Специальная теория относительности, несомненно, самая знаменитая
из физических теорий. Популярность СТО связана с простотой её
основных принципов, поражающей воображение парадоксальностью
выводов, и её ключевым положением в физике ХХ века.
Академик Е.Б. Александров
Логика ТО, её аргументация – это, конечно, извращённая форма
мышления. Включение теории относительности в школьную
программу равносильно воспитанию молодого поколения на
мышлении обитателей сумасшедшего дома.
Доктор ф.-м. наук И.И. Смульский
Не было в истории физики более глупого
и более вредоносного для неё опуса,
чем СТО А. Эйнштейна.
П.Г. Басков
Кризис официальной физики, возникший в начале XIX в связи с созданием СТО Эйнштейна, кажется, близится к своему разрешению. Время – созидатель великих теорий и могильщик спекулятивных, оторванных от реалий нелепых теорий и гипотез.
1. Терминология
Термины, помеченные значком «*» предлагаются автором в порядке обсуждения.
• В.С. – Самченко В.Н.
• П. Б. – Пётр Басков.
• с – скорость света.
• сигнал (физика) – движущийся объект, несущий в себе какую-либо информацию*.
• Х-волна (быстрый свет) – импульс света, движущийся со сверхсветовой скоростью*.
• «Скорость распространения взаимодействий» – бессмысленный физический термин, от которого нужно отказаться науке – чем быстрей, тем лучше. Вот что пишет по этому поводу, например, В. Кулигин с соавторами [1]. Взаимодействие есть основа или сущность явлений, которая не должна зависеть от выбора наблюдателем системы отсчёта. Именно поэтому понятие «скорость распространения взаимодействий» физически бессмысленно.
1. Возражения релятивистов против сверхсветовой скорости сигналов
1. Эффект нелокальности сводится на нет обычным каналом связи
С точки зрения релятивистов явление квантовой нелокальности не противоречит принципу причинности в СТО [2]: «Свойство нелокальности квантовой теории вызывает существование корреляций между состояниями запутанных подсистем исходной системы, на каких бы расстояниях друг от друга они ни находились. Поэтому появляется возможность мгновенного определения квантового состояния в одном месте на любом расстоянии путём измерения запутанного с ним состояния в другом месте и соответственно, его передача с бесконечной скоростью – квантовая телепортация.
Тем не менее, для безошибочного измерения квантового состояния необходима классическая информация о базисе измерения, которая должна быть передана по классическому каналу связи, естественно, со скоростью, не превышающей скорости света. Хотя подходящий базис для единичного измерения можно угадать, для сверхсветовой связи и безошибочной телепортации ряда квантовых состояний такой подход использовать невозможно. Таким образом, квантовая телепортация невозможна со скоростью большей, чем скорость света. Явление квантовой нелокальности не противоречит принципу причинности в СТО».
Такую, лишённую здравой логики аргументацию, опровергает В. Самченко [2]: «Нетрудно видеть, что в таком рассуждении объективное (скорость установления физической связи заведомо и признанно сверхсветовая) спутывается с субъективным – со скоростью осознания её результатов наблюдателями. А связь между ними посредством X-волны вообще устранила бы здесь все физические ограничения».
2. Х-волна де – «зайчик»
Многие противники сверхсветовых скоростей предпочитают описывать быстрый свет не прямым механическим путём, а на языке оптики: в виде перемещения интерференционного максимума при аномальной дисперсии света в неравновесной среде. Такой подход облегчает трактовку X-волны как движения только оптического образа, вроде зеркального «зайчика» .
Но в эффектах быстрого света изменение яркости само распространяется в среде [2]. К тому же, аномальная дисперсия должна сопровождаться поглощением света в среде и деформацией импульса, а в опытах по быстрому свету ни то, ни другое не наблюдается.
3. Скорость искажённого сигнала всегда меньше с
Отрицая передачу информации X-волной, обычно ссылаются на способ определения скорости светового сигнала, предложенный A. Зоммерфельдом и Л. Бриллюэном. С их лёгкой руки, таковой считается скорость перемещения некоторой особенности электромагнитного поля – метки, разрыва или иной модуляции соответствующих волн]. «Волна должна быть как-то искажена, чтобы переносить какое-то заданное дискретное воздействие», – писал, например, Я.П. Терлецкий [4]. Скорость подобных «искажений» действительно никогда не превышает скорость света. Однако, сигнал передаётся не только через модуляцию несущей волны, но также посредством дискретного набора раздельно передаваемых сигналов. Противники сверхсветового переноса информации игнорируют эти общеизвестные истины, а также результаты известных опытов.
4. Время детектирования бит «съест» выигрыш от скорости
Сило Саутер утверждает [5]:“Consequently, the wavefront velocity constitutes an upper bound for the speed of information transfer, and superluminal transmission of information remains unachievable” – Следовательно, скорость волнового фронта определяет верхний предел скорости передачи информации – сверхсветовая скорость передачи остаётся недостижимой. //С этим, пока, трудно поспорить, но и не нужно – проблема решается азбукой Морзе.
2. Самченко В. о СТО А. Эйнштейна
«На наш взгляд, бунт против СТО напрасен. Эйнштейн действительно ошибся, возводя локальность в абсолют. Но СТО сама по себе адекватно отражает законы движения любых тел и вообще всякого движения в «обычной», т. е. пассивной среде. Все дело в свойствах активной среды, которые ещё не были достаточно известны Эйнштейну. Впервые в общем виде они рассмотрены уже после его смерти, на почве синергетики как учения о законах спонтанной самоорганизации в открытых неравновесных системах. Конкретнее – теорией диссипативных структур И.Р. Пригожина», – пишет философ Самченко в [2]. Такая оценка СТО доктором от философии, прямо скажем, вгоняет в прострацию (см. эпиграф Смульского).
3. Сверхсветовые парадоксы – «собственность» эйнштейновской СТО
Как считает Самченко [2]: «По общему мнению физиков, главным затруднением для признания тахионов и нелокальной связи вообще является возможность нарушения при сверхсветовых скоростях временн;го порядка причины и следствия». Хороший ответ на это дал один из авторов Fornit.ru [6]: «При всех реальных... сверхсветовых перемещениях (сигналах) никаких парадоксов причинности или парадоксов времени не будет! Сверхсветовые парадоксы – это «собственность» теории относительности. Скорость света для специальной теории относительности является границей, за пределами которой она становится ложной теорией». Поправлю немного цитату: СТО Эйнштейна ложна и в той области, для которой она предназначена.
Физикам нет надобности обращаться к философам по поводу проблемы сверхсветовых скоростей, но всё же не лишне будет привести здесь одно из высказываний философа Ю.Б. Молчанова по этому поводу [7]: «... специальная теория относительности не в состоянии наложить запрет на существование сверхсветовых скоростей, поскольку её математический формализм и вытекающие из него физические следствия основываются на предположении о невозможности таких скоростей». Молчанов это писал ещё 40 лет назад, а «официоз» российской АН до сих пор держит СТО за фундаментальную науку.
4. Экспериментальные факты
1. Эксперимент Н.Г. Басова. В 1965 г. в Москве группа одного из «отцов» лазера, пытаясь усилить лазерный луч, обнаружила, что скорость перемещения пика электромагнитного импульса через активную среду может превышать константу c в 6–9 раз [8, 9]. ) Длина сверхсветового пути – дециметры.
Вот как описывает этот опыт О. Деревенский [10]: «В 1966 г. Басов с сотрудниками сообщили о результатах исследований временных задержек на движение лазерного импульса в системе генератор-усилитель. Между рубиновым лазером-генератором и парой рубиновых стержней-усилителей было расстояние около 2.5 м. Делительная пластинка делала из одного лазерного импульса два, каждый из которых в итоге попадал на свой фотодетектор, но разница была в том, что один путь проходил сквозь усилитель, а другой – нет. Ну, а сигналы с фотодетекторов подавались на скоростной двухканальный осциллограф. И вот, представьте.
При выключенном усилителе, т.е. при отключённых лампах его «накачки», согласовывали задержки в электрических схемах двух каналов так, чтобы на экране осциллографа оба всплеска фототока происходили синхронно. А потом – всего лишь включали усилитель. И – приходили в крайнюю степень изумления. Всплеск фототока от импульса, проходившего через усилитель, теперь опережал во времени другой всплеск, который служил опорным. Изумляла величина этого опережения: она была запредельно велика. Казалось бы: изменения, которые могли сказаться на задержке, делались лишь на протяжении усилителя. Если допустить немыслимую ситуацию, при которой лазерный импульс проходит по включённому усилителю мгновенно, то даже тогда выигрыш во времени составил бы всего 1.6 наносекунды. А осциллограф весело показывает: не 1.6, а целых 9 наносекунд! Кстати, длительность самого-то импульса составляла что-то около трёх наносекунд, т.е. эффект вырисовывался очень уверенно. Впоследствии всё подтвердилось в ряде других лабораторий – с использованием различных лазеров и различных нелинейных ячеек: не только усиливающих, но и поглощающих. Главное – спектральные линии генератора и нелинейной ячейки должны были совпадать. И тогда результат был неизменно превосходен, причём «запредельность» опережения исчислялась уже десятками и сотнями раз...
Вот что заслуживает внимания: во всех подобных экспериментах, «выпадающая» задержка – это как раз то время, за которое лазерный импульс пролетает промежуток от генератора до нелинейной ячейки! Чем меньше протяжённость нелинейной ячейки, тем «запредельнее» оказывается опережение! Самый оглушительный результат был получен с тонкой поглощающей плёнкой!».
2. Группа Ли-Джун Вонг (2000 г.). Скорость пика импульса светового импульса, пропущенного через ампулу (шириной 6 см) с глубоко охлаждёнными парами цезия превысила c в 310 раз. При этом пик импульса выходил из ампулы раньше, чем успевал в неё войти [47].
3. Г. Нимц и Х. Эйчман в лаборатории Hewlett Packard (1994 г.) передали симфонию Моцарта № 40 со скоростью 4,7 c на расстояние около метра посредством квантового туннелирования [11]. К 2011 году стали известны уже десятки таких успешных экспериментов.
4. Сверхсветовые скорости радиоволн
В 2000 г. было показано, что обычные радиоволны иногда распространяются на расстояние более метра от излучателя со сверхсветовой скоростью [12]. А в 2002 году Б. Робертсон (B. Robertson) и его сотрудники в университете штата Теннеси, применив специальную систему кабелей, довели сверхсветовой путь электромагнитного импульса до 120 метров [12].
5. Гипотезы сверхсветового движения лазерных импульсов
• Гипотеза Деревенского. Дело здесь явно не только в нелинейной ячейке [10]. Ведь во всех подобных экспериментах «выпадающая» задержка – это как раз время, равное расстоянию от генератора до нелинейной ячейки, делённому на скорость света! Во сколько раз это расстояние превышает длину пути света в нелинейной ячейке, во столько раз наблюдаемый выигрыш во времени оказывается больше выигрыша при «мгновенном» прохождении ячейки!
Значит, когда нелинейность выключена, лазерный импульс идёт от генератора к нелинейной ячейке со скоростью света, а когда нелинейность включена, лазерный импульс перебрасывается из генератора в ячейку, практически, мгновенно. Остаётся лишь объяснить – каким образом лазерный импульс перебрасывается мгновенно на расстояние в несколько метров.
В рамках традиционных представлений о свете этот феномен объяснить невозможно. По логике же «цифрового» мира, этот феномен совершенно естественен. Это частный случай распространения света, как цепочки мгновенных квантовых перебросов энергии возбуждения с атома на атом. При этом конечность скорости света обусловлена конечным быстродействием алгоритма, «прокладывающего путь», по которому производится такая цепочка квантовых перебросов. Этот алгоритм мы называем «навигатором квантовых перебросов энергии».
П. Б.: Объяснение феномена основано на ложной теории «цифрового мира» и потому не может быть верным.
• Объяснение эффекта с позиции квантовой механики. Гипотеза Ф. Вильчека [13]: «Очевидно, с некоторой вероятностью скорость… может оказаться несколько выше средней и, следовательно, выше скорости света, что запрещено СТО. Единственный способ разрешить противоречие включает в себя допущение о существовании античастицы. …(приходится. – В. С.) допустить, что в процессе измерения могут рождаться несколько частиц, не отличимых от начальной и находящихся в разных точках пространства. Для поддержания баланса… дополнительные частицы должны появляться в паре со своими античастицами». //Ссылка на ложную СТО Эйнштейна неуместна. Что же касается самой гипотезы, то она, на мой взгляд, походит на гипотезу ad hoс.
• Объяснение эффекта с позиций синергетики. Результаты опыта показывают, что протяжённость сверхсветового пути определяется не столько длиной импульса, сколько протяжённостью и свойствами активной передающей среды: лазер –> воздух –> усилитель. Будем считать, что эта диссипативная структура под воздействием импульса лазера становится когерентной. Свойства такой среды хорошо описаны классиками синергетики. «Одной из наиболее известных особенностей диссипативных структур является их когерентность. Система ведёт себя как единое целое, и как если бы она была вместилищем дальнодействующих сил», – писал Пригожин [14]. И в другом месте: «В равновесии молекула “видит” только своих непосредственных соседей и “общается” только с ними. Вдали же от равновесия каждая часть системы “видит” всю систему целиком» [15].
Процесс «мгновенной» передачи импульса от выхода лазера до выхода усилителя, полагает Самченко [3], есть на самом деле не движение импульса от точки к точке, а просто порождение самоорганизующейся структурой нового импульса сразу на выходе усилителя. Т.е. синергетика и квантовая механика дают близкие по сути объяснения. Мне, однако, такой полёт мыслей не очень нравится – не лучше ли будет остановиться на движении от точки к точке?
Источники информации
1. Кулигин Виктор, Кулигина Галина, Корнева Мария. Кризис релятивистских теорий. Часть3. Причинность в физике. http://ntbu.ru/to/krt3.pdf
2. Сверхсветовое движение – Википедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/
3. Самченко В.Н. Нелокальная связь: философия, математика, физика. Credo New,
http://credonew.ru/content/view/1050/65/
4. Терлецкий Я.П. Парадоксы теории относительности. М.: Наука, 1966. – 120 с.
5. Sauter Thilo. Superluminal signals: an engineer’s perspective (2001).
6. Сверхсветовая граница специальной теории относительности.
fornit.ru, http://scorcher.ru/theory_publisher/show_art.php?id=540.
7. Молчанов Ю.Б. Принцип причинности и гипотеза сверхсветовых скоростей. ВФ, 1976, № 5.
8. Басов Н.Г., Амбарцумян Р.В., Зуев В.С., Крюков П.Г., Летохов В.С. Скорость распространения мощного импульса света в инверсно заселенной среде. Доклады АН СССР. – 1965. – Т. 165 (1). – С. 58–60.
9. Их же. Нелинейное усиление импульса света. Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 1966. – Вып. 1. – С. 23-34.
10. О. Х. Деревенский, «Фиговые листки Теории Относительности».
http://newfiz.narod.ru/rel-opus.htm
11. Nimitz G;nter. Superluminal Signal Velocity and Causelity.
Foundations of Physics, Vol. 34, No. 12, December 2004.
12. Faster and further. Speed of light broken with basic lab kit. New Scientist magazine.
– 2002. – Issue 2361. – P. 24.
13. Вильчек Ф.А. От парадоксов к парадигмам. УФН, 12/2005. Стр. 1325-1337.
14. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой.
– М.: Прогресс, 1986. – 431 стр.
15. Пригожин И. Философия нестабильности. Вопросы философии, 6/1991. – Стр. 46-52.
Опубликовано: 28.02.2017