Преобразование Лоренца без Эйнштейна

Теперь скажем об экспериментальной проверке. Цитируем [11]:

«Лишь в 1973 году умозрительный эксперимент Эренфеста был воплощен на практике. Американский физик Томас Фипс сфотографировал диск, вращавшийся с огромной скоростью. Снимки эти должны были послужить доказательством формул Эйнштейна. Однако вышла промашка. Размеры диска - вопреки теории - не изменились. "Продольное сжатие" оказалось чистейшей фикцией.

Фипс направил отчет о своей работе в редакцию популярного журнала "Nature". Но там его отклонили: дескать, рецензенты не согласны с выводами экспериментатора. В конце концов, статья была помещена на страницах некоего специального журнала, выходившего небольшим тиражом в Италии. Однако так и осталась, по существу, незамеченной. Теория Эйнштейна устояла и в этот раз».

Здесь следует заметить, что после публикации Эренфестом в 1909 г. описания парадокса «творец теории относительности попытался оспорить выводы Эренфеста, опубликовав на страницах одного из специальных журналов свои аргументы. Но они оказались малоубедительны, и тогда Эйнштейн нашел другой "контраргумент" - помог оппоненту получить должность профессора физики в Нидерландах, к чему тот давно уже стремился. Эренфест перебрался туда в 1912 году, и тотчас же со страниц книг о частной теории относительности исчезает упоминание о так называемом "парадоксе Эренфеста". О нем предпочли попросту забыть» [11].

Такова история вопроса. Приведем отрывок из [12] (стр. 274):

«Здесь же полезно провести простое рассуждение, наглядно иллюстрирующее неизбежность возникновения неевклидовости пространства при переходе к неинерциальным системам отсчета. Рассмотрим две системы отсчета, из которых одна (K) инерциальна, а другая (K') равномерно вращается относительно K вокруг общей оси z, Окружность в плоскости x, y системы K (с центром в начале координат) может рассматриваться и как окружность в плоскости x', y' системы K'. Измеряя длину окружности и ее диаметр масштабной линейкой в системе K, мы получаем значения, отношение которых равно ?, в соответствии с евклидовостью геометрии в инерциальной системе отсчета. Пусть теперь измерение проводится неподвижным относительно K' масштабом. Наблюдая за этим процессом из K, мы найдем, что масштаб, приложенный вдоль окружности, претерпевает Лоренцево сокращение, а радиально приложенный масштаб не меняется. Ясно поэтому, что отношение длины окружности к ее диаметру, полученное в результате такого измерения, оказывается меньше ».

Попробуйте синтезировать эту ситуацию на плоскости, описать такую модель и дать ей физическое объяснение! Что касается анализа парадокса и его объяснения, то, как мы видим, релятивисты до сих пор в тупике (ищут выход?). К сожалению, при анализе парадокса Эренфеста мы доверились интуиции и допустили неточности в статье «Аберрация света и парадокс Эренфеста». Здесь эти ошибки исправлены.

В. Вращательное движение и ускорители. Считается, что работа циклических ускорителей элементарных частиц служит твердым экспериментальным подтверждением специальной теории относительности. А так ли это? Это легко проверить, поскольку полученные выше выводы имеют непосредственное отношение к теории циклических ускорителей.

Пусть заряженная частица летит прямолинейно с постоянной скоростью. Ее движение можно описать двумя способами, используя либо лоренцевскую скорость (явление), либо галилеевскую скорость (сущность). Эти скорости, как мы уже знаем, различны.

Если эта частица влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно его силовым линиям, то она будет двигаться по окружности постоянного радиуса. Здесь возникает интересная ситуация. Будем следить за галилеевской скоростью частицы. Эта скорость будет неизменна на любом участке траектории (как на прямолинейном, так и на круговом).

Но совершенно иное положение возникает, если мы используем лоренцевскую (наблюдаемую) скорость. На прямолинейном участке она будет меньше галилеевской. Но когда частица переходит на криволинейный участок (движение по окружности), то ее скорость будет испытывать резкий скачок от величины лоренцевской скорости до величины галилеевской. Если, например, лоренцевская скорость была равна 0,9999с, то галилеевская будет равна 99,99с.

С этим «необъяснимым» скачком столкнулись разработчики циклических ускорителей. А это «чревато» для СТО, поскольку работа этих ускорителей считается одним из фактов как бы, «подтверждающих» эту теорию.

Процитируем критические замечания А.В. Мамаева [13], которые касаются работы этих ускорителей. Хотя мы по разному относимся к решению релятивистских проблем, но его критические замечания мы считаем квалифицированными. Мамаев следующим образом оценивает характеристики армянского ускорителя (синхротрон АРУС) и объяснение его работы. Цитируем:

«Интересующие нас технические характеристики электронного синхротрона АРУС имеют следующие значения. (Быстров Ю. А., Иванов С. А. Ускорительная техника и рентгеновские приборы. - М.: Высшая школа, 1983. - с. 159 - - 162):

· - длина орбиты 2R = 216,7 м;

· - энергия инжекции электронов W = 50 МэВ;

· - частота ускоряющего поля f = 132,8 МГц;

· - кратность ускорения g = 96;

· - энергия покоя электрона E₀ = 0,511 МэВ.

Согласно формуле (10.4), вытекающей из специальной теории относительности, частота обращения электронных сгустков по орбите ускорителя АРУС в момент инжекции электронов при кинетической энергии электронов W = 48,55 МэВ будет равна

(11.9)

А согласно формуле (10.3), вытекающей из новой теории пространства-времени, частота обращения электронных сгустков по орбите ускорителя АРУС в момент инжекции электронов с кинетической энергией W = 48,55 МэВ будет равна

(11.10)

т. е. по новой теории пространства-времени частота обращения электронных сгустков в ускорителе АРУС в момент инжекции электронов точно равна частоте ускоряющего поля.

Но в настоящее время специальная теория относительности считается абсолютно истинной теорией и поэтому частота обращения электронных сгустков в момент инжекции электронов в ускоритель АРУС считается равной значению 1,3843МГц, рассчитанному по формуле (11.9), вытекающей из специальной теории относительности.

Однако если на траектории движения электронных сгустков в ускорителе АРУС установить мишень, то период облучения этой мишени электронными сгустками при W = 48,55 МэВ окажется равным не величине

T_СТО = 1/f_СТО = 1/(1,3843 MГц) = 722,39 нс (11.11)

соответствующей частоте обращения 1,3843 МГц, а величине

T = 1/f = 1/(132,8 MГц) = 7,53 нс, (11.12)

т. е. величине, соответствующей частоте обращения сгустков по новой теории пространства-времени.

Но период 7,53 нс обращения электронных сгустков по орбите длиной 216,7 м означал бы, что электроны движутся со скоростью, в 96 раз большей скорости света c₀. Согласно же специальной теории относительности сверхсветовые скорости электронов невозможны.

Поэтому для того, чтобы объяснить экспериментальное значение периода облучения мишени 7,53 нс в рамках специальной теории относительности, потребовалось ввести понятие "кратность ускорения" и объявить, что "под действием ускоряющего поля частицы инжектированного пучка распадаются на сгустки, группирующиеся вокруг устойчивых равновесных фаз. Число таких сгустков, располагающихся по окружности ускорителя, равно кратности ускорения g". (Бурштейн Э. Л. Ускорители заряженных частиц // Большая советская энциклопедия, 3-е изд., т. 27. - М.: Советская энциклопедия, 1977. - с. 108).

И действительно, разделив величину из выражения (11.11) на величину из выражения (11.12), получим g = 96 - кратность ускорения электронного синхротрона АРУС. А, разделив величину из выражения (11.6) на величину из выражения (11.7), получим, что кратность ускорения протонного синхротрона ЦЕРН в эксперименте равна 19. (Test of the second postulate of special relativity in the GeV region / Alvager T., Farley F., Kjellman J., Wallin J. // Physical Letters. - 1964. - v. 12. -No. 3. - p. 260 -262)

Таким образом, экспериментальные значения частоты обращения сгустков элементарных частиц в рассмотренных двух ускорителях подтверждают не формулу (11.4) из специальной теории относительности, а формулу (11.3) из новой теории пространства-времени. Для объяснения же экспериментальных значений частоты обращения сгустков элементарных частиц в рамках специальной теории относительности и согласования этих значений с формулой (11.4) используется специальная гипотеза, основанная на введении ad hoc понятия "кратность ускорения"».

Сторонники СТО так и не смогли понять причину этого явления. Вот и пришлось им вводить гипотезу ad hoc о существовании кратности ускорения - g. На самом деле никакого «распада на сгустки, группирующиеся вокруг устойчивых равновесных фаз» в синхротроне не существует. Это фантазия, домысел (в некоторых учебниках пишется, что это «остроумная гипотеза»). Действительная скорость электронов в 96 раз выше наблюдаемой скорости их прямолинейного движения. При переходе от прямолинейного движения к вращательному движению наблюдаемая (а не действительная!) скорость электронов испытывает громадный скачок. Действительная же скорость электронов сохраняется неизменной.

7. Пределы применимости модифицированного преобразования

ХХ век так и останется веком не только экспериментальных успехов и технического прогресса, но и веком теоретических заблуждений. Это относится в равной степени к СТО, ОТО, квантовой теории, КЭД и другим. Причиной тому послужило распространение позитивистских, а позже - прагматических настроений [14], [15], связанных с отходом от материалистического миропонимания.

Поэтому не удивительно, что идея Эйнштейна о необходимости распространения преобразования Лоренца на все без исключения явления материального мира (требование от уравнений физики обязательной лоренц-ковариантной формы) было принято некритически большинством ученых. А было ли оправдано подобное обобщение? Нет, не было.

Преобразование Лоренца сохраняет инвариантной форму уравнений Максвелла. Оно применимо только к электромагнитным волнам и описывает свойства этих волн. По какой причине материальные тела (не являющиеся волнами) должны подчиняться преобразованию Лоренца? Для подобного обобщения мировоззренческих причин нет, как нет и экспериментального обоснования.

Нами установлено, что скорость относительного движения наблюдателя и источника (=источника ЭМВ и заряда) определяется классическим способом. Нет никакой необходимости использовать для ее нахождения эйнштейновскую формулу сложения скоростей и, тем более, применять последовательно несколько преобразований Лоренца (использовать групповые свойства).

Все это свидетельствует о двух вещах:

1) Электромагнитная волна представляет собой особый вид материи, свойства которого отличны от свойств материальных тел. А потому она должна удовлетворять преобразованию Лоренца или эквивалентному ему, модифицированному преобразованию.

2) Материальные тела имеют свои свойства и должны подчиняться преобразованию Галилея. Относительная скорость, входящая в модифицированное преобразование, определяется классическим способом.

Это заключение можно подтвердить анализом электродинамики, что было сделано в работе [8], где показано, что квазистатические явления электродинамики «не вписываются» в рамки волновых процессов и в рамки теории относительности Эйнштейна. Применение СТО к этим явлениям породило не меньше парадоксов, чем в кинематике СТО.

Отказ от эйнштейновского «релятивистского» подхода к механике и квазистатической электродинамике оказался плодотворным и позволил разрешить ряд проблем (объяснение магнитных явлений, решение проблемы электромагнитной массы и ряд других).

Таким образом, стремление «надеть релятивистскую узду» на механику и квазистатическую электродинамику привело к математической формализации физики, к утрате физикой логики и понимания физического смысла явлений.

Еще больший вред нанесла идея «эквивалентности» инерциальной и гравитационной масс (ОТО). Она фактически приводила к абсурдному отождествлению свойств инерции и тяготения. Но это особый разговор, разговор о «научной» схоластике.

Однако существуют альтернативные подходы, связанные с введением в электродинамику понятия «эфир». Мы насчитали более десятка различных теорий, опирающихся на это представление. Мы не противники таких теорий, но не разделяем существующие «эфирные» модели по следующим причинам:

1. Понятие «эфир» не может быть связано с понятием «пространство». Пространство однородно и изотропно, а однородный и изотропный эфир не в состоянии что-либо объяснить. Поэтому, авторы «эфирных гипотез» определяют эфир как некую среду со своими параметрами. Подобные параметры вводятся гипотетически, опираясь на соответствующие модели, которые подгоняются под существующие эксперименты, что не предосудительно.

2. Предлагаемые модели, как правило, рассматривают электромагнитные волны как колебания эфира по аналогии с акустикой или гидродинамикой. Авторы утверждают, что подобный подход позволяет объяснить все без исключения явления. Но если это так, то должна существовать абсолютная система отсчета, связанная с эфиром. Даже для теорий с увлекаемым эфиром такая система должна существовать. Это ведет к нарушению принципа Галилея-Пуанкаре, т.е. к нарушению изотропии пространства и неравноправию инерциальных систем отсчета. Законы природы, сформулированные для абсолютной системы отсчета должны отличаться от законов природы для системы, движущейся относительно абсолютной.

3. Попытка объяснить взаимодействия через распространение волн в эфире противоречит опыту. С помощью волновых процессов невозможно описать консервативные системы взаимодействующих частиц (тел), поскольку такое взаимодействие всегда связано с рассеянием волн, т.е. с диссипативными процессами. По этой же причине принципиально невозможно решить проблему электромагнитной (или неэлектромагнитной) массы, поскольку ее решение опирается на закон Умова и на существование мгновенного дальнодействия. Какие бы аргументы ни приводили противники дальнодействия, математическое решение этой проблемы уже найдено (и это, как говорится, «медицинский» факт) [8], [16].

4. Попытка ограничить все взаимодействия взаимодействиями только через волны противоречит материалистическому принципу многообразия явлений материального мира. Это ограничение напоминает эйнштейновский «хомут» релятивистской ковариантности.

5. Однако, если сторонники эфира сформулируют свою теорию так, чтобы сохранить равноправие инерциальных систем отсчета, противников их точки зрения станет меньше. По крайней мере, есть проблемы, требующие введения локальных полей «эфирного» типа (неизвестных сейчас), которые окружают элементарные частицы. Например, в КЭД так и не решена до конца проблема сущности магнитной и диэлектрической проницаемости среды в микромире. Эти параметры среды (вне резонансов) не связаны с квантовыми уровнями и остаются неизменными для очень слабых полей. Другим примером могут служить «безинерциальные» заряды и токи, существующие в проводниках наряду с электронами проводимости [8] и т.д.

Заключение

Обнаружение в «Gedanken Experiments» А. Эйнштейна ошибки и их исправление это шаг вперед в развитии физики. Это отказ от предрассудков и заблуждений, навязанных ошибочной теорией эйнштейновской теорией относительности. Перечислим некоторые:

1. Ложные эффекты: «замедление» времени и «сжатие» масштаба. Отказ от них возвращает физику на классические представления о пространстве и времени.

2. Ложная гипотеза: «существование предельной скорости распространения взаимодействий». Развенчание этой гипотезы снимает ограничения на скорости движения материальных тел.

3. Отсутствие ограничений на скорости позволяет вернуться к мгновенному дальнодействию, без которого невозможно решение проблемы электромагнитной природы инерциальной массы зарядов [16].

4. Отказ от гипотез (типа ad hos): нет ограничений на жесткость твердых тел, нет необходимости в «фантазиях» о природе g-фактора в ускорителях элементарных частиц и т.д.

5. Устранение различного рода «парадоксов» (парадокс близнецов, парадокс рычага и других).

Итак, если освободить теорию относительности от ошибок и фантазий А. Эйнштейна, сохранив математический формализм преобразования Лоренца, и дать новое объяснение сути этого преобразования, опираясь на логику и здравый смысл, то получается приличная материалистическая научная теория.

Остается надеяться, что этот первый небольшой успех в объяснении физических явлений послужит толчком к глубокому физико-философскому анализу других проблем естествознания, к отказу от сложившихся заблуждений и предрассудков и к прогрессу в развитии фундаментальных теорий.

Источники информации

1. М. Корнева, В. Кулигин, Г. Кулигина (исследовательская группа АНАЛИЗ). Проверим «Gedanken Experiments» Альберта Эйнштейна. http://kuligin.mylivepage.ru/file/2075/7279.rar

2. Пановски В., Филипс М. Классическая электродинамика. - М.:, «ГИФФМЛ», 1963.

3. Кристиан Маршаль. Решающий вклад Анри Пуанкаре в специальную теорию относительности (Перевод с английского Ю. В. Куянова). Препринт ИВФЭ, - Протвино, 1999

4. Кулигин В.А., Кулигина Г.А., Корнева М.В. Физика и философия физики. n-t.ru/tp/ns/fff.htm

5. Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А. Аберрация света и парадокс Эренфеста. http://kuligin.mylivepage.ru/file/2075/7266

6. Корнева М.В. Ошибка Лоренца. 2004. n-t.ru/tp/ns/ol.htm

7. Б. Дж. Уоллес «Проблема пространства и времени в современной физике» / Проблема пространства и времени в современном естествознании. Ленинградское отделение АН РСФСР. С.-П. 1991

8. Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А. Анализ классической электродинамики и теории относительности. n-t.ru/tp/ns/ak.htm; ritz-btr.narod.ru

9. Пановски В., Филипс М. Классическая электродинамика. - М.:, «ГИФФМЛ», 1963.

10. http://ru.wikipedia.org/wiki/Специальная_теория_относительности

11. Реквием по теории? http://jtdigest.narod.ru/dig1_02/einstain.htm

12. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. ГИФФМЛ, М. 1960.

13. Мамаев А.В.. Высшая физика. (Эксперимент на электронном синхротроне АРУС) http://www.acmephysics.narod.ru/b_r/r10.htm

14. Кулигин В.А. Вавилонская башня вульгарного позитивизма. http://dialectics.ru/521.html

15. Кулигин В.А., Практика - критерий истины http://propaganda-journal.net/1712.html.