Здесь продолжение моей статьи о мысленных опытах в Специальной теории относительности. Год назад я, не будучи «физиком - математиком», тем не менее, взялся за эту тему. Несложные по виду схемы движения тел и световых сигналов показались мне посильной логической задачей из популярной литературы. Тем более, я встретился с ними давно, прочитав в юности известную книжку М. Гарднера с характерным названием «Теория относительности для миллионов». Уже тогда мне эти картинки показалось сомнительными.
Написав статью, я конечно ожидал грамотного отзыва, но поскольку специалистов среди знакомых не имел, то разместил её сперва на литературном сайте. Здесь я получил несколько рецензий, однако те носили общий характер и не содержали ответов по сути поднятых вопросов. (Проблема была и в том, что текст при публикации не сохранял графические схемы экспериментов).
Тогда я нашёл научно - технический форум SciTecLibrary (самый большой в русском Интернете), где есть целый раздел для «споров с Эйнштейном». И вот, что из этого вышло.
Напомню, что мной был предложен вариант опыта с поездом, где на платформе в двух, как бы равноправных, системах отсчёта «двоились» материальные отметки, чем нарушалось физическое единство мира. Я был уверен, что совместить эти отметки никоим образом нельзя, однако через пару дней мне показали, что они легко совмещаются через всем известное «лоренцево сокращение».
Затем там сошлись сторонники и противники СТО, и был весьма жёсткий «обмен мнениями». Мне, понятно, тоже досталось: ведь я, вроде получив «научный» ответ, ещё долго «упорствовал в заблуждениях». Релятивисты таких не любят.
В чем была суть моих возражений. В расчетах модератора сайта я увидел не решение задачи, а скорее, школьную подгонку под заранее известный ответ.
Поясню. В своём опыте я брал классическую картину мира, но прилагал к ней постоянство скорости света, постулированное Теорией, и у меня получалось то самое удвоение реальности. Модератор же, применяя схемы Эйнштейна, использовал априорно укороченные объекты. При таком подходе к задаче отметки математически сошлись.
Казалось бы, что здесь нового? Релятивисты так считают, тут и для меня откровения не было. (Проще говоря, я ломился в открытую дверь: ведь сама теория Эйнштейна и возникла как подгонка уже имевшихся у Лоренца формул к парадоксам опытов со светом).
Но, каюсь, до меня не сразу дошёл смысл конкретной манипуляции. Модератор как бы внушал: вот, вы взяли в опыте привычную картину мира, и классическая физика у вас дала сбой, а релятивистская - нет. Значит, она и верна!
Однако смотрите, что тут на самом деле: в моём примере уже нет классической физики, ведь принятие постоянства скорости света для всех инерциальных систем её уже изменило. Выходит, мы ввели в условия рутинной задачи некий искажающий фактор, а чтобы исключить абсурд, который после этого возникал, мы этот фактор вторым движением (имени Лоренца) сняли, и - вуаля!
Ей-богу, математика впереди физики это «напёрстки» какие-то. Ведь если убрать постоянство скорости света, то и у меня в опыте всё без проблем разрешится. Только намного проще, без введения и снятия усложняющих предписаний.
Зато пострадает «священная корова» релятивистов - постулат о скорости света, проверить который бесспорным образом нельзя. А чем его проверишь? Другим лучом того же света? Наивный ход: так щенок пытается догнать свой хвост.
Короче: «Быстрее света зверя нет!». А если вдруг откроется более шустрый, чем свет, источник сигналов, то он, отодвинув прежнего фаворита, лишь займёт его место в «бессмертной» теории Эйнштейна.
И тем не менее, я думаю, что продолжить эти эксперименты стоит. Во-первых, это увлекательная задача, интересная сама по себе, а во-вторых, мне всё кажется, что найти чисто логический изъян в СТО можно.
Что поддерживает меня в этом мнении?
Неряшливость в изложении экспериментов сторонниками Теории; их уверенность в том, публика вместе с парадоксальностью схем, не сильно вникая, «схавает» и тотальный релятивизм.
(Нет, не зря Эйнштейн признавался, что с тех пор, как за теорию относительности взялись математики, он ее уже сам не понимает).
Смотрите.
Огрехи изложения схемы Эйнштейна от 1916 года (по книгам его биографа У. Айзексона и упомянутого М. Гарднера) я разбирал в своих первых заметках. Там, к слову, авторы путали моменты зарождения молний и их наблюдения спустя должное время.
Или вот, фрагмент статьи «Теория Относительности» из Википедии. Опускаю часть текста как несущественную в данном случае.
«Поезд Эйнштейна»
Вариант эксперимента Эйнштейна[12][13] предполагал, что один наблюдатель сидит в середине движущегося вагона, а другой стоит на платформе, в момент, когда поезд проходит мимо. В поезд одновременно попадает две молнии в разные концы вагона (одна в переднюю часть, одна в заднюю часть)……..
Поскольку события размещаются вдоль оси движения поезда, их временные координаты проецируются в разные временные координаты в инерциальной системе движущегося поезда. События, которые происходили в пространственных координатах по направлению движения поезда, случаются раньше, чем события в инерциальной системе отсчёта движущегося поезда это означает, что молния ударит перед вагоном до того, как оба наблюдателя встретятся лицом друг к другу».
Это называется: приехали! В условиях задачи четко сказано, что молнии Попадают!в оба конца вагона, то есть, по идее должны оставить там материальный след, а далее в математическом порыве автор вдруг пишет, что одна из молний бьёт Перед! вагоном…
Вот эти несуразности, говорящие:
- о понимании (?) самими иллюстраторами, людьми известными и профессионально образованными, сути Теории, которую они несут в массы;
- об отсутствии до сих пор адекватных, всеми принятых схем для пропаганды СТО,
и позволят нам рассмотреть ещё один, простой случай.
Итак. Мимо платформы с Наблюдателем (Н) движется со скоростью 1/2 С поезд с Пассажиром (П). Их встречу в некий момент Наблюдатель фиксирует на часах, а ещё через 3 секунды он видит вспышку, пришедшую из точки В по ходу движения поезда. Расстояние до неё известно - 900 тыс. км.
С учетом расстояния и скорости света, Наблюдатель делает вывод, что вспышка произошла 3 секунды назад, то есть, в миг, когда мимо него промчался Пассажир.
Затем он звонит Пассажиру и спрашивает, где тот встретил вспышку? Ответ ожидаемый: она встречена им у приметной горы Х: в 300 тыс. км от Н и в 600 тыс. км от В. Ведь поезд и свет в СО Наблюдателя двинулись в одно время навстречу друг другу, и П со своей скоростью прошёл 1/3, а свет - 2/3 пути. А как ещё? Добавим, что встреча трёх объектов (Пассажир, свет от вспышки и гора) в одной точке - это материальный факт, сохраняющий свою обязательность для всех систем отсчета.
Схема движения
Н гора
•===========Х===================•В
П- - - - -
Тут адепт СТО скажет, что для Наблюдателя длина поезда в движении сократится, плюс часы в вагоне должны отставать, а потому сделанный расчёт не адекватен.
Попробуем это учесть и понять, как изменится суть дела.
- Насчет размера поезда: пусть он сокращается, как угодно. Ведь нам интересен не весь состав или вагон, а лишь П, то есть, точка, уменьшить которую нельзя. В системе Н она промчалась с заданной скоростью 1/2 С до встречи со вспышкой всё ту же треть их общего пути, и произошло это так же у горы Х. Тут ничего не изменилось.
- О времени. Мы можем согласиться с этим предписанием, «замедлить» время в вагоне и сравнивать потом показатели часов в двух СО, ища в них противоречия. Они наверняка там будут, но это несколько иная, вычислительная задача. Вспомним замечательную фразу самого Эйнштейна: «Никаким количеством экспериментов нельзя доказать теорию, но достаточно одного эксперимента, чтобы ее опровергнуть», и упростим себе задачу, отставив часы в сторону. Попробуем обойтись без них.
Итак, в первом опыте - в СО Наблюдателя, поезд и вспышка шли навстречу друг другу: их скорости и пройденные пути складывались. А теперь, в СО Пассажира, свет и гора движутся к нему с одной стороны, как бы наперегонки. При этом вспышка летит в 2 раза быстрее, но путь у горы в 3 раза короче. И это значит, что когда гора поравняется с П, пройдя в нашем случае 300 тыс. км, свет отстанет от неё на те же 300 тыс. км. А когда уже вспышка достигнет цели, гора будет далеко за спиной Пассажира. Таким образом, физический след в двух опытах не совпадает, значит, инерциальные системы в них не равнозначны.
А что лоренцево сокращение во второй схеме? Может быть, оно снимет противоречие? Рассмотрим и это.
В СО Пассажира поезд стоит, а движется Земля, значит, для него она сделалась меньше, отчего сократились и все расстояния на ней. Было от Наблюдателя до места вспышки 900 тыс. км., а теперь с лоренц - фактором (в нашем примере, с уменьшением в 1,156) стало ~ 778 тыс. км.
Но на чем это скажется? И здесь ни на чём. Ведь гора и источник света «связаны» поверхностью Земли, а потому размеры планеты не влияют на соотношения отрезков на ней. Всё это легко проверить на любых цифрах.
Вывод: Ахиллес (свет) тут никогда не догонит черепаху (гору). В одной СО сошлись вместе 3 объекта, а в другой - нет. Значит в двух опытах мы имеем разные картины мира, чего в реальности быть не может. Принцип равнозначности инерциальных систем не работает.
И вот, что еще. На указанном интернет- форуме есть горячая тема о действительности или мнимости преобразований Лоренца. Попробуем внести туда свою лепту. Помнится, в СТО при скоростях, близких к скорости света, движущиеся тела могут тяжелеть для стороннего наблюдателя бесконечно. И это не только в расчетах, а реально!
Так вот, мне кажется, что пример о «с окороками на веревках» из моей первой статьи тут весьма показателен и делает невозможными релятивистские схемы. Напомню, речь шла о динамике соотношения габаритов тел с их весом. А точнее о том, что при увеличении линейных размеров тела в квадрате, его вес возрастает в кубе. (Есть такой закон «квадрата - куба»). И, например, окорока, что висят на веревках в лавке мясника, при увеличении всего, в ней находящегося, скажем, в 10 раз, непременно оборвутся. Хотя и толщина верёвок вырастет соответственно.
Теперь представим пилотируемую ракету, летящую вдаль с околосветовой скоростью и потяжелевшую по нормам СТО хотя бы в те же раз 10. Ведь она, надо думать, не цельнолитая, а состоит из множества разных деталей: сложный корпус, двигатель, переборки, отсеки, крепления, мебель с техникой и пр. И как скажется этот перегруз (а он, должно быть, распределится по всем составным частям пропорционально их размерам?) на её прочности? Да она, похоже, сразу погибнет. Но это с точки зрения стороннего наблюдателя, например, с Земли. А по мнению пилота, у них на борту всё в порядке: летят себе в штатном режиме.
(И чем вам не «полумёртвый кот Шрёдингера»?)
Конечно, адепты СТО скажут, что смотреть на реальность так нельзя, что это лишь условные, взаимо - расчетные изменения параметров движения, вызванные мысленным опытом. Но им возразит сам Эйнштейн.
Ведь в 1911 году некий ученый утверждал, что, согласно Лоренцу, сокращение длины воспринимается объективно, в то время как, по мнению Эйнштейна, это «всего лишь кажущееся субъективное явление, вызванное способом упорядочивания наших часов и измерением длин». Эйнштейн срочно публикует опровержение:
«Автор необоснованно заявил о различии моих взглядов и взглядов Лоренца относительно физических фактов. Вопрос о том, действительно ли существует сокращение длины, только запутывает. Его «на самом деле» не существует, поскольку оно не существует для сопутствующего наблюдателя; хотя оно «действительно» существует, то есть в том смысле, что оно в принципе может быть продемонстрировано физическими средствами сторонним наблюдателем».
Альберт Эйнштейн, 1911.
Местами звучит уклончиво (например, что такое «в принципе»?), но в целом сказано определённо: физические изменения в СТО реальны. Однако наши примеры этому противоречат.
Что же, как видится, мир вокруг нас устроен по единым и очень строгим СНиПам, а потому места для безудержных фантазий в нём немного. И любое изменение важных параметров: скажем, метрики пространства, принципа гравитации или валентности водорода разрушит его необратимо.