Explanation_Marinov

1. Введение

Мы привыкли считать, что живём в мире, в котором скорость света (в вакууме) постоянная, то есть, изотропная и одинаковая во всех инерциальных системах отсчёта (ИСО). Все эксперименты показывают, что мы можем так считать. От первых экспериментов по выявлению влияния эфирного ветра до самых последних подобных экспериментов, в которых точность достигает 1e-16, все эксперименты утверждают, что скорость света постоянная. Однако нет такого спидометра, измеряющего непосредственно скорость света. Значит, в любом эксперименте мы измеряем какие-то другие параметры, и уже по ним вычисляем скорость света. Но вычисление зависит от той теории, которую мы применяем для описания эксперимента. В простейшем случае мы измеряем период времени прохождения импульсом света известного расстояния. А измерение периода времени требует синхронизации часов и теории для описания этой синхронизации.

Известны попытки обойтись без синхронизации, например, эксперимент Майкельсона - Морли (MMX), из которого был сделан вывод о постоянстве скорости света, и эксперимент Маринова (Marinov's Coupled Shutters eXperiment -MCSX), из которого был сделан вывод об анизотропии скорости света. Но правильны ли оба вывода? Оказалось, что и MMX не доказывает постоянства скорости света, и в MCSX можно считать скорость света постоянной.

2. MMX ничего не говорит об односторонней скорости света

"В знаменитом опыте Майкельсона - Морли
... никакой зависимости скорости света от направления
обнаружено не было." (А. Эйнштейн [1,с.144])

Что происходит со светом в эксперименте Майкельсона - Морли? Луч света с помощью полупрозрачной зеркальной призмы разбивается на два перпендикулярных луча (считаем эту призму точкой одновременного старта двух лучей), которые проходят пути одинаковой длины, отражаются от зеркал и возвращаются на призму (это точка финиша двух лучей), которая направляет их на интерференционный экран. На этапе от финиша до экрана лучи проходят в одинаковых условиях одинаковое расстояние в одинаковом направлении, следовательно, за одинаковое время. Значит, разница может появиться только на этапе от старта до финиша. Но на этом этапе световые импульсы двигаются по траектории "туда-обратно" в разных направлениях, и, следовательно, в этом опыте определяется не изменение односторонней скорости света, а только зависимость суммарного времени движения по траектории "туда-обратно" от направления плеча. Поэтому из MMX невозможно получить вывод о постоянстве односторонней скорости света.

В экспериментах типа MMX оказалось, что время движения световых волн по траектории "туда-обратно" - практически одинаковое. В частности, в сообщениях S. Herrmann [4] и P. Antonini [5] (2005 год) говорится о модификации идеи классического опыта Майкельсона-Морли. В этом эксперименте сравнивались резонансные частоты неподвижного и вращающегося цилиндров - резонаторов, точность совпадения частот - 1e-16.

Отметим, что односторонние скорости световой волны в этих экспериментах непосредственно не измеряются. Таким образом, ничто в этих экспериментах (и в других тоже) не свидетельствует, что односторонние скорости световых волн не могут быть разными!

3. Эксперимент Маринова - описание установки

Возьмём описание установки эксперимента Маринова у автора [2, рис.2]:

"Свет от лазера разделяется полупрозрачным зеркалом на два пучка, которые, отражаясь от еще пары зеркал, проходят в противоположных направлениях расстояние между двумя синхронно вращающимися дисками с дырами по периферии (на рисунке источники света S₁ и S₂ показаны как независимые). Первым вращающимся диском свет нарезается на куски. Второй вращающийся диск пропускает большую часть куска, если скорость света в этом направлении большая, соответственно, меньшую часть куска, если скорость света в этом направлении меньшая. Так как расстояние между дисками нельзя сделать очень большим (Физо работал при базисном расстоянии d=8 км), то световые куски, движущиеся с большей скоростью, проходят через второй диск только чуть-чуть длиннее, чем куски, движущиеся в обратном направлении с меньшей скоростью. Однако, если за "вторым" диском поставить, чувствительные фотодиоды, то из разности генерируемых ими токов, измеряемой на гальванометре, можно определить проекцию абсолютной скорости лаборатории по направлению оси аппарата. Я назвал этот эксперимент "экспериментом со связанными затворами" (coupled shutters experiment). Вот вся его теория и исполнение:

Вал вращается электромотором, поставленным в середине вала (на рис.2 мотор поставлен в левом конце вала). Расстояние между центрами периферийных дыр и оси вала R (12 см), а расстояние между дисками d (120 см). Взаимное положение обоих дисков на валу и направление лазерных пучков устанавливаются так, что когда вал в покое, световой пучок, проходящий целиком через ближнюю дыру, освещает половину дальней дыры. Так как при вращении световым импульсам, нарезанным ближней дырой, нужно известное время, чтобы достичь дальней дыры, с увеличением скорости вращения все меньше и меньше света пройдет через дальнюю дыру, если она "убегает" от пучка и, наоборот, все больше и больше света пройдет через дальнюю дыру, если она "прибегает" к пучку."

Отметим, что в объяснении к этому эксперименту речь идет о возможной разной скорости "световых кусков" в противоположных направлениях. То есть, Маринов делает объяснение эффекта не в рамках СТО. Также в объяснении считается, что диски вращаются синхронно.

4. Эксперимент Маринова (MCSX) - описание процесса и результат

Вал с дисками раскручивается вокруг продольной оси с помощью силы, приложенной посредине вала, затем вал вращается по инерции и в этот период через отверстия в дисках, расположенных на концах вала, пропускаются два импульса света в противоположных направлениях, затем силы фототоков сравниваются на компараторе (можно было не фиксировать противоположный световой поток, а сравнивать фототок потока со стандартным потоком, заранее пропущенным через не вращающиеся отверстия. Идея эксперимента: за время движения волны между дисками отверстие во втором диске сместится, и в него попадет только часть энергии импульса, прошедшей через первое отверстие. Это часть линейно зависит от скорости света и от скорости вращения вала, поэтому для эксперимента достаточно первой степени точности отношения v/c. Самое важное - здесь нет синхронизации часов, так как нужны только одни часы для определения скорости вращения вала. Результат получился ошеломляющий - значительно менее точный эксперимент, чем MMX, показал зависимость фототока от направления, что Маринов трактовал, как следствие анизотропии скорости света в Земной системе отсчета, а Земля движется во Вселенной со скоростью примерно v = 362 ± 40 км/сек в направлении δ = -24° ±7°, а = (t_st)_a = 12,5^h ± I^h[2,форм.(50)].

5. Претензии к MCSX

Мир физиков взорвался и ополчился на Маринова - не может результат менее точного эксперимента противоречить более точному (ММХ), полученному в тех же условиях. Маринов считал свой эксперимент MCSX доказательством анизотропии скорости света в той же земной системе отсчета, где другие эксперименты показывали постоянство скорости света с точностью 1e-8 (в то время). На самом деле объяснение анизотропии скорости света относится к другой системе отсчета, построенной с помощью другого метода синхронизации в другой теории [3, гл.2]. Отсутствие понимания этого привело к тому, что результату MCSX не было дано объяснения в ИСО с постоянной скоростью света, и поэтому эксперимент Маринова не признан до сих пор.

Маринову выдвигались претензии в отсутствии учета закручивания вала, отсутствии синхронизации вращения дисков с отверстиями, отсутствии учета скорости движения электронов в проводах и т.п., но все это сводилось к главной причине - отстаиванию изотропии скорости света.

Самое удивительное, что среди всех опровержений эксперимента Маринова не было ни одного экспериментального, только теоретические. Впрочем, экспериментальных подтверждений тоже не было опубликовано.

Лишь сам Маринов сообщал, что проводил этот эксперимент в разных лабораториях на разных установках в разные годы (с 1976 по 1984) с одинаковым результатом.

Рассмотрим указанные претензии подробнее и приведем контраргументы.

- Отсутствие учета скручивания вала из-за задержки распространения ускорения вращения.

В учете скручивания вала и синхронизации вращения колес в ИСО установки нет необходимости, так как измерения проходят в период отсутствия скручивающей силы. Вал раскручивался посредине до нужной угловой скорости (то есть, скручивание распространяется к концам вала, компенсируя друг друга), а дальше вал вращался по инерции. После окончания действия скручивающей силы состояние вала очень быстро восстанавливается из-за действия сил, поддерживающих структуру вещества в минимуме потенциальной энергии (подразумевается неразрушающее раскручивание вала, то есть, после полной остановки вала его структура совпадает с начальной). Возможная остаточная асимметрия фаз отверстий проверяется и исключается тремя способами: вращением вала в другую сторону, поворотом вала вокруг вертикальной оси, пропускание света в противоположную сторону.

- Отсутствие учета асинхронности вращения дисков.

Синхронность вращения дисков обеспечена сохранением структуры вала и отсутствием раскручивающей силы в момент прохождения импульса, поэтому учет отсутствующей асинхронности делать бесполезно. Конечно, в любой теории в ИСО наблюдателя часы во всем пространстве должны быть синхронизированы, соответственно, с помощью таких часов можно было бы проверить синхронность фаз вращения дисков. Однако и сам Маринов счел эту проверку бесполезной, и никто из экспериментаторов такую проверку делать не стал.

- Несинхронная передача информации о фототоках.

Учет скорости движения электронов в проводах не нужен, поскольку по проводам передавались для сравнения результаты измерения фототока, а их передавать можно когда угодно и с любой скоростью (время и скорость передачи данных не влияют ни на эти данные, ни на результат их сравнения).

- Отсутствие объяснения эксперимента в условии изотропии скорости света.

Маринову такое объяснение было не нужно, его цель была показать именно анизотропию скорости света. На самом деле, эта претензия направлена к самим оппонентам. Почему они не объяснили результат эксперимента в ИСО с постоянной скоростью света? Ведь Маринов не измерял эту скорость непосредственно, он ее вычислял через фототок.

Наконец, ни один из указанных аргументов не зависит от направления установки, поэтому, в случае их влияния на результат эксперимента, фототок не должен был бы зависеть от направления. А он зависит!

6. MCSX в Теории Стационарного Эфира (СЭТ)

Эксперимент Маринова легко объясняется с позиции теории стационарного эфира. В СЭТ существует изотропная неувлекаемая неподвижная среда распространения электромагнитных волн (эфир). К этой среде привязана абсолютная система отсчёта (АСО), совпадающая с той ИСО, в которой мощность микроволнового фонового излучения изотропна (ИСО МФИ). Таким образом, в АСО скорость света изотропна, и в ней двигаются инерциальные системы отсчёта (ИСО). Синхронизация часов в АСО осуществляется по методу Эйнштейна, а в ИСО - по методу MSN, оставляющему одновременные события в АСО одновременными в ИСО. Имеются свои преобразования координат (КОЗП) из АСО в ИСО. В ИСО скорость света анизотропна. (С моделью описания мира в СЭТ можно ознакомиться в статье "Абсолют. Основные принципы". [3])

По СЭТ в АСО, в которой установка перемещается, отверстия в дисках в эксперименте MCSX синхронно вращаются, скорость света в АСО постоянная, но время прохождения светом расстояния между дисками, если скорость света имеет компоненту по направлению движения установки, больше, чем если имеет компоненту против направления, поэтому разность фаз второго диска между моментами старта и финиша светового импульса зависит от направления ψ' распространения света.

Рассчитаем долю суммарной энергии E'(ω') фототока на приемнике для вращающегося с угловой скоростью ω' вала по отношению к суммарной энергии E'(0) фототока на приемнике невращающегося вала, при условии, что освещенность отверстия равномерная и отверстия имеют вид сектора кольца с внутренним радиусом R', высотой H', центральным углом 2χ'. В силу равномерной освещенности отношение энергий совпадает с отношением освещенных площадей. Для неподвижного вала площадь освещенного сектора равна S'₀=χ'H'(R'+H'/2). Для вращающегося вала нужно учесть большее число параметров. В Земной "ИСО" J₂, в которой скорость света c' зависит от скорости v Земли в АСО и угла ψ' между направлениями c' и v в ИСО J₂, диски вращаются синхронно (по свойству СЭТ сохранения одновременности). Пусть расстояние между дисками в J₂ равно L'. Время t' прохождения импульса света между дисками зависит от скорости c': t'=L'/c', то есть, при меньшей скорости c' меньше энергии попадет на фотодиод, так как второе отверстие больше сместится от места прохождения импульса света. С учетом формулы [3, (21,22)] для скорости света c'=c/(1+(v/c)cos ψ') площадь освещенного сектора S'_ω=[χ'-ω'(L'/c)(1+(v/c)cos ψ')]H'(R'+H'/2), а отношение площадей будет равно S'_ω/S'₀=1-(ω'/χ')(L'/c)(1+(v/c)cos ψ'). Таким образом, в СЭТ результат MCSX обязан зависеть от направления ψ' установки и скорости v Земли в АСО.

Итак, результат MCSX по анизотропии мощности фототока в земной "ИСО" находит свое объяснение в СЭТ. А если учесть, что одним из постулатов СЭТ является нулевой результат MMX, то становится очевидным, что указанные эксперименты в СЭТ друг другу не противоречат.

7. Объяснение MCSX в ИСО с постоянной скоростью света

В эксперименте Маринова измеряется фототок, отражающий величину световой энергии, попавшей на приемник. Именно величина световой энергии переменна в MCSX, а не непосредственно скорость света. Можно ли объяснить MCSX в условиях постоянства скорости света? Оказывается, такое объяснение существует!

Для момента эксперимента в Земной "ИСО" J₂ в СЭТ построим Земную "ИСО" I₂ по методу, изложенному в статье "Абсолют. Основные принципы" [3,гл.8]. Для этого необходимо в J₂ сдвинуть показания часов в соответствии с их X- координатой, и мы получим ИСО I₂, в которой будут другие времена прохода импульса через отверстия, причем такие, что скорость света в I₂ будет константой. События в ИСО СЭТ имеют место тогда и только тогда, когда эти события имеют место в соответствующей ИСО с постоянной скоростью света. Поскольку в рамках СЭТ эксперимент Маринова обязан выполняться, то такие же результаты (изменение освещенной площади дальнего отверстия в зависимости от направления распространения света) он должен иметь в ИСО с постоянной скоростью света. Естественно, что сами освещенные площади остаются теми же, что, казалось бы, противоречит постоянству скорости света, однако теперь соответствующие равные фазы дисков сопоставлены другим моментам времени в I₂, а значит, одинаковым моментам времени в I₂ соответствуют разные фазы дисков. Очевидно, что равные фазы обеих дисков в равные моменты времени будут только в той ИСО I₀ , которая соответствует АСО J₀ . То есть, в множестве ИСО с постоянной скоростью света существует выделенная ИСО. Однако для большинства других экспериментов можно с достаточной точностью считать, что ИСО равноправны, и для них выполняется СТО. В любом случае можно применять следующий алгоритм расчета: считать, что процессы происходят в АСО, а в нужную ИСО их описание только пересчитывается из АСО (этот алгоритм верен и в СЭТ).

Таким образом, MCSX относится к тому редкому типу экспериментов, которые показывают неравноправие инерциальных систем отсчета с постоянной скоростью света. Есть и другие эксперименты, показывающие свойство анизотропии, однако всегда это свойство привязывается к направлению движения Земли в ИСО МФИ. Например, в статье "On the Light Speed Anisotropy vs Cosmic Microwave Background Dipole" сообщается: "Найдена анизотропия скорости света при изучении комптоновского рассеяния лазерного света на пучке электронов от ускорителя с энергиями 6ГэВ."([6]). Описанный в указанной статье эффект, свидетельствующий о движении экспериментальной установки в светоносной среде, вполне увязывается с СЭТ.

8. Выводы

1. Эксперименты MMX и MCSX не противоречат друг другу.

2. Во Вселенной существует выделенная инерциальная система отсчета (АСО), в которой МФИ изотропное.

3. Существует объяснение MCSX в условиях постоянной скорости света в Земной "ИСО".

4. В любом случае можно применять следующий алгоритм расчета: считать, что процессы происходят в АСО, а в нужную ИСО их описание только пересчитывается из АСО.

Вывод из эксперимента Маринова: Наш мир таков, что в нём есть выделенная система отсчета с изотропной скоростью света. В ней можно построить множество ИСО с анизотропными скоростями света в них, между которыми выполняются преобразования координат КОЗП. Но в ней также можно построить другое множество ИСО, в которых скорость света постоянная, что позволяет считать : часы в этих ИСО синхронизированы по методу Эйнштейна, и выполняются Преобразования Лоренца.