С.А.КАРТЕЧЕВ

О ПАРАДОКСАХ И ЗДРАВОМ СМЫСЛЕ,

или хорошая теория для слепых

Давно известно, что человека можно ввести в транс действием монотонных, повторяющихся звуков, световых вспышек или ритмической музыки. Эта возможность широко используется, например, шаманами, колдунами, а в "цивилизованных" странах - диск-жокеями. Разум при этом отключается, глаза стекленеют, тело деревенеет. Похоже, большинство из нас находится в указанном состоянии. Заметим сразу, винить в этом нормального человека трудно. Ведь с самого начала на желающего разобраться в сущности современных физических теорий обрушивается мощный шквал монотонных заклинаний. Суть их в том, что в микромире "все не так, как в обычном мире, и действуют там совсем другие законы и понять их можно только с помощью сложнейшей математики; справедливость же теорий подтверждена всем ходом современной науки" и т.д. и т.п.

При этом желающему что-либо понять рекомендуется отбросить "обычный здравый смысл", а взамен вооружиться набором постулатов, следствия из которых "блестяще подтверждены экспериментами".

Однако попытаемся все же здравый смысл не отбрасывать - он нам еще пригодится.

Мне представляется логически непротиворечивым и естественным путь науки до начала 20 века. Но появление работ Эйнштейна - специальной теории относительности в 1905 году и общей теории относительности (теории гравитации) - в 1915 году, резко изменило этот путь. Сопротивление научных кругов первой теории было очень сильным. Думается, однако, что дело не в "кознях" ретроградов или происках врагов ученого. Дело в том, что взбунтовался тот самый здравый смысл, который еще использовался как один из инструментов науки.

Что же произошло дальше?

Поскольку следствия из постулатов специальной теории не были ничем подкреплены, кроме логических рассуждений и умозрительных парадоксов, то решающую роль сыграло "подтверждение" теории тяготения (об этом речь ниже). Это послужило толчком к принятию всех постулатов обеих теорий и всех следствий из них. Предсказанные теориями эффекты также не подвергались иной трактовке.

И тем не менее многократно повторенное еще не есть истина. Попытаемся рассмотреть явные несуразности. Начнем с классической электродинамики.

Уравнения Максвелла были выведены на основе явления электромагнитной индукции. Они указывают на взаимосвязь электрических и магнитных эффектов: направленное движение электронов в проводнике (электрический ток) вызывает появление магнитного поля; переменное магнитное поле, в свою очередь, вызывает появление тока в проводнике.

Это - экспериментальные факты. Далее, совершенно произвольно (для симметрии), Максвелл предположил, что и переменное электрическое поле является источником магнитного поля (а вот этого до сих пор никто не наблюдал). Таким образом, оба поля могут быть источником друг друга и уже более не нуждаются в своих "родителях" (электронах или иных заряженных частицах). Отсюда вывод, что известные нам световые или радиоволны есть волны электромагнитные (ну кто же этого не знает?!...)

Таким образом, заряженная частица является источником одновременно и электрического и магнитного полей. Эти поля излучаются частицей перпендикулярно друг другу (это следует из того же эффекта электромагнитной индукции). Следовательно, не существует никакого "электромагнитного поля", а есть отдельно электрическое и магнитное поля.

Из статических уравнений Максвелла следует, что вихревым полем является магнитное поле, поэтому так называемые "электромагнитные волны" есть на самом деле волны магнитные.

"Динамические" уравнения Максвелла являются некорректными и излишними, так как электроны не меняют своих свойств в зависимости от того, движутся ли они хаотически или в одну сторону.

Может возникнуть вопрос - почему же не наблюдается магнитное поле в случае, когда частицы ориентированы по электрическому полю, но не движутся (например, в заряженном конденсаторе)? Дело в том, что заряженные частицы бывают двух видов - "правые" и "левые", т.к. излучают поля различного направления вращения. Поэтому в конденсаторе магнитные поля "правых" и "левых" электронов и протонов компенсируются. При движении же в проводнике электроны объединяются в пары ("правый" - "левый") и их магнитные поля складываются.

Самое грустное (или, если хотите, смешное) в данной ситуации заключается в том, что информация о заряженной частице как об источнике магнитного поля уже давно имеется. Речь идет о так называемом квантовании магнитного потока в сверхпроводнике. В 1961 году обнаружен квант (минимальная порция) магнитного потока, равный постоянной Планка, деленной на удвоенный заряд электрона (электроны в сверхпроводнике движутся парами). Отсюда однозначный вывод: электрон - источник магнитного поля. Это поле возбуждается электроном в окружающей среде постоянно.

Перепрыгнем через специальную теорию относительности (СТО) - о ней разговор ниже - и перейдем к общей теории относительности (ОТО), или теории гравитации. Ее суть в трактовке гравитации как искривлении пространства-времени. Одним из следствий такого искривления является отклонение лучей света при прохождении вблизи массивных тел. С целью проверки этого эффекта был организован ряд экспедиций для наблюдения отклонения света от звезд при прохождении вблизи Солнца в момент полного затмения. Отклонение света от звезд было обнаружено, что и посчитали подтверждением теории.

И снова пора задавать детский вопрос. Почему нужно измерять отклонение света именно Солнцем? Ведь это трудно технически - нужно ждать затмения, перевозить оборудование и т. д.

Основной довод - Солнце обладает наибольшей массой и эффект при этом будет максимальный. Насчет массы спорить трудно, а вот насчет эффекта...

Из-за большой протяженности солнечной короны в эксперименте наблюдались звезды, расположенные от поверхности Солнца на расстоянии 5-6 его радиусов. На таком расстоянии гравитационные силы уменьшаются в 25-36 раз. Однако можно наблюдать звезды непосредственно возле диска большой планеты, например, вблизи Юпитера. Сила гравитации на поверхности Юпитера в 10 раз меньше, чем на поверхности Солнца, но в 2,5-3,6 раза больше, чем на расстоянии 5-6 радиусов от поверхности Солнца. Кроме того, Юпитер находится в 4-5 раз дальше от Земли, чем Солнце (в зависимости от расположения на орбите, при котором возможны наблюдения). Во столько же раз увеличится наблюдаемое абсолютное отклонение света при данном угловом отклонении.

Таким образом, общий выигрыш в наблюдении отклонения света звезд возле диска Юпитера составляет 10-18 раз. Такой же выигрыш будет для Сатурна (сила гравитации на его поверхности вдвое меньше, а удаленность от Земли - вдвое больше).

Большие планеты за последние сто лет наблюдались в мощные телескопы и фотографировались многие тысячи раз. Нет сомнения, что отклонение звезд от их обычного расположения при фотографировании совместно с планетой было бы давно обнаружено. Однако таких сообщений что-то не слышно. Похоже, отклонение лучей звезд вблизи Солнца вызвано не гравитацией, а другими факторами... Тогда что же остается от ОТО?

Остается добавить, что скорость гравитационного взаимодействия отнюдь не равна скорости света, как это утверждается в ОТО, а на много порядков превышает ее. Этот факт установлен очень давно из астрономических наблюдений.

Теперь обратимся к специальной теории относительности (СТО). Здесь ситуация намного интереснее. Постулаты теории предельно просты:

- Во всех инерциальных системах отсчета физические законы формулируются одинаково (принцип относительности);

- Скорость распространения света не зависит от направления и скорости движения источника света.

Второй постулат- твердо установленный экспериментальный факт и имеет аналогии. Например, скорость звуковой волны в воздухе или скорость волны в воде постоянна, не зависит от скорости источника волн и определяется упругими свойствами воздуха и воды. Вроде бы все понятно - свет тоже есть волна уплотнения в определенной среде. Эта среда - светоносный эфир - и обеспечивает постоянство скорости света и ее независимость от источника.

Однако здесь нас ожидает первый основательный удар по здравому смыслу - теория отрицает наличие эфира и вообще наличие каких-либо "особых свойств пространства"...

Вывод сделан в том числе и на том основании, что эфир не удалось обнаружить экспериментально.

Для тех, кто уже пришел в себя, сообщу, что это еще цветочки. Основной смысл теории и ее парадоксальность состоит в соединении принципа относительности с постулатом о постоянстве и предельном характере скорости света. Представьте себе - вы можете двигаться в любой области вселенной со скоростью света, то же самое может делать кто-то другой - и при этом ваша взаимно измеренная скорость будет не больше скорости света!

Не правда ли, странно?

Однако легко показать, что все эти эффекты - КАЖУЩИЕСЯ.

ОСНОВНОЕ УСЛОВИЕ, при котором они будут проявляться - это наблюдение за движущимся телом (или воздействие на него) с помощью сигналов, которые сами движутся с такой же или близкой скоростью.

При этом эффекты наблюдаются из системы координат, принятой за неподвижную, а в самих движущихся телах ничего не меняется (с точки зрения того, кто на этих телах находится).

В самом деле, рассмотрим, например, эффект "увеличения" массы. На самом деле масса не увеличивается. Просто уменьшается наша возможность воздействовать на эту массу. Например, парусник никогда не достигнет скорости ветра, который его подталкивает: при приближении к скорости ветра подталкивающая сила (импульс) уменьшается до нуля. То же самое происходит в ускорителе с заряженной частицей: как ни увеличивай напряженность ускоряющего поля, скорость частицы будет только бесконечно приближаться к скорости света, но никогда не достигнет ее, поскольку ускоряющее поле тоже движется со скоростью света. Внешне эта "неподатливость" ускоряемой частицы выглядит как "рост массы".

"Парадоксы" со временем - самые эффектные. Однако они тоже чисто умозрительные и имеют тот же источник - утверждение о предельном характере скорости света. В теории говорится о том, что нельзя ПЕРЕДАТЬ показания часов из одной точки пространства в другую (т.е. синхронизировать их) со скоростью, большей, чем скорость света. Отсюда вывод - время в различных областях пространства отличается (!..).

А если мы используем для синхронизации часов значительно более быстрые сигналы, например, гравитационные? Значит, время в разных точках пространства будет отличаться меньше? И, следовательно, "парадоксы" времени, как, впрочем, и все остальные эффекты теории, исчезнут?

Что же останется от теории? А останется то, чем она и является (см. название статьи) - хорошей теорией для слепых.

В самом деле, представим себе мир слепых. Максимальная скорость, которая им известна - скорость звука. В этом мире имеются заряженные частицы, испускающие некие звуковые поля. Эти частицы ускоряются в звуковых ускорителях с помощью звуковых же импульсов и т.д. и т.п. В этом мире создана звуковая теория относительности с соответствующими постулатами и следствиями, а также с запретом на сверхзвуковую скорость... Дальнейшее представьте себе сами. Каково будет мнение зрячих об этой теории?..

В заключение с теми, кто еще не устал, восстановим права светоносного эфира. Это тем более нужно сделать, что СТО неявным образом использует свойства эфира, хотя и отрицает его наличие в своих предпосылках.

Что означает утверждение "скорость света постоянна в любой системе отсчета"? Относительно чего эта скорость постоянна - относительно самой системы отсчета? То есть световые кванты не взаимодействуют с пространством и подобны ядрам, вылетающим из пушек движущегося корабля? Но тогда мы имеем классический принцип сложения скоростей - свет от приближающегося тела будет идти к нам быстрее, чем от удаляющегося. Это противоречит опыту - все фотоны имеют одинаковую скорость. Однако это очень странно: если пространство не взаимодействует с фотонами, то каким же образом все фотоны выравнивают свои скорости? Какие силы ускоряют (или замедляют) в нужной степени каждый фотон вселенной, чтобы направить его к нам с одинаковой скоростью?

Совершенно ясно, что механизм может быть только один - излучающие атомы передают свой импульс некой всепроникающей среде, единой для всей вселенной. Упругие свойства этой среды и определяют скорость фотона, который есть волна (или вихрь) в данной среде. Движение относительно фотонов и есть движение относительно этой среды. Поэтому, строго говоря, скорость фотонов относительно Земли несколько отличается, т.к. Земля движется относительно звезд. Благодаря этому наблюдается эффект Доплера - изменение цвета видимого излучения от приближающихся (или удаляющихся) звезд.