Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

Семиков Сергей Александрович

T'= T(1+ La/ c ²).

Поскольку свет, испущенный звездой за время T, воспримется в течение момента T', пропорционально ему должна периодически, в зависимости от ускорения, меняться и яркость звезды, "концентрация" света, аналогично плотности трамваев на разных участках пути. Колебания яркости следуют за колебаниями лучевого ускорения звезды и выражены тем сильней, чем ускорение выше, а звезда — дальше. Выходит, только звёзды с большой удалённостью и ускорением могут заметно менять свой блеск. Изменяются и спектры звёзд. Ведь свет — это периодический, волновой процесс, и, подобно расстояниям между трамваями, периоду и частоте их следования, должны меняться длины волн света, период световых колебаний

T'= T(1+ La/ c ²)

и их частота

f'=1/ T'f(1– La/ c ²).

В

этом, напомним, и состоит эффект Ритца.

Таким образом, синхронно с колебаниями яркости двойной звезды в её спектре будут "гулять" линии поглощения. И такие переменные звёзды, периодически меняющие яркость и спектр, действительно, известны астрономам под названием "цефеид". Смещения спектральных линий от эффекта Ритца у далёких двойных звёзд, как показывают расчёты, получаются много больше доплеровских (§ 2.10). Именно поэтому у цефеид кривая спектрального смещения отражает не колебания скорости, но, подобно кривой блеска, — колебания ускорения звезды. Недаром, кривые блеска и "скорости" (спектрального сдвига) цефеид зеркально похожи. Сдвиг частоты меняет и цвет (спектр излучения): звезда становится то "синее", то "краснее". А, поскольку по цвету находят её температуру (все видели, как раскалённый волосок в лампе, остывая, становится из жёлтого красным), то будет казаться, что в фазе со "скоростью" и блеском меняется "температура" звезды (Рис. 71).

Отметим, что именно эти колебания яркости звезды, вызванные эффектом Ритца, долгое время мешали признанию баллистической теории. Напомним, Де Ситтер отверг теорию Ритца, поскольку исследованные им звёзды не имели перекоса спектральных кривых, предсказанного БТР. Причина этого состояла в том, что эффект у этих систем проявлялся ещё очень слабо из-за их сравнительной близости к Земле. Если же перекос был велик (у далёких двойных звёзд), то он всегда сопровождался плавными колебаниями яркости и звезду считали уже не двойной (из-за дальности второй компонент неразличим), а — одиночной цефеидой (пульсирующей звездой, § 2.12). А, потому, большой перекос в графике лучевых скоростей уже не связывали с орбитальным движением звезды и эффектами баллистической теории. Едва эти эффекты становились заметными, двойные звёзды из-за переменной яркости относили уже к другому типу (к классу цефеид), исключая из рассмотрения.

Рис. 71. Движение звезды по орбите создаёт за счёт эффекта Ритца те же периодические изменения яркости и спектра, что обнаружены у переменных звёзд.

Итак, небольшая модуляция света по скорости, вызванная движением звезды по орбите, приводит к сильным колебаниям яркости, растущим по мере удаления от звезды. Интересно, что именно этот эффект, предсказанный Ритцем ещё в 1908 г., положен в основу работы СВЧ-приборов клистронов [36 Ч.II, 103]. На эту аналогию эффекта Ритца и клистронного эффекта впервые обратил внимание автора профессор Н.С. Степанов. Разница состоит только в том, что в клистронах происходит пространственно-временная фокусировка не световых лучей и пучков, а — электронных. Исходно однородный по плотности электронный пучок, проходя в клистроне через меняющееся с большой частотой электрическое поле, разбивается, по мере движения, на сгустки, тем более выраженные, чем больший путь прошёл электронный пучок (Рис. 32). Это, опять же, вызвано тем, что отдельные, почти не взаимодействующие друг с другом электроны, получив в ускоряющем поле различные добавочные скорости, начинают догонять друг друга и скапливаться, группироваться, — возникает пространственная группировка пучка, которую так же называют "фазовой фокусировкой электронного пучка", ввиду аналогии с фокусировкой света.

Совершенно так же, как пучок света, прошедший через линзу, чем дальше, тем всё более сходится, фокусируется, наращивая свою яркость, так же фокусируются на пространственно-временной диаграмме и электроны после прохождения клистрона (Рис. 72). Ещё точнее эту аналогию и пространственно-временную диаграмму иллюстрирует отражение, преломление и фокусировка света волнистой поверхностью воды. Чем дальше будем располагать экран от взволнованной поверхности воды, тем чётче и ярче прорисуются отражения гребней волн, на самой поверхности часто незаметные глазу. В случае пространственной фокусировки, яркость нарастает за счёт сбора лучей, испущенных в разных направлениях, вблизи одной точки пространства (фокуса). А во временн'oй фокусировке яркость увеличивается за счёт сбора лучей, испущенных в разные моменты, вблизи одной точки во времени. В таком временн'oм фокусе лучи соберутся на расстоянии L= c ²/ aот источника света или электронов, как хорошо видно на пространственно-временн'oй диаграмме (Рис. 72).

Рис. 72. Пространственно-временная диаграмма, демонстрирующая эффект группирования электронов, реонов и кинематические волны за счёт модуляции с периодом P скорости V _rпотока частиц [103].

Именно такую пространственно-временную диаграмму, но — для света, построил и В.И. Секерин, рассмотревший влияние скорости двойных звёзд на скорость идущего от них света [111]. Таким образом, колебания в системах двойных звёзд ведут к периодичным колебаниям их яркости, так же, как колебания поля в клистроне создают периодичные колебания интенсивности, плотности электронного пучка. Если этот пучок направить на люминесцентный экран телевизора или осциллографа, то с помощью высокоскоростной съёмки, точно так же, можно было бы наблюдать быстрые колебания яркости светового пятна, созданного на экране электронным пучком. При помещении экрана вплотную к клистрону, мы не увидели бы колебаний яркости: пучок был бы сравнительно однородный по плотности, но, по мере удаления от клистрона, экран стал бы давать сперва едва заметные колебания яркости пятна, а, затем, всё более выраженные (Рис. 73). Пучок электронов, промодулированный, неоднородный по скоростям, по мере движения становится всё более неоднороден по плотности, разбиваясь на сгустки.

Рис. 73.

Трёхмерная диаграмма, демонстрирующая образование всё более мощных всплесков интенсивности электронного пучка по мере удаления от клистрона [36].

Точно такие же колебания интенсивности света должны наблюдаться и у двойных звёзд, по мере удаления от двойной системы. Таким образом, СВЧ-прибор клистрон работает в полном соответствии с эффектом, предсказанным Ритцем ещё в начале XX века для двойных звёзд, так же модулирующих своим движением скорость светового пучка и несущих его реонов, не взаимодействующих между собой, подобно электронам в клистроне. Выходит, будь принята БТР, клистрон, находящий широкое и очень важное применение в СВЧ-технике, мог бы быть создан гораздо раньше, а не в 1930-х годах [36]. Хотя, не исключено, что к идее создания клистрона учёных подтолкнуло как раз обсуждение Ла Розой в 1924 г. эффектов двойных звёзд, в связи с теорией Ритца [5]. При этом, учёные, само собой, не пожелали упоминать об этой связи с БТР, хотя даже формулировки принципа группировки звучат сходно (см. эпиграфы к § 2.11, § 2.14, § 2.18). Само название "клистрон" происходит от греческого слова "прибой", поскольку принцип его действия иллюстрирует движение малых волновых возмущений поверхности моря, по мере приближения к берегу создающих всё более высокие и крутые гребни прибоя, способные даже опрокидываться. Так же, и световые волны, приходящие от далёких источников в космическом океане — к берегам Земли, наращивают величину и крутизну своих валов, создавая переменность блеска звёзд. Эти волны плотности света и электронов существенно отличаются от обычных волн в среде, и, потому, называются "кинематическими волнами", ибо движутся вместе со средой. Именно в этом основное отличие теории Ритца от эфирных теорий.

Итак, эффект Ритца — это, по сути, эффект временн'oй (фазовой) фокусировки света. Тем же, по сути, является и эффект Доплера, приводящий к видимому сжатию или растяжению временных интервалов, хотя, обычно, и гораздо более слабому, чем в эффекте Ритца. И это естественно: как уже говорилось, существует единый эффект Доплера-Ритца, меняющий за счёт движения источника и запаздывания световых сигналов их видимую длительность (§ 1.10). Ещё раз отметим, что, в отличие от релятивистского изменения масштаба времени, темпа течения процессов, в эффекте Доплера-Ритца мы сталкиваемся лишь с кажущимися изменениями длительности. Сквозь доплер-ритцеву временн'yю линзу мы наблюдаем временные интервалы сжатыми или растянутыми, так же, как через обычные линзы видим предметы уменьшенными или увеличенными. Но это — лишь иллюзия, видимость, ибо размер предметов, так же как и ритм процессов в них, реально не меняется. Примечательно, что ключевую роль в астрономическом подтверждении реальности времяфокусирующего эффекта Доплера-Ритца сыграл А.А. Белопольский, который не только доказал реальность эффекта Доплера в оптике [51, 74], первым применив его для систематического измерения скоростей космических объектов, но и сделал первый шаг по установлению роли в космосе эффекта Ритца: сближения-расхождения гребней световых волн за счёт их неравной скорости [17]. Как говорилось, реальность подобного эффекта для двойных звёзд была обнаружена ещё в 1924 г. Ла Розой, в виде переменности блеска некоторых звёзд [5]. По-видимому, именно этот итальянский учёный первым чётко связал переменный блеск таких звёзд с переменной скоростью света. Далее покажем, что у большинства переменных звёзд: цефеид, новых, пульсаров, — колебания блеска и спектра, яркие вспышки вызваны именно этим эффектом, оказывающимся одним из наиболее ярких и значимых проявлений эффекта Ритца.

§ 2.12 Природа цефеид и других маяков Вселенной

Закон сложения скорости света со скоростью источника в данном случае проявляется в изменении блеска звезды S, так как в определённые моменты периода звезды на некотором расстоянии от неё свет более "быстрый" для наблюдателя догоняет более "медленный" и принимается наблюдателем одновременно… Подобными характеристиками обладают так называемые "переменные пульсирующие звёзды", которые наиболее вероятно, являются двойными звёздами, где светится только одна из них.

В.И. Секерин, "Теория относительности — мистификация века" [111]

Продолжим рассматривать двойные звёзды. Как уже отмечали, эффект Ритца ведёт к искажению расчётной формы орбит этих звёзд, а также к сильному смещению их спектральных линий, которое, будучи ошибочно приписано эффекту Доплера, даёт по доплеровской формуле завышенные значения орбитальной скорости звёзд (§ 2.10). Но есть и гораздо более яркие, значимые проявления эффекта Ритца, который, как нашли выше, ведёт не только к изменению видимой частоты излучения источника, но и к модуляции его яркости. Хотя галактические расстояния L, на которых расположены двойные звёзды, и невелики (в сравнении с вселенскими, достаточными для создания красного смещения § 2.4), эффект Ритца должен проявиться и здесь. Ведь ускорения в тесных звёздных системах много больше галактических, что может с лихвой окупать малость расстояний. Эффект Ритца T= T(1+ La _r/ c ²) начинает заметно менять яркость звезды, если La _r/ c ²сопоставимо с единицей, то есть, если L/ cPпорядка c/v(если выразить амплитуду лучевого ускорения a _r=2 v/Pчерез орбитальные скорость vи период звезды P). Поскольку типичная орбитальная скорость vсоставляет десятки км/с, и c/v10000, то уже для звёзд, расположенных на удалении L/ cв сотни световых лет, колебания блеска станут заметны при орбитальном периоде Pв несколько суток. Именно такой случай рассмотрел в своей книге [111] В.И. Секерин, показавший, что такие переменные звёзды, предсказанные теорией Ритца, реально открыты. Как видели выше (§ 2.11), далёкая звезда, обходя орбиту за время P, должна, по БТР, с тем же периодом Pплавно менять свою яркость пропорционально T/T=1/(1+ La _r/ c ²).