некоторые физики - сторонники релятивистской теории), тем более, что и в самой работе о СТО этот принцип изложен довольно витиевато. Но между витиеватыми рассуждениями и обоснованными фактами - дистанция огромного размера.
Формулы [4] и [5] и с физической, и с математической точек зрения - полностью обоснованный факт. Поэтому эти формулы также как и таблица умножения прекрасно передают суть явления и практически в каких-либо специальных пояснениях не нуждаются. В них скорость луча "туда" меньше скорости света (с), а "обратно" - больше и никакие ухищрения по деформации логики и здравого смысла не могут низвести до нуля этот факт.
Неизбежен и вопрос: как быть с теми фактами, которые приняты в качестве доказательств справедливости СТО ? Ответ простой: каждый достаточно обоснованный факт найдет свое правильное объяснение в рамках классических законов, остальные же ("притянутые за уши"), отпадут сами собой. И можно надеяться (и вполне обоснованно), что не останется ни одного факта, объяснение которого возможно только в рамках СТО.
Учитывая вышеизложенное, появляется настоятельная необходимость внесения корректировок в постулаты А. Эйнштейна, которые без противоречий и с приближением к реальной сути природных явлений - должны звучать примерно так:
а) среда, в которой осуществляется движение - является привилегированной системой отсчета - ПСО. В ней движение происходит в соответствии физических свойств этой среды. В остальных ИСО справедлив принцип относительности Галилея;
б) в ПСО скорость неизменна во всех направлениях и не зависит от движения источника.
Примечание: Для луча света средой является физическое поле вещества (для экспериментов на Земле - физическое поле Земли). Физическое поле - это суммарное поле гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого взаимодействий.
Теперь, после этих уточнений постулаты уже не в состоянии постулировать принцип относительности Эйнштейна и становятся постулатами принципа относительности Галилея.
Таким образом, не исследовав возможности влияния движущейся системы на среднюю скорость, автор СТО не вправе был строить свою теорию. И пока нет доказательств непричастности средней скорости, подозрение в некорректности СТО не может быть снято.
(Статья написана 10.08.89)
Соловей Анатолий Кондратьевич
1935 года рождения.
97407 Евпатория. Крым. Украина.
Ул. Демышева, 134, кв. 48.
E-mail:solovei@evp.sf.ukrtel.net
| 
