Эфир и движение. Движение эфира

Эфир и движение. Эволюция физики

Эфир и движение

Принцип относительности Галилея справедлив для механических явлений. Во всех инерциальных системах, движущихся относительно друг друга, применимы одни и те же законы механики. Справедлив ли этот принцип и для немеханических явлений, особенно тех, для которых понятия поля оказались столь важными? Все проблемы, которые сконцентрированы вокруг этого вопроса, сразу же приводят нас к исходной точке теории относительности.

Мы помним, что скорость света в вакууме или, другими словами, в эфире равна 300000 км/с и что свет — это электромагнитные волны, распространяющиеся в эфире. Электромагнитное поле несет энергию, которая, будучи излучена однажды из своего источника, ведет независимое существование. Пока мы будем по-прежнему считать, что эфир есть среда, в которой распространяются электромагнитные, а стало быть, и световые волны, хотя мы и знаем хорошо, как много трудностей связано с его механической структурой.

Представим себе, что мы сидим в закрытой комнате, настолько изолированной от внешнего мира, что воздух не может ни войти, ни удалиться из нее. Если мы тихо сидим и разговариваем, то с физической точки зрения создаем звуковые волны, которые распространяются в воздухе от их покоящегося источника со скоростью звука. Если бы между ртом и ухом не было воздуха или другой вещественной среды, то мы не могли бы обнаружить звук. Опыт показал, что скорость звука в воздухе одинакова во всех направлениях, если нет ветра, и воздух находится в покое относительно выбранной системы координат.

Вообразим теперь, что наша комната движется прямолинейно и равномерно в пространстве. Человек снаружи видит сквозь стеклянные стены движущейся комнаты (или поезда, если вы предпочитаете) все, что происходит внутри. Из измерений внутреннего наблюдателя он может найти скорость звука относительно его системы координат, связанной со средой, по отношению к которой движется комната. Здесь опять возникает старая, много раз обсуждавшаяся проблема определения скорости в одной системе координат, если она уже известна в другой системе.

Наблюдатель в комнате заявляет: «Скорость звука для меня одинакова во всех направлениях».

Внешний наблюдатель заявляет: «Скорость звука, распространяющегося в движущейся комнате, определенная в моей системе координат, не одинакова во всех направлениях. Она больше установленной скорости звука в направлении движения комнаты и меньше — в противоположном».

Эти заключения вытекают из классического преобразования и могут быть доказаны экспериментально. Комната увлекает находящуюся в ней материальную среду, воздух, в котором распространяются звуковые волны, и поэтому скорости звука будут различны для внешнего и внутреннего наблюдателей.

Рассматривая звук как волну, распространяющуюся в материальной среде, можно сделать некоторые дальнейшие выводы. Если мы не желаем слышать говорящего, мы можем поступить следующим, хотя и не наипростейшим путем, а именно: бежать со скоростью, большей, чем скорость звука относительно воздуха, который окружает оратора. Тогда произведенные звуковые волны никогда не будут в состоянии достичь наших ушей. С другой стороны, если мы пропустили важное слово, которое никогда не будет повторено, мы должны бежать со скоростью большей, чем скорость звука, чтобы настичь ушедшую волну и поймать давно произнесенное слово. Ни в одном из этих примеров нет ничего иррационального, за исключением того, что в обоих случаях мы должны будем бежать со скоростью около 400 м/с, но мы вполне можем представить себе, что дальнейшее развитие техники сделает такие скорости возможными. Пуля, выпущенная из ружья, действительно движется со скоростью большей, чем скорость звука, и человек, помещенный внутри такой пули, никогда не услышал бы звук выстрела.

Все эти примеры — чисто механического характера, и мы можем теперь сформулировать важнейшие вопросы: можно ли все только что сказанное о звуковой волне повторить применительно к световой волне? Можно ли принцип относительности Галилея и классические преобразования применить, наряду с механическими, также и к оптическим и электрическим явлениям? Было бы рискованно ответить на эти вопросы простым «да» или «нет», не вникая в их смысл более глубоко.

В случае звуковой волны в комнате, движущейся относительно внешнего наблюдателя прямолинейно и равномерно, очень существенны для наших выводов следующие обстоятельства:

Движущаяся комната увлекает воздух, в котором распространяются звуковые волны;

Скорости, наблюдаемые в обеих системах координат, движущихся друг относительно друга прямолинейно и равномерно, связаны классическим преобразованием.

Соответствующая проблема для света должна формулироваться несколько иначе. Наблюдатели в комнате больше не разговаривают, а посылают во всех направлениях световые сигналы или световые волны. Предположим далее, что источники, излучающие световые сигналы, неизменно пребывают в комнате. Световые волны распространяются в эфире, подобно тому как звуковые распространяются в воздухе.

Увлекается ли эфир комнатой, как увлекался ранее воздух? Так как механической модели эфира у нас нет, ответить на этот вопрос чрезвычайно трудно. Если комната закрыта, то воздух внутри нее вынужден двигаться вместе с ней. Очевидно, нет никакого смысла те же рассуждения относить к эфиру, так как в него погружена вся материя и он проникает повсюду. Для эфира нет закрытых дверей. «Движущаяся комната» теперь означает лишь движущуюся систему координат, с которой жестко связан источник света. Однако мы вполне можем представить себе, что движение комнаты вместе с источником света увлекает с собой эфир, подобно тому как увлекались в закрытой комнате источник звука и воздух.

Но точно так же мы можем представить себе и обратное: комната продвигается сквозь эфир, как корабль продвигается по абсолютно гладкому морю, не увлекая каких-либо частей среды, а продвигаясь сквозь нее. В первой нашей картине комната, двигаясь вместе с источником света, увлекает эфир. В таком случае возможна аналогия со звуковой волной и можно сделать совершенно такие же выводы. Во второй картине комната, двигаясь вместе с источником света, не увлекает эфира. В этом случае аналогия со звуковой волной невозможна и выводы, сделанные для звуковой волны, для световой волны не годятся. Это две крайние возможности.

Мы могли бы еще представить себе более сложную возможность, когда эфир лишь частично увлекается движением комнаты и источника света. Но нет никаких оснований обсуждать более сложные предположения, прежде чем не выяснено, какой из двух более простых крайних случаев подтверждает опыт.

Мы начнем с первой картины и соответственно этому временно предположим, что эфир увлекается движением комнаты и жестко связанного с ней источника света. Если мы уверены в правильности закона преобразования для скоростей звуковых волн, то теперь можем применить наши выводы также и к световым волнам. Нет никаких оснований сомневаться в простом механическом законе преобразования, который устанавливает лишь, что скорости в известных случаях должны складываться, а в других — вычитаться. Поэтому сейчас мы допустим и увлечение эфира движением комнаты и источника света, и классическое преобразование.

Если я включаю свет, источник которого жестко связан с моей комнатой, то скорость светового сигнала, как это экспериментально доказано, равна 300000 км/с. Но внешний наблюдатель заметит движение комнаты, а следовательно, и движение источника света, и, так как эфир увлекается, он должен будет сделать вывод: скорость света во внешней системе координат различна в различных направлениях. Она больше, чем установленная скорость света в направлении движения комнаты и меньше — в противоположном направлении. Наш вывод таков: если эфир увлекается движением комнаты и источника света и если законы механики справедливы, то скорость света должна зависеть от скорости источника света. Свет, попадающий нам в глаза от движущегося источника, имел бы бо?льшую скорость, если бы источник приближался к нам, и меньшую, если бы он удалялся от нас.

Если бы мы обладали скоростью, большей, чем скорость света, то мы могли бы убежать от светового сигнала. Настигая световые волны, посланные прежде, мы могли бы видеть события прошлого. Мы поймали бы их в порядке, обратном тому, в котором они были посланы, и цепь событий на Земле казалась бы нам подобной фильму, который смотрят в обратном порядке, начиная со счастливого конца. Все эти выводы следуют из предположения, что движение координатной системы увлекает эфир и что справедливы механические законы преобразования. Если это так, то между светом и звуком имеется полная аналогия.

Но нет никаких оснований утверждать, что эти выводы верны. Наоборот, они противоречат всем наблюдениям, проделанным в целях их проверки. В истинности такого приговора нет ни малейшего сомнения, хотя он получается с помощью косвенных экспериментов вследствие больших технических трудностей, вызванных огромной скоростью света.

Скорость света всегда одинакова во всех системах координат независимо от того, движется ли излучающий источник или нет, и независимо от того, как он движется.

Мы не будем подробно обсуждать многие эксперименты, из которых может быть сделан этот важный вывод. Однако мы можем привести очень простые аргументы, которые если и не доказывают, что скорость света независима от движения источника, то тем не менее делают этот факт убедительным и понятным.

В нашей планетной системе Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца. Мы не знаем о существовании других планетных систем, подобных нашей. Однако существует очень много систем — так называемых двойных звезд, — состоящих из двух звезд, движущихся вокруг точки, называемой их центром тяжести. Наблюдение движения этих двойных звезд обнаруживает, что и для них справедлив закон тяготения Ньютона. Предположим теперь, что скорость света зависит от скорости излучающего тела. Тогда луч света, вышедший от звезды, будет распространяться быстрее или медленнее соответственно тому, какова была скорость звезды в момент излучения света. В этом случае все движение казалось бы нам чрезвычайно запутанным и было бы невозможно при отдаленности двойных звезд подтвердить справедливость того же самого закона тяготения, который управляет движениями нашей планетной системы.

Рассмотрим другой опыт, основанный на очень простой идее. Представим себе очень быстро вращающееся колесо. По нашему предположению, эфир увлекается движением и принимает в нем участие. Световая волна, проходя вблизи колеса, имела бы различные скорости смотря по тому, находится ли колесо в покое или в движении. Скорость света в покоящемся эфире отличалась бы от скорости света в эфире, увлеченном движением колеса, так же как скорость звуковой волны изменяется в спокойные и ветреные дни. Но такое различие не наблюдается! Независимо от того, какой решающий эксперимент мы придумываем, вывод всегда противоречит предположению, что эфир увлекается движением. Таким образом, результат наших исследований, поддержанный более детальными техническими аргументами, таков:

Скорость света не зависит от движения излучающего источника.

Нельзя считать, что движущееся тело увлекает окружающий эфир.

Поэтому мы должны отбросить аналогию между звуковыми и световыми волнами и вернуться ко второй возможности, а именно: предположить, что материя движется сквозь эфир, который никакого участия в ее движении не принимает. Это означает, что мы предполагаем наличие эфирного моря, относительно которого все системы координат либо покоятся, либо движутся. Оставим пока вопрос о том, доказал или ниспроверг эксперимент эту теорию. Лучше познакомиться поближе со значением этого нового предположения и с выводами, которые можно из него сделать.

Если мы примем это предположение, то должны признать, что существует система координат, покоящаяся относительно эфирного моря. В механике нельзя было выделить ни одну из многих систем координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга. Все такие системы координат были в равной степени «хороши» или «плохи». Если мы имеем две системы координат, движущиеся прямолинейно и равномерно друг относительно друга, то в механике бессмысленно спрашивать, какая из них движется, а какая покоится. Наблюдать можно только относительное прямолинейное и равномерное движение. Благодаря принципу относительности Галилея мы не можем говорить об абсолютном прямолинейном и равномерном движении. Что имеется в виду, когда утверждается, что существует абсолютное, а не только относительное прямолинейное и равномерное движение? Просто то, что существует одна система координат, в которой некоторые законы природы отличаются от законов во всех других системах. Стало быть, это означает, что каждый наблюдатель может обнаружить, находится ли его система в покое или в движении путем сравнения законов, справедливых для его системы, с законами, справедливыми в одной-единственной системе, которая обладает абсолютной монополией и служит в качестве образца. Здесь положение дел отличается от утверждения классической механики, в которой абсолютное прямолинейное и равномерное движение совершенно бессмысленно вследствие принципа относительности Галилея.

Какие выводы можно было бы сделать в отношении явлений поля, если предположить движение сквозь эфир? Это означало бы, что существует одна система координат, отличная от всех других, покоящаяся относительно эфирного моря. Совершенно ясно, что некоторые законы природы должны отличаться в этой системе координат, иначе выражение «движение сквозь эфир» было бы бессмысленным. Если принцип относительности Галилея справедлив, то движение сквозь эфир вообще не имеет смысла. Примирить эти две идеи невозможно. Однако если существует одна особая система координат, связанная с эфиром, то имеет определенный смысл говорить об «абсолютном движении» или «абсолютном покое».

Фактически мы не имеем выбора. Мы пытались спасти принцип относительности Галилея, предполагая, что системы увлекают эфир в своем движении, но это привело к противоречию с опытом. Остается единственный выход: отказаться от принципа относительности Галилея и испытать предположение о том, что все тела движутся сквозь спокойное эфирное море.

Следующий шаг состоит в рассмотрении некоторых выводов, противоречащих принципу относительности Галилея и говорящих в пользу движения сквозь эфир; затем эти выводы надо подвергнуть экспериментальной проверке. Такие эксперименты довольно легко вообразить, но очень трудно осуществить. Но так как мы интересуемся здесь только идеями, нам не придется заботиться о технических трудностях.

Вернемся опять к движущейся комнате с двумя наблюдателями — внутри и вне ее. Внешний наблюдатель будет представлять себе основную систему координат, связанную с эфирным морем. Это особая система координат, в которой скорость света всегда одинакова по величине. Скорость распространения света, испускаемого любыми источниками, всегда одинакова независимо от того, движутся ли они или находятся в покое. Комната и наблюдатель движутся сквозь эфир. Представим себе, что свет в центре комнаты то вспыхивает, то гаснет, и, кроме того, вообразим, что стены комнаты прозрачны, так что скорость света могут измерить оба наблюдателя, и внешний, и внутренний. Если мы спросим обоих наблюдателей, какие результаты они ожидают получить, то их ответы были бы примерно такими.

Внешний наблюдатель: Моя система координат связана с эфирным морем. Скорость света в моей системе постоянна. Мне не нужно обращать внимание на то, движутся ли источники света или другие тела или нет, потому что они никогда не увлекают с собой эфирного моря. Моя система координат отличается от всех других, и скорость света в этой системе должна быть постоянной, независимо от направления светового луча или движения его источника.

Внутренний наблюдатель: Моя комната движется сквозь эфирное море. Передняя стена комнаты удаляется от света, а задняя приближается к нему. Если бы комната двигалась по отношению к эфирному морю со скоростью света, то излученный из центра комнаты свет никогда не достиг бы стенки, убегающей от него. Если бы комната двигалась со скоростью меньшей, чем скорость света, то волна, посланная из центра комнаты, достигла бы одной из стен раньше, чем другой. Стены, движущейся навстречу световой волне, последняя достигла бы раньше, чем стены, удаляющейся от нее. Поэтому, хотя источник света и жестко связан с моей системой координат, скорость света не будет одинаковой во всех направлениях. Скорость будет меньше в направлении движения относительно эфирного моря, так как стена убегает, и больше — в противоположном направлении, так как стена движется навстречу световой волне, как бы стремясь скорее ее встретить.

Таким образом, только в одной системе координат, связанной с эфирным морем, скорость света была бы одинаковой во всех направлениях. В другой системе, движущейся относительно эфирного моря, она зависела бы от направления, в котором производится измерение.

Только что рассмотренный решающий эксперимент позволяет нам проверить теорию, допускающую движение сквозь эфирное море. Природа действительно предоставила в наше распоряжение систему, движущуюся с достаточно большой скоростью, — Землю, в ее годовом движении вокруг Солнца.

Если наше предположение правильно, то скорость света в направлении движения Земли отличалась бы от скорости света в противоположном направлении. Можно подсчитать получающиеся разности скоростей и придумать соответствующую экспериментальную проверку. Так как из теории следует, что здесь имеют место лишь небольшие разности времен, то необходимо придумать очень остроумную установку. Это было сделано в знаменитом опыте Майкельсона — Морли. Результатом его был смертный приговор теории покоящегося эфирного моря, сквозь которое движется вся материя. Никакой зависимости скорости света от направления обнаружено не было. Но если исходить из теории эфирного моря, то не только скорость света, но и другие явления поля показали бы зависимость от направления в движущейся системе координат. Все опыты дали такой же отрицательный результат, как и опыт Майкельсона — Морли; никакой зависимости от направления движения Земли не было обнаружено.

Положение становилось все более серьезным. Были проверены два предположения. Первое: движущиеся тела увлекают эфир. Тот факт, что скорость света не зависит от движения источника, противоречит этому предположению. Второе: существует одна, особая система координат, и движущиеся тела не увлекают эфир, а проходят сквозь постоянно покоящееся эфирное море. Если это так, то принцип относительности Галилея несправедлив и скорость света не может быть одинаковой в любой системе координат. И снова мы находимся в противоречии с опытом.

Были придуманы и более искусственные теории, предполагающие, что действительная правда лежит где-то между двумя предельными случаями, а именно теории, исходящие из того, что эфир увлекается движущимися телами только частично. Но все они оказались несостоятельными! Всякая попытка объяснить электромагнитные явления в движущихся системах координат с помощью движения эфира, движения сквозь эфир или с помощью обоих этих движений оказывалась неудачной.

Таким образом, возникло одно из самых драматических положений в истории науки. Все предположения относительно поведения эфира ни к чему не приводили! Приговор эксперимента всегда был отрицательным. Оглядываясь на развитие физики, мы видим, что вскоре после своего рождения эфир стал «выродком» в семье физических субстанций. Во-первых, построение простой механической модели эфира оказалось невозможным и было отброшено. Этим в значительной степени был вызван крах механистической точки зрения. Во-вторых, мы должны были потерять надежду на то, что благодаря существованию эфирного моря будет выделена одна система координат, что позволило бы нам опознать не только относительное, но и абсолютное движение. Это было бы единственным путем, если не считать, что он переносит волны, которым эфир проявляет себя и оправдывает свое существование. Все наши попытки сделать эфир реальным провалились. Он не обнаружил ни своего механического строения, ни абсолютного движения. От всех свойств эфира не осталось ничего, кроме того свойства, из-за которого его и придумали, а именно кроме способности передавать электромагнитные волны. Все попытки открыть свойства эфира привели к трудностям и противоречиям. После стольких неудач наступает момент, когда следует совершенно забыть об эфире и постараться никогда больше не упоминать о нем. Мы будем говорить: нашепространство обладает физическим свойством передавать волны; таким образом мы совсем избежим употребления слова, от которого решили отказаться.

Однако выбрасывание слова из нашего словаря не является, конечно, исцеляющим средством. Наши трудности в самом деле слишком серьезны, чтобы их можно было разрешить таким путем!

Соберем теперь вместе те факты, которые достаточно проверены опытом, не заботясь больше о проблеме эфира.

1. Скорость света в пустом пространстве всегда постоянна независимо от движения источника или приемника света.

2. В двух системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга, все законы природы строго одинаковы, и нет никакого средства обнаружить абсолютное прямолинейное и равномерное движение.

Существует много экспериментов, подтверждающих оба этих положения, и нет ни одного, который бы противоречил какому-либо из них. Первое положение выражает постоянство скорости света, второе обобщает принцип относительности Галилея, сформулированный для механических явлений, на все явления, происходящие в природе.

В механике мы видели, что если скорость материальной точки относительно одной системы координат такая-то, то она будет иной в другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой. Это вытекает из простых принципов механического преобразования. Они непосредственно даны нашей интуицией (человек, движущийся относительно корабля и берега), и, очевидно, здесь нет никакой ошибки! Но этот закон преобразования находится в противоречии с постоянством скорости света. Другими словами, мы прибавляем третий принцип.

3. Координаты и скорости преобразуются от одной инерциальной системы к другой согласно классическому преобразованию.

Противоречие очевидно. Мы не можем объединить три указанных выше принципа.

Классическое преобразование кажется слишком очевидным и простым, чтобы попытаться изменить его. Мы уже пытались изменить первые два принципа и пришли к несогласию с экспериментом. Все теории движения эфира требовали изменения первых двух принципов. Но это не приносило никакой пользы. Еще раз мы убеждаемся в серьезности наших трудностей. Необходим новый путь. Это путь признания первого и второго положения исходными и, хотя это и кажется странным, отказа от третьего положения. Новый путь начинается с анализа наиболее фундаментальных и простых понятий. Мы покажем, как этот анализ вынуждает нас изменить наши старые взгляды и устраняет все наши трудности.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

fis.wikireading.ru

движение эфира - это... Что такое движение эфира?

движение эфира

Makarov: ether motion

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

движение эоловых песков
движение якоря

Смотреть что такое "движение эфира" в других словарях:

Движение — все явления природы состоят в движении вещества или же объясняются движением. Движущееся тело может быть неизменяемого вида или же изменяемого, деформирующееся; во всяком случае приходится говорить о движении всех или некоторых точек тела:… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Движение, процесс — все явления природы состоят в движении вещества или же объясняются движением. Движущееся тело может быть неизменяемого вида или же изменяемого, деформирующееся; во всяком случае приходится говорить о движении всех или некоторых точек тела:… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
МАТЕРИЯ И ДВИЖЕНИЕ — философские категории, являющиеся мировоззренческими основаниями науки в рамках материалистнч. философских учений. С точки зрения материалистич. диалектики, материальное единство мира, представляющего собой движущуюся материю, служит философским… … Физическая энциклопедия
Теории эфира — Эта статья содержит незавершённый перевод с английского языка. Вы можете помочь проекту, переведя её до конца … Википедия
Наши (народно-освободительное движение) — У этого термина существуют и другие значения, см. Наши (значения). Наши (Народно освободительное движение «Наши», НОД «Наши») национал патриотическая организация, созданная телевизионным журналистом и политиком Александром Невзоровым, а… … Википедия
Сад Ивана Фомина (общественное движение) — Общественное движение «Сад Ивана Фомина» Тип Общественное движение Год основания 1980 Расположение … Википедия
Корпускулярно-кинетическая теория М. В. Ломоносова — Корпускулярно кинетическая теория тепла выдвинутая в середине XVIII века М. В. Ломоносовым система принципов и взглядов, основанная на ряде теоретических положений, вытекающих из логических рассуждений и математических расчётов, и … Википедия
Электричество — Э. называется то, содержащееся в теле, что сообщает этому телу особые свойства, вызывает в нем способность действовать механически на некоторые другие тела, притягивать или при известных условиях отталкивать их, а также вызывает в самом этом теле … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Электричество, явление — Э. называется то, содержащееся в теле, что сообщает этому телу особые свойства, вызывает в нем способность действовать механически на некоторые другие тела, притягивать или при известных условиях отталкивать их, а также вызывает в самом этом теле … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Венцы около Солнца или Луны — Так, называются разноцветные кольца, наблюдаемые вокруг Солнца или Луны, когда последние закрыты легкими, полупрозрачными облаками. Чаще всего наблюдается одно кольцо (черт. 1), реже два, весьма редко три и больше. Чертеж 1. Кольца бывают… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Физика — 1) Ф. и ее задачи. 2) Методы Ф. 3) Гипотезы и теории. 4) Роль механики и математики в Ф. 5) Основные гипотезы Ф.; вещество и его строение. 6) Кинетическая теория вещества. 7) Действие на расстоянии. 8) Эфир. 9) Энергия. 10) Механические картины,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

universal_ru_en.academic.ru

Явления, обусловленные движением Земли относительно мирового эфира

Валерий Петров

Эйнштейн предполагал, что все попытки обнаружить движение Земли относительно мирового эфира оказались безуспешными. Безуспешными оказались попытки обнаружить «эфирный ветер», возникающий при движении Земли относительно мирового эфира вследствие полного увлечения эфира атмосферой Земли. Вместе с тем, опыты Эйхенвальда, Вильсона, Саньяка, Погани свидетельствуют, что и в электродинамике, и в оптике движение относительно эфира всегда сопровождается наблюдаемыми эффектами. Поэтому естественно предположить, что и движение Земли также сопровождается наблюдаемыми эффектами, обусловленными ее движением относительно мирового эфира.

Эффект Допплера

Предположим, что имеются приемник и источник света. Предположим, что приемник света движется с некоторой скоростью v относительно источника света, неподвижного относительно окружающего его эфира. Тогда движение приемника относительно источника света есть одновременно и движение относительно эфира, окружающего и источник, и приемник света.

Пусть источник света излучает свет с периодом, равным T. За время T, в течение которого импульс света пройдет путь cT, равный длине волны L света, излучаемого источником, приемник пройдет путь vT. Тогда длина волны света, принимаемого приемником, окажется равной L1 = L + vT или L2 = L – vT в зависимости от направления движения приемника света относительно источника. Таким образом, движение приемника света относительно источника, которое в данном случае одновременно является движением приемника относительно эфира, сопровождается изменением длины волны (или частоты) света, принимаемого приемником.

Предположим, далее, что приемник света покоится относительно окружающего его эфира, а источник света движется относительно приемника с некоторой скоростью v. Тогда движение источника света относительно приемника оказывается одновременно движением источника относительно эфира. Пусть, как и прежде, источник излучает свет с периодом, равным T. За время, в течение которого излученный источником импульс света пройдет путь cT, равный длине волны L излучаемого света, источник света сместится относительно его прежнего положения на некоторое расстояние vT. Очередной импульс света будет излучен источником из его нового положения. Тогда расстояние между предыдущим и последующим импульсами света (или длина волны света, принимаемого приемником) окажется равной L1 = L + vT или L2 = L – vT в зависимости от направления движения источника света относительно приемника. Таким образом, и движение источника света относительно приемника, которое в данном случае одновременно является и движением источника относительно эфира, также сопровождается изменением длины волны (или частоты) света, излучаемого источником света.

Изменение частоты света в зависимости от состояния движения источника или приемника известно в науке как эффект Доплера по имени ученого, впервые описавшего это явление. Очевидно, что когда приемник движется равномерно и прямолинейно, невозможно определить, обусловлено ли изменение частоты света, принимаемого приемником, движением приемника света или источника света, или же одновременным движением и источника, и приемника света. Однако, если траектория движения приемника света представляет собой замкнутую кривую линию, оказывается возможным определить не только скорость движения приемника относительно окружающего его эфира, но и скорость источника света по лучу зрения. В самом деле, когда приемник движется навстречу лучу света, изменение частоты света пропорционально величине

где vп – скорость движения приемника света относительно эфира; vи – скорость движения источника света относительно эфира.

Когда же приемник света движется в противоположном направлении, изменение частоты света пропорционально величине

Определив изменения частоты света, соответствующие значениям v1 и v2, из наблюдений и решая затем уравнения (1) и (2) как систему, можно определить и vп, и vи. Таким образом, вопреки предположению Эйнштейна, движение Земли относительно эфира сопровождается вполне наблюдаемыми явлениями, обусловленными именно движением Земли относительно эфира – изменением частоты света от внешних источников света, например, звезд.

Согласно Эйнштейну, изменение частоты света обусловлено относительным движением приемника и источника света. Это изменение частоты света обусловлено замедлением времени в системе координат, связанной с источником, движущимся относительно приемника. Пусть T' – период колебаний излучения в системе координат источника света. Тогда период колебаний света T в системе координат приемника света будет равен T' / √[1 – (v2/c2)], где v – скорость движения источника света относительно приемника, откуда следует, что период колебаний света, принимаемого приемником, будет всегда больше периода света, излучаемого источником, независимо от направления источника света относительно приемника. Известно, однако, что это не так: при движении источника света в направлении от приемника наблюдается увеличение периода колебаний света, принимаемого приемником, тогда как при движении источника света в направлении к приемнику наблюдается уменьшение периода колебаний света, принимаемого приемником. Таким образом, объяснение эффекта Доплера как замедления времени источника света, движущегося относительно приемника, не соответствует действительности, тем более что, как нам известно, и сама формула замедления времени не может быть выведена непосредственно из преобразований Лоренца – Эйнштейна.

Предположим теперь, что источник и приемник света покоятся внутри пустотелого шара, оболочка которого выполнена из прозрачного для света вещества. Пусть шар движется с некоторой скоростью v относительно окружающего его эфира. Так как оболочка шара непроницаема для внешнего по отношению к ней эфира, «эфирный ветер», обусловленный движением шара, внутри шара отсутствует. Таким образом, источник света, «светопроводящая среда» внутри шара и приемник света неподвижны друг относительно друга – скорость света внутри шара оказывается величиной постоянной независимо от состояния движения шара.

Предположим теперь, что источник света находится вне шара. Прежде всего, нас интересует вопрос, каким образом свет от этого источника проникает внутрь шара. Вот как отвечает на этот вопрос Р. Фейнман в [1]:

«Наблюдателю кажется, что свет или любая другая электрическая волна распространяется сквозь вещество... Но на самом деле поле создается движением... зарядов... Известно, что любой предмет состоит из атомов, содержащих электроны... поле внешнего источника действует на эти атомы и раскачивает электроны... Электроны, в свою очередь создают поле; их можно рассматривать как новые излучатели».

Таким образом, в результате многократного поглощения и переизлучения импульса света электронами атомов вещества оболочки шара свет в конечном итоге излучается электроном атома, расположенного на внутренней поверхности оболочки шара. Для наблюдателя (или приемника света) внутри шара именно этот электрон и является источником света. В этом случае, как мы знаем, скорость света оказывается величиной постоянной. Таким образом, независимо от того, находится ли источник внутри или вне шара, скорость света внутри шара оказывается величиной постоянной. По определению, пространство внутри шара является замкнутым, так как «эфирный ветер», обусловленный движением шара, внутри шара не возникает. Тогда имеются все основания утверждать, что скорость света в замкнутом пространстве является величиной постоянной независимо от того, покоится ли это пространство или же движется равномерно и прямолинейно. Следовательно, никакими опытами, основанными на измерении скорости света в замкнутом пространстве, невозможно определить, находится ли это пространство в состоянии покоя или же равномерного движения относительно эфира, окружающего это пространство. Так как атмосфера Земли при ненулевой ее вязкости непроницаема для внешнего по отношению к ней эфира, скорость света в атмосфере Земли оказывается величиной постоянной, независимо от того, находится источник на Земле или вне ее.

Аберрация звезд

Предположим, что луч света от некоторого внешнего источника света, например, какой-то звезды, падает на внешнюю поверхность шара перпендикулярно направлению его движения, как это изображено на рис. 1.

Рис. 1. Аберрация звезд при их наблюдении из замкнутого пространства

В конечном итоге, после ряда поглощений и переизлучений света электронами атомов вещества оболочки шара, этот луч света будет излучен электроном, находящимся в некоторой точке A на внутренней поверхности шара. Пусть наблюдатель (приемник света) находится в точке B внутри шара. За время t, в течение которого луч света пройдет путь AB, равный ct, точка B, в которой находится приемник света, сместится относительно своего прежнего положения на величину vt. Одновременно на такую же величину сместится и точка A. Таким образом, наблюдатель увидит источник света не в точке S, где он находится (или находился в момент излучения наблюдаемого луча света), а в точке S'. В этот момент и сам наблюдатель будет находиться не в точке B, а в точке B', отстоящей от точки B на величину vt. Величину смещения видимого положения источника света относительно его истинного положения можно определить на основании следующих рассуждений. Наблюдатель, находящийся внутри шара, считает, что луч света движется по линии AB, тогда как в действительности луч света движется по линии AB', иначе луч света просто не попадет в точку B':

Рис. 2. а) определение величины аберрации; б) объяснение аберрации, предложенное Брэдли

Тогда, построив треугольник скоростей для луча света, движущегося внутри шара (рис. 2а), получим:

или

так как при малых значениях угла значения tg α и sin α одинаковы.

Таким образом, при наблюдении внешнего источника света из замкнутого пространства, движущегося относительно внешнего по отношению к этому шару эфиру, видимое положение наблюдаемого источника света смещается на величину, определяемую соотношением (3) или (4). Смещение видимого положения источника света относительно его истинного положения обусловлено полным увлечением эфира внутри шара, движущегося относительно внешнего эфира, и полным неувлечением эфира вне шара.

Когда шар, или вообще какая-либо замкнутая система, движется равномерно и прямолинейно, определить истинное положение внешнего по отношению к этой системе источника света, тем самым – и скорость движения системы не представляется возможным. Однако, когда траектория движения системы представляет собой замкнутую кривую линию, появляется возможность определить истинное положение источника света, следовательно, и скорость движения системы.

В 1728 г. английский астроном Брэдли, измеряя паралакс одной из звезд, обнаружил наличие у нее смещения, названного им аберрацией.

Брэдли установил, что в отличие от паралакса, величина которого зависит от расстояния до звезды и параметров орбиты Земли и является величиной различной для различных звезд, величина аберрационного смещения оказывается одинаковой для всех звезд. Брэдли предположил, что аберрация обусловлена двумя причинами: собственным движением Земли и движением света с некоторой конечной скоростью, так как в то время было не известно, распространяется ли свет с конечной или же бесконечной скоростью. Пусть, рассуждал Брэдли, свет движется по линии AB. Тогда, вследствие движения Земли, этот луч света отклонится на некоторый угол и попадет в точку C. Из треугольника скоростей (рис. 2б), получим:

tg α = v/c.

Согласно современной точке зрения, аберрация состоит «...в том, что из-за конечной скорости света видимые положения всех звезд несколько смещены в сторону движения Земли. Представим себе (рис. 3) Землю E, движущуюся в направлении A со скоростью v.

Если от звезды S... идет в сторону Земли световой луч SD, то эта звезда должна бы быть видна на небе в точке S1, но из-за движения Земли световые кванты смещаются навстречу Земле и по отношению к ней распространяются по лучу SE, а поэтому звезда видна в точке S2, сдвинутой от S1 на небольшой угол» [2].

Рис. 3. Общепринятое объяснение аберрации

На рис. 3 линия, или луч света, соединяющая наблюдателя на Земле с видимым положением звезды на небе, проходит через точку пространства, в которой находится (или находилась) звезда в момент излучения ею луча света, наблюдаемого на Земле. В действительности, это не так.

«На рис. 4 одинаковыми цифрами обозначены четыре положения Земли на орбите и соответствующие им видимые положения звезды S на небе, которые смещены в направлении скорости Земли; истинное положение S звезды на небе находится в центре аберрационной окружности. Впервые Брэдли обнаружил именно такую аберрацию звезды..., находящуюся вблизи полюса эклиптики» [2].

Рис. 4. Изменение видимого положения звезды вследствие аберрации

Таким образом, линия (или луч света), соединяющая видимое положение звезды с наблюдателем на Земле, не проходит через точку пространства, в которой находится звезда. Если смещение видимого положения звезды на небе обусловлено отклонением луча света, идущего от звезды, тогда нужно признать, что этот луч света движется весьма странным образом: вначале луч света от звезды движется, например, в точку 1', а затем из этой точки – к Земле. Очевидно, что луч света так двигаться не может. Таким образом, суть аберрации заключается не в отклонении луча света на некоторый угол, величина которого одинакова для всех звезд, а в смещении видимого положения звезд относительно их истинного положения на одну и ту же линейную величину, определяемую отношением v к c.

Несколько иначе суть аберрации объясняет И.А. Климишин в [3]:

«Аберрация – это кажущееся смещение положения светила на небесной сфере, возникающее за счет движения наблюдателя... свет распространяется хотя и с очень большой, но все же конечной скоростью c. Пусть v – скорость наблюдателя. Тогда за время движения луча света от объектива телескопа до окуляра (обозначим это время через t) наблюдатель смещается на расстояние vt (рис. 5). Пусть, далее, θ – угловое расстояние видимого направления на светило от точки неба, в которую в данный момент направлена скорость наблюдателя».

Рис. 5. Аберрация; наблюдатель, движущийся со скоростью v, увидит светило не в направлении SP, а в направлении S'Q

Таким образом, согласно [3] аберрация обусловлена движением луча света в трубе телескопа – именно так считали Хук, Клинкерфус, Эйри и другие исследователи, считавшие, что заполнение трубы телескопа водой может изменить величину аберрации вследствие частичного, по Френелю, увлечения эфира. Получается так, что не будь телескопа, не было бы и аберрации. Очевидно, что ни объяснения Дагаева, ни объяснения Климишина не объясняют главного – почему именно движение Земли вызывает отклонение луча света? Популярно на этот вопрос пытается ответить У. Кауфман в [4]:

«...представьте себе, что вы стоите под дождем, держа над головой раскрытый зонт. Представьте далее, что ветер дует так, что дождевые капли падают вертикально вниз. Если вы пойдете по улице, то вам, очевидно, придется наклонить зонт под некоторым углом в направлении движения, чтобы не намокнуть, причем угол наклона нужно будет увеличить, если увеличить шаг».

По мнению Кауфмана, движение пешехода вызывает действительное отклонение дождевых капель от вертикали, вследствие чего и приходится наклонять зонтик в зависимости от скорости движения. В действительности, однако, движение пешехода с какой угодно скоростью не вызывает отклонения дождевых капель. Предположим, например, что имеется какая-то емкость с водой, из которой вода вытекает по капле. Предположим, что некоторый наблюдатель движется относительно бака с какой-то скоростью. С точки зрения этого наблюдателя, капли отклоняются навстречу его движения на какой-то угол. Тем не менее, капли будут падать в одну и ту же точку на полу независимо от того, движется ли кто-нибудь относительно бака с водой, или же нет. Точно так же, и движение Земли само по себе не может вызвать отклонения луча света от какой бы то ни было звезды, тем более, что из-за собственного движения звезд скорость движения Земли относительно каждой из них является различной, тогда как в формуле для определения величины аберрации v – это постоянная величина, равная орбитальной скорости Земли. Таким образом, величина аберрации зависит не от скорости движения Земли относительно той или иной звезды, а от скорости движения относительно только одной из звезд – Солнца.

Предположим, что на одной линии SE расположены несколько звезд, как это изображено на рис. 6.

Рис. 6. Величина аберрации одинакова для всех звезд

Так как величина аберрационного смещения одинакова для всех звезд, видимые положения каждой из звезд сместятся относительно своего истинного положения на одну и ту же величину. В результате все звезды будут видны на одной линии, параллельной SE и проходящей через точку E, в которой находится наблюдатель. Таким образом, наблюдатель видит наблюдаемую звезду в точке S' в тот момент, когда сам он находится в точке E' – картина аберрации соответствует той, как если бы наблюдатель находился в замкнутом пространстве, движущемся по орбите Земли. Предположение, основанное на анализе результатов опытов Рентгена, Роуланда, Эйхенвальда, что атмосфера Земли при ненулевой ее вязкости непроницаема для внешнего по отношению к ней эфира, в точности соответствует наблюдаемой с Земли аберрации звезд. Более того, наблюдаемая картина аберрации только и может возникнуть при условии полного увлечения эфира атмосферой Земли и полного неувлечения эфира вне атмосферы Земли.

Заключение

Известно, что Эйнштейном разработаны две теории относительности. Целью одной из них, названной Эйнштейном частной или специальной теорией относительности (СТО), является распространение принципа относительности для явлений механики на оптические и электродинамические явления. Целью второй теории, названной общей теорией относительности (ОТО), является распространение принципа относительности на гравитационные явления.

При создании СТО Эйнштейн исходил из предположения об абсолютно пустом пространстве, не заполненном никакой средой. «...нельзя создать удовлетворительную теорию, не отказавшись от существования некоей среды, заполняющей все пространство», писал Эйнштейн в 1910 г. Однако при создании ОТО Эйнштейн пришел к прямо противоположному выводу: «...эфир существует. Согласно общей теории относительности пространство немыслимо без эфира», писал Эйнштейн в 1920 г. В настоящее время обе теории относительности считаются правильными. Очевидно, что из двух теорий, построенных на взаимно исключающих друг друга предположениях, по крайней мере, одна из них не может быть правильной.

Любая научная теория может считаться правильной, если она удовлетворяет, по крайней мере, следующим критериям:

основана на предположениях, соответствующих реальной физической действительности;
является внутренне логически непротиворечивой;
предсказываемые теорией явления наблюдаются в реальной физической действительности.

Как известно, при создании СТО Эйнштейн исходил из предположения, что ни в оптике, ни в электродинамике никакие свойства явлений не соответствуют «абсолютному движению» или движению относительно эфира хотя бы потому, что сам эфир был объявлен не существующим. В действительности, однако, опыты Эйхенвальда невозможно объяснить иначе как движением зарядов относительно эфира: в одних случаях имеет место движение зарядов относительно эфира между дисками прибора; в других – имеет место движение зарядов относительно эфира, заключенного во вращающемся диске и движущегося вместе с ним. Точно так же и в оптике, как это подтверждают опыты Физо, Саньяка, Погани, Гарреса, и движение эфира, увлекаемого движением среды (опыты Физо, Гарреса), и движение интерферометра относительно неувлекаемого эфира (опыты Саньяка, Погани) всегда сопровождается вполне наблюдаемыми изменениями интерференционной картины. Вместе с тем и движение самой Земли относительно эфира сопровождается вполне наблюдаемыми явлениями: изменением частоты света от внешних источников света (звезд), аберрацией звезд. Более того, наблюдаемая картина аберрации только и может возникнуть при полном увлечении эфира в атмосфере Земли и полном его неувлечении вне атмосферы, т.е. наличие эфира является обязательным условием возникновения аберрации. Таким образом, при создании теории относительности Эйнштейн исходил из предположений, не соответствующих реальной физической действительности.

Преобразования Лоренца-Эйнштейна имеют смысл только в том случае, если знаменатель в этих преобразованиях равен √[1 – (v2/c2)]. В этом случае коэффициент сокращения длины тел (расстояний) также оказывается пропорциональным величине √[1 – (v2/c2)], что, однако, не соответствует теории опыта Майкельсона – Морли. Вместе с тем, непосредственно из анализа преобразований Лоренца – Эйнщтейна следует, что сокращению длины тел в движущейся системе координат пропорционально множителю √[1 – (v2/c2)] должно соответствовать такое же сокращение, а не увеличение интервалов времени между двумя событиями, произошедшими в той же системе координат, иначе не выполняется принцип постоянства скорости света. Таким образом, между преобразованиями Лоренца – Эйнштейна, непосредственно из которых следует вывод о сокращение длины тел (расстояний) в движущейся системе координат, замедлением времени в той же системе координат и принципом постоянства скорости света существуют противоречие, устранить которое не представляется возможным. Это противоречие является внутренним противоречием самой теории относительности.

Как следует из анализа преобразований Лоренца – Эйнштейна, формула T = T' / √[1 – (v2/c2)] описывающая замедление времени в движущейся системе координат, не может быть выведена непосредственно из этих преобразований. Соответственно, и формула m = m0 / √[1 – (v2/c2)] также не может быть выведена. Таким образом, вопреки общепринятому мнению, СТО не предсказывает никаких новых явлений, допускающих возможность их проверки экспериментальным путем. Вместе с тем СТО не обеспечивает однозначного и логически непротиворечивого объяснения известным опытам и явлениям. Так, СТО одновременно допускает два различных, взаимно исключающих друг друга, объяснения результатов опытов Майкельсона – Морли.

Таким образом, теория относительности не удовлетворяет ни одному из критериев истинности, а потому не может быть истинной.

Все, или, во всяком случае, большинство физиков понимают, что принцип относительности может быть верен только для таких координатных систем, которые можно определить как замкнутые. «Именно такое предположение и было сделано Эйнштейном в 1905 году, оно служит основным постулатом специальной теории относительности... никакими физическими опытами, производимыми в замкнутой лаборатории, невозможно обнаружить движение относительно эфира» (М.Е. Герценштейн. Эфир, вакуум, пустота... Журнал «Химия и жизнь», №1, 1983). Однако они не понимают, что в созданной Эйнштейном специальной теории относительности понятие «замкнутое пространство» или «замкнутая система» вообще отсутствует: поскольку нет эфира, нет и не может быть замкнутого по отношению к эфиру пространства или системы, нет и не может быть движения относительно эфира. В действительности эфир есть и движение относительно эфира, в том числе и движение Земли, сопровождается вполне наблюдаемыми явлениями, однако никакими опытами, проводимыми в замкнутой лаборатории, невозможно определить состояние ее движения относительно эфира, окружающего эту лабораторию, именно потому, что лаборатория является замкнутой системой. Внутри такой системы «эфирный ветер», обусловленный ее движением, не возникает именно по причине ее замкнутости, т.е. непроницаемости для внешнего по отношению к ней эфира. Считать систему замкнутой и вместе с тем предполагать возможность возникновения в ней «эфирного ветра», и пытаться его обнаружить каким-либо образом означает не понимать сути как принципа относительности, так и понятия «замкнутая система». В этом и заключается главная, на наш взгляд, ошибка Эйнштейна – в отрицании эфира как некоторой среды, заполняющей мировое пространство и содержащейся во всех телах, по отношению к которому могут существовать замкнутые системы, т.е. такие системы, при движении которых в них не возникает «эфирный ветер» именно по причине их замкнутости, непроницаемости для эфира. Тогда для таких систем оказываются справедливыми следующие утверждения:

В замкнутой координатной системе движения по отношению друг к другу тел, заключенных в этой системе, оптические и электродинамические явления одинаковы, покоится ли эта система или движется равномерно и прямолинейно без вращения.

Скорость света в замкнутой системе координат является величиной постоянной, независимо от того, находится источник света внутри или вне системы. Это утверждение следует непосредственно из предыдущего, так как оптические явления в замкнутой системе не зависят от состояния ее движения.

Между параметрами x, y, z и t одной системы координат и параметрами x', y', z' и t' другой системы координат, движущейся вдоль оси OX относительно первой с некоторой скоростью v, имеют место известные Галилеевские соотношения:

x' = x – vt, y' = y, z' = z, t' = t.

Движение относительно эфира не есть абсолютное движение. Абсолютное движение по самой своей физической сущности есть движение безотносительно к чему бы то ни было, или же движение относительно абсолютно пустого пространства. Поскольку устранить эфир невозможно, абсолютное движение оказывается невозможным, поэтому вопрос о возможности обнаружения абсолютного движения, или движения относительно абсолютно пустого пространства не имеет смысла. Речь может идти о возможности или невозможности обнаружения движения именно относительно эфира.

Этими основными положениями и исчерпывается вся сущность теории относительности.

Источники информации: