Релятивистские костыли теории относительности

Одним из двух «костылей», которые подпирают с двух сторон специальную теорию относительности Эйнштейна (СТО), является так называемое «замедление времени» (по-английски это звучит “time dilation”, что буквально переводится как «растяжение временного интервала»).

Вторым таким «костылём» служит так называемое «релятивистское сокращение длины», под которым имеется в виду сокращение длины движущегося тела в направлении движения (по-английски пишется так: “length contraction”).

То есть один релятивистский «костыль» говорит о растяжении времени, а другой — о сжатии, или сокращении длины некоего гипотетического движущегося «стержня», о котором писал Эйнштейн в «Электродинамике движущихся тел» в 1905-м. Путём растяжения и сжатия времени и пространства, объединённых в континуум, т.е. нечто непрерывное, Эйнштейн и обосновал свой принцип относительности, то есть инвариантности всех физических взаимодействий, включая электромагнитные, во всех инерциальных системах отсчёта (ИСО).  Скрутили континуум своими могучими релятивистскими мозгами — растянули время, сжали пространство (длину) — получили инвариантность всех физических законов, включая законы электродинамики, во всех ИСО.

Если прачки в то далёкое время путём скручивания отжимали бельё, то Эйнштейн и релятивисты решили проделать подобную процедуру с так называемым «пространственно-временным континуумом». Процесс отжима континуума путём скручивания пространства и времени пошёл. (Как говаривал Генеральный секретарь ЦК КПСС Михаил Сергеевич Горбачёв, «процесс пошёл»!  «Главное — нАчать»! R.I.P. МСГ!)

Оба этих релятивистских «костыля» молодой 26-летний Эйнштейн «срелятивиздил» у «старика» Лоренца, который в ту пору был аккурат в два раза его старше. В отличие от Эйнштейна, в то время — скромного служащего швейцарского патентного бюро в Берне, нидерландский физик-теоретик Хендрик Лоренц, известный прежде всего своими работами в области электродинамики и оптики, к тому времени был уж лауреатом Нобелевской премии по физике 1902 года и членом Нидерландской королевской академии наук (1881).   

Лоренц ввёл свои знаменитые преобразования, которые ныне в его честь так и называются «преобразования Лоренца», для обоснования отсутствия так называемого «эфирного ветра» в неподвижном «светоносном эфире». Раз эксперимент Майкельсона-Морли в 1887 году показал отсутствие этого «ветра» при орбитальном движении Земли вокруг Солнца со скоростью 30 км/сек, то надо было это как-то объяснить. Вот Лоренц и объяснил, введя свои знаменитые преобразования, рассчитанные для движения материальных тел в неподвижном «светоносном эфире», который является Абсолютной системой отсчёта (АСО). Причём отталкивался он именно от «сокращения длины», которое у него было реальным физическим эффектом, вызванным движением материального тела, например, электрона, в материальной среде с крайне необычными свойствами под названием «светоносный эфир». Сей эфир имел у Лоренца как раз электромагнитную природу.

В то время господствовала волновая теория света, которая требовала наличия сплошной материальной среды в промежутке между источником и приёмником света. Однако свойства этой гипотетический среды, необходимые для объяснения физических свойств света, были взаимоисключающими. Например, электронная библиотека РАН утверждает:

«ПОПЕРЕЧНОСТЬ световых колебаний требовала, чтобы эфир обладал свойствами упругого твёрдого тела, а отсутствие продольных световых волн означало его несжимаемость. Эфир должен был обладать невесомостью, не оказывать сопротивления движущимся сквозь него телам и т.д.».

Вот это сопромат! Эфирный сопромат, в котором эфир одновременно и упругий как резина, и несжимаемый как гранитная глыба! (Может, у него «гранитный камушек» в груди», как у некой «Божьей коровки»?) Вы можете себе представить, чтобы некое фантастическое несжимаемое как скала, упругое как резина, твёрдое как сталь тело не оказывало бы сопротивления движущимся сквозь него телам? Типа, ударил по сказочной несжимаемой, упругой и твёрдой эфирной скале своим толоконным лбом, мол, «Сезам, откройся», а она в ответ: «Милости просим в гости! Заходите на чаёк!»  И распахнула лоботрясу свои жаркие эфирные объятья. (Лично я не в силах. Воображения во лбу не хватает.)

А что сделал Эйнштейн, который утверждал, что «воображение важнее знания»? Он начал отталкиваться уже не от абсолютного движения материального тела в неподвижной светоносной среде под названием «эфир», а исключительно от относительного движения тел. В этом и заключается принцип относительности Пуанкаре, который Эйнштейн потихоньку «срелятивиздил» у знаменитого французского математика, механика, физика и философа, корифея математической мысли конца XIX – начала XX вв., нигде при этом не упомянув его имени. (Мол, было ваше, стало наше. Всё в мире относительно!)

Ещё до опубликования Эйнштейном своей «Электродинамики движущихся тел» Пуанкаре писал:

«Как бы то ни было, нельзя отделаться от впечатления, что принцип относительности есть общий закон природы и что никогда, никакими мыслимыми средствами не удастся измерить что-нибудь иное, кроме относительных скоростей».

(Многие исследователи считают именно Пуанкаре настоящим отцом теории относительности, а Эйнштейна — лишь отчимом.)

Релятивистские убеждения начала прошлого века, согласно которым всё в мире только относительно, наглядно демонстрирует сия цитатка из книги Анри Пуанкаре «Наука и гипотеза» (издана в 1902 году, за 3 года до опубликования статьи Альберта Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел»):

«Не существует абсолютного пространства, и мы воспринимаем только относительные движения. Не существует абсолютного времени: утверждение, что два промежутка времени равны друг другу, само по себе не имеет никакого смысла. Оно может обрести смысл только при определённых дополнительных условиях. У нас нет непосредственной интуиции одновременности двух событий, происходящих в двух разных театрах. Мы могли бы что-либо утверждать о содержании фактов механического порядка, только отнеся их к какой-либо неевклидовой геометрии».

Как же сочетается принцип относительности Пуанкаре-Эйнштейна с преобразованиями Лоренца?

Проблема электродинамики того времени была в том, что уравнения Максвелла  работали исключительно в Абсолютной системе отсчёта, которую Лоренц связывал с неподвижным «светоносным эфиром».  Двадцать исходных уравнений Максвелла были опубликованы им впервые в статье «О физических силовых линиях» (“On physical lines of force”), которая издавалась по частям в 1861–1862 годах. Впоследствии они же были сформулировали одновременно в 1865 году в III части концептуальной статьи «Динамическая теория электромагнитного поля» (“A dynamical theory of the electromagnetic field”). Публикацию данной статьи физик Фримен Дайсон назвал «самым важным событием девятнадцатого века в истории физических наук».

Благодаря своим преобразованиям, Лоренц попытался заставить «работать» уравнения Максвелла при движении тел с большими скоростями в одной Абсолютной системе отсчёта (АСО) в виде неподвижного «светоносного эфира».  Задача Эйнштейна была в том, чтобы заставить «работать» уравнения Максвелла вместо одной АСО во множестве всех инерциальных системах отсчёта (ИСО), даже движущихся относительно друг друга с околосветовыми скоростями. Именно для этого и нужен был принцип относительности, позаимствованный им у Пуанкаре.

В том теоретическом случае, когда уравнения Максвелла, преобразованные для движения ИСО друг относительно друга, начинают «работать», «эфирного ветра» на практике как раз и не возникнет, как и в неудавшихся эмпирических попытках Альберта Абрахама Майкельсона и Эдварда Уильямса Морли обнаружить движение Земли относительно «светоносной среды». (Как сказал Александр Васильевич Суворов, «теория без практики мертва...» , добавив при этом: «практика без теории слепа».)

Буревестник новой научной революции Альберт Эйнштейн писал в революционном 1905 году:

«Введение “светоносного эфира” окажется при этом излишним, поскольку в предлагаемой теории не вводится “абсолютно покоящееся пространство”, наделенное особыми свойствами, а также ни одной точке пустого пространства, в котором протекают электромагнитные процессы, не приписывается какой-нибудь вектор скорости».

(Тут, правда, вставал иной вопрос: что такое свет и где и как он распространятся? Но об этом речь пойдёт отдельно.)

Введя два постулата, известных под названиями «принцип относительности Эйнштейна», который утверждает инвариантность всех законов физики во всех ИСО, и постулат о постоянстве (инвариантности) скорости света, который «в пустоте всегда распространяется с определённой скоростью V, не зависящей от состояния движения излучающего тела», молодой Эйнштейн математически решил искомую задачу. (Подчеркнём: именно МАТЕМАТИЧЕСКИ!)

Но для этого ему и пришлось ввести два «костыля», которые он «срелятивиздил» у Лоренца. Те самые релятивистские эффекты «замедления времени» и «сокращения длины в направлении движения». Без этих подпорок вся математическая и кинематическая конструкция СТО просто рухнула бы.

А вместе с этими «костылями» вырос «дивный новый мир» пространственно-временного континуума, о чём возвестил всему миру бывший учитель математики Альберта Германовича Эйнштейна в Политехникуме Цюриха ординарный профессор Герман Левинович Минковский:

«Отныне пространство само по себе и время само по себе должны обратиться в фикции,  и лишь некоторый вид соединения обоих должен ещё сохранить самостоятельность».

Возвестил он это 21 декабря 1907 года в своей лекции  «Основные уравнения электромагнитных процессов в движущихся телах», опубликованной в апреле 1908 года в журнале Gottinger Nachrichten («Гёттингенские новости»), а 12 января 1909 года умер от аппендицита в возрасте всего-то 44 лет. (Как говорится, «человек не только смертен, но и внезапно смертен». И никакой континуум от этого не спасёт.) Но до этого успел пожаловаться Максу Борну, что в студенческие годы Эйнштейн был настоящим лентяем, которого вообще никогда не волновала математика. Как же этот лентяй вдруг превратился в «гения всех времён и народов»?

А, может, вовсе не такой уж он и гений? Насколько вообще правомерно пользоваться этими релятивистскими «костылями»?

С этого места поподробнее…


Продолжение следует: http://proza.ru/2025/04/27/841


Иллюстрация взята из фильма «Праздник Святого Йоргена».



         12 января 2025 года