Касательно СТО

Касательно принципов относительности и постоянства скорости света, а также выводов уравнений специальной теории относительности в статье Альберта Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел»


Перевод статьи на английский язык без разрешения автора запрещается!
Реферат статьи и любое использование опубликованного в статье материала в англоязычных публикациях без разрешения автора запрещается!
Упоминание о статье в англоязычных публикациях без разрешения автора запрещается!



Хитрые кавычки.

Относительность скорости движения является основанием принципа относительности – неважно, чьего принципа, Галилея, Ньютона, Эйнштейна – потому что суть принципа у всех одна и та же, на формулировки можно не обращать внимания. Но вот понимание этого факта у Галилея и Ньютона было, а у Альберта Эйнштейна, к сожалению, отсутствовало. Именно поэтому, с сегодняшней точки зрения, первая часть статьи «К электродинамике движущихся тел» не содержит полезной информации. Лишь в первом параграфе Эйнштейн даёт два чётких определения, соответствующих положениям механики Ньютона:
а) определение «покоящейся системы» – в такой системе справедливы уравнения классической механики, а положение материальной точки может быть определено методами евклидовой геометрии с помощью твердых масштабов и выражено в декартовых координатах,
б) определение «синхронности» для покоящейся системы – из него следует, что, если пункты А и Б неподвижны в пространстве, то равны два промежутка времени – когда луч света идёт от пункта А к пункту Б, и когда луч возвращается обратно из Б в А.
Таким образом, под покоящейся системой в первом параграфе статьи подразумевается ПРОСТРАНСТВО.
Особо отметим, что кавычки для понятия «покоящаяся система» использованы Эйнштейном один раз именно в определении, чтобы обозначить понятие. Ниже до конца параграфа покоящаяся система упоминается без кавычек, так как это понятие уже определено автором, и нужды в кавычках нет. Лишь в самом конце появляется новое понятие, и ему дано определение в кавычках – «время покоящейся системы», но это понятие определяет не систему, а время.

Далее всю первую часть этого сочинения можно смело назвать фантазией, оторванной от реальности. Уже в начале второго параграфа условие неподвижности точек А и Б в покоящейся системе (то есть в пространстве!) исчезает: «Каждый луч света движется в «покоящейся» системе координат с определенной скоростью V, независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом».
Это утверждение нельзя считать принципом (см. статью «СТО. Постоянство скорости света» http://www.proza.ru/2018/07/10/1589), и оно будет справедливым, только если убрать кавычки в слове «покоящейся», то есть признать систему координат идентичной неподвижному пустому пространству, – ведь равнозначность промежутков времени требуется понимать так же, как и в первом параграфе для неподвижных А и Б! Поставив кавычки, Эйнштейн намеренно оставил специальную лазейку для возможности объявить в дальнейшем, что система покоится лишь относительно наблюдателя в этой системе, но не относительно пространства. Таким образом, во втором параграфе он допускает грубейшую для классической механики ошибку – движение луча света относительно пространства подменяет движением луча относительно движущихся в пространстве точек А и Б. Термины «система» и «пространство» далее в статье постоянно меняются местами и используются как синонимы – это значит, что понятие «пространство внутри системы отсчёта» и понятие «пространство, в котором находится система отсчёта» преподносятся как одно и то же, хотя это совершенно разные объекты, так как одна система отсчёта находится внутри другой системы.

Основная ошибка.

Ещё в конце своего предисловия к статье Эйнштейн пишет: «Развиваемая теория основывается, … на кинематике твердого  тела, так как суждения всякой теории касаются соотношений между твердыми телами (координатными системами), часами и электромагнитными процессами».
Это его фраза понятна, если вспомнить, что при отрицании «светоносного эфира» учёному пришлось, естественно, избавляться от привычного представления, что свет в эфире движется как волна. Следовательно, ему осталось представлять луч света как поток твёрдых частиц, непрерывно летящих в пустоте, к примеру, от Солнца к Земле, или от фонаря к тёмной стене здания, от которой он отражается. Отсюда и убеждение, что с движущимся светом можно обращаться, как с движущимся твёрдым телом («теория основывается … на кинематике твердого  тела»). Отсюда же, возможно, и более позднее убеждение (уже в Общей ТО), что «материальный» – из частиц! – свет должен притягиваться Солнцем при движении от далёких звёзд к нашей Земле.
Итак, во втором параграфе статьи отношение к лучу такое, будто луч света – это физическое тело, типа футбольного мяча, его пнули, он полетел и отскочил от стенки обратно. Вычисляется время движения луча света, выпущенного из конца А движущегося стержня длиной АБ, сначала через отношение АБ к разности скорости света «с» и скорости стержня «v» (tБ-tА=АБ/(с-v)), а потом время движения обратного луча света через отношение АБ к сумме этих скоростей (t1А-tБ=АБ/(с+v)). Всё верно, но Эйнштейн, в силу вышепоказанной путаницы «пространств», отождествляет эти разные по длительности промежутки времени со временем хода часов НЕДВИЖИМОГО в пространстве стержня (чего делать категорически нельзя!), в котором длительность прохождения луча света туда и обратно всегда одинакова. То есть, заявленное определение «синхронности» для покоящейся системы, условием которого была неподвижность пунктов А и Б в пространстве, Эйнштейн распространяет на систему, в которой пункты А и Б неподвижны только относительно друг друга.
Рассматривая движение этой системы в пространстве, мы понимаем, что свет, выпущенный в направлении движения из конца А, будет догонять конец Б и догонит его лишь в точке пространства Б1. Поэтому расстояние движения луча становится больше длины АБ, и показание часов tБ на конце Б стержня равно показанию часов tБ1 в пространстве неподвижной системы координат – это значит, что временной интервал в одну сторону будет длинней. А время движения отражённого от конца Б луча света будет короче, поскольку расстояние для отражённого луча света станет меньше длины АБ за счёт передвижения конца А стержня в точку А1 пространства. При этом у точки А1 уже другие координаты в пространстве относительно начала координат, отличные от координат точки А.
Но Эйнштейн эту простую логику рассуждения подменяет утверждением, что расстояния прямого и отражённого движений луча в системе одинаковы, поэтому разность временных промежутков возникает из-за положения наблюдателей. Из-за этой своей ошибки Эйнштейн тут же делает ложный ввод: «Наблюдатели, движущиеся вместе со стержнем, найдут, что часы в точках А и Б не идут синхронно...» А реальный вывод таков: «Наблюдатели, движущиеся вместе со стержнем, по-разному воспримут время движения луча света к себе вдоль стержня, для наблюдателя "Б" это время будет дольше, чем для наблюдателя "А", и разница эта будет зависеть только от скорости движения стержня в пространстве, то есть от скорости относительно покоящейся системы».

Свою ошибку – уравнивание неравных расстояний движения луча света – Эйнштейн тиражирует в третьем, четвёртом и пятом параграфах, распространяя её на всю первую часть статьи, из-за чего, как уже сказано выше, эта часть становится голой фантазией автора. Причём, если при выводе преобразований координат (параграф 3) он для обоснования составления уравнений, включающих скорость света, пользуется примерами с испусканием светового луча, то при рассмотрении движения твёрдых тел и при выводе теоремы сложения скоростей (параграфы 4-5) преобразования Лоренца, выдаваемые за свои, и скорость света используются навязчиво, как доказанная необходимость, хотя света никто в системах не излучает, никакой электродинамики нет, и нет никакой надобности в преобразованиях координат с использованием скорости света.
Забавно, но позже, в 9 параграфе после вывода преобразований уравнений Максвелла-Герца с помощью преобразований координат Лоренца, Эйнштейн сравнивает результат вывода с результатом выведенных в 5 параграфе (с помощью опять же преобразований Лоренца) уравнений теоремы сложения скоростей и делает «гордый» вывод о том, что «лоренцевская электродинамика» подчиняется… «принципу относительности, если исходить из наших кинематических принципов». Так как эйнштейновские «кинематические принципы» в обоих выводах никак не использовались, этот факт наглядно демонстрирует, что Альберт Эйнштейн искренне верил в логичность и правильность вывода преобразований координат, изложенного в третьем параграфе. Но тогда возникает вопрос об авторстве этого параграфа – его автором не мог быть Эйнштейн, потому что вывод преобразований фальсифицирован (это мы подробно покажем ниже), а фальсификатор никогда не станет тут же в статье гордиться своим творением. Эйнштейн же был способным математиком, но с логикой «дружил не очень», поэтому кто-то, вероятно, «помог» ему «вывести преобразования Лоренца другим способом». Приняв эту «помощь», Эйнштейн без тени сомнения считает выведенные преобразования своими, а не Лоренцевыми, и далее везде использует в расчётах, как свои, распространяя их на любые виды движения, а не только на электродинамику, именно в силу своей искренней убеждённости!
Во второй, «Электродинамической части» статьи использованы преобразования Лоренца для формулирования принципа движения электрического заряда в электромагнитном поле, вывода принципа Доплера и закона аберрации, вывода формул теории давления света на зеркало и вывода преобразований уравнений Максвелла-Герца. Благодаря математическим способностям Эйнштейна, именно эти параграфы поднимали доверие к теоретическому содержанию статьи и тем самым «гасили» недоверие к парадоксальному смыслу заявленной теории.
Но в десятом параграфе снова «вмешивается» неизвестный соавтор и «помогает» не дружащему с логикой Эйнштейну через движение электрона «вывести» хоть и неправильную (удвоенную), но позарез необходимую со времён признавания эфира формулу кинетической энергии E=mc^2. Соавтор, судя по стилю фальсификации, тот же, что и в параграфе 3. Ну, а сам автор, ничтоже сумняшеся, на полном серьёзе искренне рассуждает о «продольной» и «поперечной» массе электрона. Финал!

Причина ошибки.

Откуда взялась роковая ошибка, и почему многие учёные всё же признают теорию верной? Ответ на первый вопрос виден сразу же в предисловии к статье. В этом предисловии Эйнштейн озвучивает уже сложившееся в то время в учёном сообществе представление о постоянстве скорости света: «…свет в пустоте всегда распространяется с определенной скоростью V, не зависящей от состояния движения излучающего тела».
Это, как он выразился, допущение, Эйнштейн приводит безотносительно. А на самом деле постоянная скорость распространения света не зависит «от состояния движения излучающего тела» только относительно пустоты, пространства, то есть относительно неподвижного независимого наблюдателя, но никак не относительно самого тела, излучающего этот свет. В пример можно привести автомобиль или сверхзвуковой самолёт – это движущиеся тела, а воздух для них есть пространство, и в нём скорость звука, излучаемого этими телами, одинакова и не зависит от скорости их движения. Но величина этой скорости звука относительно пространства (неподвижного наблюдателя в воздухе или на земле) и величина скорости звука относительно едущего авто, и тем более относительно летящего самолёта, который летит быстрее своего же звука, будут совершенно разными величинами. Или же, например, подводное судно, движущееся в море: судно есть движущееся тело, вода есть пространство, а передающиеся во все стороны колебания частиц воды от движения судна есть излучение – сразу понятно, что от скорости движения судна скорость волны не зависит, поскольку скорость распространения механических колебаний в воде есть величина постоянная. Но если рассматривать распространение колебаний не относительно воды «вообще», а относительно движущегося судна, то величина и направление скорости волны тут будут зависеть от направления и величины скорости движения судна.
Почему допущение Эйнштейна стало безотносительным, понятно из следующего высказывания о том, что введение «светоносного эфира» излишне, «поскольку в предлагаемой теории не вводится «абсолютно покоящееся пространство», наделенное особыми свойствами…». Увлёкшись отрицанием эфира, Эйнштейн заодно отрицает и пространство, в котором расположены любые, то есть все координатные системы отсчёта – как говорится, «вместе с водой выплеснул и ребёнка».

Из вышесказанного понятно, что Альберт Эйнштейн не понимал принцип относительности Галилея, который подразумевает равнозначность систем отсчёта в пространстве, а не равнозначность пространства и системы отсчёта. Мы не можем его осуждать, поскольку это непонимание, к сожалению, беда многих физиков 19 столетия, запутавшихся в спорах об отсутствии или существовании неподвижного эфира и в огромном количестве разнообразной, иногда даже противоречивой информации из-за большого количества изобретений, открытий и быстрого развития техники. Но мы можем и должны осудить многих физиков 20 века, которые, прекрасно понимая абсурдность предложенных Эйнштейном специальной и общей теорий относительности, не только не стали искать вариантов примирения физической действительности с законами классической физики, но, наоборот, развивали «абсурдизм» пространственно-временного континуума, сингулярности, безмассовых частиц и прочей чепухи вплоть до «квантовой запутанности» и «нелокального источника реальности».

Причины признания.

Ответ на второй вопрос – почему данная статья была признана другими учёными как научная, а не любительская, и теория Эйнштейна всё же начала признаваться – включает в себя несколько причин.
Во-первых, в статье, как многие считали тогда, а некоторые считают даже и сейчас, содержится вывод преобразований Лоренца, в соответствии с которыми изменяются координаты при переходе между инерциальными системами в электродинамике (в классической механике используются преобразования Галилея). На самом деле вывода нет – есть его имитация, и преобразования Эйнштейна построены на закамуфлированных подлогах.
В третьем параграфе, в теории преобразования координат, Автор (или соавтор – ведь это, возможно, был не Эйнштейн) недопустимо несколько раз противоречит сам себе. Сначала он полагает, что на оси Х покоящейся системы «К» точке, покоящейся в движущейся системе «k», принадлежит определённый, независимый от времени набор значений координат «x1», «y» и «z». Причём координата «x1» определена как приращение расстояния к координате «x»: «x1=x-vt», где «v» – скорость движения системы «k», а «t» – момент времени покоящейся системы «К». Запомним, что координаты «x» и «x1» принадлежат ПОКОЯЩЕЙСЯ системе «К».
После того, как из начала координат движущейся системы послан луч света, и движение луча описано уравнениями с использованием собственных, определяющих время, подстановок (ошибочных, как выше показано), Автор «забывает», что «x1=x-vt», и откуда-то с потолка возникает «x1/(с-v)=t», в котором длительность времени определяется делением координаты (вместо расстояния!) на скорость! Если же признать «x1» расстоянием от центра координат, это значит, что «x1=сt-vt», то есть обе координаты (x1 и x) принадлежат не покоящейся, а ДВИЖУЩЕЙСЯ системе, и не просто движущейся, а летящей со скоростью света, поскольку начальная координата выражена через скорость света и время, прошедшее с начала движения (x=сt). Совершенно не замечая этого вопиющего противоречия, Автор спокойно продолжает манипулировать нелепой подстановкой в последующих уравнениях!
Кроме этой нелепости, Автор допускает ещё две таких же нелепости с координатами «y» и «z», деля координаты (!) на скорость и на ходу придумывая, что свет вдоль осей Y и Z при наблюдении из покоящейся системы распространяется со скоростью корня из разности квадратов скорости света и скорости системы (с^2-v^2)^(1/2), тогда как на самом деле свет распространяется вдоль этих осей со своей обычной скоростью «с».
Итогом этого жонглирования глупостями становятся «выведенные» преобразования Лоренца с неопределённым множителем – функцией от скорости «v» движения системы «k». Таким образом, тексту придаётся наукоподобие, а у читателя возникает впечатление, что появился непонятный новый способ вывода преобразований координат.
Чуть ниже Автор противоречит уже своему предыдущему утверждению о скорости распространения света вдоль осей Y и Z, утверждая, что свет как сферическая волна, посланная из начала координат движущейся системы, распространяется до границ шара с центром в центре движущейся системы с одинаковой скоростью во все стороны. Затем в подобном же стиле «выводит» физический смысл неопределённого множителя, усложняя рассуждения введением третьей координатной системы. У читателя в голове полный хаос, но цель достигнута – «вывод» преобразований Лоренца завершён!
Журналист и популяризатор науки Лев Верховский в своей статье «Мемуар по относительности и единой теории поля» (Москва, 2000 г.) пишет, что в своё время Фогт, Лоренц и Пуанкаре выводили преобразования координат, исходя из требования инвариантности уравнений Максвелла, а Эйнштейн вывел преобразования координат, исходя из двух положенных им в основу своей теории постулатов. В действительности, как мы видим, Эйнштейн (или его соавтор) не выводил преобразования координат, а делал вид, что их выводит, подставляя в уравнения нелепые либо противоречивые выражения для получения нужного по смыслу результата.

Во-вторых, учёное сообщество на рубеже 19-20 веков было в растерянности от выводов об отсутствии эфира после экспериментов Майкельсона-Морли – ведь уравнения Максвелла были выведены именно исходя из того, что светоносный эфир существует, и в нем возбуждаются электромагнитные волны, имеющие, как следствие, конечную скорость распространения. Для устранения парадокса учёным была срочно необходима любая в какой-то мере правдоподобная теория, хоть как-нибудь объясняющая наблюдаемый порядок вещей. Поэтому ошибки и нелепости в процессе «вывода» преобразований координат многие учёные просто «пропустили мимо ушей», не потрудившись внимательно проанализировать статью, так как главным для них был выведенный результат – преобразования совпали с Лоренцевыми, и, согласно теории электронов Лоренца, не изменилась, а точнее, совпала с «выведенной» кинетическая энергия электрона!
Впоследствии и вплоть до нашего времени, когда физики пространству присвоили физические свойства, практически признав его эфиром, достоверность преобразований Эйнштейна вообще перестала кем-то проверяться – ведь стёрлась разница между эфиром Лоренца и физическим вакуумом Эйнштейна. И уже, возможно, по инерции мышления не анализировался вывод уравнения энергии электрона. А вывод, оказывается, имитирован – также как и преобразования Лоренца.
Так как, согласно убеждениям того времени, электромагнитная волна, имея постоянную скорость (скорость света), в отличие от физического тела, не имеет начального ускорения, то кинетическая энергия перемещаемых волной объектов, связанных с электрическими явлениями, должна быть вдвое выше кинетической энергии, рассчитываемой при классическом (Ньютоновском) перемещении физического тела. Вывода формулы энергии был примерно таков:
E=F*s= a*m*s= (с/t)*m*s= (с/(s/с))*m*s= (с^2/s)*m*s= mс^2,
где F – сила, s – расстояние, a – ускорение, m – масса, t – время, с – скорость света. Для соответствия уравнениям Максвелла в теории Эйнштейна энергия должна быть такой же – то есть в два раза больше, чем E=mс^2/2 у Ньютона. И этот результат был достигнут в параграфе 10 тем же способом, что и в параграфе 3 – подлогом и «не обращением» внимания на вопиющие противоречия!
Сначала слабо ускоренно (то есть с «медленным» ускорением) разгоняющийся электрон помещается в электромагнитное поле, в котором он доползает до начала координат неподвижной системы К. Движется он по оси Х, в начале координат достигает скорости «v». К этому прилагаются уравнения проекций на координатные оси силы, действующей на электрон. Понятно, что Автор предполагает действие на электрон разнонаправленных сил электрического поля и сил магнитного поля, но, если результирующая сила направлена по оси Х, то остальные силы уравновешены, и значит, их проекции должны быть точечными (нулевыми), а почему-то проекции силы на оси Y и Z не равны 0. Но это ещё «цветочки».
Далее допускается, что – в момент движения электрона через наше неподвижное начало координат – параллельно оси Х с постоянной скоростью света V летит система «k». И «ясно, что в указанный момент времени (t=0) электрон находится в покое относительно координатной системы «k», движущейся параллельно оси Х с постоянной скоростью V» – цитата приведена дословно. Это уже «ягодки» – полное пренебрежение принципом относительности, согласно которому относительно движущейся системы «k» наш ползущий электрон должен двигаться в данный момент времени со скоростью «V-v»!
Ну, и дальше оторопевшего читателя ждёт не просто ягодка, а «арбуз». Дословно:
«Из сделанного выше предположения в сочетании с принципом относительности следует, что уравнения движения электрона, наблюдаемого из системы «k» в течение времени, непосредственно следующего за t=0 (при малых значениях t), имеют вид»,
и приводятся уравнения проекций силы, которая действует на электрон в неподвижной системе, на координатные оси движущейся со скоростью света системы!!! Причём опять проекции силы на оси, параллельные Y и Z не равны 0, хотя сила направлена только по оси Х.
Как можно наблюдать за движением тела в неподвижном пространстве из летящей мимо тела со скоростью света ракеты? Это полный абсурд. Но, несмотря на это, Автор применяет зачем-то к координатам электрона в движущейся системе преобразования Лоренца, и получает координату времени движущейся системы «тау»=«бета»*(t-vх/с^2), хотя в действительности «тау»=t – ведь сама система летит со скоростью света, – а также координату «кси» на оси, параллельной оси Х, как «кси»=«бета»*(х-vt), хотя в действительности «кси»=х-(с-v)t, потому что система летит со скоростью света «с» относительно неподвижной системы координат. Далее следуют упражнения Эйнштейна как способного математика, и мы сейчас уже не можем знать, понимал ли он абсурд ситуации.
Понятно, что эта чистой воды фальсификация наблюдения за движением электрона в движущейся системе представлена только для имитации вывода формулы энергии. Ведь преобразования Лоренца применимы только к системе, равномерно и прямолинейно движущейся относительно покоящейся системы, а электрон движется относительно начала координат хоть и медленно, но всё же ускоренно. Применив преобразования к координатам ускоренно движущегося электрона, мы получаем ускорение электрона в системе, которая сама движется со скоростью света, и значит, ускоряющийся электрон легко превышает скорость света в этой системе! Но Автор этой нелепости не замечает. Главная цель достигнута – показан «вывод» необходимого уравнения энергии E=mс^2!

В-третьих, многие образованные люди того времени, как и Эйнштейн, о чём уже упоминалось выше, при отсутствии неподвижного эфира, как удобной мировой системы отсчёта, не смогли систему отсчёта совместить с «неподвижной пустотой». Пустое пространство им казалось абстракцией – это следствие их непонимания классического принципа относительности. Потому и признание теории правдоподобной у таких учёных стало следствием их путаности и непонимания.

В-четвёртых, необычность, можно даже сказать, экстравагантность и «революционность» теории привлекла внимание журналистов, и те восторженно трубили о ней (как сейчас говорится – «пиарили») по всему миру, как о научной истине в последней инстанции, создавая устойчивое мнение у обывателя. Кроме того, постоянство скорости света, хотя было уже доказано экспериментально и несколько десятилетий учитывалось в расчётах, не констатировалось до этого ни в одной теории. Высказанное Эйнштейном в предисловии как допущение, а уже во втором параграфе как постулат (принцип постоянства скорости света), оно, благодаря тем же журналистам, было преподнесено обывателю как открытие Эйнштейна, хотя к этому открытию он не только не имел никакого отношения, а наоборот, как мы сегодня понимаем, исказил его изначальное понимание.
Всё это, конечно, влияло на умы подрастающего нового поколения учёных, большинству из которых даже в голову не приходило подвергнуть сомнению преподающееся им в университетах «знание» о непонятных свойствах пространства и времени. Можно смело утверждать, что за последние сто лет статью «К электродинамике движущихся тел» читала едва ли десятая часть образованных людей с учёными степенями, а досконально анализировали её – вообще не больше пары десятков человек в мире!

Таким образом, сегодня мы можем признать статью Альберта Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел» талантливым художественным произведением, поскольку статья насыщена вымыслом, будоражащим сознание обывателя. Содержание выводимой из неё специальной теории относительности научным знанием не является. Зато статья дала мощный толчок не только развитию научной фантастики в мире 20-го века, но и развитию целого бессмысленного направления науки о сингулярности – псевдонауки о кривизне пространства, чёрных дырах, тёмной материи и т.п.