(0+)
О БТР и постоянстве скорости света
Замечания к статье Е.Б. Александрова
"Теория относительности: прямой эксперимент с кривым пучком"
Александр Чепик, Н.Новгород, 2012.12.30,
redshift0@narod.ru
Уважаемый академик РАН Александров Евгений Борисович в своей статье "Теория относительности: прямой эксперимент с кривым пучком"[1], желая аргументировать верность второго постулата специальной теории относительности (СТО), привёл описание и результаты эксперимента на малом накопителе электронов «Сибирь-1» Курчатовского центра синхротронного излучения. Целью проведённого эксперимента была проверка утверждения Баллистической теории Ритца (БТР)[2],[3] о галилеевском сложении (в системе отсчёта лаборатории) скорости источника и скорости света (синхротронного излучения - СИ) в вакуумированном пространстве ускорителя.
Приведём краткое описание эксперимента:
"Это синхротронный излучатель, где источником света служит сгусток электронов, двигающийся по искривленной траектории со скоростью, очень близкой к скорости света. В таких условиях легко померить скорость испущенного света в вакууме."[1]
"Номинальная энергия электронов составляет 450 МэВ, что характеризует пучок как ультрарелятивистский, поскольку энергия покоя электрона равна ~ 0,5 МэВ. При такой энергии скорость электрона отличается от скорости света меньше чем на одну миллионную долю."[1]
Этот расчет сделан, конечно, в рамках СТО, а не БТР, в единицах измерения, действующих в лаборатории.
Однако следует ясно представлять, что для того, чтобы строго экспериментально отвергнуть гипотезу о переменности скорости распространения света в вакууме необходимо исключить использование всего, что основано на постоянстве этой скорости в системе отсчета лаборатории: принятые в теории относительности (ТО) единицы измерения, метод синхронизации Эйнштейна и эквивалентный ему метод синхронизации предельно медленным переносом часов, представления о пространстве Минковского и все выведенные из ТО формулы. Наличие любого из указанных пунктов сделает статистическое решение об отсутствии переменности скорости света логически неверным. Только после преодоления всех этих препятствий можно приступать к экспериментальному решению указанной проблемы. Зато чтобы отвергнуть гипотезу о постоянстве скорости распространения света в вакууме мы имеем полное право использовать всё вышеперечисленное!
"Эксперимент был запланирован в двух версиях. Первая версия предусматривала оперативное перекрытие светового пучка в канале вывода СИ стеклянной пластинкой, закрепленной на подвижной каретке, — пластинку вводили в луч с помощью магнитного привода. По логике баллистической гипотезы преломляющая пластина рассматривается в качестве вторичного и уже неподвижного источника света. Поэтому участок I канала вывода СИ от пластины до выходного окна свет должен проходить со скоростью "c" вместо "2c" в отсутствие пластины. Длина участка I равна 5,4 м, так что перекрытие пучка СИ стеклянной пластиной должно было привести к задержке во времени оптических сигналов на 9,0 нс.
Вторая версия эксперимента предусматривала прямое измерение скорости импульса СИ путем деления участка L = 7,2 м выводного канала до выходного сапфирового окна на время прохождения импульса. Это время измеряли с помощью осциллографа, используя сигнал синхронизации с учётом его расчетного фазового сдвига относительно момента прохождения электронного сгустка мимо окна выводного канала СИ."[1]
Измерения показали следующие результаты:
"В первой версии измерялся сдвиг оптических импульсов во времени при введении в луч СИ стеклянной пластинки. Сдвиг не был обнаружен с точностью около 0,05 нс. Во второй версии эксперимента была непосредственно измерена скорость импульса СИ, найденная равной 299 000 км/с, что всего лишь на 0,3% ниже табличной скорости света в вакууме. [1]
Но может ли результат эксперимента подтвердить какую-либо теорию, да и было ли продемонстрировано это подтверждение?
Проанализируем результаты измерений и выводы, сделанные в обсуждаемой статье:
1. "В этой работе осуществлено — насколько нам известно, впервые — прямое измерение скорости света, испущенного релятивистским источником. Полученные результаты несовместимы с баллистической гипотезой Ритца, предполагающей галилеевское сложение скорости света со скоростью источника. Показано, что введение стеклянной пластинки в пучок света от ультрарелятивистского источника не меняет скорости света с точностью до долей процента, в то время как по логике гипотезы Ритца эта скорость после прохождения неподвижного окна должна была упасть вдвое."[1]
Этот вывод совершенно верный – гипотеза Ритца отвергается однозначно с высочайшим уровнем значимости, поскольку измерение показало отсутствие предсказываемой БТР задержки времени в случае переизлучения света прозрачной задвижкой, и поскольку прямое измерение скорости света в вакууме от источников с околосветовой скоростью не показало предсказываемого БТР удвоения величины скорости света от неподвижных источников.
2. "Этот эксперимент подтверждает ранее существовавшие астрономические свидетельства справедливости второго постулата СТО, которые систематически подвергались сомнению критиками СТО со ссылкой на преломляющее воздействие межзвездного газа. Дополнительно к этому прямое измерение скорости светового импульса СИ в вакууме привело к величине, хорошо совпадающей с табличным значением. Результаты измерений могут рассматриваться в качестве наиболее прямого и окончательного доказательства справедливости второго постулата СТО."[1]
Я соглашаюсь со всеми фактами, изложенными в статье уважаемым Е.Б. Александровым, и с его выводами, кроме основного. Дело в том, что Второй постулат СТО о постоянстве скорости света в инерциальной системе отсчёта (ИСО) лаборатории не является альтернативной гипотезой к гипотезе Ритца о галилеевском сложении векторов скоростей. Альтернативной гипотезой здесь будет: "Скорость света в ИСО лаборатории не равна векторной сумме скорости источника в ИСО лаборатории и скорости света в ИСО источника", - и именно этот результат показал проведенный эксперимент, а Второй постулат СТО является только частным случаем этой общей альтернативной гипотезы. Но очевидно, что все её частные случаи также не могут выполняться, кроме какого-то одного класса эквивалентных выполняемых формулировок! Таким образом, из результатов проведённого эксперимента следует неверность утверждения БТР о "галилеевском сложении скоростей", но не следует верность второго постулата СТО.
Аналогичную позицию по представленным фактам высказывает Н.В. Купряев в своей статье "К вопросу об измерении скорости света, испущенного ультрарелятивистским источником".[14]
3. И ранее существовавшие астрономические свидетельства независимости скорости света от скорости источника, и прямое измерение скорости светового импульса СИ в вакууме в описанном эксперименте на ускорителе показывают одинаковость скорости света только c одного направления, поэтому об изотропии и постоянстве скорости света эти эксперименты ничего не говорят.
4. Интересен результат непосредственного измерения скорости света в представленном эксперименте: "Во второй версии эксперимента была непосредственно измерена скорость импульса СИ, найденная равной 299 000 км/с, что всего лишь на 0,3% ниже табличной скорости света в вакууме." [1]
Заметим, что на данный момент считается, что в Международной системе единиц скорость света в вакууме точно равна 299 792, 458 км/с [4]. А найденная в эксперименте скорость света 299 000 км/с "на 0,3% ниже табличной скорости света в вакууме" - существенно меньше эталонной величины, и это не может быть объяснено даже частичным наличием воздуха в камере, так как показатель преломления воздуха при нормальных условиях составляет 1,00029 [5], то есть, отличается от 1 на 0.03%, а в вакууме эта величина будет намного ближе к 1. Таким образом, зарегистрированная в этом эксперименте скорость света, как минимум, не подтверждает Второй постулат СТО.
5. Оказывается, вообще никакие результаты экспериментов не могут подтвердить ни одну теорию или гипотезу. На самом деле, если для некоторого конечного множества результатов измерений множества эффектов мы построили конкретную теорию, объясняющую их, то это не означает, что не существует другой теории, также объясняющей их. Таким образом, любой конечный набор фактов не может нам дать уверенность, что именно эта конкретная теория реальна, и что не найдется эксперимент, результаты которого окажутся противоречащими этой теории. А вот если результаты некоторого эксперимента противоречат рассматриваемой теории, то эта теория заведомо не может быть применима к такому типу эффектов, а претендующая на всеобщую применимость теория оказывается неверной.
Следовательно, мы не имеем права говорить, что факты подтверждают какую-либо теорию, мы можем говорить только о соответствии или несоответствии рассматриваемой теории фактам.
6. Обратим внимание, что скорость импульса света не измеряется непосредственно, а вычисляется как отношение расстояния, пройденного импульсом света за некоторой промежуток времени, к величине этого промежутка времени. Но величина этого промежутка времени вычисляется по показаниям часов в точках старта и финиша светового импульса, а указанные показания зависят от метода синхронизации часов, то есть, от теории. Следовательно, скорости света могут различаться в разных теориях, в которых методы синхронизации часов различаются.
В параграфе 89 "Теории поля" Ландау и Лифшица [6] сказано, что в рамках общей теории относительности(ОТО) принципиально нельзя синхронизировать часы на вращающейся окружности. (Правда, для успокоения в этом же параграфе сказано, что в настоящий момент это расхождение в показаниях часов можно считать ошибкой измерения, что приблизительно всё нормально из-за существующих малых скоростей вращения!) Это означает, что в рамках теории относительности(ТО) нельзя построить непротиворечивую совокупность локальных ИСО на любой непрямолинейной траектории. То есть, ОТО, как и СТО, не могут применяться для объектов, движущихся непрямолинейно.
Легко показать, что невозможность синхронизации часов на вращающейся окружности в рамках ТО происходит из-за свойства относительной одновременности. Более того, в любой теории, обладающей свойством относительной одновременности, принципиально нельзя описывать криволинейное движение из-за невозможности построить непротиворечивое множество систем отсчёта. Следовательно, только теории со свойством абсолютной одновременности (когда любые два события, одновременные в одной ИСО, одновременны в любой другой ИСО) могут описывать эти ситуации.
Таким образом, линейное преобразование координат в общей теории обязано обладать свойством абсолютной одновременности пары событий при рассмотрении их в ИСО K' и ИСО K, что приводит к уравнению t'=t/k, где k – некоторая величина, постоянная для пары этих ИСО.
Примером теории с другим методом синхронизации часов и свойством абсолютной одновременности является Стационарного Эфира Теория (СЭТ).[7]
В этой теории имеется выделенная ИСО – Абсолютная система отсчёта (АСО), в которой эфир неподвижен, эфир однороден и изотропен в АСО, поэтому скорость света изотропна в эфире и синхронизация часов в АСО возможна по методу Эйнштейна. Все явления и процессы происходят в эфире и описываются в АСО.
С каждым объектом, равномерно и прямолинейно двигающимся в АСО, связывается его собственная ИСО. Часы в ИСО синхронизируются по Методу Синхронизации Натуральному (МСН), согласно которому неподвижные часы в любой точке ИСО устанавливаются на "ноль", когда находящиеся в этой точке движущиеся часы (неподвижные в АСО), показывают "ноль". Такая синхронизация не зависит от величины скорости света.
Выполнение свойства абсолютной одновременности пары событий при рассмотрении их в разных ИСО и постулируемый в СЭТ нулевой результат эксперимента Майкельсона-Морли в вакууме приводит к существованию Преобразования ´Игла (ИП) координат из АСО в произвольную ИСО, двигающуюся в АСО с постоянной скоростью V вдоль оси X:
A(V): t'=t/γ, x'=γ(x- Vt), y'=y, z'=z;
где γ=γ(V)=[1-(V/c)2]-½ .
Согласно Г.Б. Малыкину [8], одним из первых учёных, кто наиболее широко рассмотрел преобразование A(V), был Ф. Тангерлини (F. Tangherlini). Он сделал это в своей докторской диссертации «Скорость света в равномерно движущейся системе отсчёта» [9, ф.(1.12)]. Но самым первым преобразование A(V) опубликовал Альберт Игл (Albert Eagle) в 1938 году [10, с.413, ф.(3),(4)]. В России самостоятельно открыл и наиболее широко исследовал свойства Преобразования Игла Н.В. Купряев [11], который на данный момент является крупнейшим в мире специалистом в этой области.
В ИСО СЭТ нет постоянства скорости света. Однако, если в ИСО I', построенных в СЭТ, сдвинуть показания часов на величину –x'V/c2 в зависимости от их координаты x', то тем самым мы построим новую ИСО L', в которой скорость света окажется изотропной и, более того, постоянной во всем множество построенных ИСО L'. А преобразования координат между любыми ИСО L' и L'' оказываются Преобразованиями Лоренца!
Вот откуда следует возможность существования множества ИСО с постоянной скоростью света и Преобразованиями Лоренца между парами таких ИСО!
Сравним свойства СЭТ и СТО: Для множества инерциальных систем отсчета легко показать, что любой эффект, описываемый формулами в СТО, можно описать с такой же точностью формулами в СЭТ, поскольку существует однозначное преобразование из ИСО СТО в соответствующую ИСО СЭТ, и никакие эффекты, описываемые в СТО, не могут противоречить ИП - это прямо признано в работах Малыкина. Однако это не означает, что такое описание в СТО любого конкретного эффекта будет верным в СЭТ и в реальности, так как в СЭТ не работают принцип относительности и принцип постоянства скорости света. Поэтому правильно выведенная в СЭТ формула рассматриваемого эффекта может оказаться не соответствующей формуле СТО для того же эффекта (хотя для малых значений абсолютной скорости наблюдателя на Земле пересчитанная формула наверняка будет близкой к формуле СТО), или даже предсказывать новые эффекты, невозможные в СТО.
В СЭТ нет свойства постоянства интервала, поэтому не все свойства тензоров, используемые в ТО, можно применять в СЭТ. В СЭТ есть выделенная ИСО и эфир, чего нет в СТО. Множество преобразований ИП не образуют группу, множество преобразований Лоренца группу образуют. Наиболее известный эффект для света во вращающейся установке (эффект Саньяка) не описывается в СТО и в ОТО, так как для вращающейся окружности невозможна синхронизация Эйнштейна всего множества часов в локальных ИСО на этой окружности. А в СЭТ такая синхронизация часов возможна. В СЭТ закон сохранения энергии лежит в основе построения теории, в частности, космологии. В СЭТ и СТО частицы обладают энергией покоя.
В результате такого построения теории СЭТ в ней нет головоломных свойств теории относительности, хотя часть её формул соответствует формулам, полученным в СТО, а большинство формул из остальной части близки к формулам СТО (для Земного наблюдателя).
Но для экспериментов в среде, использующих вращение, появляются эффекты, не описываемые СТО и даже ОТО. Существенно то, что такие эксперименты могут показывать направление и величину скорости движения наблюдателя в АСО, в таких экспериментах проявится сидерический период. В этой связи следует обратить внимание на анизотропию скорости света, возможно, обнаруженную В.В. Демьяновым [12], де Виттом и Кэйхиллом [13] в проведённых ими экспериментах.
1. В рассмотренной статье Е.Б. Александрова "Теория относительности: прямой эксперимент с кривым пучком" не доказана и не могла быть доказана верность Второго постулата СТО.
2. Результаты проведённого эксперимента однозначно указывают на неверность Баллистической теории Ритца.
3. Существует теория СЭТ, которая с точностью, не меньшей, чем в СТО, способна описывать реальные процессы.
4. Если СЭТ верна, то возможно построение множества ИСО с постоянной скоростью света и Преобразованиями Лоренца между парами таких ИСО. Тем самым, в множестве так построенных ИСО будет верным второй постулат СТО. Следовательно,
Теория относительности работает лишь в той мере, в какой ей позволяет Абсолют!
1. Е.Б. Александров. Теория относительности: прямой эксперимент с кривым пучком. "Химия и жизнь" 2012. №3.
2. С.А. Семиков. Баллистическая теория Ритца и картина мироздания. Н. Новгород: Прессконтур, 2009. 612 с.
3. Г.Б. Малыкин. Эффект Саньяка и Баллистическая гипотеза Ритца. Оптика и спектроскопия". 2010. том 109, № 6, с. 1018-1034.
4. ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.
5. Показатель преломления. Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А.М. Прохоров. 1988.
6. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теория поля. М., Наука, 1967.
7. А.М. Чепик. Абсолют. Основные принципы. ж. "Актуальные проблемы статистической радиофизики". 2007, т.6, с.111-134. Сайт А.Чепика.
8. Г.Б. Малыкин. Паралоренцевские преобразования. УФН, 2009, т.179, № 3, с.285-288
9. F.R. Tangherlini. The velocity of light in uniformly moving frame, PhD Thesis (Stanford: Stanford Univ., 1958) and F.R. Tangherlini Suppl. Nuovo Cimento 20 1 (1961), 2 ed.- The Abraham Zelmanov Journal - Vol. 2, 2009,p.44-110.
10. A. Eagle. Phil.Mag., 1938, vol. 26, 410; Phil.Mag., 1939, vol. 28, 592; Phil. Mag., 1939, vol. 28, 694.
11. Н.В. Купряев. Расширенное представление преобразований Лоренца. Изв. вузов. Физика, 1999,№7, с.8.
12. В.В. Демьянов. Из книги " Нераскрытая тайна великой теории" (изд.2-ое). Новороссийск, НГА РИО,2009,330с. Сайт Демьянова
13. R. Cahill. A New Light-Speed Anisotropy Experiment: Absolute Motion and Gravitational Waves Detected . j. PROGRESS IN PHYSICS, v.4, October 2006, p.73-92, [arXiv: physics/0610076v1], http://www.mountainman.com.au/process_physics/HPS33.pdf,
(рус.- http://redshift0.narod.ru/Rus/Stationary/References/Cahill_Absolute_2006_1.htm
14. Н.В. Купряев. К вопросу об измерении скорости света, испущенного ультрарелятивистским источником.
30.12.2012
- - - - - - - -
About the BTR and a constancy of a velocity of light
Alexander M. Chepick
Nizhni Novgorod, 2012
e-mail: redshift0@narod.ru
Abstract
Remarks to E.B.Aleksandrova's article "The relativity theory: direct experiment with a curve bunch"
- - - - - - - -
Вверх
Главная страница
Eng
Последняя коррекция 05.01.2013 11:20:18