Специальная теория относительности как лженаучная теория

СТО как лженаучная теория

(доказательство)

 

Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А.

(http://kuligin.mylivepage.ru)

Аннотация

 

Статья написана в популярной форме. В ней показано, как выяснение физического смысла преобразования Лоренца, позволяет подойти к анализу «мысленных экспериментов» Эйнштейна и к исправлению ошибок в этих экспериментах. При этом сохраняются классические представления о пространстве и времени, сохраняется постоянство скорости света в инерциальных системах и снимаются ограничения на возможные скорости движения материальных тел. Итак, если освободить преобразование Лоренца от ошибок и фантазий А. Эйнштейна, сохранив математический формализм уравнений Максвелла, то получается научная теория, под названием «Волновой вариант теории Ритца». Доказано, что СТО – ошибочная (лженаучная) теория.

Введение

Эта статья представляет собой популярное изложение результатов исследований, выполненных исследовательской группой АНАЛИЗ (http://kuligin.mylivepage.ru). Результаты исследований опубликованы в статьях [1], [2], [3] и других работах.

1. «Третий постулат» Эйнштейна

Более 100 лет бушуют страсти около Специальной теории относительности А. Эйнштейна. Одни называют ее гениальной, другие – лженаукой. Значит, в этой теории есть что-то ценное, что привлекает одних ученых, и есть в ней то, что вызывает негативное отношение к этой теории у других.

История создания Специальной теории относительности хорошо известна и мы не будем ее повторять. Отметим лишь некоторые этапы ее развития.

Преобразования Лоренца были впервые опубликованы в 1904 г. К современному, полностью самосогласованному виду их привёл французский математик А. Пуанкаре.

1904 год. Пуанкаре формулирует свой философский принцип, обобщающий принцип относительности Галилея и распространяющий его на все явления материального мира, в том числе и на электродинамику Максвелла. Суть принципа: «все инерциальные системы равноправны и законы природы в них проявляются одинаково» (принцип Галилея-Пуанкаре).

1905 год. А. Эйнштейн формулирует три постулата, которые легли в основу его теории относительности. Два первых постулата являются перефразированием («приватизацией») принципа Галилея-Пуанкаре (без упоминания о Пуанкаре). Они хорошо известны.

«Третий постулат» это физическая интерпретация содержания и сущности преобразования Лоренца, предложенная Эйнштейном. Он опирается на четыре мысленных эксперимента А. Эйнштейна. Мы назвали это «третьим постулатом», поскольку мысленные эксперименты никогда не подвергались сомнению.

Теперь мы выскажем наш взгляд на причину парадоксальности теории относительности Эйнштейна. Сильная сторона теории в том, что в ее основе лежит преобразование Лоренца, количественные предсказания которого во многом подтверждаются экспериментами. Слабая сторона – «третий постулат». Именно благодаря этому постулату Специальная теория относительности «запуталась» в логических противоречиях (парадоксах).

Наметим пути изложения результатов анализа проблемы.

1.  Мы должны выяснить действительную сущность преобразования Лоренца.

2.  На этой основе провести проверку «мысленных экспериментов» А. Эйнштейна.

3.  Объяснить причину появления некоторых парадоксов СТО.

4.  Объяснения не содержат гипотез.

2. Свет и преобразование Лоренца

Преобразование Лоренца интересно тем, что оно реализует принцип Галилея-Пуанкаре для электромагнитных волн (света). При использовании этого преобразования форма уравнений Максвелла сохраняется неизменной в любой инерциальной системе отсчета. Следовательно, скорость света будет в инерциальных системах одна и та же. Таково первое свойство электромагнитных волн и световых лучей. Рассмотрим теперь другие свойства, характерные для световых лучей.

Аберрация света. Наблюдая в безлунном ночном небе звезды, вы иногда замечаете, как над вами пролетает спутник. Вы видите его в определенной точке пространства, и вам кажется, что он находится как раз в этой точке. На самом деле в момент наблюдения спутник уже не там. Пока световой луч со скоростью света мчался к вам, спутник успел переместиться в другую точку пространства. Это явление называется «аберрацией света». Оно иллюстрируется рис. 1, на котором изображены две системы отсчета. Одна из них (левая на рис. 1) связана с неподвижным наблюдателем, вторая (правая) – со спутником, излучающим свет. Аберрация характерна для любых волновых процессов, например, для акустических.

Рис. 1 Обозначения: R – расстояние от спутника до наблюдателя в момент излучения светового импульса спутником; R’ – расстояние от спутника до наблюдателя в момент приема наблюдателем светового импульса, излученного спутником; Q - угол наблюдения, т.е. угол, под которым мы видим спутник; Q - угол, определяющий действительное положение спутника в момент наблюдения; δ – угол между наблюдаемым положением и действительным положением спутника (угол аберрации); v(t) - наблюдаемая скорость движения спутника; V - действительная скорость относительного движения спутника и наблюдателя; S – расстояние, пройденное за время распространения света; t = 0 – момент излучения света.

Заметим, что действительное расстояние R в момент приема сигнала отображается светом без искажений только в системе отсчета, связанной с источником излучения (спутником).

В системе отсчета, связанной с наблюдателем (левая часть рис.1) и в системе отсчета, связанной со спутником (правая часть рис.1) треугольники, образованные отрезками R, R’ и S одинаковы.

(1)

 

Эффект Доплера. Это явление хорошо знают те, кто ездит на электричках. При прохождении станции машинист дает предупреждающий звуковой сигнал. Когда поезд приближается к станции тон звука выше, а когда удаляется – ниже. Аналогичное явление происходит и со светом.

Далее мы опишем эффекты, которые не упоминаются в Специальной теории относительности. На них мы остановимся подробнее.

Критический угол наблюдения. Допустим, что мы наблюдаем за самолетом, который летит и пролетает над нами. Сначала тон звука выше, постепенно тон снижается. Когда самолет удаляется, тон становится ниже. Есть на траектории такая точка, где эффект Доплера становится равным нулю. Она видна под углом Q_крит, который мы назовем «критическим» [3]. Это очень важный угол. Он нам понадобится при объяснении явлений при вращательном движении. Чем это угол интересен?

- Во-первых, как мы уже говорили, эффект Доплера при этом угле не наблюдается.

- Во вторых, наблюдаемое расстояние равно действительному расстоянию R = R’.

- В третьих, временной интервал и пространственные отрезки отображаются из одной инерциальной системы отсчета в другую без искажений Dt = Dt’; Dx = Dx’; Dy = Dy’; Dz = Dz’.

- В четвертых, углы Q и Q’ удовлетворяют соотношению Q = p - Q’.

«Деформация» наблюдаемого расстояния. При наблюдении спутника мы будем видеть, что расстояние до спутника равно R. Это происходит потому, что в момент приема мы принимаем «запаздывающий» сигнал, т.е. сигнал, который отвечает моменту излучения. Действительное расстояние R’ будет иным (рис. 1). Здесь возникает явление «деформации» (искажения величины) наблюдаемого расстояния по отношению к действительному, аналогичное эффекту Доплера. Да и соотношения оказываются пропорциональными: R / R’ = T / T’. Это обстоятельство необходимо учитывать, например, при радиолокации.

Действительная скорость относительного движения. Обратимся к рис. 1. На нем изображены две скорости относительного движения v(t) и V. Скорость v(t) это наблюдаемая с помощью световых лучей скорость, например, спутника. Поскольку спутник движется, его движение искажает информацию, переносимую светом. Скорость v(t) зависит от угла наблюдения Q, т.е. от времени. В каждый момент времени она своя. Когда угол наблюдения становится равным 90^о (Q = 90^о), мы получаем значение скорости v, которая входит в преобразование Лоренца.

Как было сказано, скорость v не является действительной скоростью относительного движения инерциальных систем отсчета. Она искажена эффектом Доплера («квадратичный» или поперечный эффект Доплера). Действительную скорость V относительного движения мы можем измерить при критическом угле наблюдения, когда явления «деформации» расстояния и эффект Доплера отсутствуют.

Анализ [1] позволяет вывести формулу

(2)

Выразив скорость v через действительную скорость V, и подставив ее в формулы преобразования Лоренца, мы получим «модифицированное» преобразование, в которое входит действительная скорость относительного движения спутника и наблюдателя (относительная скорость инерциальных систем отсчета). Эта скорость уже не зависит от угла наблюдения и постоянна. Более того, скорость движения материальных тел не ограничивается скоростью света. Она может превышать скорость света!

Заметим, что только в системе отсчета, связанной со спутником, световой луч не претерпевает никаких изменений. Такую систему отсчета мы будем именовать базовой системой. Если световой луч отражается от какой-то границы, то точка отражения на этой границе становится источником вторичного излучения. Она «жестко» связана с этой границей и движется с ней, если граница перемещается. Мы можем забыть о предыдущих «траекториях» луча и рассматривать эту точку, как новый источник излучения.

Явление либрации. Анализируя преобразование Лоренца (или модифицированное преобразование) можно установить интересный факт. Оказывается, что при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую световой луч не меняет своего поперечного сечения [3]. Он просто поворачивается на угол аберрации δ. Этот эффект обуславливает известное в астрономии явление либрации (от лат. libratio — качание, колебание) при движении планет.

Например, суточная либрация луны это видимые периодические маятникообразные колебания Луны около её центра, вследствие которых для земного наблюдателя пятна на диске Луны перемещаются в небольших пределах то в ту, то в другую сторону. Она может достигать 1^о.

Поясним на примере со спутником. Обратимся к рис. 1. Допустим, что смогли сделать фотографию неподвижного спутника в точке его действительного нахождения в момент приема сигнала. Теперь предположим, что это изображение мы видим не с этого направления, а с направления прихода лучей в точку наблюдения. Спутник будет казаться «повернутым» на угол аберрации. Это явление и есть либрация. Меняется угол аберрации, меняется и ракурс наблюдаемого объекта.

Итак, мы познакомились с теми явлениями, которые вытекают из свойств модифицированного преобразования или преобразования Лоренца. Мы описали и те явления, на которые Специальная теория относительности А. Эйнштейна «не обратила» внимания. Теперь мы можем перейти к «мысленным экспериментам» А. Эйнштейна.