К принципу относительности А. Эйнштейна

               
      Теория относительности начинается с двух постулатов:  1) принципа относительности  и 2) постоянства скорости света. А это значит,  что всё содержание этой теории находится под мощным влиянием этих постулатов. Поэтому следует пристально присмотреться к ним и убедиться, что формулировка их обеспечивает  правильность выводов теории по отношению к исследуемым природным закономерностям.
      Обратимся сначала ко второму постулату. В своей работе «К электродинамике движущихся тел» Эйнштейн пишет:
«Каждый луч света движется в «покоящейся» системе координат с определённой скоростью V, независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом»[1].
      Приглядимся к этому определению повнимательнее. Зачем здесь упомянута «покоящаяся» система координат? Можно ведь было бы просто сказать, что скорость света остаётся постоянной независимо от движения испускающего свет тела. Но Эйнштейн просто так ничего не пишет. Позже мы ответим  на этот вопрос, а сейчас посмотрим, что обозначает сам этот постулат. Когда скорость света бывает независима от движения тела, испускающего  свет, известно давно. Это происходит, если есть среда, в которой свет распространяется.  Раньше такой средой считали эфир. Но Эйнштейн сделал смелый шаг – отказался от эфира и сказал, что свет сам себе среда и сам в себе распространяется. Физики, конечно, подняли шум, но в конце концов утёрлись и приняли объяснение Эйнштейна без поправок.  Несмотря на полную абсурдность его позиции - волна вроде бы распространяется только в какой-то среде - здесь  не всё так просто. Ведь можно этот постулат понять  как гениальную догадку, что такая среда есть и зовут её вакуумом. А Эйнштейн просто поскромничал и не озвучил эту догадку. Поскольку за прошедшее время уже столько про вакуум  понапридумывали, что уже давно приняли, что он материален, и именно он и есть та среда, в которой и распространяется свет. Но Эйнштейн про это ничего не сказал. Просто объявил, что свет сам по себе не нуждается ни в какой среде. На этом можно было бы закончить,  но здесь, как мы увидим далее, Эйнштейн не обошёлся без некоторой уловки. Зачем, всё-таки он упомянул о «покоящейся» системе. Что это означает?
      Если система «покоящаяся», то скорость света «определённая», а если нет? Если двигаясь в «покоящейся» среде, свет попадает в среду «движущуюся», что тогда? Тогда скорость света будет согласно Эйнштейну изменяться. То есть если свет, идущий с «определённой» скоростью попадёт к наблюдателю движущемуся, в «движущуюся» ИСО, то его скорость изменится! А как изменится, мы знаем. Сработает закон сложения скоростей и результирующая скорость будет в зависимости от скорости и направления движения  ИСО. Неожиданный результат, не правда ли? Сколько было шуму, а оказалось, что Эйнштейн на самом деле описал движение света в пресловутом эфире, только тщательно замаскировал это заурядное для того времени сообщение. И во всех его ранних статьях он твёрдо стоит на этой позиции.
      Но уже в 1910 году он отказывается от прежнего своего заявления и даёт новое определение: «Скорость s светового луча в пустоте постоянна, причём она не зависит от движения излучающего тела» («Принцип относительности и его следствия»)[2]. Тут ничего не говорится о том, движется ли пустота или неподвижна, а, стало быть, на эфир нет уже даже намёка. И, наконец, в статье «О принципе относительности», вышедшей в 1914 году, он заявляет:
      «Здесь вступает в дело теория относительности. Она показывает, что закон постоянства скорости света в пустоте должен одновременно выполняться для движущихся одновременно относительно друг друга наблюдателей таким образом, что один и тот же луч света имеет одну и ту же скорость относительно всех этих наблюдателей» [3].
      Вот тебе и раз! Мало того, что свет у него сам  себе среда, так ещё и закон сложения скоростей для материального мира тут  не действует.  Что за чудеса!? Ведь это ещё больший абсурд! Но если предположить, что дела со светом обстоят именно так, как он описал, то как  это объяснить? То есть если представить, что скорость света действительно не зависит ни от скорости источника, ни от скорости приёмника, то что это означает? Реально, физически это можно объяснить  только единственным образом – пренебрежением скоростью источника и скоростью приёмника по сравнению со скоростью света. Ведь по сравнению со скоростью света эти скорости в реальности ничтожно малы. Кроме того, и скорость света и скорости источника и приёмника в формулах Эйнштейна присутствуют в квадратах, что делает их отношение вообще исчезающе малым. Ну, так и пусть себе, объявим, когда нужно для теории, источник или приёмник «квазистационарными», что Эйнштейн  дальше в нужный момент и проделывает, и дело с концом!
      Поняв, как Эйнштейн обращается с физическими закономерностями, рассмотрим теперь первый постулат. В его формулировке он гласит:
      «Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем,  движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно эти изменения состояния относятся»[4].
      Ну что тут скажешь!? Чеканное, монолитное и неопровержимое определение. Мало того, оно уже относится не только к механическим, как у Галилея, а ко всем физическим существующим процессам. Действительно, если есть две системы, которые неизвестно куда и с какой скоростью движутся, но  обязательно равномерно и прямолинейно друг относительно друга, и если исследовать некие изменения состояния, находясь то в одной системе, то в другой,   отличить эти изменения мы не сможем при всём желании. Однако и тут есть маленький вопросик – что значит исследовать? Как мы можем понять, какие изменения происходят в этих координатных системах? Конечно, мы помним, что это постулат. Сказал – отрезал! И никто не имеет права требовать каких-либо доказательств. ...Чего привязался, это «свободное изобретение  человеческого разума,… не выводимое  из опыта…»[5]!?... Но нам, когда мы начнём разбираться с закономерностями, нужно же понимать, как этот постулат работает. Например, где находится то самое изменение, которое исследует наблюдатель? Может быть, это одно единственное изменение, которое оба наблюдателя исследуют и сравнивают результат? А вдруг один наблюдатель находится рядом с изменением, а второй очень далеко от него? Ясно, что в этом случае наше изменение может выглядеть у них по-разному! Значит, в момент наблюдения они должны находиться на примерно одинаковом расстоянии от объекта наблюдения. Или таких изменений два, и каждое из них исследует лишь один наблюдатель из собственной системы отсчёта? А вдруг в таком случае  исследуемое первым наблюдателем изменение слегка не совпадёт с изменением, которое исследует второй наблюдатель? Ясно же, что мы получим другой результат. Значит, это должно быть строго одно и то же изменение, совпадающее даже в деталях с другим изменением.
      А давайте посмотрим, что об этом написал Галилей, у которого, собственно, Эйнштейн и позаимствовал саму идею принципа относительности. Галилей пишет: «Всякое механическое явление при одних и тех же начальных условиях протекает одинаково в любой инерциальной системе отсчёта». Здесь, правда, говорится только о механических явлениях, но есть одно, очень существенное обстоятельство, о котором Эйнштейн умолчал. Это обстоятельство заключается в «одних и тех же начальных условиях». А Эйнштейн, как всегда, «забыл» об этом упомянуть. Позже мы поймём, случайно или намеренно он это сделал.
      Посмотрим теперь, как Галилей поясняет свой вывод. Он пишет:
      «Запритесь с каким-нибудь другом в главной каюте под палубой на каком-нибудь большом корабле и возьмите с собой несколько мух, бабочек и других мелких летающих животных. Поставьте большую миску с водой и рыбками; повесьте бутылку, из которой по капле стекает вода в широкую ёмкость под ней. Когда корабль остановится, внимательно наблюдайте, как маленькие животные летают с одинаковой скоростью во всех направлениях по каюте. Рыбы плавают одинаково во всех направлениях; капли падают в сосуд под ними; и, бросая что-то своему другу, вам не нужно бросать это сильнее в одном направлении, чем в другом, если расстояния одинаковы; прыгая, вы проходите одинаковое расстояние в каждом направлении. Когда вы внимательно понаблюдаете за всем этим (хотя, несомненно, когда корабль стоит на месте, всё происходит именно так), пусть корабль движется с любой скоростью, которую вы пожелаете, если движение равномерное и не колеблется в ту или иную сторону. Вы не заметите ни малейших изменений во всех перечисленных эффектах и не сможете определить по ним, двигался корабль или стоял на месте.  Прыгая, вы будете преодолевать те же расстояния по полу, что и раньше, и не будете делать более длинные прыжки в направлении. Корма находится ближе к носу, даже если корабль движется довольно быстро, несмотря на то, что в то время, когда вы находитесь в воздухе, пол под вами будет двигаться в направлении, противоположном вашему прыжку. Бросая что-то своему товарищу, вам не потребуется больше усилий, чтобы докинуть это до него, независимо от того, находится ли он в направлении носа или кормы, если вы находитесь напротив. Капли будут падать, как и прежде, в судно под ними, не падая на корму, хотя, пока капли находятся в воздухе, корабль проходит много пролётов. Рыбы в воде будут плыть к передней части аквариума с таким же усилием, как и к задней, и с одинаковой лёгкостью будут подплывать к приманке, расположенной по краям аквариума. В конце концов, бабочки и мухи будут продолжать летать в разные стороны, и никогда не будет так, чтобы они собирались на корме, как будто устав от того, что им приходится следовать за кораблём, от которого они на долгое время отделялись, паря в воздухе. А если при сжигании благовоний будет выделяться дым, то он будет подниматься в виде небольшого облачка, оставаясь неподвижным и не двигаясь ни в одну, ни в другую сторону. Причиной всех этих соответствий является тот факт, что движение корабля является общим для всех находящихся на нём предметов, а также для воздуха. Вот почему я сказал, что вам следует находиться под палубой; потому что, если бы это происходило наверху, на открытом воздухе, который не следовал бы за курсом корабля, в некоторых из описанных эффектов наблюдались бы более или менее заметные различия»[6]. 
      Здесь видно, что система отсчёта (корабль) есть ЗАКРЫТАЯ система, о чём Галилей специально упоминает («…вот почему я сказал, что вам следует находиться под палубой…»). В неё ничто не входит  и из неё ничто не выходит. Наблюдатель находится В ОДНИХ И ТЕХ ЖЕ УСЛОВИЯХ, что и наблюдаемый эффект, о чём Галилей предупреждает специально и заранее. И когда корабль приходит в движение, НАБЛЮДАТЕЛЬ ДВИЖЕТСЯ ВМЕСТЕ С ОБЪЕКТАМИ ЭКСПЕРИМЕНТА И С ТОЙ ЖЕ СКОРОСТЬЮ.
      Посмотрим теперь, как объясняет аналогичный эксперимент в теории относительности один из наиболее авторитетных толкователей Эйнштейна: « Рассмотрим две координатные системы К и К'. Система К' движется относительно системы К со скоростью v в положительном направлении вдоль оси z таким образом, что координатные оси обеих систем остаются параллельными. Пространственно - временные точки в этих двух системах   мы   обозначим соответственно через (x,y,z,t) и (x',y',z',t'). Предположим для простоты, что время в обеих системах отсчитывается от того момента t = t' = 0, когда координатные оси этих систем точно совпадали… Если в системе К имеется покоящийся источник света (так что в системе К' он движется со скоростью v в отрицательном направлении оси z), который вспыхивает и быстро гаснет в момент t = t' = 0, то… оба наблюдателя…должны обнаружить сферическую световую волну, расходящуюся от соответствующего начала  координат со скоростью c»[7].
      Заметим, прежде всего, что оба наблюдателя  поставлены здесь В НЕРАВНЫЕ УСЛОВИЯ НАБЛЮДЕНИЯ. От того, что начала систем отсчёта совмещены, они не становятся ЗАКРЫТЫМИ, как у Галилея. У Эйнштейна даже точка, из которой испускается световой сигнал,   в подвижной системе движется (если считать, что она движется) в противоположном направлении по отношению к самой системе отсчёта. Мало того, световая волна при этом движется по направлению к наблюдателю, в то время как наблюдатель движется по направлению от световой волны. В результате, несмотря на то, что и в движущейся и в неподвижной системе действуют ОДНИ И ТЕ ЖЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ, причём не только механического движения, оба наблюдателя регистрируют РАЗНЫЕ явления. Неподвижный наблюдатель видит сферическую световую волну, распространяющуюся по направлению к наблюдателю ВСЁ ВРЕМЯ НАБЛЮДЕНИЯ. Подвижный наблюдатель видит ДВОЙНОЕ ДВИЖЕНИЕ – удаляющуюся точку, из которой испущена световая волна, и саму приближающуюся сферическую световую волну. То есть наблюдатель стремиться уйти от световой волны, а она стремится его догнать. Налицо ОТЛИЧИЕ условий наблюдения одного наблюдателя от условий другого.
      Если же переформулировать эксперимент и провести его строго так, как предлагал Галилей (В ОДНИХ И ТЕХ ЖЕ НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ), то окажется, что никаких отличий в параметрах эксперимента НЕ ОБНАРУЖИТСЯ. То есть если взять точку испускания световой волны и привести её в движение ВМЕСТЕ с наблюдателем, чтобы наблюдатель не двигался относительно этой точки и сравнить параметры с экспериментом, в котором наблюдатель и точка испускания покоятся, то полученные данные в двух экспериментах не будут отличаться.
      Из всего сказанного видно, что Эйнштейн  вовсе не случайно, а скорее даже намеренно не записал в своём определении требование «одних и тех же начальных условий». Трудно предположить, что Эйнштейн был настолько рассеян, что не видел разницы в условиях наблюдения, скорее всего это сделано специально, для получения нужного ему результата.
      А теперь посмотрим, что же получается в результате того, что наблюдатели находятся в РАЗНЫХ начальных условиях. Неподвижный наблюдатель, принявший фронт световой волны, может зафиксировать этот факт при помощи аппаратуры и потом исследовать его вдоль и поперёк, сколько будет нужно. В результате он получит ИСТИННОЕ И ОДНОЗНАЧНОЕ знание об этом факте. Подвижный наблюдатель   такого однозначного знания получить не сможет.  В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СВОЕЙ СКОРОСТИ И СВОЕГО НАЧАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ  он будет всякий раз получать РАЗНОЕ знание. Что такое разное знание, можно хорошо продемонстрировать на примере миража в пустыне. При определённых атмосферных условиях в некоторых местах можно увидеть различные изображения городов, дворцов, оазисов и т.д. Хотя в других условиях на этом месте ничего нет, кроме песчаных дюн.
      МИРАЖ это тоже объективное, то есть РЕАЛЬНО СУЩЕСТВУЮЩЕЕ изображение, которое РЕАЛЬНО фиксирует наблюдатель, но знание, которое в нем содержится, НЕ ЕСТЬ ИСТИННОЕ И ОДНОЗНАЧНОЕ. Это ИЛЛЮЗИЯ, которая также РЕАЛЬНО СУЩЕСТВУЕТ, но даёт искажённую информацию об истинном положении дел. Самый простой пример такой иллюзии, близкой, но не тождественной  рассматриваемому Эйнштейном случаю, это наблюдение едущего вдаль равномерно и прямолинейно автомобиля. Здесь тоже есть две системы отсчёта – связанная с автомобилем, в котором  движется первый наблюдатель и обозревает его, и связанная с неподвижным наблюдателем, который обозревает автомобиль издали. Наблюдатель, перемещающийся вместе с автомобилем и фиксирующий именно автомобиль, кинооператор, например, видит и фиксирует всё время ОДНО И ТО ЖЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ. А наблюдатель, наблюдающий автомобиль издалека, видит всё время РАЗНУЮ картинку. По мере движения автомобиль становится всё меньше и меньше. Это вполне согласуется с уменьшением длины в движущейся системе у Эйнштейна. Да и время тоже меняется. Оно удлиняется на срок, пока свет, несущий облик автомобиля дойдёт от него до наблюдателя. Очень похоже на то, что и у Эйнштейна. Вот что означает отсутствие в начальных условиях таких невзрачных, на первый взгляд, слов - «одних и тех же»!
      Но, выходит, что Эйнштейн в данном конкретном случае ничего не напутал. Несмотря на многочисленные ошибки в своей первой статье и даже использование в некоторых случаях подлога физического смысла, при описании эксперимента с распространением света в двух ИСО он не ошибся. Всё действительно происходит так, как он описал. И длина сокращается и время замедляется. Вот только признать сокращение длины и замедление времени ИЛЛЮЗИЕЙ он не захотел. Это тоже понятно, кому захочется прослыть иллюзионистом от науки.  Да и заинтересовали бы эти иллюзии немногих. А так он добился, чего хотел – всемирной славы. Ну да Бог с ней, с этой славой! Нас интересует не шум  вокруг его теории, а ИСТИННОЕ состояние дела. Но если не умалчивать про «одни и те же начальные условия» и произвести тщательный анализ вычислений Эйнштейна, такой, который содержится в монографии  Л.М.Мерцалова  «Относительность одновременности и преобразования Лоренца»[8], то получится следующее:

  * для наблюдателя в движущейся системе отсчёта, поставленного В ОДНИ И ТЕ ЖЕ
    УСЛОВИЯ НАБЛЮДЕНИЯ с наблюдателем в неподвижной системе отсчёта:
 
  * время в движущейся системе (время протекания одинаковых с наблюдателем в
    неподвижной системе процессов), НЕ ИЗМЕНЯЕТСЯ и остается тем же самым, что и
    в неподвижной;
  * длина движущегося тела НЕ ИЗМЕНЯЕТСЯ, остаётся одинаковой с длиной
    неподвижного;
  * масса движущегося тела НЕ ЗАВИСИТ от  скорости его движения.

  * кроме того:

  * скорость света НЕ ЯВЛЯЕТСЯ предельной скоростью движущихся тел, она является
    ПРЕДЕЛЬНОЙ НАБЛЮДАЕМОЙ скоростью;
  * пространство-время, как физическая реальность, НЕ СУЩЕСТВУЕТ, это всего
    лишь удобная для вычислений математическая абстракция;
  * эффекты,  заявляемые и описываемые Эйнштейном, РЕАЛЬНО СУЩЕСТВУЮТ, но
    представляют собой РАДИООПТИЧЕСКИЕ ИЛЛЮЗИИ т.е. ИСКАЖЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ О
    ПАРАМЕТРАХ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ЕЁ С ПОМОЩЬЮ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СВЕТА. 
 
      А значит все эти эффекты из перечисленных СУЩЕСТВУЮТ на самом деле, и время течёт медленнее, и длина сокращается, но они всего лишь НАБЛЮДАЕМЫЕ ИЛЛЮЗИИ. Не спорим, ИЛЛЮЗИИ красочные, завораживающие и увлекательные. Но стоит только УРАВНЯТЬ условия наблюдения для разных ИСО, как эти ИЛЛЮЗИИ пропадают. А раз так, то прощайте  путешествия в прошлое и будущее, прощайте межзвёздные путешествия, прощай варп-двигатель и чужие прекрасные миры. А все рассуждения об этом, наводнившие мир в двадцатом веке, есть всего-навсего завлекательные и интересные СКАЗКИ, которые насочиняли учёные, начитавшиеся  произведений Эйнштейна.
     Более ста лет прошло со времени создания теории относительности. До сих пор она представляет собой уникальное явление в истории физической науки. Эписистемологично не  очень сложная, она до сих пор служит предметом ожесточённых споров. Мало того, эта теория захватила не только специалистов, но и весь околонаучный мир, чего обычно с научными теориями не бывает. Не счесть разговоров на тему  путешествий во времени, судьбы близнецов,  сокращения длин, прогулок в чужие миры и других удивительных и привлекательных событий в жизни человечества. Почему? Что за странный феномен в той области человеческой деятельности, где принято основывать свои суждения и поступки на твёрдо установленных фактах и проверять свои предположения тщательно контролируемыми экспериментами? Почему этот «праздник непослушания» длится уже более ста лет и в обозримом будущем не обещает завершиться?
      А потому, что в научном мире в настоящее время сложились два противостоящих друг другу сообщества. Большее по количеству участников представляют сторонники гениальности теории относительности. Они тщательно охраняют её от критики другой части сообщества, которая признаёт теорию относительности не просто ложной, а объявляет препятствием прогресса, тупиком современной науки и тормозом общественного развития. Обе стороны воинственны и непримиримы. Их противостояние давно покинуло научные учреждения и переместилось в область политики и пропаганды, а поэтому реально тормозит развитие физической науки и общества в целом.
      Поэтому сегодня существует настоятельная необходимость прекратить это безобразие и разобраться, наконец, что же НА САМОМ ДЕЛЕ представляет собой  теория относительности Эйнштейна.
      А  между тем, эту «войну» можно остановить в любой момент. Достаточно  признать, что феномены теории относительности ДЕЙСТВИТЕЛЬНО СУЩЕСТВУЮТ (это для противников), но являются лишь РАДИООПТИЧЕСКИМИ ИЛЛЮЗИЯМИ, НАБЛЮДАЕМЫМИ ОТДАЛЁННЫМ НАБЛЮДАТЕЛЕМ (это для сторонников), как  всё встанет на свои места. Противники облегчённо вздохнут и перестанут метать громы и молнии, сторонники начнут заниматься выяснением и классификацией феноменов, предсказываемых теорией относительности, и в научном мире, наконец, установится всеобщий мир и благолепие.



                Литература:

        1. Эйнштейн, А. К электродинамике движущихся тел  / А. Эйнштейн // Собр.
           науч. тр.: в 4 т. Т.1. - М.: Наука, 1965. - С. 10 - 13.
        2. Эйнштейн, А. Принцип относительности и его следствия в современной
           физике  / А. Эйнштейн // Собр. науч. тр.: в 4 т. Т.1. - М.: Наука,
           1965. - С. 146.
        3. Эйнштейн, А. О принципе относительности /А. Эйнштейн // Собр. Науч.
           тр.: в 4 т. Т.1. - М.: Наука, 1965. - С. 396.
        4. Эйнштейн, А. К электродинамике движущихся тел / А. Эйнштейн // Собр.
           науч. тр.: в 4 т. Т.1. ; М.: Наука, 1965. - С. 10 - 13.
        5. Эйнштейн, А. О методе теоретической физики / А. Эйнштейн // Собр.
           науч. тр.:в 4 т. Т.4. - М.: Наука, 1967. - С. 183.
    6. Галилей, Г. Диалог о двух системах мира / Г. Галилей //  М. - Л.:
               ГИТТЛ, 1948
    7. Джексон, Джон Д. Классическая электродинамика / Джон Д. Джексон
              // (3-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons. 1999. ISBN 978-0-471-
              30932-1. OCLC 925677836.
    8. Мерцалов, Л. Относительность одновременности и преобразования
               Лоренца  /Л.Мерцалов// М.: Литрес Самиздат, 2023. ISBN 978-5-532-
               90938-0.