О мысленных экспериментах и о логике
Логика должна быть предельно точна, чтобы не допускать ошибок. Если в логической цепи доказательств ущербно хотя бы одно звено, всё доказательство рушится. Именно по этой причине все труды Бенедикта Спинозы являются, к сожалению, длинной цепью ошибочных построений. Этот мыслитель решал задачу исследования с помощью логики вопросов о Боге. Он выпустил из виду, что Бог не обязан подчиняться логике, доступной человеку. Если мы признаем Бога, то логика к нему не применима. Если же мы его не признаем, то логика в этом направлении излишня. Логику можно применять лишь по отношению к тем явлениям, которые подчиняются логике. В этот перечень религия не входит. Убеждение, что законы природы подчиняются логике, отделено от религии вследствие метода, называемого бритвой Оккама. Физика должна подчиняться логике, поскольку мы предполагаем законы природы принципиально познаваемыми.
Вопрос того, почему подчиняется физика логике, и подчиняется ли она ей, или нет – это вопрос философии, или религии, смотря по тому, кто что предпочитает. Набожность ученого не мешает ему искать логику в законах природы, в том случае, если он убежден, что Бог лишь создал законы природы, а далее в них не вмешивается.
Если же ученый допускает вмешательство Бога в проявления законов природы, то он, следовательно, пытается логически обосновать чудеса, которые по определению не закономерны и не подчиняются логике (на то они и чудеса). Очевидно, что такой ученый заблуждается настолько сильно, что перестаёт быть ученым.
Для учёного-атеиста убеждение, что законы подчиняются логике, основаны не на вере, что законы создал Бог, а на понимании, что если физические законы нельзя описать логикой, тогда они не познаваемы. А заниматься непознаваемыми законами бессмысленно, ведь это и не законы.
Как минимум, атеисты предполагают, что если все исходные условия нового эксперимента точно такие же, как в другом, то и результат будет такой же. Если это отрицать, тогда бессмысленно говорить о результате.
Здесь возникает необходимость обсудить так называемый парадокс с котом Шрёдингера и вопросы вероятности. Поговорим об этом позже, но мне есть что сказать и в этом отношении.
ФИЗИЧЕСКАЯ ПОДОПЛЁКА
Большой любитель «мысленных экспериментов» Эйнштейн считал, что он что-то может доказать, описывая некоторые умозрительные нереализуемые ситуации и называя тот результат, который ему представлялся единственно возможным. Именно таким способом он пришел к выводу, что пространство, время, масса зависят от скорости движения системы, и при этом, что удивительно, сама скорость движения системы – есть величина субъективная, которую можно произвольно задать нулевой, либо ненулевой.
Согласно Эйнштейну, мы будем правы, утверждая, что движемся, но также справедливо можем утверждать, что покоимся. Что бы мы ни сочли за истину, не важно, поскольку в этом вопросе «всё есть истина». Напомню, это не моё мнение (оно иное), это – мнение Эйнштейна. Возможно, мы несёмся со страшной скоростью, и при этом сжимаемся, утяжеляемся, а наше время замедляется. А возможно, наша скорость не велика. Никто не может сказать, ибо движение, согласно Эйнштейновской теории, неотличимо от покоя принципиально. К этому он пришел на основании обдумывания известных экспериментальных данных и на основании им построенных цепей рассуждений, которые он считал логически безупречными и единственно возможными, а, следовательно, верными. Этот метод рассуждений – метод мысленных экспериментов.
Здесь я должен категорически сказать, что метод мысленных экспериментов придумал вовсе не Эйнштейн. Мы находим его основания в диалогах Сократа, записанных Платоном.
Далеко не всегда «мысленный эксперимент» даёт истинные сведения или хотя бы как-то полезен. Есть случаи, когда он только лишь запутывает всё.
Но есть и блестящие случаи, когда этот метод позволил установить непререкаемую истину.
Разница в том, как понимает учёный правила использования мысленного эксперимента. Галилей использовал его в совершенстве и получил блестящие знания. Эйнштейн в этой технологии не понял ничего, поэтому он попросту описывал что попало, уверяя, что это и есть – мысленный эксперимент.
Явно следовало бы присудить Эйнштейну «Шнобелевскую премию» за фразу о том, что если ракета движется со скоростью, соизмеримой со скоростью света, то она сокращается по длине, после чего этот якобы учёный заявил, что в этой истине «легко можно убедиться» и что это может сделать любой читатель, достаточно ему лишь приложить линейку к этой ракете. Подобной глупости я не встречал, если честно, даже в сказках «Тысячи и одной ночи»!
Один из «аргументов» Эйнштейна (в его первой работе, где он фактически изложил свою скандальную «теорию» относительности) – требование симметрии. Но это требование не обосновано, не говоря уже о том, что его собственные построения крайне несимметричны.
Для начала. Симметрия или её отсутствие вовсе не является никаким законом природы или физики. Это просто ни на чём всерьёз не основанное персональное желание этого автора, ни более того. Это можно показать и доказать.
Говоря о том, что, например, электродвигатель, в котором ротор вращается под действием тока, можно преобразовать и обратно в электрогенератор, то есть вращать ротор, и тогда по обмоткам потечёт ток, и находя ещё где-то что-то наподобие обратимости кое-каких процессов в природе, Эйнштейн необоснованно назвал это симметрией (правильный термин – обратимость процессов), а затем указал на другие явления, где он странным образом усмотрел «нарушение симметрии» на том лишь основании, что эти процессы не идут в обратном направлении «произвольно», то есть «сами по себе».
Тут ошибка Эйнштейна не очевидна, но после того, как я её укажу, вряд ли у вас найдутся аргументы против моей ремарки. Дело-то в том, что и превращение электродвигателя в электрогенератор не происходит «само по себе». Поэтому указание на то, что какие-то процессы нарушают ошибочно им придуманный «закон симметрии» лишь потому, что обратные процессы не идут сами по себе – это уже огромная ошибка, так как то, что он назвал «сами по себе», то есть без вмешательства сторонних сил, всегда даёт лишь движение в одну сторону, а не в обе одновременно.
А именно. Если на обмотки двигателя подать напряжение, чтобы по ним потёк ток, а к ротору не прикладывать вращающего момента, то это будет двигатель. Если в этом же устройстве вращать ротор, а на обмотки не подавать напряжения, то оно появится как следствие вращения. Если обмотки замкнуть, то по ним потечёт ток. То есть устройство превратится в электрогенератор тока. В первом случае устройство потребляет электрическую мощность и формирует механическую. При этом не вся потребляемая мощность идёт на формирование механической, часть уходит на разогрев. Во втором случае устройство потребляет механическую мощность, формирует электрическую. Не вся механическая мощность преобразуется в электрическую часть уходит на разогрев. В обоих случаях коэффициент полезного действия меньше 100%, но в обоих случаях потребляется один вид энергии, вырабатывается главным образом другой вид, но есть и сопутствующая выработка тепловой энергии. Закон сохранения энергии, конечно, убеждает нас в том, что сумма всех видов энергии не изменяется. Напомню, «самопроизвольно» здесь не происходит ничего. Предположим, что мы одновременно будем и подавать электрическую энергию на обмотки и приводить ротор во вращение. Чем будет в этом случае устройство – электродвигателем или электрогенератором? Ответ очевиден. Если электрическая мощность будет больше, чем механическая с учётом потерь, тогда это будет двигатель; если механическая мощность больше, это будет генератор. Но такой двигатель будет лишь ненамного увеличивать скорость вращения, а такой генератор будет давать лишь небольшое увеличение тока по сравнению к приложенному к нему току. А если эти мощности сравняются, тогда это будет и не двигатель и не генератор, а просто бесполезная вещица, которая потребляет немного механической и немного электрической энергии лишь для того, чтобы преобразовать её в тепло, которое расходуется от вращения, от трения, от протекания тока по обмоткам.
Симметрии в данном случае и в аналогичных случаях нет.
Ещё Эйнштейн рассуждал о сталкивающихся частицах. Наглядно это можно продемонстрировать на биллиардных шарах, а Эйнштейна натолкнуло на эти идеи разглядывание броуновского движения. Он вдруг подумал, что если бы просматривать броуновское движение с конца к началу, то невозможно было бы увидеть нарушение направления движения времени. Например, если бы мы записали картину движения частиц в воде, и показали бы это видео сначала в правильном направлении, а затем в обратном направлении просмотра, то специалист не смог бы отличить, где истинное движение, а где движение в обратную сторону. К слову сказать, броуновское движение – это вовсе не движение частиц от столкновения. Мы видим лишь крупные частицы, а мелкие частицы, которые именно и передают энергию, в микроскоп при этом не видны. Но в целом это можно распространить на столкновение биллиардных шаров, но с очень важной поправкой, которую Эйнштейн не учёл и пренебрёг ей. А именно. Ведь шары-то лишь очень грубо демонстрируют симметрию! Ведь наряду с обменом импульсами при ударе, они ещё часть энергии теряют на наглев (пусть даже и небольшую) от столкновения, а также имеется сила трения, и отнюдь не пренебрежимо малая. Так что если мы запишем на видео движения от столкновений многих биллиардных шаров, то они со временем все остановятся. А если запустим видео в обратном направлении, то увидим, что остановившиеся биллиардные шары приходят в движение, а затем сталкиваются. Симметрии в этом случае тоже нет! В эксперименте с броуновским движением симметрия фальшиво присутствует лишь потому, что источником движения самых мелких частиц является тепло, так что потеря крупными частицами кинетической энергии за счёт перехода её в тепло восполняется передачей этого тепла более мелким частицам, что формирует обратный процесс – преобразования тепловой энергии в кинетическую. Симметрии нет. Время не симметрично, оно протекает в одном направлении, и независимо от нашего согласия с этим фактом или несогласия с ним.
Любопытно, что, согласно Эйнштейну, нет принципиальной разницы между равномерным поступательным движением и покоем. Однако, он не отрицает, что есть разница между вращением и покоем. В природе, между тем, поступательное движение всегда сопровождается соответствующим вращением, чаще – несколькими видами вращения. В чистом виде поступательное движение в природе не встречается, его мы можем указать лишь на небольшом отрезке траектории, в случае, когда ускорением и искривлением траектории можно пренебречь.
Длительно существуют в стационарном состоянии только такие формы движения, которые никак не назовешь поступательными. Это, чаще всего – вращение около какого-либо центра притяжения с одновременным обращением около собственной оси.
Разработанная Эйнштейном теория не даёт оснований приравнять такое движение к покою, однако все его рассуждения построены именно на том, что именно в такой системе не было выявлено отличие движения от покоя.
Следует решить вопрос: отличие не было выявлено в силу принципиальной тождественности такой формы движения покою, или же в силу грубости метода измерения?
В первом случае теория должна строиться именно для такой формы движений.
Во втором случае теория не должна утверждать принципиальной невозможности выявления отличий, а должна лишь основываться на экспериментально установленный факт малого отличия, признавая, что отличие имеет место, то есть покой всё же принципиально отличается от движения такого вида.
Рассмотренный случай – пример далеко не самой грубой из ошибок, совершаемых при «мысленных экспериментах».
Итак, мы видим, сколь недостоверным является этот метод. Удивительно, но этот метод принес желанные плоды: теория относительности приобрела всеобщее признание.
Вершиной его доказательности являются утверждения, что в истинности его прогноза легко убедиться соответствующими измерениями. Любопытно, что обсуждения всего лишь отсутствия перемещения интерферометрической картины в интерферометре Майкельсона легли в основу утверждения о том, что пространство и время – величины, которые воспринимаются субъективно, и в различных системах воспринимаются по-разному.
Опыт Майкельсона был произведён и многократно повторен в неинерциальной системе, не в вакууме, и в нём не было измерения скорости света. Но на основании этого опыта Эйнштейн создал теорию о том, какие законы якобы существуют в природе, и они применимы только к инерциальным системам и только в вакууме, а также он сформулировал постулат об инвариантности скорости света во всех направлениях.
Не удивительно ли? Ставим опыт в одних условиях, и на этом основании делаем вывод для других условий? При этом так называемая «специальная теория относительности», СТО, сформулирована только лишь для инерциальных систем!
Как может теория, справедливая лишь для инерциальных систем объяснять эксперимент, поставленный в не инерциальной системе?
Как может теория, сформулированная только для движения света в вакууме, объяснять эксперимент, где вакуума не было нигде?
Как на основании наблюдений при скоростях движения лаборатории, несоизмеримых со скоростью света, могут быть сделаны выводы о том, что будет с лабораторией, если она будет двигаться со скоростью света?
Всё это – «мысленное творчество» Эйнштейна, которое опирается на ошибочные толкования и необоснованные домыслы. В том числе одно из величайших ошибочных толкований состоит в том, что, допуская, что скорость света (и, следовательно, скорость всех электромагнитных волн и взаимодействий) зависит от скорости лаборатории относительно эфира (ведь именно при таких допущениях был впервые поставлен опыт Майкельсона!), и зная, что любое твёрдое вещество состоит из атомов, удерживаемых на своих местах электромагнитными силами (при этом размеры ядер во столько же раз меньше размеров самого атома, во сколько раз маковое зёрнышко меньше футбольного поля!), авторы этого эксперимента, нем не менее (и совершенно напрасно и ошибочно!) считали, что размеры интерферометра не могут изменяться при его повороте, то есть при изменении его ориентации по отношению к его направлению поступательного движения, то есть при изменении так называемого эфирного ветра! Если эфирный ветер существует, тогда интерферометр, как и любые материальные объекты, не являются независимой мерой!
А что является независимой мерой? Хороший вопрос! Пока что на него ответить сложно. В настоящее время таких мер нет, или мы о них не знаем.
Вернёмся к фундаментальным ошибкам Эйнштейна.
Ранее, до Эйнштейна, ни пространство, ни время вообще не были физическими величинами. Они были величинами математическими.
Эйнштейн этими понятиями пополнил список физических величин, и напрасно.
Длина стержня, интервал времени – это физические величины, но метрика пространства и времени – это величины исключительно математические.
Когда мы говорим «2 х 2 = 4» мы не имеем в виду никаких конкретных величин. Мы подразумеваем лишь математическую меру.
Введя физику в это математическое утверждение, мы только запутаемся.
Например, два арбуза умножить на два – будет четыре арбуза. Так или не так?
Я попрошу на рынке взвесить мне два самых маленьких арбуза, узнаю цену, и потребую, чтобы мне за удвоенную цену дали четыре арбуза, добавив к этим двум ещё два самых больших. Как вы думаете, какой будет ответ продавца?
Правильно. А если мы решим разделить два яблока на два, получим один, но так ли это? Допустим, одно яблоко – это яблоко лучшего сорта, и большое, а другое – яблоко кислое и маленькое. Разделим эти два яблока поровну между двумя детьми. Просто отдать каждому по яблоку – не справедливо. Надо каждое разрезать пополам и дать каждому ребёнку по половине каждого яблока. Две разные конфеты поделить между двумя детьми – тот же результат. Получается, что два разделить на два – это будет не один, а две половины. И что две половины – не то же самое, что одно целое яблоко или одна целая конфета.
Физика – не математика, а математика – не физика.
«2 х 2 = 4» - это МАТЕМАТИКА
Также точно понятия «Время» и «Пространство» - это МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ. А также ФИЛОСОФСКИЕ.
Физика не должна указывать, что такое время, что такое пространство, что такое бесконечность во времени и в пространстве, так как ФИЗИКА В ЭТИХ ВОПРОСАХ НЕКОМПЕТЕНТНА и не может быть компетентна в принципе. Потому что физика – наука экспериментальная. А эксперименты с бесконечностью, со временем и с пространством, физика не умеет делать и никогда не научится, потому что это – не её область компетенции.
Так же точно, как нельзя с помощью молотка исследовать микросхемы. Нельзя с помощью отбойного молотка лечить зубы.
Если мы скажем «2 яблока х 2 = 4 яблока» это будет уже утверждение из области естествознания. Но, как мы видели, оно не всегда точное. По весу, по цене, по вкусовым качествам мы не можем утверждать, что «1 = 1», и, следовательно, вся математика, применительно к реальным объектам, приблизительна.
Утверждение «2 электрона х 2 = 4 электрона» - это утверждение из физики. И пусть они решают, насколько электроны идентичны друг другу.
Но нельзя просто так абстрактное число «2» заменить на конкретных два предмета. Скажем, выше мы не заменяли второй множитель на два предмета. Это очевидная ошибка, мы не делаем это просто потому, что мы привыкли, что не все числа – это результат счёта конкретных материальных объектов.
Иногда числа – это только числа и ничего более. Просто никак нельзя из трактовать чем-то большим, чем числа. Число – это абстрактное понятие, его не всегда допустимо заменять конкретным понятием!
Например, если бы мы попытались выяснить, чему равно «2 яблока х 2 помидора», мы бы совершенно вышли из области естествознания, и нами должен был бы заниматься психоневролог.
Аналогично утверждения: «стержень сохраняет свои размеры в пространстве» и «стержень растягивается в пространстве» оба относятся к физике, но утверждение «стержень растягивается вместе с пространством» выходит за рамки физики.
А физики не должны выходить за рамки физики. Если, конечно, они не стремятся в дурку.
Физика должна иметь дело с реальностью, которая измеряется в пространстве.
Физики обязаны это понимать. Философия – это не их профессия. И математика – тоже.
Пространство – понятие математическое и философское. Пустили туда физиков и получилось то, что получилось. То есть ничего хорошего.
Утверждение об изменение меры реальности выходит за рамки физики.
Сдвинули всё не туда. Надо сдвигать обратно, чтобы стало всё понятно. Потому что когда «непонятно», это не наука, а коллекционирование фактов.
Совершенно также вопрос о том, что такое время, не должен рассматриваться в физике вовсе. Этот вопрос относится к философии.
Итак, пространство – понятие, которое мы мыслим идеальным на основе философии. Это универсальная мера протяжённости, мы мыслим её равномерным во всех направлениях. Не в трёх, а во всех. Трёхмерность пространства возникает по той причине, что всё мыслимое нами пространство мы можем описать тремя координатами и лишь при условии, что мы по-прежнему согласны с тем, что никакой анизотропии в нём нет, то есть во всех направлениях оно строго одинаковое. Только в этом случае нам достаточно трёх координат для описания местоположения любого предмета относительно любого другого. Таким образом, пространство объективно трёхмерно, в том смысле, что его абстрактная идеальный прообраз натягивается на три вектора. Для удобства лучше брать их взаимно ортогональными.
Время – понятие, которое мы мыслим идеальной мерой темпа изменений происходящего вокруг нас. Время мы ощущаем субъективно, но философски мыслим его объективно. Мы убеждаемся, что мы можем субъективно воспринимать время ошибочно (например, когда спим), но некоторые измерительные приборы позволяют нам измерять его более объективно. Но лишь только более объективно, а не абсолютно объективно. Любой измерительный прибор может и должен давать погрешность. Часы-ходики или водяные часы остановятся в условиях невесомости. А при другой силе тяжести (например, на Луне) будут идти неточно. Но мы должны понимать, что это – замедление прибора, а не замедление времени. Тем, кто не понимает этого, физикой заниматься нежелательно было бы. Но кто же им запретит?
Механические часы будут обманывать, если мы их заморозим. Они остановятся. Так как пружина перестанет быть пружиной.
Электрические часы тоже, наверное, при криогенной температуре остановятся, так как батарейка, по-видимому, не будет давать тока.
Существует раздел математики, где изучаются производные по времени. Это же – исключительно теоретическая физика, но не Эйнштейновская. Там время также является идеальной абстракцией, в этих науках со временем поступают лишь как с независимой шкалой отчёта. Этот вид математики отличается от геометрии лишь добавлением времени, если и на правах четвертой координаты, то лишь с оговоркой, что произвольное движение по этой координате возможно только в представлении, но не в реальности.
Никакие измерения не могут в принципе подтвердить изменение темпа хода времени: изменение хода часов, даже если бы таковое обнаружилось, еще не означает тождественное изменение времени. Часы – часы, а время – это время. Это не тождественные понятия.
Часы – это всего лишь прибор для отсчета идентичных событий.
Время непосредственно измеряться не может. Если же время, действительно, вдруг изменило бы темп своего хода, то не нашлось бы устройства, который бы это мог зафиксировать, поскольку время первично по отношению к физическим процессам.
Исключительно в случае, если бы в некотором фрагменте пространства при той же его скорости, что и окружающее пространство, темпы всех процессов одинаково отличались бы от темпов процессов вне этого фрагмента, можно было бы говорить о гипотетическом замедлении или ускорении процессов (но не времени) в этом фрагменте.
Замедление процессов не есть замедление времени.
Его можно было бы описать изменением временного масштаба. В этом случае нельзя было бы достоверно утверждать об изменении хода времени, но, во всяком случае, для этого был бы повод.
Но любопытный факт, наверное, неожиданный для всех моих читателей, состоит в том, что физика в настоящий момент не способна указать достоверно таких фактов.
Таких фактов нет.
Подчеркну: даже если бы такие факты были бы, то они были бы лишь фактами замедления процессов, а не фактами замедления времени. Но таких фактов нет.
Многие оппоненты сейчас начнут утверждать, я попросту некомпетентен, что экспериментально многократно установлено, и так далее и тому подобное.
Но спешу возразить. Это оппоненты некомпетентны. На самом деле то, что принимается за замедление процессов и объявляется замедлением времени – на самом деле есть ЗАМЕДЛЕНИЕ ВОСПРИЯТИЯ этих процессов, а сами процессы ВОВСЕ НЕ ЗАМЕДЛЯЮТСЯ.
Ну если почта последнее письмо от вашего сына доставила через месяц после его предпоследнего письма, не спешите объявлять сына невнимательным. Посмотрите на дату отправки. Посмотрели? Ага! Второе письмо отправлено через неделю, а не через месяц. Так что претензии к почте.
А теперь так.
МЫСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 1.
Ваш сын – космонавт. Он удаляется от вас на ракете со скоростью, равной половине скорости света, т.е. 0,5C. Вы договорились, что каждый час он будет вам высылать сигнал «Всё в порядке».
Первое послание он отправит через час после того, как улетел. (Мы для упрощения рассуждений считаем, что нужная скорость была набрана мгновенно, что, конечно, не так, но для мысленного эксперимента допустимо).
Следовательно, он за этот час пролетит расстояние, равное «0.5 C х 1 час = L».
С расстояния L он отправил первое такое послание. Вы его получили через время, которое потребовалось, во-первых, чтобы ему пролететь это расстояние, то есть этот самый час, во-вторых, чтобы радиосигнал пролетел это расстояние. Оно равно полчаса, так как скорость света быстрее скорости корабля вдвое. Итак, первый сигнал от сына вы получили через полтора часа после его вылета.
Ещё через час он пролетел ещё такое же расстояние. И отправил вам второе послание. Вы получите его через два часа после его вылета, плюс время, которое понадобилось этому сигналу для того, чтобы достичь Земли, то есть ещё час. Итак, второй сигнал придёт через три часа после вылета.
Третий сигнал будет отправлен с расстояния 3L, он отправлен после трёх часов полёта, сигнал летел к вам полтора часа, вы получите его через 4,5 часа после старта. Итак, каждый новый сигнал вы будете получать с интервалами полтора часа. А ваш сын – человек обязательный, вы уверены, что он отправляет сигналы каждый час. Вы можете себе сказать, что у него там на корабле время протекает в полтора раза медленнее, и каждый интервал, который он ощущает, как 1 час, на самом деле по нашим земным меркам – это целых полтора часа. Вот вам якобы экспериментальное доказательство замедления времени.
А на самом деле это – мракобесие. Потому что те простейшие причины, которые тут описаны, это объективная наука, а утверждения о том, что время у космонавта замедляется – неуёмная фантазия. Но фантазия одного человека – это лишь забавно, а когда эта фантазия становится главенствующей идеей в науке – это именно мракобесие.
МЫСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 2.
Ваш сын после десяти часов полёта мгновенно развернулся и полетел обратно с той же скоростью.
За десять часов полёта он посылал вам десять сообщений о том, что у него всё благополучно. Вы получали их 10 раз с интервалами в полтора часа. То есть на протяжении пятнадцати часов с момента старта.
Следующий сигнал он направит с расстояния 9L после одиннадцати часов полёта. Время движения сигнала в пространстве составляет четыре с половиной часа. То есть вы получите этот сигнал через пятнадцать с половиной часов. А предыдущий сигнал вы получили через пятнадцать часов. Получится, что следующий сигнал ваш сын послал вам через полчаса после предыдущего. Что же получилось? Неужели время у нашего космонавта ускорилось вдвое?
Проверим. Следующий сигнал он отправит с расстояния 8L после двенадцати часов полёта. Сигнал будет двигаться к нам четыре часа. То есть мы получим его через шестнадцать часов после старта! Снова получается, что новый сигнал пришёл через полчаса после предыдущего. Кажется, что и вправду время у космонавта ускорилось вдвое?
Так и будет продолжаться. Через девятнадцать часов полёта космонавт направит вам свой девятнадцатый сигнал с расстояния L, который придёт к нам через полчаса после отправки, то есть через девятнадцать с половиной часов. А через двадцать часов он прибудет на Землю и отправит свой последний сигнал, двадцатый. Итак, за двадцать часов он посылал двадцать сигналов, каждый ровно через час. Но пока он улетал, нам казалось, что он всякий новый сигнал высылает с дополнительным запаздыванием на полчаса. А когда он стал к нам приближаться, нам стало казаться, что теперь он каждый новый сигнал посылает раньше, чем следовало, на полчаса. Или, иными словами, запаздывание уменьшается на полчаса. И это мы объяснили то замедлением времени, то ускорением времени. А на самом деле НАМ НЕ ПОКАЗАЛОСЬ, что сигнал сначала запаздывает, а потом запаздывание уменьшается. Это – и правда было именно так. А вот то, что время у космонавта сначала замедляется, а потом ускоряется – это, действительно НАМ ЛИШЬ ПОКАЗАЛОСЬ, и это НЕ ИМЕЕТ НИЧЕГО ОБЩЕГО С ИСТИНОЙ.
А теперь от рассуждений с космическими кораблями перейдём к элементарным частицам.
МЫСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 3.
Допустим, мы наблюдаем за элементарной частицей, время существования которой равно T0. И пусть частица летит со скоростью, на 20% большей, чем скорость света. Не надо меня останавливать, я понимаю, что никто не поверит в такую возможность. Но мы же имеем право помыслить такую ситуацию?
Что мы тогда получим? А мы получим трек от этой частицы, который на 20% длиннее, чем должен был бы, если бы частица летела со скоростью света. Какой вывод мы можем сделать? По-разному. Во-первых, мы можем предположить, что скорость частицы на 20% больше скорости света. Во-вторых, мы можем сделать другой вывод – не правильный – о том, что время жизни частицы было на 20% больше, чем должно было быть, по причине того, что её скорость приблизилась к скорости света. Ну в этом случае частица должна была бы двигаться со скоростью света. Так что не вполне сходится, но мы можем по формулам вычислить, какой должна была бы быть скорость частицы, чтобы при этой скорости и при соответствующем замедлении частица пролетела бы ровно это расстояние.
Обратите внимание вот на что. Сколько бы мы ни ставили экспериментов, которые опровергают предположение, что скорость частицы не может быть больше скорости света, при соответствующем ошибочном понимании его результатов мы будем ОШИБОЧНО понимать эксперимент, который фактически опровергает указанный постулат, ОШИБОЧНО считать его экспериментом, который вновь блестяще подтверждает этот постулат, потому что, как мы ОШИБОЧНО будем считать, никакая другая теория, кроме теории относительности, не даёт объяснения такому удлинению трека частицы. Наш мозг уже настроен на ошибочное восприятие. Мы сначала объявляем это НЕВОЗМОЖНЫМ потому что Эйнштейн запретил, а потом находим ЕДИНСТВЕННОЕ ВЕРНОЕ объяснение этого, тогда как если бы мы не объявляли это невозможным, то ещё более простое объяснение открыло бы нам истину.
А теперь добавьте к этому тот факт, что у Эйнштейна не было и до сих пор ни у кого нет никаких оснований для того, чтобы объявлять скорость света в вакууме придельной скоростью для любых материальных частиц. Мало того, этот постулат многократно опровергался экспериментально. Мало того, достижение частицей скорости, большей, чем скорость света в данной среде, является причиной того, что эта частица начинает испускать высокочастотные электромагнитные колебания, известные как свет. Это явление известно, как «Эффект Черенкова». Но частицы также светятся и в вакууме. И механизм появления этого свечения не известен. А дело в том, что в вакууме частица светится именно тогда, когда она достигает скорости движения большей, чем скорость света. То есть это – просто тот же самый эффект Черенкова, но в вакууме. Современная наука не допускает существования эффекта Черенкова в вакууме потому что Эйнштейн запретил рассматривать скорости частиц, больше, чем скорость света в вакууме.
И все последующие теоретики его слушаются. Не имея на то никаких причин.
Как в анекдоте про разрезание куска мяса.
Одна дама всегда перед тем, как жарить мясо, отрезала от него с двух сторон по пятисантиметровой полоске. А эти полоски потом жарила отдельно. Муж не понимал, почему она так поступает, спросил её, и получил ответ: «Так надо». Наконец, он узнал, что это её мать так научила. Он обратился к тёще, но та ответила то же самое: «Так надо, моя мама тоже так делала». Тогда он позволил по телефону бабушке своей жены, которая, по счастью, была жива и в здравом уме. Она ответила: «Я не знаю, почему эти дуры так делают, у меня таки была маленькая сковородка».
У Эйнштейна была «маленькая сковородка» в том смысле, что он не знал, что делать с преобразованиями Лоренца, когда скорость объекта равна скорости света. Поэтому сначала он написал: «Этот случай мы не рассматриваем». Поначалу имелось в виду, что для этого случая нет понимания, как применять это соотношение при этих условиях. А затем и сам Эйнштейн уверовал, что такая скорость «запрещена». Далее это вылилось в формулировку одного из основных постулатов теории относительности, которую правильнее было бы называть «Гипотеза относительности».
Приведем ПРИМЕР.
Если в некоторой смеси веществ идёт химическая реакция, то по скорости получения конечного продукта мы можем косвенно судить о времени. Если в некотором фрагменте объема помещен катализатор, который ускоряет эту реакцию, то у нас появляется основание утверждать, что в этом месте время идёт быстрее. Однако, это утверждение ошибочное. Быстрее идёт всего лишь только та химическая реакция, скорость которой выбрана для измерения времени. Если вместо химической реакции взять физический процесс или техническое приспособление, механизм, то суть рассуждений не меняется. Можно взять ходики, темп которых определяется силой тяжести, действующей на маятник. Следовательно, темп этих ходиков будет зависеть от силы гравитации, в частности, от их удаленности от центра Земли. В горах ходики будут идти медленнее, в низинах – быстрее. На космическом спутнике они вовсе остановятся, а вблизи поверхности больших планет ускорят свой ход. Означает ли это, что время зависит от гравитации? Конечно, нет. Какой бы механизм или процесс для измерения времени мы ни брали, и какие бы результаты не получали, время остается лишь абстрактной шкалой для отсчета темпов всех остальных событий, событий материального мира. Когда рассуждения ведутся относительно подвижных и неподвижных объектов, следует просто признать, что мы не обладаем столь совершенной методикой для сравнения темпов процессов в этих системах, чтобы говорить об экспериментальном измерении хотя бы изменения темпов реальных событий. Говорить о темпах времени и вовсе не следует.
Утверждения об изменении масштабов времени как было изначально спекулятивным (чисто теоретическим, от английского аналога speculate - размышлять, раздумывать), так спекулятивным и осталось. То же относится к массам тел при релятивистских скоростях.
К идее о том, что масса тела увеличивается, если оно движется с релятивисткой скоростью, это лишь одна из двух возможных гипотез. А вторую гипотезу никто не рассматривал. Она состоит в том, что сила воздействия ослабляется, а масса остаётся той же самой.
Измерить можно импульс движущегося тела, траекторию и тому подобное. Масса непосредственным измерениям не поддается. Вычисления позволяют предположить не только увеличение массы, но и, как альтернативную гипотезу, уменьшение силы. Выбор между двумя возможностями остается спекулятивным занятием.
Обычно ученого, пришедшего на основе размышлений к некоторой теории, то есть предубежденного, переубедить можно лишь в том случае, если следствия теории непосредственно опровергаются экспериментом, то есть с точностью до проверяемых математических соотношений. Утверждения же об изменении темпа времени при допущении изменения и других величин – пространства, массы и т.д. – остается принципиально неопровержимым, как, впрочем, и не доказуемым. В этом и сила, и вредоносность спекулятивных теорий, построенных на верных математических соотношениях для физических законов.
Впрочем, и до Эйнштейна метод мысленных экспериментов широко применялся в науке, и довольно часто приводил к абсурду, который не замечали эти мыслители, а иногда, как это ни странно, к верным заключениям (хотя и не верным путем). Но были и совершенно верные способы рассуждения, дающие совершенно несомненные и истинные знания.
ОШИБОЧНОЕ РАССУЖДЕНИЕ С ОШИБОЧНЫМ РЕЗУЛЬТАТОМ
В 1878 г. Максвелл предложил эксперимент с целью обнаружения эфирного ветра, который впоследствии привел к постановке опыта Майкельсона [1]. Рассматривается вагон длиной 2l, движущийся с постоянной скоростью v относительно абсолютно неподвижной системы отсчета, в которой скорость света во всех направлениях одинакова и равна c. В середине вагона помещен источник света. Если скорость света в эфире равна c, то скорость света в прямом направлении равна c1=c-v, а в противоположном c2 = c-v. Поэтому свет должен прийти к передней и задней стенкам в разные моменты времени. Выводится величина запаздывания одного луча по сравнению с другим, равная 2lv / (c^2-v^2), откуда, якобы, можно определить скорость вагона относительно среды. Это рассуждение Максвелла ошибочно. Измерения одновременности событий в удаленных точках пространства невозможны вследствие конечной скорости передачи информации. Приведение информации в единую точку может быть выполнено не быстрее, чем с помощью света. Если точка совмещения находится также в центре вагона, то оказывается, что эфирный ветер не нарушает одновременности поступления отклика от задней стенки вагона, и от передней стенки. В обоих случаях время до поступления отклика равно 2l / (c^2-v^2), поэтому интерферометр с равными параллельными или встречно направленными плечами не выявит ЭВ экспериментально при v << c.
БЕЗОШИБОЧНОЕ РАССУЖДЕНИЕ, ПРИВОДЯЩЕЕ К ВЕРНОМУ РЕЗУЛЬТАТУ
Любопытно, что Галилей, который широко использовал «мысленный эксперимент», безошибочно рассуждая, он вывел всё же правильный закон падения тел в вакууме.
Во-первых, нам понадобится понятие «Дилемма». То есть такой факт, который может быть объяснён двумя взаимно исключающими гипотезами. Они и представляют собой дилемму. То есть либо одно, либо другое.
Итак, Галилей понимал, что вначале все тела падают с одной скоростью. Это он установил экспериментально. Затем он заметил, что ускоряются тела по-разному. И он понял, что причиной этого является сопротивление воздуха. Он задумался над тем, как бы падали тела, если бы воздуха не было. Ускорение в этих условиях он назвал ускорением свободного падения. Понятно, что форма тела оказывает влияние на сопротивление воздуху, но в пустоте форма не имеет никакого значения. Следовательно, скорость и ускорение связаны только с массой. Первоначально скорость падения равна нулю, в самый первый момент. То есть падение происходит под действием силы тяжести, так что самое важное – как отличаются ускорения. Естественно было предположить, что чем больше масса тела, тем больше ускорение.
Фактически можно было бы выдвигать три гипотезы: что время падения предмета с той же высоты в вакууме увеличивается с увеличением массы, что оно не зависит от массы, или что оно с массой уменьшается. Последнее предположение, конечно, никто не выдвигал, оно опровергается экспериментами. Но в целом третье и первое предположение можно обобщённо сформулировать как гипотезу о зависимости времени падения от массы. Так что всё-таки мы имеем именно дилемму. Опровергнув одно предположение, мы докажем противоположное.
Галилей рассуждал следующим образом: если тела с разными массами получают различные ускорения, то, соединив их, получим парадокс: с одной стороны, более лёгкое тело должно тормозить более тяжелое, а с другой стороны, суммарная масса увеличится, значит и скорость должна увеличиться. Парадокса нет только в случае, если ускорение не зависит от массы.
Это блестящий пример, когда «мысленный эксперимент» даёт фактические новые физические знания. Стоит ли говорить, что в настоящее время это подтверждено и экспериментально? Ведь имеется возможность создания устройств, где груз падает в вакууме, а его скорость и ускорение измеряются с высочайшей точностью лазерными измерителями. И такие приборы многократно созданы и успешно применяются для измерения гравитационных сил в разных точках на поверхности Земли, на разных высотах и над разными пластами земной коры.
Немногие эксперименты Галилея проводились, кроме того, не в вакууме, а на воздухе. Достоверно известно, что скорость падения различных тел в воздухе различная, поскольку зависит от равновесия сил тяжести и силы сопротивления воздуху. На этом принципе построен парашют. Интересно, что задолго до Галилея (1564–1642) был изобретен парашют Леонардо да Винчи (1452 – 1519) [4], демонстрирующий неравенство ускорений падения в воздушной среде (т.е. несвободного падения). К сожалению, это гениальное использование метода мысленного эксперимента, в современных учебниках физики не описывается. Во всяком случае, когда мы обучались, такого там не было. Зато я помню картинку, на которой показан Галилей, бросающий шарики с Пизанской башни.
НЕКОТРЫЕ МЫСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ 20 ВЕКА
Обсуждая критику теории Лоренца, Эренфест, ошибочно отождествляет теоретическое объяснение и доказательство [2]. Объяснение предположительно указывает на механизм. Доказательства в теориях естествознания невозможны, а всякая теория – временна. Теоретически нельзя доказать даже справедливость законов Ньютона, включая случай, когда достоверно скоростью распространения силовых воздействий можно пренебречь. Эти законы, выведенные эмпирически, от этого не теряют своей истинности.
Сама убежденность, что логическое рассуждение может служить доказательством соблюдения некоторого закона в реальности, основана лишь на опыте. Это убеждение нельзя доказать. Следовательно, нельзя доказать и всё остальное в отношении реального мира и физических законов лишь на основе логики. Наше мышление доверяет логике, но не логика доказывает доказательность логики.
Логика требует ограниченного перечня аксиом и правил, и способна построить ряд следствий, и даже целую картину мира, на основе лишь этого перечня. Такова геометрия.
Но физика в настоящее время не может ограничиться определенным набором аксиом.
Логика может позволить опровергнуть ложные аксиомы, выводя из них противоречивое следствие, но физика самостоятельно не может решить, что есть противоречие, а что противоречием не является. В этом случае логика бессильна.
Аксиоматика физики с привлечением логики приводит к выводу, что атомы должны излучать электромагнитную энергию, следовательно, электроны должны терять энергию, и со временем обязаны упасть на ядро. Но этого не происходит. Приходится на нынешнем этапе физики дополнять ее аксиоматику постулатом о квантовой природе энергии, который пока еще не выводится из остальных постулатов и противоречит классической механике в целом.
Противоположный пример: парадокс близнецов – это уже противоречие. Логика обязана запретить одну из аксиом, послуживших основанием для такого заключения. Но в современной физике исходные аксиомы не запрещаются, хотя парадокса близнецов никто не наблюдал в реальности, и он должен был бы наблюдаться, если бы это не было заблуждением.
Сам по себе парадокс близнецов – это опровержение теории относительности, как и другие её парадоксы.
Но если мы будем, получив парадокс, вместо того, чтобы отвергать исходные посылки (в данном случае постулаты Эйнштейна), просто пожимать плечами и говорить, что это противоречие лишь кажущееся (как это приучил всех делать Эйнштейн), тогда нам надо, как минимум, понимать, что мы добровольно отказались от использования одного из эффективных инструментариев науки, тяжеловесных и предельно убедительных, преднамеренно сломали его и даже, если быть точным, уронили его себе на ногу.
Физики забывают, что для наблюдения парадокса близнецов нет необходимости говорить о слишком больших скоростях движения. Достаточно утверждать о большой длительности движения. Поскольку мир существует бесконечно долго, и отдельные его компоненты движутся с различными скоростями, в возрасте этих компонент должны накапливаться разницы. Все звёзды и планеты движутся с различными скоростями, мы, следовательно, должны говорить о различных темпах времени на всех на них, однако мы этого не делаем, оставаясь интуитивно на традиционных представлениях о времени.
ВАЖНО: Все мы интуитивно считаем время универсальным во всём пространстве, во всей Вселенной, и в микромире, и в макромире. А приняв теорию относительности, мы должны были бы фактически для каждого движущегося объекта вводить собственное время, а поскольку всё движется, то должно было бы даже в любой ограниченной в пространстве системе существовать бесконечное множество подсистем со множеством собственных шкал времени, у каждого атома, у каждого электрона должно было бы быть своё собственное время.
Расстояние до астрономических объектов мы также исчисляем в предположении, что мы покоимся. Таким образом, существующую теорию следует признать весьма странной.
Вместе с тем, сам Эйнштейн утверждал, что все системы отсчёта равноправны. В специальной теории относительности он утверждал, что равноправны все инерциальные системы и только. А в общей теории относительности он старался сделать такой переход, чтобы и для не инерциальных систем появилось такое же равноправие но с оговоркой, что движение системы можно заменить на соответствующую силу и соответствующее искривление пространства.
Ну вот вам пример. Ведь Земля – не инерциальная система. И очень даже! Во-первых, она движется по круговой орбите. Во-вторых, она вращается. И при этом ведь опыт Майкельсона поставлен именно на поверхности Земли. То есть даже если бы специальная теория относительности была верна, это никак не объясняет результатов опыта Майкельсона. То есть для чего она создана, для этого она как раз и неприменима.
А общую теорию относительности не приняли даже многие релятивисты. Бриллюэн откровенно называл её теорией, построенной на песке.
На шатком основании общей теории относительности гелиоцентрическая система, согласно Эйнштейну, ничуть не лучше геоцентрической системы. Я это не придумал, это есть у него. Поэтому многие её и не приняли. Ведь получается, что переход от Птолемея к Копернику и Галилею не особо-то обоснован.
Тем самым Эйнштейн совершил огромный шаг назад по отношению к Галилею.
Сложилась эта странная система мировоззрений такой странной именно во многом благодаря методу «мысленных экспериментов» в извращённом понимании Эйнштейна.
Почему извращённом?
Потому что все учёные на протяжении двух тысяч лет считали так: «Берём одну из двух гипотез, образующих полную дилемму, выводим из неё следствие; если оно получается абсурдным, следовательно, исходная гипотеза ошибочна, а оставшаяся – верна». Разумеется, дилемма не предполагает наличия третьего варианта или какого-либо синтеза этих двух гипотез.
Мысленный эксперимент работает лишь при следующих условия.
Во-первых, проверяется только дилемма. То есть третьего варианта нет.
Во-вторых, мы отказываемся принимать такой результат, что одна гипотеза частично верна, а частично ошибочна, и другая гипотеза частично верна, а частично ошибочна. То есть мы отказываемся от синтеза или от дуализма. В любом случае. Иначе мысленный эксперимент не имеет смысла.
В-третьих, если мы назвали результат абсурдным, мы это сделали не произвольно, а на основании несомненных фактов, противоречащих такому результату. Понятие «абсурд» не является субъективным, оно должно быть объективным. То есть мы никогда не будем пытаться убедить кого-либо, что абсурда нет, что он лишь кажущийся, и так далее. И мы не будем пытаться убедить кого-то отказаться от «здравого смысла», что как раз и является попыткой объявить абсурд не абсурдом.
В-четвёртых, мы можем сколько угодно проверять логику, которая привела к этому абсурду. Если она не содержит ошибок, то как бы нам ни жаль расставаться с исходной гипотезой, с ней всё-таки придётся расстаться.
А теперь сравните с тем, как толкует понятие «Мысленный эксперимент» Альберт Эйнштейн.
Во-первых, все исходные посылки он считает абсолютно верными в любом случае, не допуская никаких иных вариантов. Даже вопреки тому, что они всё же есть и они ему известны.
Во-вторых, этот «мысленный эксперимент» он делает не для того, чтобы проверить исходные посылки, а для того, чтобы расширить сферу своих утверждений. То есть ввести в официальную науку что-то помимо фактов на правах достоверных фактов.
В-третьих, если он получает абсурд, тогда он использует это не для того, чтобы пересмотреть исходные посылки, а для того, чтобы лишний раз заявить своим читателям, оппонентам и фанатам, что им уже давно пора отказаться от такого смехотворного понятия, как «здравый смысл». Что им следует руководствоваться тезисом «Верую, ибо абсурдно». Что истинная физика и любая новая теория обязательно отвергается традиционным разумом, и поэтому просто следует отказаться от традиционного мышления, иначе вы будете объявлены антирелятивистом, что тождественно термину «ретроград», или, если хотите, «глупец», «профан», «неуч», короче, косно мыслящий закосневший отсталый невежда, нелепо цепляющийся за какой-то там странный «здравый смысл».
То есть на самом деле его «мысленные эксперименты» - это вовсе не они. Это попытка решения задачи при несомненной убеждённости в исходных гипотезах и методах, и при желании во что бы то ни стало принять результат, каким бы он ни был. Это отдаёт чем-то ученическим. Так поступают студенты, которые хотят получить достойную оценку на экзамене. Бывают такие студенты, которые, понимая, что не знают предмета, надеются убедить преподавателя, что в задачнике ошибка, а их рассуждения и вычисления совершенно точные. Им в голову не приходит, что экзаменатор владеет теорией и практикой, и может сам решить задачу и убедиться, что в задачнике ошибки нет, что ответ в задачнике правильный, а студент ошибается. Экзаменатор даже может указать конкретно то место, где допущена ошибка. Но студент продолжает спорить, потому что у него просто такой характер, такая позиция и такие цели. Стоит ли снисходить до него и препираться? Вряд ли.
Мы просто ответим этому двоечнику: «Альберт, изучайте теорию применения мысленного эксперимента, изучайте логику, и поймите, наука не может отказаться от здравого смысла, потому что тогда это будет не наука, а религия».
Получая такой абсурд, с которым Эйнштейн и сам не готов был согласиться, он всё же предпочитал принять абсурд, недели отказаться от своей теории.
Так было с трактовкой закона Хаббла. Сам закон Хаббла никто не отрицает. Действительно, в свете звёзд имеются сдвиги спектра излучения в красную область. Но как всегда можно построить несколько гипотез. Одна гипотеза состоит в том, что Вселенная расширяется. Эта гипотеза постоянно трещит по швам с новыми фактами, но её латают и используют дальше. Вторая гипотеза – не только проще, но она и логична. А логика – родная сестра науки. Науки без логики существовать не может. Вторая гипотеза в том, что частота света по мере его распространения в межзвёздном пространстве несколько уменьшается. Только и всего. Это называется дисперсией, этот факт известен научно. Но почему-то считается, что дисперсии света в космическом пространстве быть не может. А почему, собственно? Потому что дескать там вакуум. А кто это доказал, что там вакуум? Никто! Напротив, известно достоверно, что там не вакуум. А межзвёздный газ. Между прочим, даже «вакуум» - это не абсолютная пустота, а определённый уровень разреженности газа. Но если сравнить размеры атмосферы Земли с расстоянием от Земли до ближайшей звезды, то понятно будет, что свет будет встречать на своём пути молекулы газа в достаточно большом количестве даже если межзвёздный газ чрезвычайно разрежен.
Толщина земной атмосферы 3 000 километров.
Расстояние до ближайшей звезды 40 000 000 000 000 км.
До самой дальней звезды – 9 миллиардов световых лет. Это надо умножить на 9,461 и на 10 в двенадцатой степени, чтобы получить в километрах. То есть около 85 на десять в восемнадцатой степени.
В одном кубическом сантиметре воздуха при нормальных условиях содержится около 2,7 умножить на 10 в девятнадцатой степени молекул.
В одном кубометре межзвёздного газа содержится от одного до нескольких тысяч молекул газа. А в скоплениях – до нескольких миллионов.
По всему выходит, что на пути света от звезды до нас этот свет встретит достаточно молекул газа, чтобы они повлияли на его частоту через эффект дисперсии.
Так что предположение о дисперсии – не просто фантазия, это научный факт! Свет звёзд искажается, проходя сквозь большое количество молекул. И приобретает красное смещение. Вселенная НЕ РАСШИРЯЕТСЯ.
Эйнштейн никак не мог сначала согласиться, что Вселенная расширяется. Но ещё труднее ему было отказаться от постулата, что скорость света в вакууме постоянна, также от убеждения, что межзвёздный газ без потери точности можно и должно считать вакуумом, и от квантовой теории света. А квантовая теория НЕ ДОПУСКАЕТ изменения частоты света при прохождении через атом. Ведь если свет состоит из фотонов, из частиц, и если эти частицы неделимые, тогда мощность света – это просто количество фотонов в данном пучке в единицу времени. Так что если хотя бы сколько-то фотонов до нас доходит, тогда они должны нести ровно ту энергию, которой обладали в момент излучения. Такая вот фантастическая теория передачи энергии без потерь. Если это не глупость, тогда мало что можно называть глупостью. Но эта глупость вписана в теорию физики.
И получается, что вселенная без каких-либо причин расширяется! Да ещё с ускорением!
Для того, чтобы и эту глупость объяснить, придумали гипотетическую «тёмную материю», которая окружает якобы нас со всех сторон и растягивает вещество к себе.
Ну, во-первых, таким вот способом мы снова оказались в центре мироздания.
Во-вторых, огромные массы материи, равномерно распределённые вокруг нас, не создадут растягивающей гравитационной силы, так как сумма сил гравитации от этих масс будет равна нулю.
В-третьих, ведь дисперсия-то никуда не делась, она просто обязана существовать! А если мы дисперсию признаем, тогда не нужны никакие дополнительные объяснения эффекта Хаббла.
Но Эйнштейн наконец принял поздравления от религиозных теоретиков первотолчка и подставил свою голову под лавры своих религиозных фанатов, которые только и искали способа примерить религию с физикой. Им удалось больше, чем они хотели. Они хотели только, чтобы наука не слишком сильно опровергала религию, а добились они того, что религия окончательно подмяла под себя науку. То есть наука стала служанкой религии.
Современная космология причудливым образом сочетает в себе фактические данные астрономии и спекулятивные утверждения теории относительности. Никаких экспериментальных сведений о расширении вселенной, как и о «черных дырах» наука не знает, однако, оперирует этими понятиями так, как будто это – установленная реальность космического мира.
То же самое относится к экстраполяциям и прогнозам в далекое прошлое и в далекое будущее Вселенной, а также к обсуждению её конечных размеров и границ. Ничего из этого бреда не следует и не может следовать из наблюдений и экспериментов. Однако астрономия приняла эти гипотезы на основании их, казалось бы, исключительной достоверности.
Любопытно, что астрономия не берёт на себя труд скорректировать неверные посылки в теоретической физике относительно широко исследованных астрономических объектов, таких, как Солнце [3]. Физика же не интересуется сведениями о Солнце, хотя и считает важнейшим доказательством теории относительности именно экспериментально наблюдение «гравитационных линз», связанное именно с Солнцем. Если бы ученые из этих двух родственных наук обменялись своим мнением о том, что собой представляет Солнце, они бы обнаружили очень резкое отличие этих представлений.
При этом астрономы полностью восприняли утверждения физиков о «черных дырах». Если бы они проверили достоверность метода «мысленного эксперимента» на таком относительно простом и доступном для исследования объекте, как Солнце, они бы уяснили, что физикам в этом вопросе доверять нельзя. Релятивисты вслед за Эйнштейном рассматривают Солнце как раскаленный шар, окруженный вакуумом, на основании чего заключают, что отклонение звездного света вблизи поверхности Солнца – это убедительное доказательство взаимодействия света с гравитационным полем, поскольку, якобы, ничем иным это отклонение света объяснить нельзя. Астрономы же достоверно знают, что Солнце окружено раскаленными прозрачными газами, называемыми Солнечной короной, которые на основании правил линейной оптики дают тот же эффект без привлечения гравитационных объяснений.
Вспоминается герой рассказа Марка Твена «Как я редактировал сельскохозяйственную газету», который советовал своим читателям для сбора брюквы просить залезть «на это дерево» мальчика, который бы его потряс его ветви. Читатель возразил горе-редактору «Брюква не растёт на дереве!». Надо было бы и астрономам пояснить релятивистам: «Солнце не окружено вакуумом!» Быть может, многое после этого встало бы на свои места.
Вывод, который можно из этого сделать: мысленный эксперимент должен опираться на достоверные знания (кроме тех гипотез, который проверяются этим экспериментом). Кроме того, логика таких рассуждений должна быть безошибочной, а получение парадокса должно трактоваться как опровержение одной из посылок.
НАУЧНОСТЬ ГИПОТЕЗЫ, КОТОРАЯ ПОДЛЕЖИТ ПРОВЕРКЕ
Необходимое, но не достаточное условие истинности теории состоит в том, чтобы её законы экспериментально не опровергались. Но таким свойством могут обладать несколько теорий одновременно, даже если они исключают друг друга. Кроме того, часто эксперимент содержит ошибки, либо ошибочно трактуется. Например, наблюдая трек частицы, длина которого превышает произведение скорости света на время жизни этой частицы, можно сделать одно из следующих заключений:
1. Считать, что экспериментально доказано изменение времени при движении с релятивистскими скоростями (полагая несомненным невозможность движения частицы со скоростью, превышающей скорость света).
2. Считать, что экспериментально доказана возможность движения частицы со скоростью, большей скорости света (полагая невозможным изменения темпа времени в какой-либо системе).
Аналогично, рассматривая эффект Хаббла, можно заключить, что:
1. Вселенная расширяется (полагая несомненным постоянство скорости и частоты колебаний света во времени и в пространстве),
2. Скорость света либо частота его колебаний по мере распространения во времени и в пространстве уменьшаются (полагая несомненным относительное постоянство геометрических размеров вселенной в пространстве); при этом возможен выбор между постоянством частоты и постоянством скорости распространения света.
Таким образом, одни и те же эксперименты дают козыри в руки апологетов взаимоисключающих, диаметрально противоположных теорий.
Критерий научности сформулировать сложно. Однако, мы можем предположить, что чем проще предположение, приводящее к объяснению феномена, для которого строится теория, тем больше шансов у этого предположения быть истинным.
Простота в данном случае не сводится к простоте формулировки. Формулировка «Господь так положил» является самой простой, но это объяснение следует признать наиболее сложным. Чем меньше фундаментальных понятий пересматривается в гипотезе, тем лучше, просто потому, что в идеале гипотеза вовсе не должна затрагивать фундаментальных понятий. Целесообразно искать объяснение среди тех понятий, величин и законов, которые уже имеются в теории данного явления. Например, объяснить радугу присутствием красителя в небе было бы просто по формулировке, но сложно по гипотезе. Напротив, объяснение преломлением солнечного света в каплях воды было бы, возможно, более сложно по формулировке, но более простым по сути: мы достоверно знаем, что в воздухе имеется вода и солнечный свет, предположение же о наличии красителя – искусственно вносимое.
Поэтому в рассмотренных примерах допущения под номером 2 о сверхсветовых скоростях частицы и о затухании фазовой скорости света в пространстве является более простой и естественной гипотезой, которая не затрагивает понятий времени и пространства. Объяснения же под номерами 1 через изменение времени и через расширение пространства и Вселенной – сложные, чрезмерно искусственные, маловероятные, и поэтому – не научные.
ОШИБКИ В ТРАКТОВКЕ ОПЫТА МАЙКЕЛЬСОНА
В трактовке опыта Майкельсона ошибочно был сделан прогноз о том, каким образом движение интерферометра в светоносной среде скажется на фазовой скорости света внутри него.
Разберём простой пример. Пусть на поверхности покоящейся жидкости расположен источник вертикальных колебаний, создающий волну, которая распространяется во все стороны с одинаковой скоростью V. Не зависимо от того, зависит ли скорость распространения волны от частоты колебаний, можно утверждать, что плоская волна от линейного источника, колеблющегося с такой же частотой и амплитудой, будет распространяться в направлении, перпендикулярной поверхности этого источника с той же скоростью V. Этот результат легко получается с помощью принципа Гюйгенса. Теперь поместим два взаимно ортогональных линейных источника колебаний, чтобы получить два плоских волновых фронта, распространяющихся взаимно ортогонально. Что будет с волной? Если справедлив принцип суперпозиции, то в месте пересечения двух плоских волн будет иметь место интерференция. Тогда горбы и впадины волны в зоне интерференции будут перемещаться со скоростью, большей в корень из двух, в направлении биссектрисы угла между направлениями распространения отдельных компонент этих волн. Можно возразить, что в этом случае на силы поверхностного натяжения будут воздействовать увеличенная амплитуда колебаний, и в случае имеющейся зависимости скорости распространения волны от сил поверхностного натяжения скорость этих горбов и впадин может быть иной. Но эта оговорка может быть справедлива лишь к модельной среде и к поверхностным волнам. Нет сомнений, что для света при подобных аналогиях должен быть справедлив принцип суперпозиции, поскольку принцип суперпозиции света наблюдается всегда и без ограничений на его мощность. Итак, мы убедились, что фазовая скорость волны может быть в корень из двух больше, чем скорость распространения фронта сферической волны. Предположим теперь, что плоская волна отражается от плоского зеркала. На поверхностных волнах эту ситуацию смоделировать не так легко. Необходимо понять, что волна отталкивается от зеркала подобно тому, как при упругих столкновениях отталкивается шар от препятствия. Если препятствие перемещается, то угол отражения изменится. Препятствие как бы дополнительно сообщает шару кинетическую энергию. Если луч света отражается от движущегося зеркала, можно предположить в силу аналогичного механизма, что и отраженный луч будет несколько «отталкиваться» от отражающей поверхности. Движение зеркала создает дополнительную фазовую скорость. Для световых явлений это можно объяснить через эффект Доплера. Суть явления состоит в том, что отраженный луч изменит не только направление перемещения, но и свою фазовую скорость. Поскольку зеркало движется в определенном направлении, можно фазовую скорость света разложить на две компоненты: параллельную и ортогональную по отношению к движению зеркала. Ортогональная компонента должна сохранить свое значение без изменения, лишь поменяв знак после отражения, а параллельная компонента должна приобрести дополнительное значение.
В рамках таких рассуждений можно сделать заключение, что движение интерферометра Майкельсона способствует изменению фазовых скоростей света, если рассматривать эти скорости в неподвижной системе координат. Это приводит к тому, что интерференционная картина, получаемая при совмещении пучков, прошедших два ортогональных плеча интерферометра, не изменяет своего вида при изменении скорости интерферометра относительно среды, если источник света также движется. Если скорость источника не равна скорости интерферометра и меняется (как это получается в случае использования света от звезды), то должна быть учтена разница частот в излучения вследствие доплеровского эффекта, порождаемого движением источника света по отношению к интерферометру. Движение интерферометра по отношению к источнику света, безусловно, всегда должно выявляться экспериментально, что и происходит. Движение же лаборатории по отношению к среде, к «эфиру», таким образом, не выявляется, поскольку и не должно выявляться в рассмотренном эффекте.
СУДЬБА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ОБЪЯСНЕНИЙ ОПЫТА МАЙКЕЛЬСОНА
Опыт Майкельсона может быть объяснен на основании гипотезы Ритца. Это объяснение официальная наука отвергла. Опыт Майкельсона может быть также объяснен с помощью гипотезы Лоренца, также отвергнутой официальной наукой. Подчеркнем, что любая из этих гипотез, во-первых, абсолютно достаточна, во-вторых, не приводит к очевидным противоречиям, в-третьих, логична. Гипотеза Ритца основана на корпускулярной теории света, но она и не противоречит волновой теории. Гипотеза Лоренца основана на волновой теории света.
Спрашивается: надо ли объединять две гипотезы в одну, если любая из них достаточна для объяснения? При этом следует учесть, что эти две гипотезы не могут быть объединены в одну без того, чтобы не создать целый веер противоречивых следствий.
Но, если вдуматься, именно это совершил Эйнштейн, создав теорию относительности.
Действительно, достаточно вслед за Ритцем предположить, что скорость света зависит от источника света, и результат опыта Майкельсона перестает быть удивительным: напротив, он становится естественным. Корпускулярная теория света должна, казалось бы, привести единственно к этой гипотезе. В этом случае скорость света не изменяется при движении лаборатории вместе с источником, что соответствует экспериментам: движения Земли не позволили себя выявить при измерениях скорости света. Убедительных оснований для отказа от гипотезы Ритца наукой до сих пор не приведено, а те основания, которые приводились, давно сняты, поскольку опровергнуты. Корпускулярная теория света принята официально (точнее – двойственная природа, которая включает и корпускулярную). Но ведь гипотеза Ритца должна, несомненно, следовать из корпускулярных свойств света. Для того, чтобы меня не считали апологетом теории Ритца, уточню здесь же лишь одно: предположение Ритца должно быть справедливо не по отношению к скорости распространения волнового фронта, который реально в экспериментах не измеряется, а выполняется применительно к фазовой скорости, которая именно и ответственна за интерферометрические картины, которые исследуются в опыте Майкельсона. Иными словами, Ритц был прав, но не в отношении скорости распространения, а в отношении фазовой скорости. Отличие мы поясним позже. Здесь же только зафиксируем факт: гипотеза Ритца не противоречит никаким реальным экспериментам, согласуется с принятой корпускулярной теорией света, и самодостаточна для объяснения опыта Майкельсона. Принятие этой гипотезы снимает все релятивистские эффекты и построения с изменениями масштабов тел и темпа времени, это внутренне не противоречивая гипотеза, не приводящая к парадоксам. Можно показать, что принятие теории относительности частично возвращает гипотезу Ритца. Действительно, согласно этой теории, скорость света в системе отсчета, связанной с источником, всегда оказывается постоянной, то есть можно говорить о том, что скорость источника влияет на скорость света. Это скрытое согласие с гипотезой Ритца делает приемлемой квантовую теорию света, то есть теорию истечения вещества (фотонов) с определенной скоростью относительно источника.
Приблизительно то же самое можно сказать и о теории Лоренца, с оговоркой, что она не требует принятия гипотезы Ритца, и даже исключает её. Теория Лоренца предполагает независимость скорости света от скорости источника и приемника, а постоянство ее только относительно некоторой покоящейся среды – эфира (позднее – эфир получил название вакуума с сохранением почти всех его свойств, за исключением определенной скорости). Лоренц предположил сокращение тел вследствие их движения относительно эфира. Он вывел и коэффициент сокращения, обеспечивающий совпадение результатов опыта Майкельсона в подвижной и в покоящейся относительно эфира лаборатории. Теория Лоренца самодостаточна для объяснения опыта Майкельсона, она логически обоснована весьма сильно, она не может быть опровергнута экспериментами, и она не приводит к парадоксам. Мало того, некоторые эффекты, обнаруженные впоследствии, хорошо объясняются с позиции этой теории. Сокращение тел может быть объяснено тем, что тела состоят из атомов и электронов, удерживаемых на орбитах электромагнитными полями. Если скорость распространения полей меняется вследствие движения лаборатории в эфире, то и геометрические размеры всех элементов лаборатории имеют право измениться, поскольку они определятся размерами кристаллических решеток в молекулах, то есть могут зависеть от скорости распространения поля в среде. Теория Лоренца хорошо согласуется с чисто волновой теорией света. Нельзя сказать, что Эйнштейн опроверг эту теорию, противопоставил ей что-либо иное. Согласно теории относительности, геометрические размеры тел также должны изменяться по, казалось бы, тем же самым соотношениям. Однако детальный анализ показывает, что преобразования, используемые Эйнштейном, не являются преобразованиями Лоренца. Действительно, Лоренц предполагал наличие единственной покоящейся системы отсчета, не зависимо от того, известен ли нам метод отличия её от движущихся систем, или не известен. Следовательно, при переходе из одной системы в другую в одном случае время может замедлиться, а в другом – ускориться, в зависимости от того, которая из систем движется с большей скоростью относительно неподвижного эфира. Кроме того, такие переходы нельзя делать бесконечно.
ЕЩЁ ОДИН МЫСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ?
Вообразим себе одну покоящуюся систему номер 0. Пусть относительно нее система номер 1 движется со скоростью V в направлении X. Пусть относительно системы номер 1 системы номер 2 также движется со скоростью V в том же направлении. Пусть таких систем существует неограниченное множество, и выполняется правило: система номер N+1 движется относительно системы номер N со скоростью V в направлении X. В этом случае для теории Лоренца мы могли бы утверждать, что, находясь в покоящейся системе, мы бы определили скорость системы номер N как NV. В частности, если бы был справедлив запрет на движение со скоростью v = c, то можно было бы в качестве следствия для любого V указать последнюю систему, для которой еще возможно выполнение оговоренного условия. В системах с большим номером, согласно теории Лоренца, длины претерпевали бы большее сокращение, а ход времени – большее замедление. При переходе из системы с большим номером в систему с меньшим номером, следовательно, имело бы место увеличение размеров и убыстрение хода времени. Эта же картина с позиций теории относительности качественно меняется. Согласно представлениям Эйнштейна, ограничение на скорость вовсе не вызывает ограничения на количество таких систем: все системы могут двигаться так, как описано выше, и при этом количество систем может быть бесконечным. Переход из системы с большим номером в систему с меньшим номером, согласно теории относительности, ничем не отличается от обратного перехода. Поэтому в каждом случае должно иметь место сокращение длины и замедление времени. Остается непонятным, почему именно сокращение и замедление? Почему не наоборот? Увеличение размеров и ускорение времени дает точно тот же результат! Именно невозможность отличить сокращение и удлинение изнутри этих систем лежит у Лоренца в основе созданной картины. Но у Лоренца она логична: существует покоящаяся система. Невозможность отличия относится по Лоренцу только к движущимся системам, а объективно можно выделить и указать, какие из систем сокращаются больше, а какие меньше, и, следовательно, при переходе из каких систем в какие имеет место сокращение и замедление, а в каких – удлинение и ускорение. Эйнштейн построил теорию, согласно которой при переходе из системы в систему имеют место сокращения и замедления (и увеличение массы). Можно построит аналогичную теорию, согласно которой имеет место удлинение и ускорение (и уменьшение массы). На каком основании можно было бы отдать предпочтение одной из этих теорий перед другой? Только лишь на том основании, что не ясно, почему бы движение вызывало удлинение, ускорение и снижение массы? Но ведь точно также не ясно, почему бы оно вызывало обратные изменения. По Лоренцу как раз совершенно понятно, что движение в среде, в эфире, вызывает замедление достижения волнами тех же расстояний. Отсюда логически вытекает предположение, что условия равновесия электромагнитных систем нарушатся. Из этого следует, что размеры могут измениться: именно уменьшится. Из этого следует и всё остальное. По Лоренцу переход из более быстро движущейся системы в менее подвижную сопровождается именно удлинением, уменьшением массы и ускорением времени. Из этого мы видим, что такой переход также не будет замечен и не скажется на законах физики. По Эйнштейну тот же самый переход сопровождается противоположными изменениями, которые также не будут обнаружены. Следовательно, разницу между направлением изменения выявить экспериментально невозможно. Так на основании чего же сделан вывод именно о сокращении, замедлении и утяжелении в каждом случае? В теории Лоренца была своя логика, но в теории Эйнштейна логики, объясняющей такое положение дел, нет. Единственное объяснение состоит в утверждении, что преобразования Лоренца – единственные преобразования, которые сохраняют скорость света постоянной. Но эти преобразования – четная функция по отношению к скорости системы. Следовательно, знак скорости не влияет на результат. Требование симметричности нарушается. Существует не одно, а бесконечное множество преобразований Лоренца, отличающихся выбором покоящейся системы. В частности, можно осуществить такое преобразование на только с уменьшением размеров, но и с увеличением размеров. Если нельзя выделить покоящейся системы, то нельзя и привести аргумента в пользу выбора именно укорочения. Таким образом, тела могут укорачиваться, они могут и удлиняться, важно только, что скорость света остается постоянной. Коль скоро нет возможности предположить, что именно происходит – укорочение или удлинение – не проще ли предположить, что не происходит ни того, ни другого? Не логичнее ли это? Мне могут возразить, что в этом случае не получается объяснения опыта Майкельсона, но это не так.
Мы уже говорили, что гипотеза Ритца применительно к фазовой скорости объясняет результат опыта Майкельсона. Эта гипотеза имеет достаточно оснований для ее принятия. Теория относительности эту гипотезу эксплуатирует в неявном виде, именно в такой форме, с которой согласиться нельзя, поскольку получается противоречивая, невозможная картина. Согласно теории относительности, скорость света в системе, связанной с источником излучения, не зависит от скорости движения этого источника в среде и равна c во всех направлениях. Если бы было принято уточнение, что здесь речь идет лишь о фазовой скорости, то оказалось бы, что такое предположение ни только не противоречит волновой теории света и наличию среды, но и даже является прямым следствием этих условий. Таким образом, предположение Ритца в отношении к фазовой скорости света снимает необходимость введения изменения масштабов тел, времени и изменения массы, поскольку, во-первых, согласуется и прямо следует из волновой теории света, а во-вторых, объясняет результаты опыта Майкельсона. Все остальные гипотезы оказываются ненужными, парадоксальными и необоснованными нагромождениям дополнительных объяснений для того, что и без этого легко объясняется.
Если любая из гипотез – Ритца или Лоренца – самодостаточна для объяснения опыта Майкельсона, то зачем привлекать их обе? Но ведь именно это совершено Эйнштейном при создании теории относительности, хотя он этого, возможно, и не подозревал, во всяком случае, не упоминал.
Ситуация приблизительно такова, как если бы спор дарвиниста с богословом о происхождении человека, некто третейский объяснил бы следующим образом: бог создал человека из обезьяны путём эволюции. Такое объяснение никого не удовлетворит. Эволюция или Бог – самодостаточные версии, а объединение их не нужно, комично. Эти методы давно изгнаны из науки по критерию «бритвы Оккама». Оккам предложил не применять несколько объяснений, когда достаточно лишь одного. Он предлагал считать истинным то, которое проще. Можно согласиться, что у более простого объяснения выше вероятность истинности. В любом случае после выбора одного объяснения, остальные излишни и подчас абсурдны.
ЛОГИКА И МЫСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ: АПРИОРНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ
Итак, прежде чем ставить «мысленные эксперименты», целесообразно договориться о следующем:
1. Мы не ставим под сомнение тот факт, что физические законы подчиняются логике, которая может быть подкреплена некоторой математикой.
2. Этих логических законов должно существовать как можно меньше, и они должны быть как можно проще.
3. Не должно быть никаких исключений из этих законов, а имеют право лишь быть условия применимости или не применимости некоторых частных математических соотношений, которые вытекают из всеобщих законов.
4. Хотя в ходе исторического развития науки зачастую происходит ревизия понятий, она не должна выполнятся в ходе её логического изложения: уточнение понятия допускается, отмена основных свойств – исключена.
5. Получение парадокса доказывает ложность одной из посылок.
НЕКОТОРЫЕ КОММЕНТАРИИ:
Поясним пункты предыдущего раздела.
1. В рассмотренном отношении математика вторична, логика – первична. В начале мы на основании логических убеждений принимаем, что всякое физическое тело (и не только тело) в своем движении подчиняется некоторым законам, которые могут быть математически описаны, и только уже после этого применяем эти законы. Если мы допускаем, что телом управляет святой дух, то применение математики и логики к движению этого тела абсурдно. Аналогично, если мы считаем, что существует нечто, что выше логики природы и ее законов, то есть Бог, то познавание этого вопроса методами логики – пустая трата времени.
2. Требование минимальности необходимого количества законов очевидно из примера. Можно сформулировать ряд утверждений: «Камень падает вниз», «Палка падает вниз», «Бутылка падает вниз» и так далее. Но правильнее будет утверждать: «Всякий предмет падает вниз». Ещё точнее утверждение: «Всякий предмет, который тяжелее вытесняемого им газа или жидкости, при отсутствии сторонних сил опускается вниз под действием силы тяжести». Ещё точнее будет утверждение: «тела притягиваются за счет сил гравитации, но на тело, погруженное в жидкость или газ вблизи другого тяжелого тела, действует, кроме того, выталкивающая сила, равная весу вытесненного вещества». Более глобальные формулировки охватывают больше случаев. Логика требует предположения, что физических законов не слишком много. В мире множество веществ, но все эти вещества состоят из одних и тех же элементарных частиц, которые подчиняются одним и тем же законам физики. Требование простоты законов рассмотрено выше.
3. Требование об отсутствии исключений недоказуемо, но мы используем его, исходя из личного опыта. Человечество не взвешивало всю материю без исключения. Однако ученые могут предположить, что тел с отрицательной массой не существует. Ни в одном опыте не измерялась вся энергия – это невозможно. Но мы убеждены в правильности законов сохранения энергии. Эта убежденность приходит на основании синтеза практики и теории. Она никогда не может быть окончательной. Но чем больше этот закон утвердился во времени (с его открытия) и в количестве реальных примеров, тем выше наша убежденность в его всеобщем значении. Мы можем согласиться, что в каких-то чрезвычайных обстоятельствах известный ранее физический закон оказался несправедливым, но мы не можем согласиться, что он окажется несправедливым в условиях, сходных с теми, в которых он открыт и подтвержден. Таким образом, мы, например, можем признать нарушение физики Ньютона при релятивистских скоростях, или в условиях сверхбольших астрономических расстояний, но мы не должны предполагать, что законы Ньютона не справедливы в условиях Марса, Венеры, Сатурна, или, допустим, созвездия Гончих Псов. Странно было бы предположить, что законы Ньютона были не справедливы миллиард лет до нашей эры, или перестанут быть таковыми через миллиард лет. Столь же нелепо предположение, что Вселенная где-то на окраинах оканчивается. Чем и как она может оканчиваться? Если нет космического пространства, то что есть? Гипотеза ограниченной Вселенной содержит в себе предположение существования того, что не вписывается в известные представления. Эта гипотеза не имеет никаких оснований. Ограниченной может быть комната, остров, планета, галактика, но если мы под Вселенной понимаем всё, что имеется в природе, чем бы оно ни являлось, то утверждение о существовании того, что не является ничем, абсурдно.
4. По поводу ревизии понятий заметим: такие понятия, как пространство и время в классической физике взяты из естественного ощущения и из геометрии, поэтому им не дано достаточно подробного определения. Такие понятия, как вещество и энергия, определяются в классической физике определенным образом. Если другая область физики вкладывает в эти понятия иной смысл, этот смысл желательно определить на начальной стадии изложения теории, и уже не изменять в ходе этого изложения. Причина этого требования состоит в том, что в противном случае невозможно создать окончательную аксиоматику теории: фундаментальные законы оперируют этими понятиями, и пересмотр их в ходе изложения требует возврата к этим законам. В этом случае возникает дублирование изложения. При формулировании уже сложившейся научной дисциплины дублирование лишь затрудняет понимание и завуалирует проблемы. Сказанное никак не относится к историческому развитию наук: по мере пополнения знаний понятия могут и должны уточняться.
5. Казалось бы, простое условие: сам мысленный эксперимент проводится исключительно с целью выяснения вопроса: окажутся ли противоречивыми следствия из сделанных предположений? Метод предполагает при получении абсурда необходимость вернуться к исходным положениям и отказаться хотя бы от одного из них. Однако, получения «парадокса» не вызывает таких действий у большинства физиков двадцатого века. Чем же парадокс отличается от абсурда? Почему получение парадокса близнецов не убедило Эйнштейна в ложности его теории? Это – уже само по себе – парадокс, то есть абсурд.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Возможно, я в чем-то не прав. Но я мыслю.
Чего и вам желаю. Будьте счастливы.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Румер Ю.Б., Рывкин М.С. Теория относительности. М., Учпедгиз, 1960. – 212 с.
[2] П. Эренфест. Относительность, кванты, статистика. Сборник статей. М., Наука, 1972.
[3] Материал из раздела «Статьи» сайта http : / / zhurnal. lib. ru/ z / zhmudx_w_a /
[4] http : / / worldleonard. h1. ru / doc / leonardo / machine_f_06. html
Свидетельство о публикации №204081000033
Неэквивалентность систем отсчёта в Специальной теории относительности (СТО) А.
Эйнштейна
Одним из основных принципов СТО является равноправие или эквивалентность
инерциальных систем отсчёта, то есть полная равнозначность для реальности двух
наблюдателей, движущихся установленным образом относительно друг друга. Они,
несмотря на разные пространственно - временные измерения, получаемые в опыте, не могут
в принципе различить свой покой и прямолинейное равномерное движение. Эти состояния
являются по сути одним нераздельным процессом и не могут быть разорваны каким -либо
оптическим или механическим образом (опытом).
Попробуем это проверить. Возьмём за основу мысленный эксперимент Комстока -
Эйнштейна от 1917 года. Это известный вариант задачи «Поезд и платформа» с двумя
наблюдателями: один едет в вагоне поезда, второй стоит на платформе (перроне).
Пусть длина вагона составит 6 больших условных единиц, которые мы по привычке будем
называть метрами. Пассажир с источником света, или П - в центре вагона. Напротив него,
на платформе стоит Наблюдатель или Н, и по бокам от него, на расстоянии по 3м каждая,
мы ставим две метки по длине неподвижного вагона.
При встрече точек П и Н вспыхнет свет и от центра двинется к концам вагона, где попадёт
на датчики, которые тут же пошлют световой импульс на обработанный специальным
образом перрон. Это будет прямая, физически закрепленная метка, перпендикулярная к
линии железной дороги.
Первая, статичная часть опыта представлена на рисунке ниже.
Рисунок 1
Второй этап, начинаем движение.
Для начала, в целях большей показательности, возьмём
за основу событий систему отсчёта Пассажира. В ней поезд стоит, а мимо него, в левую по
схеме сторону, со скоростью половины скорости света несётся платформа с Наблюдателем.
При встрече Н и П происходит вспышка, свет от которой движется в концы вагона.
Ограничим своё внимание его левой частью.
Пассажир считает себя неподвижным, и для него импульс от вспышки с известной
скоростью С, пройдя от П до А, то есть 3 м, коснётся там стенки и даст сигнал, который
пометит платформу.
И как, по мнению П, это будет выглядеть в целом?
Рисунок 2
Пока свет в вагоне движется влево на 3 м, где достигает стенки А, и перрон со скоростью,
равной 1/2 С, смещается от точки П влево на 1,5 м. Проще говоря, точка Н тоже идёт
навстречу А и проходит к моменту вспышки в А половину пути света, то есть 1,5 м.
В результате Наблюдатель увидит отметку на перроне в 1, 5 м левее себя. Подчеркнём еще
раз, что линия эта - не просто расчетная величина, а ожидаемый факт.
Третий этап. А как всё это будет видеться в системе отсчёта Наблюдателя?
Вернёмся к обычному восприятию событий: поезд едет мимо неподвижной станции.
Поскольку движение этих объектов взаимное и как бы в принципе неразделимое, то нам
сразу видится такая картина. Если платформа в какой - то момент "уехала" от вагона влево
на 1,5 метра, то вагон с поездом, стало быть, оказался правее неё на столько же. И почему
тогда нельзя представить, что именно поезд ушёл вправо на 1,5 метра, а перрон, Земля и всё
на ней осталось на месте, как мы и привыкли считать? Это, будто бы очевидное, допущение,
на самом деле тут не верно.
Вглядимся в движение вагона и света в нём пристальней, для чего повторим сказанное. В
системе отсчёта Пассажира платформа шла «параллельно со светом», догоняя его,
навстречу стенке левого вагона и прошла в соответствии со своей скоростью половину
светового пути. Там в 1,5 м от Н, в момент, когда свет пройдя 3 м, попал на датчик, она и
получила отметку.
Здесь же характер движения иной: свет хоть и движется влево, но стенка с датчиком идут
ему навстречу. Им вместе надо пройти те же 3 метра, но они не разделят их пополам. Ведь
если предположить, что они пройдут по 1,5 м, то мы получим скорость движения стенки
вагона, то есть, поезда, равную скорости света, что неверно и недопустимо. Свет, летящий
в 2 раза быстрее поезда, и пройдёт 2 метра из 3, а стенка - лишь 1.
Это значит, что и вспышка оставит след на платформе не в 1,5 метрах от Н, как в системе
отсчёта Пассажира, а в 2-х.
Рисунок 3
Но ведь это совсем другое место! И опять же не расчётная величина, а физический факт.
(Если мы проследим путь правого луча, то и там получим не совместимые с ожиданием
следы).
Так что же мы видим? Противоречие. В математических моделях можно создавать
неоднозначные решения, но удваивать реальность в буквальном смысле нельзя.
Получается, что переход от одной системы отсчёта к другой в данном случае недопустим.
Системы не равнозначны и как бы асимметричны.
Причём такие же выводы мы получим, обратившись к опыту Эйнштейна от 1916 года, где
свет идёт не из центра вагона к его концам, а в обратном порядке.
Установим, что отметку на платформе в этой схеме будет делать Пассажир или точка П,
получившая импульсы света с концов вагона.
Теперь сделаем расчёт встречи Пассажира со светом, идущим от правой стенки В. Скорость
поезда та же = 1/2 C. Снова разделим вагон на 6 частей (метров), по 3 в каждую сторону от
П. В системе Наблюдателя движется поезд, при этом свет от точки В и Пассажир идут
навстречу друг другу, и до места контакта, в соответствии с их скоростями, свет пройдёт
2/3 пути = 2 метра, а Пассажир - 1/3, или 1 метр. При встрече возникший сигнал даст
отметку на платформе в 1 м правее Н.
Рисунок 4
В системе же отсчёта Пассажира поезд стоит, а платформа с Наблюдателем уходит в левую
сторону. Пока свет от стенки В проходит к неподвижному П длину половины вагона = 3 м,
Н с перроном, в свою очередь, сдвигается влево на половину этого пути, то есть на 1,5 м,
где и должен получить отметку.
И опять же это разные места на платформе.
Рисунок 5
Таким образом, и тут видится несовместимость двух физических картин. А если это так, то
именно постоянство скорости света для всех наблюдателей делает невозможным без
нарушения логики и физики переход от одной инерциальной системы отсчета к другой».
К сожалению сюда технически не прошли рисунки, иллюстрирующие сказанное, однако они просты, и если вам не захочется их представлять, но однако Они как- то заинтересуют, готов переслать их отдельно.
С уважением и пожеланием успехов,
Николай
Николай Чернов 03.08.2020 19:36 Заявить о нарушении