ТЕОРИЯ НЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
После незапланированного отхода от «сюжетной линии» автор хотел вернуться в её логическое русло и продолжить повествование о «неперезаписываемой» части Большой истории. Напомним, что такой неперезаписываемой частью является Логика Природы. Знания человека о Природе будут изменяться непрерывно и было бы удивительным считать обратное. Но вот Логика – это тот стержень, который скрепляет известные и ещё неизвестные исторические события Вселенной, Жизни и Разума.
Но после обещаний, данных не в соответствии с «сюжетной линией», переходить к Большой истории как-то неприлично. Слово не воробей! Поэтому что-то из обещанного надо предъявлять!
Учитывая, что мы только что рассматривали вопросы, связанные с логиками, включая формальную логику Аристотеля, то от последней и оттолкнёмся. Для этого перейдём к рассмотрению наиболее простой задачи, не требующего диалектической деформации мировоззрения читателя. Мы рассмотрим специальную теорию относительности. Автор ничуть не кокетничает. Это действительно просто. Правда, для того чтобы это стало таким, автору пришлось немало попотеть. Попотеть не из-за невероятной сложности задачи, а из-за всеобщего предубеждения в её абсолютной, почти религиозной истинности. Самое трудное – это было перешагнуть через себя. Автора постоянно держал в напряжении вопрос, всплывавший из далёкого детства, заданный когда-то ему местным «Квакиным»: «Ты чё, самый умный?»
Учитывая объемность задачи, разобьём её на три этюда-зарисовки. В первом этюде проведём формально-логический анализ теории и покажем, что релятивизм – это «неперевариваемая» теория, которая непригодна для построения будущих физических теорий. То есть, релятивизм – это не та теория, в которой исправив внутренние или внешние противоречия, можно получить «хорошую» теорию. Релятивизм изначально построен путём нарушения правил формальной логики. Поэтому его исправлять бесполезно. Надо возвращаться к истокам.
Относительность, отношения, наряду со свойствами, являются чрезвычайно важными категориями философии, составляющими суть Природы. И было бы неоправданной беспечностью оставить их анализ физикам. Насилие над «относительностью» – это насилие над Природой!
Во втором этюде мы остановимся на проблемах пространства, времени и общей теории относительности. Мы будем их рассматривать не с точки зрения каких бы то ни было геометрий, а с точки зрения наблюдаемой реальности и законов логики. То есть мы будем препарировать пространство и время так же, как натуралисты препарируют лягушек. Автор предлагает следовать актуальным сегодня, как никогда, рекомендациям Исаака Ньютона «…мы должны изучить по явлениям природы».
В третьем этюде (по факту - четвертом, №9) предлагается формальная модель пространства и времени, которая разрубает противоречия классической механики и электродинамики как Гордиев узел. На основе предложенной формальной модели пространства и времени предлагаются соотношения, которые призваны заменить релятивизм. По большому счёту, эти соотношения объясняют те же самые явления, что и специальная теория относительности. Возможно чуть больше. Но это совершенно иное мировоззрение! В нём нет обаяния религиозной веры, присущего релятивизму. Они до непристойного просты и логичны. В них не нужно верить! Но, вместе с тем, то, что предлагается – это уже вчерашний день, поскольку в основу анализа автор специально положил мировоззрение эйнштейновской эпохи.
115 лет назад создать теорию принципиально нового, более высокого уровня было невозможно. В то время нельзя было и помыслить, что альтернативой Божественному творению Вселенной являлась не вечная и бесконечная Вселенная с готовыми к употреблению законами, а её не Божественная альтернатива с полным отсутствием физических законов. Законы, как и Вселенную, тоже надо было создавать. Вот с каких низов должна начинаться физика. Сказать, что современная физика к такому повороту совершенно не готова – это ничего не сказать! У неё нет ни малейшего шанса справиться с такой задачей самостоятельно, без предельно общего философского анализа.
Фрагмент «новой» теории, или вернее едва заметный её призрак, будет предложен ближе к концу эссе. Это совершенно другое мировоззрение, не имеющего ничего общего с «официальным» и «неофициальными» взглядами на Природу сегодня. Призрак «новой» теории воспроизводит смутные очертания другого Мира, подсмотренные автором в замочную скважину двери, за которой он располагается. А вот когда эта дверь распахнётся, теперь зависит только от физиков: «Коня можно подвести к водопою, но заставить напиться нельзя.»
Итак, переходим к формально-логическому анализу специальной теории относительности.
Любая формальная, последовательно выстраиваемая теория начинается с НЕОПРЕДЕЛЯЕМЫХ ПОНЯТИЙ и АКСИОМ. Первый опыт таких построений дал ещё Евклид в своих «Началах». Прекрасные образцы аксиоматического подхода мы находим у И. Ньютона в «Математических началах натуральной философии» и «Оптике».
Неопределяемые, или, как их ещё называют, фундаментальные понятия, по смысловой нагрузке представляют собой предел интеллектуальных возможностей цивилизации. Это своеобразная граница, внутри которой средствами формальной логики выстраивается поле ЗНАНИЯ, а за которой простирается бескрайние просторы НЕЗНАНИЯ. Неопределяемые понятия обрезают эту самую бесконечность свойств и отношений реального мира, делая его доступным для познания, но существенно загрубляя наши представления о нём. Это неизбежность, которую никак нельзя преодолеть.
Из неопределяемых понятий выводятся «определяемые» понятия. Например, пространство и время являются одними из основных неопределяемых понятий физики, и не только её. Через них выводятся (определяются) такие понятия, как скорость, ускорение, событие и так далее.
Другими базовыми конструкциями формальной теории являются аксиомы. Они представляют собой утверждения, принимаемые в качестве истинных без доказательства. Иногда их называют постулатами. Аксиомы (постулаты) используются для вывода новых знаний по установленным правилам вывода. Обычно, аксиомы связывают между собой определяемые и неопределяемые понятия.
Между аксиомами и неопределяемыми понятиями много общего. Можно сказать, что неопределяемое понятие – это, в некотором смысле, тоже аксиома. Аксиома существования. Например, неопределяемое понятие «пространство» – это укороченная аксиома, утверждающая по умолчанию, что «существует пространство, в котором разворачиваются все физические события». Неопределяемые понятия и все понятия вообще представляют собой некоторый конструктор, из элементов которого выстраивается картина мира. Если продолжить сравнение, то аксиомы, и выводимые их них теоремы – это скрепы, при помощи которых понятия соединяются.
Нетрудно догадаться, что никому не придёт в голову доказывать истинность аксиомы средствами формальной логики. Теоретически это можно сделать, превратив одну или несколько теорем теории в аксиомы, а из них вывести старую аксиому, но теперь как теорему. Но с точки зрения логики – это бессмысленное занятие, не дающее нового знания. Но попробовать можно.
То же самое касается неопределяемых понятий. Их нельзя определить изнутри формальной теории, для которой они являются базовыми понятиями. Тем не менее, подобное применяется в формальной логике с целью получения доказательства истинности некоторого высказывания. Но что нормально для формальной логики, совершенно неприемлемо в естествознании. В результате таких переопределений исследователь непременно придёт к тавтологии. Например, если он попытается выразить неопределяемые понятия «пространство» и «время», через «скорость», то обязательно придет к тавтологии вида: «пространство – это пространство», а «время – это время». Подобная ситуация связана с тем, что понятие «скорость» выражается через те же самые неопределяемые понятия «пространство» и «время». В результате таких переопределений запускается «порочный круг».
Но, о, чудо! Двадцати шестилетний начинающий физик Альберт Эйнштейн в своей статье «К электродинамике движущихся тел» (коротко КЭДТ) вместо тавтологий из «порочного круга» получает «новое знание»: специальную теорию относительности! Как такое могло случиться?
Логика вещь простая. Она или есть, или её нет. Сознательно или нет, он где-то разрывает «порочных круг» и «прячет концы в воду». Другого не дано. Исходя только из формальной логики, мы априори можем утверждать, не приступая к препарированию теории, что она ложна! Это обстоятельство очень важно, поскольку гарантирует успех всякому, кто всерьёз возьмется за её анализ. Поищем, как и где «порочный круг» превращается в «релятивизм».
В основании специальной теории относительности лежат два постулата (приводятся по Принстонским лекциям, где они сформулированы в предельно четкой форме):
(1) во всех инерциальных системах отсчета законы природы имеют одну и ту же форму (специальный принцип относительности);
(2) свет распространяется в пустоте со скоростью С в любой инерциальной системе отсчета.
Если из статьи КЭДТ убрать общие рассуждения, то её откровенная цель – это доказательство «физичности» преобразований Лоренца. Х. Лоренц, нидерландский физик-теоретик, и А. Пуанкаре, великий французский математик, нашли способ перевода уравнений электромагнетизма Максвелла из неподвижной системы координат в подвижную без потери общности. Эти инвариантные преобразования и стали называть преобразованиями Лоренца. Поэтому ответ на задачу: «Как уравнения электромагнетизма подчинить первому постулату?» уже существовал. А Эйнштейн решил к этому делу подойти «физично» и убедительно. Но то, что он делает, никто не делал ни до, не после него. Де факто преобразования Лоренца - это гипотеза, или, с точки зрения формальной логики, аксиома. Поэтому доказательство истинности гипотезы, аксиомы - это математический нонсенс. Ни Ньютон, ни Кулон, ни любой другой физик не предпринимали попыток объяснить механизмы действия открытых ими законов, которые в рамках формальной логики приобретают статус аксиом. Это невозможно!
Но, тем не менее, идём дальше.
А. Эйнштейн выводит преобразования Лоренца из условий одновременности событий с точки зрения наблюдателя в неподвижной (A) и подвижной (B) системах координат. Мы не будем проверять правильность выводов. Безусловно, они многократно проверены и их правильность не вызывает сомнений.
Вопрос заключается в другом. А зачем А. Эйнштейн рассматривает явление, не представляющее НИКАКОЙ физической ценности? Возможно, математически это интересно. Но «одновременность событий» в разнесенных точках пространства – это плод «интеллектуальных» размышлений. Причём, независимо от того двигаются точки относительно друг друга или покоятся. Это ментальная реальность, то есть реальность, существующая только в голове человека.
Объекты природы лишены возможности «думать» и «рассуждать». Каждый объект знаком только с одновременностью событий в одной точке. Причём, только в той точке, в которой он находится сам. Всё остальное для него недоступно. Не существует способа мгновенной передачи информации на большие расстояния с последующей реакцией на неё физического тела. Разнесенная одновременность событий – это плод логических рассуждений человека, а не результат причинно-следственных связей природы. Более подробно об "одновременности" мы поговорим в следующих этюдах.
Но даже с учётом очередного серьёзного замечания мы продолжим рассуждения, поскольку главный виновник превращения «порочного круга» в «релятивизм» скрывается дальше.
В результате рассуждений от своего имени, а не от имени природы, А. Эйнштейн «выводит» преобразования Лоренца, и подтверждает, всё то, что из них вытекает. Он показывает, что длина стрежня lа и промежуток времени d tа, измеренные в неподвижной системе координат А, в подвижной системе координат В, с точки зрения наблюдателя из системы А, «деформируются» до значений lв и d tв таким образом, что
1) d tв = d tа / q ;
lв = lа q ,
где q – коэффициент в преобразованиях Лоренца, зависящий от относительной скорости систем отсчета А и В, а латинская буква d заменяет греческую букву «дельта», которой в ресурсе проза.ру нет.
И вот в этом самом месте Эйнштейн вдруг останавливается, и разрывает «порочный круг», не делая следующего логически обоснованного шага. Тогда этот шаг за него сделаем мы.
В силу действия первого постулата справедливо утверждение, что все инерциальные системы отсчета РАВНОЦЕННЫ. В связи с этим мы срочно переносимся в координатную систему В. Для наблюдателя теперь неподвижной становится система В, а система А – подвижной. В соответствии с преобразованиями Лоренца из системы В наблюдатель замечает как деформируется система А:
2) d tа = d tв /q ;
lа = lв q .
Поскольку события в каждой из координатных систем А и В независимы от событий в другой системе, то одновременное выполнение утверждений (1) и (2) возможно тогда, и только тогда, когда q = 1. А из этого вытекают весьма ожидаемые, тавтологические выводы
d tв = d tа ;
lв = lа ,
что означает: «длительность некоторого события, измеренная в пространстве В тождественно равна длительности того же события, измеренной в пространстве А» и «длина стержня, измеренного в пространстве В тождественно равна длине того же стержня, измеренного в пространстве А». В ресурсе проза.ру также нет знаков тождества, поэтому два последних знака равенства надо читать как «тождественно равно».
Это, во-первых, подтверждает наше замечание о недопустимости переопределения неопределяемых понятий изнутри системы. А, во-вторых, и это самое главное, в действительности никакой деформации пространства и времени в связи с относительным движением тел не происходит. А это значит, что причину постоянства скорости света в инерциальных системах отсчета А.Эйнштейн так и не нашел.
Формально, на этом можно было бы и остановиться. Но это несправедливо по отношению к читателям. Поскольку детектив только начинается. Остановиться, не рассказав о том, кто кого убил и где спрятал тело? Это жестоко!
В процессе изложения статьи КЭДТ А.Эйнштейн постоянно потрясает перед глазами читателей часами. Часы не одни. Они и в координатной системе А, и в координатной системе В. Часы, мелькающие перед глазами, не дают читателю возможности задуматься, а зачем они, собственно, здесь нужны? Двадцати шестилетний физик делает пассы так профессионально, что читатель в конце концов проглатывает наживку: часы заработали!
Но, тот, кто не попал под обаяние А. Эйнштейна, обязан был задуматься, а зачем здесь нужны часы?
Чем измеряется расстояние? Правильно, метром или рулеткой. А чем измеряется скорость? Рулеткой? Конечно же нет. Скорость измеряется спидометром (неважно какой принцип действия в нем реализован).
А почему тогда А. Эйнштейн заставляет измерять замедление времени часами? Это же всё равно, что скорость измерять метром!
Глупый вопрос! Если бы не было часов, то теорию относительности можно было бы сразу отправлять в корзину.
Дело в том, что часами тоже можно измерять замедление времени. Но для этого надо сделать, как минимум, два (!) замера. И в этом то заключается главная фишка теории относительности! На этом строится несимметричность отношений наблюдателя и наблюдаемого. Симметрия нарушает логику релятивизма! Если два объекта движутся независимо друг относительно друга, то при первой их встрече можно только выставить ноль на часах. Что произойдёт дальше мы не знаем. При первой встрече объекты симметричны друг относительно друга, даже если их относительная скорость равна нулю. Для релятивизма обязательно нужна вторая встреча. Обратите внимание, какая "глубокая" мысль! Кто первый моргнул, то есть развернулся и стал догонять оппонента для предъявления своих часов для повторного замера, или самостоятельно сделал вояж туда-обратно, тот и помолодел. Вам смешно? Автору нет. Особенно если учесть, что в это искренне верят большинство, если не все физики. В это верил глубоко уважаемый Лев Давидович Ландау, в это верил не менее уважаемый Ричард Фейнман. В это верил Виталий Лазаревич Гинзбург.
А ларчик просто открывался. Не нужно никаких часов! Для измерения замедления-ускорения времени подошёл бы другой, много более удобный инструмент: спектрограф. Смещение спектральных линий мгновенно даёт ответ: замедляется или ускоряется время в наблюдаемом объекте. И при этом нет никакой нужды в их встрече вообще! И тем более никому не надо поворачивать, для изменения своей инерциальной системы отсчета. В общем ничего не надо делать из того, чтобы проявилась несимметрия отношений наблюдателя и наблюдаемого. Какая жалость. И как это А.Эйнштейн не додумался до этого?
То, что А. Эйнштейн не додумался до этого – это, конечно же, сарказм автора. Он не просто додумался. Он ещё и убрал свидетеля! Сознательно! И зовут этого свидетеля эффект Доплера.
Из эксперимента известен факт смещения спектральных линий в красную или фиолетовую область, в зависимости от направления движения объекта к наблюдателю. При движении источника света от наблюдателя, наблюдается красное смещение спектральных линий и, соответственно, замедление темпа времени. При движение источника к наблюдателю наблюдается фиолетовое смещение спектральных линий и, соответственно, ускорение темпа времени. Это хорошо известный эффект Доплера. А он в явном виде противоречит теории относительности. Теория относительности утверждает, что с ростом скорости происходит замедление времени в наблюдаемом подвижном объекте. А это означает, что независимо от направления движения наблюдаемого объекта, наблюдатель должен видеть смещение его спектральных линий в красную область. Этот подлец Доплер портит такую хорошую теорию, предлагая свои «неправильные» варианты.
Но Эйнштейн был бы не Эйнштейном, если бы не справился с такой ерундовой задачкой. Он умело убирает свидетеля, включив его в состав своей теории, и заставляя эффект Доплера делать то, что ему велят. Как вам это нравится? Из противника он превращается в союзника. Тогда до этого не додумывался никто: заставить эксперимент плясать под дудку теории. Зал рукоплещет! Но это было тогда. Сегодня природа «пляшет» под дудку физиков, как миленькая.
Но даже без этих витиеватых рассуждений, нетрудно обнаружить, что релятивизм выведенный из двух базовых постулатов, однозначно противоречит первому из них. Как только появляются абсолютная скорость, абсолютное замедление времени, абсолютное сокращение длины, так сразу в этот же момент разрушается РАВНОЦЕННОСТЬ всех инерциальных систем координат.
А.Эйнштейн, упрекнув А. Пуанкаре в том, что тот не может отказаться от ненаблюдаемого эфира, выкинул этот эфир не задумываясь. Но на место неподвижного эфира он поместил наблюдателя, превратившего систему наблюдателя в Главную покоящуюся систему.
Интересно, как он её вводит в статье КЭДТ: «Для отличия от вводимых позже координатных систем и для уточнения терминологии назовем эту координатную систему «покоящейся системой». Вот так. Сказал: «Замри!», а «Отомри!» забыл сказать. Но как только мы с вами сказали "отомри", всё стало на свои места и "теория" рассыпалась.
Тем не менее А. Эйнштейн безусловно остаётся великим физиком. Во-первых, потому что благодаря его «неправильной» теории было сделано самое Главное Открытие ХХ века – это открытие рождения Вселенной. За это можно простить ему маленькие хитрости.
Во-вторых, его заслуга заключается в том, что только у него, двадцати шестилетнего начинающего физика, хватило дерзости поднять преобразования Лоренца, и превратить их в эффективную (для своего времени) теорию.
Когда кто-то «ругает» А.Эйнштейна за то, что тот якобы украл у Х.Лоренца и А. Пуанкаре теорию относительности, заблуждается. Ни один из этих серьёзных и умудрённых опытом мужей не стал бы рисковать своей репутацией из-за сомнительной теории. Даже Нобелевский комитет спустя более полутора десятка лет после признания теории, не рискнул А.Эйнштейну за неё вручить премию. Так что, возможно, без него преобразования Лоренца стали бы очередным «парадоксом» физики.
И ещё, что важно, он поднял на щит наблюдателя. Пусть это было криво и непоследовательно, то тем не менее, наблюдатель с этого момента становится чуть ли не главным действующим лицом в физике.
И последнее. А.Эйнштейн каким-то внутренним чутьём понял, что возникшая проблема связана с представлениями о пространстве и времени, а не с абстрактным эфиром. И пусть он это сделал также «неправильно», как когда-то Птолемей поступил с системой мира, но, тем не менее, система то проработала, и дала свои плоды.
Единственное, автор попросил бы Альберта Эйнштейна спуститься в табеле о рангах ступенькой пониже, чтобы вернуть на пьедестал основателя современной физики сэра Исаака Ньютона. При всём разнообразии разделов теоретической физики, их объединяет общий интеллектуальный горизонт, образованный множеством неопределяемых понятий. Первые элементы этого множества – «пространство» и «время», на фоне которых разворачиваются все физические теории, были заложены И. Ньютоном.
(Продолжение следует)