Всё в мире относительно.
Народная мудрость.
Следующий шаг приводит нас к Относительности. Наука сделала этот шаг почти 113 лет назад, ровно за 3 года до падения Тунгусского метеорита, а именно 30 июня 1905 года. Правда, дело было не в Российской Империи, а в Швейцарской Конфедерации. Вот как патетически описывает этот день интернет-издание «Научная Россия»:
«В этот судьбоносный день в редакцию журнала «Анналы физики» поступила статья скромного эксперта патентного бюро из Берна, которая называлась «К электродинамике движущихся тел». В первой части статьи были изложены основы новой теории пространства и времени, во второй — применение этой теории к электродинамике движущихся тел. Никто тогда ещё не знал, что в физике произошла революция, куда более значительная для мира, чем революция того же года в России. Ведь скромного патентоведа звали Альберт Эйнштейн, и эта публикация была основополагающей работой по теории относительности».
И впрямь, революция, о необходимости которой всё время НЕ говорили большевики, свершилась! Не рабоче-крестьянская, а научно-философская. Уже перевернуло, так перевернуло (от лат. “revolutio” — переворот)! Уж рвануло, так рвануло! Почище Тунгусского метеорита, мощность которого составляла по некоторым подсчётам примерно 20 мегатонн тринитротолуола, что в 1 000 (!) раз превосходит мощность ядерной бомбы, сброшенной 9 августа 1941 года на японский город Нагасаки.
Тому, кто не знает, что означает сия мощность в 20 мегатонн, донесём до сведения, что после «Тунгусского дива» был слышен взрыв на расстоянии свыше 1000 км, сбивавший с ног воздушной волной всех людей и зверей в округе, выбивший стёкла во многих близлежащих селениях, ударная волна от которого 2 раза обогнула Земной шар, а сейсмографы на всей планете зарегистрировали мощнейшее землетрясение.
Можно сказать, что научный эффект от публикации скромной научной работы Эйнштейна «Об электродинамике движущих тел», подписанной двумя авторами — Альбертом Эйнштейном и его женой Милевой Марич, был не меньшим. После её публикации 26 сентября всё того же 1905 года был слышен взрыв восторгов и возмущения, сбивший с ног ортодоксов-эфиристов, выбивший представления об эфире из учебников по физике, ударная волна специальной теории относительности многократно обогнула Земной шар, не затухая и по сей день, а сайенсографы (от английского слова “science”) зарегистрировали мощнейшее наукотрясение. Круто!
Что же вызвало такой грандиозный взрывной эффект в научной среде? О какой революции идёт речь?
Вы-таки будете смеяться, но вся революция заключалась практически в двух словах. (Или в одном?) К принципу относительности Галилея, который утверждал, утверждает и утверждать будет, что все МЕХАНИЧЕСКИЕ явления во всех ИНЕРЦИАЛЬНЫХ системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения, добавились два слова: ОПТИЧЕСКИЕ и ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ. (Слово «инерциальных», как Вы помните, уважаемый читатель, означает «движущиеся по инерции», то есть без воздействия внешних сил.)
Если же учесть, что оптические явления под названием «свет» являются частным случаем электромагнитного взаимодействия, так и вовсе в одном слове: «и электродинамические». Но только это добавление в одно слово сыграло в начале ХХ века такую же грандиозную роль в физике, какую в Средние века сыграло знаменитое словечко Филиокве, что в переводе с латинского означает: «и Сына». (Правда, это была церковная революция.)
А если учесть, что принцип относительности Эйнштейна можно сформулировать, просто заменив слово «механические» на слово «физические» (слово «физика» имеет более широкое толкование, чем «механика»), то вся революция для человека, далёкого от физики, покажется бурей в стакане воды: «Ну, Иоанн, ну Грозный, ну что тут особенного?»
https://www.youtube.com/watch?v=G9DNrtWclJU
(Так что поднять успеваемость по изучению школьниками и студентами СТО проще простого. Достаточно запомнить одно-два слова — и ты знаток СТО!)
Вот только как в Средние века Филиокве привело к Великой схизме, Великому расколу, разделению церквей на римско-католическую (глава которой — Папа Римский) и греко-кафолическую (православную), так и в Новейшее время по отношении к принципу относительности Эйнштейна с его добавкой в одно слово научный мир разделился на 2 больших антагонистических лагеря:
1. Релятивистов (уважаемые в науке люди). Можно сказать: «жрецы науки».
2. Антирелятивистов (неуважаемые в науке люди). Можно сказать: «еретики».
Вот что может сделать одно словечко! Хоть в сумрачные Средние века, хоть в просвещённое Новейшее время! Вспоминается классика: «В начале было Слово…»
Правда, за словом и в том и другом случае стояло дело. В первом случае за словом Филиокве, что значит «и Сына», стояли религиозные догматы, традиция и власть, во втором случае за словом «и электродинамические» стояли научные опыты, традиция и… власть. В первом случае традиция и власть были церковные, во втором случае, соответственно, — научные.
Филиокве мы сейчас обсуждать не будем, это тема для отдельного разговора, зато сконцентрируемся на Относительности. Научная традиция, идущая со времён Галилея и Ньютона, утверждала, что пространство и время — 2 Абсолюта, которые формируют фиксированную сцену мира. Относительность разделалась с этой «языческой» традицией на раз, сама со временем превратившись в непререкаемую догму. Это догма утверждает, что пространство и время, во-первых, являются не абсолютными, а относительными величинами, а во-вторых, время из Абсолюта Ньютона вообще превратилось в какой-то эпифеномен, довесок, четвёртое измерение пространства.
Отсюда и растут знакомые всем продвинутым пользователям науки слова и словосочетания: «четырёхмерный континуум» или же «пространственно-временной континуум» (“continuum” в переводе с латыни значит «непрерывное», «сплошное».) Ведущим в этой не авиационной, а континуальной двойке служит пространство, а ведомым — время. Со всеми вытекающими последствиями.
Вместе с Абсолютным Пространством и Абсолютным Временем было повержено и третье лицо «святой троицы» классической механики Ньютона — Абсолютная Система Отсчёта (АСО). Как считали физики эпохи дорелятивистского материализма, Абсолютной Системой Отсчёта для света служит некая неуловимая «светоносная среда» под названием «эфир».
Теория относительности Эйнштейна свергла эту «святую троицу» дорелятивистской науки, а эфир вычеркнула за ненадобностью [1]. Зато Абсолютом стала скорость света в вакууме. Нет Абсолюта кроме скорости света, и Эйнштейн — пророк его!
По сути дела это означало, что молодой, никому дотоле не известный учёный из Швейцарии умудрился в своей теории относительности соединить несоединимое, а именно: принцип относительности, который он распространил на все физические системы, включая электродинамику движущихся тел, и постоянство скорости света в вакууме*.
(*Подчеркнём, что именно в вакууме, потому что в иных средах — воде, воздухе, стекле, стекловолокне — скорость света может значительно отставать от абсолютной, равной ни много ни мало 297 792 458 ±1,2 м/сек.)
Это и является двумя основными постулатами его специальной теории относительности (СТО). Введя свой «принцип относительности», который утверждает, «что для всех координатных систем, для которых справедливы уравнения механики, справедливы те же самые электродинамические и оптические законы», а кроме того, добавочное допущение, что свет в пустоте всегда распространяется с неизменной скоростью, не зависящей от состояния движения излучающего тела, он построил свою электродинамику движущихся тел, положив в основу теорию Максвелла для покоящихся тел.
Что такое принцип относительности Эйнштейна, мы уже знаем. А что такое постулат постоянства («инвариантности», как говорят физики) скорости света в вакууме? — Очень просто.
Классическое правило сложения скоростей утверждает, что скорости имеют обыкновение складываться по простым законам арифметики. Если вы запускаете стрелу из лука, стоя неподвижно, то она летит со скоростью V1. Если вы запускаете стрелу, мчась на лихом скакуне, то к скорости стрелы V1 прибавляется скорость лихого скакуна V2. То же самое будет, если вы стоите неподвижно, а стрела летит во мчащегося на вас басурманина. Главное — выбрать точку отсчёта. Вот оно, искомое сложение скоростей: V1+V2=V3 (где V3 — скорость стрелы, пущенной не пешим лучником, а мчащимся всадником. Или, наоборот, выпущенной пешим лучником во мчащегося на него всадника. От перемены мест слагаемых, как известно, сумма не меняется).
А если запускать не стрелу из дерева, а луч света из фотонов? Скажем, пальнуть из лазера? Вот тут-то и начинаются проблемы, с которыми столкнулась физика в конце XIX века, когда лазеров ещё не было и в помине.
Представим иную гипотетическую ситуацию или же проведём «мысленный эксперимент», как любил говаривать Альберт Эйнштейн.
Допустим, на ж/д станции Бологое (иль Поповка) стоит некий Станционный Смотритель. К станции равномерно и прямолинейно приближается пассажирский поезд с некой скоростью V. В поезде стоит у окна Зевака, а из вагона-ресторана в родное купе в начале поезда пробирается, покачиваясь, Гуляка. Допустим, все они вдруг взяли одновременно по портативному лазеру и пустили из него шутки ради не стрелу, а луч света по ходу движения поезда. (Если лазера нет, то его можно заменить на простой карманный фонарик.)
Какова будет скорость света, выпущенная из лазера или фонарика a) неподвижно стоящего Станционного Смотрителя, b) Зеваки, скорость которого относительно Станционного Смотрителя равна скорости поезда, и c) Гуляки, скорость пошатывающегося движения которого относительно неподвижно стоящего Станционного Смотрителя равна скорости поезда плюс скорость собственного пошатывающегося движения???
Вы будете смеяться, но она во всех трёх случаях будет равна одной и той же величине — скорости света (только в данном случае не в вакууме, а в воздухе). Если ж/д станцию Бологое сменить на космическую, поезд сменить на фантастический звездолёт, а Гуляку отправить в космический вагон-ресторан на сверхскоростной катапульте (душа горит!), то всё будет точно так же, за исключением того, что свет уже будет двигаться в вакууме, а не воздухе. Как так? В чём тут секрет? Почему скорость света не складывается с движением источников: Зеваки и Гуляки?
До Эйнштейна одно с другим никак не вязалось. Принцип относительности Галилея, который прекрасно описывал движение механических тел, например, стрел, пущенных из лука, пасовал, когда с его помощью пытались описать электродинамику, отцом-основателем которой был гений из Шотландии по имени Джеймс Клерк Максвелл, проживший всего 48 лет жизни, но в науке совершивший за десятерых. (Я не преувеличил?)
«Вот тут-то и начались проблемы с законами физики. Уравнения Максвелла сводят воедино электричество, магнетизм и свет. Из них следует, что скорость электромагнитных волн, в том числе и световых, не зависит от движения излучателя и равна в вакууме примерно 300 тыс. км/с. Это никак не согласуется с механикой Ньютона и Галилея. <…>
Было приложено немало усилий, чтобы обнаружить изменение скорости света при движении излучателя, но ни один из хитроумных опытов не удался. Даже самый точный из них, эксперимент Майкельсона-Морли, дал отрицательный результат. Значит, что-то неверно в уравнениях Максвелла? Но ведь они прекрасно описывают все электрические и магнитные явления. И тогда Анри Пуанкаре высказал мысль, что дело всё-таки не в уравнениях, а в принципе относительности: все физические законы, не только механические, как у Ньютона, но и электрические, должны быть одинаковы в системах, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. В 1904 году датчанин Хендрик Антон Лоренц специально для уравнений Максвелла получил новые формулы пересчёта координат движущейся системы относительно неподвижной и наоборот. Но это помогло лишь отчасти: получалось, что для законов Ньютона нужно использовать одни преобразования, а для уравнений Максвелла другие. Вопрос оставался открытым» [2].
И вот тут свет божий увидела та самая ррреволюционная работа. Да, да, да: «К электродинамике движущихся тел». Согласно Эйнштейну, ларчик открывается очень просто. Дело в том, что при движении Зеваки и Гуляки относительно неподвижно стоящего ж/д или космического Станционного Смотрителя, их тела будут чуть сокращаться в сторону движения света, а часы на руках и того и другого будут чуть отставать от часов Станционного Смотрителя. И не потому отставать, что часы у них какие-то отстойные, а у Станционного Смотрителя — суперские, а потому что «время — это то, что показывают часы», — как говорил Эйнштейн. И это время начинает вдруг отставать при равномерном и прямолинейном движении одной системы отсчёта, будь то Зевака или Гуляка, относительно другой — Станционный Смотритель. Чем быстрее это движение, чем оно ближе к скорости света — тем больше замедляется время, тем медленнее идут часы на руках земного и космического Зеваки и Гуляки, гласит СТО.
И тут второй раз в СТО появляется слово «относительность». Только теперь это уже не принцип относительности Эйнштейна, не «Филиокве» СТО, а принцип относительности одновременности. Просьба не путать!
Из принципа относительности одновременности следует, что время течёт по-разному в разных инерциальных системах отсчёта, а внутренние часы идут тем медленнее, чем быстрее скорость движения Зеваки или Гуляки к скорости света. Из этого принципа относительности и родился парадокс близнецов, который гласит, что космический Гуляка, полетевший на звездолёте через тернии к звёздам, не стареет ни душой, ни телом в отличие от своего братца, земного Станционного Смотрителя. Ну, если точнее, то стареет, но значительно медленнее. Чем быстрее скорость его звездолёта к скорости света, тем медленнее движется его собственное время по сравнению с земным, тем медленнее тикают его механические, электрические и биологические часы. Вот вам и таблетка от старости! (Гуляем, братцы! Летим в космический вагон-ресторан!)
В добавление к относительности двух видов, на чём и базируется СТО, нельзя не обмолвиться о Лоренц-ковариантности, которая составляет основу математического аппарата СТО. По смыслу она обозначает некую математическую симметрию, то есть свойство систем математических уравнений, описывающих физические законы, сохранять свой вид при применении преобразований Лоренца. Автор этой симметрии — нидерландский физик-теоретик, Лауреат Нобелевской премии 1902 года Хендрик Лоренц, известный прежде всего своими работами в сфере электродинамики и оптики.
Ну, и наконец, как говорят англичане, “Last but not least”, что означает «последнее по очереди, но не по значению». По умолчанию считается, что любое движение подразумевает движение материи, что пространство и время — суть формы движения материи, что материя состоит из частей, которые складываются в целое подобно кубикам Лего, что материя первична, а пространство и время вторичны. Такой вот релятивистский и редукционистский материализм.
В этом релятивистском и редукционистском материализме время на 100% «заморожено» в «блочной картине» мире. Оно по большому счёту становится иллюзорным, излишним:
«Картина истории Вселенной, представленной как одна система событий, связанных причинно-следственными отношениями, называется блочной Вселенной. Это название, возможно, объясняется тем, что оно предполагает реальной всю историю Вселенной сразу, массивом, вызывая аллюзию с каменным блоком, из которого можно вырезать нечто твердое, неизменное.
Блочная Вселенная — это кульминация развития идеи, первоначально высказанной Галилеем и Декартом: рассматривать время как дополнительное измерение пространства. Это сводит описание истории Вселенной к математическому объекту (см. главу 1) вне времени. Если вы считаете, что это соответствует объективно реальному, то вы утверждаете, что во Вселенной принципиально отсутствует время. Блочная картина является вторым шагом к устранению понятия времени в СТО Эйнштейна» [3].
Этот набор принципов и составляет суть «священного писания» релятивистов. Точнее, «ветхого завета» под названием СТО. А есть ещё и «новый завет», написанный 10 годами позже. Он называется Общая теория относительности (ОТО). Она же — теория гравитации. И в этой теории, что для нас важно, время тоже замедляется, но уже не в результате движения, а в результате влияния гравитации.
То есть наряду с кинематическим замедлением времени в СТО есть ещё гравитационное замедление времени в ОТО. Таково Credo, то есть символ научной веры релятивистов.
Теория относительности Эйнштейна исходила из привычных философских и научных постулатов: движение материи первично, пространство и время являются формами движения материи. Однако в этой теории, построенной на серии мысленных экспериментов и математическом формализме, появляются новые участники мироздания: непрерывный пространственно-временной континуум и Абсолют под названием «скорость света». Принцип относительности Галилея, который распространялся только лишь на классическую механику Ньютона, становится частным случаем для принципа относительности Эйнштейна, из которого следует, что все физические законы, включая электродинамику движущихся тел, одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта. Наряду с ним появились и закрепились в науке неожиданные, не укладывающиеся в человеческое сознание физические эффекты, такие как Лоренцево сокращение длины и принцип относительности одновременности Эйнштейна.
«Замороженное» время теории относительности не только становится эпифеноменом, довеском к пространству, не только способно замедляться в процессе инерциального движения и под действием гравитации вплоть до полной остановки в чёрных дырах, но по большому счёту является лишь нереальной иллюзией.
Нас же в контексте данного исследования интересует время «размороженное», которое в теории относительности явно не просматривается.
Может, оно просматривается в трудах идейных и научных противников релятивистов, «еретиков» от науки? Их «еретические» взгляды можно встретить не только на страницах Прозы.ру, не только на безбрежных просторах Рунета и Всемирной Сети, но, порой, и на страницах респектабельных научных изданий, типа New Scientist:
«Тёмные явления космологии поднимают вопрос о том, верна ли теория относительности Эйнштейна, заявляет Яков Бекенштайн» [4].
“Cosmology's dark apparitions raise the question of whether Einstein's theory is the right one, says Jacob Bekenstein” [4].
Правда, немногочисленные статьи на эту тему, как правило, печатаются в порядке научной дискуссии, не более того.
Их «еретическим» взглядам мы посвятим следующий шаг. Как сказал В.И. Ленин, «Шаг вперёд, два шага назад».
Продолжение следует: http://www.proza.ru/2018/02/03/971
На главную: http://www.proza.ru/2018/09/03/260
Примечания:
1. См. Современные теории эфира: http://scorcher.ru/art/theory/air/air.php
2. См. подробнее «Сверим часы?: Теория относительности»:
3. Ли Смолин «Возвращение времени»
4. См. New Scientist 27 February 2013, "Crunch time for physics: What's next?",
Physics crunch: Time to discard relativity?