Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

Семиков Сергей Александрович

По специальной теории относительности, на ритм времени влияет и равномерное движение источника: чем быстрее движутся часы, тем медленней для неподвижного наблюдателя крутятся их стрелки. Этот, предсказанный Эйнштейном, эффект замедления времени, как будто, тоже соответствовал опытам. Обычно изменение темпа течения времени обнаруживают с помощью пары атомных часов, сравнивая частоту хода подвижных часов f'с частотой fтаких же, но неподвижных. Эти частоты, одинаковые для пары покоящихся часов ( v=0), уже не совпадают при их взаимном движении, как следует из формулы СТО f'=f(1– v ²/ c ²) ^1/2и из опытов.

В одном из таких опытов для сравнения показаний движущихся и неподвижных часов использовали следующий метод. На борту двух реактивных самолётов помещали одинаковые атомные часы и точно такие же атомные часы оставляли на земле. Самолёты поднимались в воздух и, облетев Землю один с запада на восток, другой — с востока на запад, возвращались, сделав круг, к месту отправления, где показания всех трёх часов сверялись.

При этом оказывалось, что часы, двигавшиеся вместе с самолётом, отстали по сравнению с теми, что находились на земле (у часов, поднятых на самолёте, проявился также и рассмотренный выше эффект ускорения хода часов на высоте, который тоже учитывался и налагался на превосходящий его по величине эффект замедления времени от движения). Отсюда сделали вывод, что движущиеся часы и впрямь идут медленнее. А, на деле, здесь — явная ошибка. Ведь, согласно той же теории относительности, нельзя различить, какая система движется, а какая покоится. Поэтому, с тем же успехом можно было бы говорить, что на самолётах часы были неподвижны, а двигались наземные часы. Тогда именно они должны бы были отстать. Именно в этом равноправии и состоит известный парадокс близнецов. Из двух братьев-близнецов один отправляется в космическое путешествие на околосветовой скорости, а, вернувшись, застаёт своего брата сильно постаревшим, хотя по "логике" теории относительности могло бы наблюдаться и обратное [37]. Как верно заметил Циолковский: "Замедление времени в летящих с субсветовой скоростью кораблях по сравнению с земным временем представляет собой либо фантазию, либо одну из очередных ошибок нефилософского ума".

Итак, даже согласно СТО, опыт с самолётами не может подтвердить справедливость эффекта замедления времени. Почему же тогда часы шли с разной скоростью, если они равноправны? Всё дело в том, что часы на земле и в самолёте находились, всё же, в неравных условиях, поскольку самолёт, хоть он и летел с постоянной скоростью V, — двигался ускоренно, ибо летел по дуге большого круга, имеющего радиус Земли R. А такое движение сопровождается ускорением, поскольку меняет скорость по направлению. Это ускорение a=V ²/ Rи вносит асимметрию. Именно ускорение, а вовсе не скорость и приводит к тому, что движущиеся часы идут медленнее. Как было показано в предыдущем разделе, ускорение действительно снижает частоту атомных процессов, но, опять же, не от изменения ритма времени, а от дополнительной силы, действующей на электрон и меняющей частоту его колебаний. То, что дело именно в ускорении, а не в скорости часов подтверждается ещё и тем, что часы, летевшие с запада на восток, отстали заметно сильнее, чем часы, летевшие с востока на запад. Этого не должно было бы случиться: если часы летели в самолётах с одной и той же скоростью, одно и то же время, то, по формуле замедления времени, они бы одинаково отстали. В действительности, это не так, поскольку все трое часов участвовали, кроме того, и во вращательном движении Земли вокруг оси. Пусть самолёты летели со скоростью V, а окружная скорость Земли — v. Тогда для самолёта, летящего с запада на восток, это вращение увеличивало окружную скорость, а значит и ускорение a ₁=( V+v)2/ R, и связанное с ним отставание часов, а для самолёта, летящего в обратную сторону, напротив, — уменьшало a ₂=( V-v)2/ R. Потому и часы на самолётах отстали в разной степени.

Согласно ОТО, смещение частоты при вращении есть f/f= aR/2 c ². В итоге смещение частоты составит f/f=V ²/2 c ²,— такой же сдвиг, какой получается за счёт замедления времени у движущихся со скоростью Vчасов. Вот и выходит, что согласно ОТО должен наблюдаться такой сдвиг частоты — от ускорения, а, согласно СТО, — от скорости. То есть, имелся бы либо двукратный эффект изменения частоты, либо же эффект бы отсутствовал. А, раз в опыте наблюдается лишь однократный эффект, то теория относительности не верна — замедления времени в движущихся системах нет, а есть лишь изменение хода движущихся с ускорением часов — эффект, объяснимый в рамках классической физики и БТР.

В том же опыте параллельно измерялся эффект изменения скорости хода часов (опять же часов, а не времени) — за счёт различного поля тяготения. Часы, находившиеся в самолётах, летящих на высоте 10 км, испытывали меньшую силу тяжести — ускорение на этой высоте на 0,32 % меньше. Соответственно, кроме воздействия обычного ускорения, замедляющего часы, на их ход оказывает влияние снижение силы тяжести, ведущее к более быстрому ходу часов в самолёте в сравнении с часами на земле (§ 1.18). Эти два эффекта складываются, и мы наблюдаем их суммарное влияние [57].

Другой опыт, якобы подтвердивший замедление времени, состоял в измерении поперечного эффекта Доплера. Идея этого опыта была выдвинута всё тем же Ритцем для проверки СТО ещё в 1908 г. Но сам опыт был выполнен лишь 30 лет спустя Айвсом [153]. Напомним, что движение источника влияет на частоту идущего от него света. В продольном эффекте Доплера изменение частоты f'=f(1+ vxcos/ c) создаётся продольной составляющей скорости и объясняется классически. Зато, в поперечном эффекте Доплера (Рис. 47), где источник движется поперёк луча зрения (=90°), и отсутствует эффект Доплера, обусловленный продольной компонентой скорости, наблюдаемое в опыте изменение частоты говорит, якобы, уже об изменении самого хода времени, которое возможно лишь в СТО [74]. Но, в действительности, частоту меняет всё тот же продольный эффект Доплера и сдвиг частоты можно объяснить целиком в рамках классической теории Ритца, если применить баллистический принцип. Надо лишь учесть, что в системе отсчёта источника угол , под которым свет испускается к наблюдателю, в действительности, будет уже не /2, а чуть больше. Ведь, согласно БТР, скорость света складывается со скоростью источника, и потому, дабы свет дошёл до нас, он должен вылетать из источника

под углом к лучу зрения (это аберрационный угол, аналогичный наблюдаемому в эффекте звёздной аберрации, § 1.9). И, хоть угол этот мал, cos всё же уже не нуль: cos=cos(90°+)=-sin= – v/c, откуда f'=f(1+ vxcos/ c)= f(1– v ²/ c ²). Длина волны, напротив, вырастет: '= c'/ f'=с(1– v ²/2 c ²)/ f(1– v ²/ c ²)(1+ v ²/2 c ²). Именно такие изменения длины волны излучения движущихся атомов, вполне объяснимые с позиции БТР, и наблюдались в опытах. Так что, поперечный эффект Доплера не опроверг, а подтвердил классическую физику и теорию Ритца, как отмечали многие авторы, вскрывшие роль угла аберрации в этом опыте [81, 111].

Рис. 47. К расчёту поперечного эффекта Доплера. Чтобы попасть в цель на ходу, броневик стреляет с угловым упреждением =v/c.

Эффект замедления времени наблюдали также у быстро движущихся частиц — мю-мезонов. Известно, что у частиц имеется среднее вполне чётко определённое время распада. И, вот, оказалось, что у частиц в космических лучах и частиц в ускорителях, движущихся с огромными скоростями, это время заметно больше среднего времени жизни [54]. Это также объяснили растяжением времени. Для движущихся частиц время будто бы идёт медленнее: они медленнее "стареют" и дольше живут, как показали опыты, в соответствии с формулами СТО. Но, если снова вспомнить парадокс близнецов, то поймём, что с тем же основанием могли бы дольше жить и неподвижные частицы. А, потому, истинная причина "большего" времени жизни движущихся частиц — совсем в ином. Об этом в следующей главе.

§ 1.21 Растяжение времени жизни и сверхсветовые скорости

В нашей теории, основанной на принципе относительности, можно ожидать, что скорости равные или большие, чем скорость света, имеют особенности, столь же необычные, как и в теории Лоренца. Для взаимодействия -лучей, испущенных в противоположных направлениях крупицей радия, должны быть приняты в рассмотрение относительные скорости много большие c. И c никоим образом не может быть критической скоростью.

Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8]

Рассмотрим опыты по измерению времени жизни быстро движущихся частиц [54]. В такого рода опытах время, так же как и массу m=F/aбыстро движущихся частиц (§ 1.15), определяют косвенным образом по формуле t=L/v. Если конкретней, — измеряют, какой путь Lуспеет проделать частица, движущаяся со скоростью v, прежде чем распадётся. Выяснилось, что найденное по формуле t=L/vвремя движения частицы, даже если положить скорость частицы vравной предельной по СТО скорости света c, часто превышает известное для неё время жизни (от рождения до распада), причём, — тем заметней, чем выше энергия, а, значит, и скорость частицы. Считается, что это и качественно и количественно подтверждает вывод СТО об изменении масштаба времени при движении, будто для движущейся частицы время течёт медленней, и потому она успевает пролететь до момента распада большее расстояние L. Но, как давно отмечал А.А. Денисов, это справедливо лишь в том случае, если скорость частиц найдена правильно и не превосходит скорости света c[44, 111]. Если же такого ограничения нет, то, с точки зрения классической механики, разумней считать, что время жизни не изменилось, величина t=L/vосталась той же, поскольку пропорционально пути Lбыла увеличена скорость частицы v. Стоит ли удивляться тому, что более быстрые частицы проходят за время распада больший путь?

Рассмотрим опыт с продлением жизни частиц, называемых мю-мезонами [54]. В теории относительности скорость мезона находят по его кинетической энергии E, связанной со скоростью релятивистской формулой E= mv ²/2(1– v ²/ c ²) ^1/2, где m— масса мезона в покое. Реальная же его скорость Vдолжна вычисляться по классической формуле E= mV ²/2, откуда V=v/(1– v ²/ c ²) ^1/4. Если в формуле t=L/Vскорость Vзаменить её выражением через v, получим L/v= t'=t/(1– v ²/ c ²) ^1/4, то есть формулу, похожую на формулу СТО для преобразования масштаба времени: t'=t/(1– v ²/ c ²) ^1/2. Некоторое несоответствие показателя степени возникает лишь от способа определения энергии Eчастиц.