Сергей Гурин
Специальная теория относительности – гениальное озарение или математическая фантазия?
О ЧЕМ КНИГА:
Я думаю не только у меня возникало ощущение какой-то притянутости специальной теории относительности. Нереальности всех этих искажений времени и пространства. Да, определенный полет для фантазии конечно есть. Однако вот нет полного доверия и все. К тому же, не может полностью справедливая теория вызывать столько сомнений.
Не спорю, наука сделала огромные шаги в определении количественных зависимостей различных физических параметров, что позволило достичь фантастического некогда уровня развития технологий. Однако, совершенно не определена суть фундаментальных характеристик материи, таких как масса, заряд и причин характера их взаимодействий.
Эта ситуация, в основном конечно со специальной теорией относительности, и сподвигла меня на работу, результаты которой, и изложены в статье. Надеюсь, что она найдет своего читателя, и будет воспринята без того научного высокомерия, с которым относятся к нетрадиционным взглядам на существующие теории. Особенно если эти новые взгляды появляются у людей не имеющих научных степеней и признанных работ, к которым и принадлежит автор. Поэтому не судите строго за излишнюю простоту формулировок и возможное не соответствие принятым стандартам изложения материала.
ПРЕДИСЛОВИЕ.
Справедлива ли СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (СТО)? Приступая к написанию книги, я прекрасно понимал, что ответ на этот вопрос давно дан учебниками физики, разжеван её преподавателями, да и вообще уже многим даже не интересен, так как справедливость положений, на которых построена эта теория просто НЕ ПОДЛЕЖИТ сомнению. Конечно попытки всегда были, но как говорится «воз и ныне там».
Тем не менее, еще с момента знакомства с ней в школе, меня никогда не оставляло ощущение, что не все так гладко, как нам преподносят. И хотя понимание всего связанного с данной теорией никогда не вызывало проблем, ощущение какого-то непринятия не уходило. Но, достаточного времени для того, чтобы попытаться разобраться, в то молодое время не хватало, а потом вообще как-то разошлись мы с научной деятельностью. И даже если там что и не так, то, во-первых, жить это не мешало, а во-вторых, есть ведь серьезная наука, которая обязана проверить и разобраться, но… Время шло, и вот на исходе пятого десятка вдруг, ни с того ни с сего, старые сомнения вновь, и весьма сильно, завладели сознанием. Стало понятно, что надо уже просто для самого себя разобраться. Результаты этого разбирательства я и излагаю в данной статье.
И так как, основной постулат СТО, а в целом, в настоящее время, и всей физики, это максимальность, постоянство и абсолютность скорости света во всех, без исключения, системах отсчета, с него я и начал. Понимаю начинающиеся скепсис и разочарование читателя, дескать снова очередной «сверхсветовик» нарисовался, но прошу не судить строго и сразу, а потратить немного времени. Тем более, что никаких громоздких математических выкладок в статье нет. И вообще мое личное мнение: если для объяснения сути явлений теория требует непременного применения все более усложняющихся математических инструментов, то до сути то так и не добрались. Так-что, количественные расчеты на уровне высшей математики и более глубокую экспериментальную проверку, оставляю той самой серьезной науке. Конечно, если данная статья удостоится её внимания.
ЭВОЛЮЦИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О СВЕТЕ, КАК НАЧАЛО ПУТИ К СТО.
В настоящее время скорость света считается максимальной скоростью распространения сигнала, да и вообще любого движения. Кроме того, при переходах между системами отсчета она, как и поведение света должны оставаться постоянными.
Однако, что такое свет (как в общем-то и все электромагнитное излучение)? При непредвзятом взгляде – это всего лишь сигнал, а не какое-то метафизическое нечто, имеющее уже почти религиозное значение.
В поисках информации о природе света и вообще представлениях о нем, а также того, как они повлияли на создание СТО, мною сделаны следующие выводы:
1. Изначально (не упоминаю совсем уж экзотические теории вроде щупалец в глазах) свет представляли частицами;
2. После обнаружения таких свойств света как интерференция и дифракция, свет стали считать волной;
3. Световая волна должна была распространяться в особой светонесущей среде (это было одним из значимых предположений для дальнейшего движения в сторону СТО);
4. Признана электромагнитная природа света;
5. Создана теория электромагнитных полей и волн (еще одна веха на пути к СТО);
6. Наконец свету определили корпускулярно-волновую природу.
Самой главной предпосылкой для создания СТО стали опыты по обнаружению эфира (той самой выше упомянутой светонесущей среды). Необходимость её существования следовала из принятия волновой природы света, по аналогии с уже изученными волнами в реальных средах.
Кроме того, как мне видится, существование неподвижного эфира, позволяло объяснять годовую звездную аберрацию – периодическое смещение наблюдаемого положения звезд в течении года.
Объяснения этого явления с учетом волновой теории света, как раз и согласовывались с существованием неподвижного эфира, в котором распространялся свет от звезд, а из-за движения Земли по орбите вокруг Солнца суммарный вектор скорости света смещался от направления на звезду в зависимости от направления движения Земли, что и приводило к смещению изображение звезды.
Для обнаружения влияния на свет движения Земли сквозь этот неподвижный эфир была проведена серия опытов, известных как опыты Майкельсона-Морли. В этих опытах свет делился на два луча и распространялся во взаимно перпендикулярных направлениях и после лучи встречались. При этом, если один из лучей будет двигаться перпендикулярно движению Земли в эфире, второй будет двигаться вместе и против «эфирного ветра». Это должно вызвать разницу в пройденном пути и появление определенной интерференционной картины. Для попадания в такое положение интерферометр свободно поворачивался.
Однако эфирный ветер так и не был обнаружен, это могло бы соответствовать тому, что Земля полностью увлекает эфир в своем движении.
К этому необходимо добавить и опыты Физо по обнаружению влияния движения среды, в которой распространяется свет, на его скорость. В этих опытах получалось, что влияние есть, но оно гораздо меньше ожидаемого. Это стали объяснять частичным увлечением эфира средой.
Также обнаружилась явная неинвариантность уравнений электромагнетизма Максвелла в преобразованиях Галилея, использовавшихся для пересчета параметров при переходах между инерциальными системами отсчета. В результате чего, при переходах от неподвижной системы отсчета к подвижной и наоборот, скорость света изменялась.
Кроме того, обнаружились отдельные, необъяснимые на тот момент, парадоксы в экспериментах с электромагнетизмом. Например, парадокс Фарадея, когда вращение медного диска относительно неподвижного магнитного диска, находящегося на одной оси с первым, давало разность потенциалов между ободом диска и его центром, а вращение магнитного диска при неподвижном металлическом – нет. Хотя, ранее, в опытах с магнитным полем и проводящим контуром, обнаружено, что независимо от того, что магнитное поле перемещалось относительно неподвижного контура, или контур перемещался относительно неподвижного магнитного поля, в контуре появлялся электрический ток.
Итак, на лицо явные противоречия результатов эмпирических данных и теоретических представлений, актуальных в научной среде.
Самым главным считаю
