Звезда Смерти Гизы
Шрифт:
Обратите внимание, что эксперимент был организован в соответствии с принципом сложения векторов и допплеровского эффекта. Стрелка справа, обозначающая направление эфирного ветра, играла роль железнодорожного поезда, приближающегося к наблюдателю, т. е. интерферометру. Теперь обратите внимание, что луч света, отражающийся от зеркала В, совмещается с лучом света, отраженного от зеркала А. Если продолжить аналогию со звуком, этот эксперимент был организован так, чтобы позволять наблюдателю одновременно слышать звуковую волну, движущуюся к нему и от него. Разница «звуков», представляющая собой фазовый сдвиг, позволяет наблюдателю слышать два разных тона или видеть два немного различных цвета. Если различие уловимо, значит, произошел фазовый сдвиг и существование эфирного ветра можно считать подтвержденным, как и существование эфира.
Но
Сейчас результаты эксперимента хорошо известны. Никакого фазового сдвига обнаружить не удалось, поэтому скорость света парадоксальным образом оставалась одинаковой в обоих направлениях. За этим последовала смена парадигмы в теоретической физике, отголоски которой доносятся до современной теории суперструн, основанной на тех же предпосылках, которые Эйнштейн использовал для интерпретации результатов эксперимента.
Для понимания произошедшего математика имеет менее важное значение, чем предпосылки, на которых были основаны расчеты. Читателю, который встает в тупик перед математическими выкладками, рекомендуется понять, что интерпретация уравнений сама по себе имеет не математическую, но более глубокую философскую природу и здесь реальное значение эксперимента расходится с теорией Эйнштейна.
Поскольку результаты эксперимента противоречили теоретическим ожиданиям, продиктованным парадигмой «светоносного эфира», два физика, Лоренс и Фитцджеральд, разработали ряд уравнений, известных как преобразования Лоренса, предназначенных для согласования результатов эксперимента и гипотетических ожиданий [194] . Из уравнений следовало, что «при движении тела через эфир его длина уменьшается, масса возрастает, а локальное время замедляется» и таким образом можно установить существование эфира [195] .
194
Deyo, op. cit., p. 172.
195
Ibid.
Преобразования Лоренса вошли в специальную теорию относительности Эйнштейна. Эйнштейн истолковал результаты эксперимента таким образом, что скорость света является постоянной для любого наблюдателя. После этого концепция эфира в том смысле, который она имела ранее, была отвергнута по той простой причине, что в ней больше не было необходимости. В теории Эйнштейна сохранилось «растяжение» времени и «сжатие» длины, которое теперь интерпретировалось как результат ускорения любой массы до околосветовой скорости. Более того, преобразования Лоренса были необходимы для того, чтобы Эйнштейн смог вывести свою знаменитую формулу Е = mс 2 [196] .
196
Ibid.
В этом месте Дейо дает поразительный комментарий:
Ошибка Эйнштейна заключалась в том. что он объявил скорость света наблюдаемым пределом скорости любой массы, в то время как она должна была являться лишь пределом скорости любой наблюдаемой электромагнитной волны в эфире. Скорость света является предельной лишь в пространственной среде, где она наблюдается. Если энергия-плотность пространства в другой его области оказывается большей или меньшей, то релятивистская скорость света поднимается выше или опускается ниже скоростного барьера референсной световой волны — если таковая существует.
…Когда среда с постоянной плотностью приводится в гармоническое движение вокруг центральной точки (sic!), количество масс, проходящих через неподвижную точку соотношения за единицу времени, можно наблюдать как возрастание массы (или сосредоточение энергии), хотя плотность (масса на единицу объема) остается постоянной, сочетание массы и скорости создает иллюзию большего количества массы на единицу объема за единицу времени [197] .
197
Deyo, op. cit., p. 174.
Иными словами, пользуясь преобразованиями Лоренса, которые сами были следствием парадигмы, основанной на вере в существование эфира, Эйнштейн не устранил саму концепцию; он полагался на нее, но забыл, что делает это. Ошибка заключалась не в математике, а в логике его интерпретации. В результате скорость света была неправильно истолкована как постоянная верхняя граница скорости для любой массы, а не как пограничное состояние между разными типами пространственной среды, сосуществующими в одной и той же системе.
Специальная теория относительности оказала глубокое влияние на последующую историю теоретической физики вплоть до нашего времени. Но, как бывает при смене любой научной парадигмы, некоторые физики отказались принять ее. Их усилия и эксперименты — во всяком случае сначала — считались маргинальными и не заслуживающими особого внимания. Одним из них был француз Джордж Саньяк, утверждавший, что Майкельсон и Морли произвели неправильное измерение к неверном месте. В конце концов, эксперимент проводился с расщепленными перпендикулярными лучами света, двигавшимися по прямым. Но Саньяк рассудил, что пространство устроено по-другому. Пространство и все объекты, которые в нем содержатся, подвержены вращательному движению; таким образом, логично предположить, что эфир тоже вращается. Значит, если кто-то хочет установить существование эфира, ему нужно измерить скорость расщепленного светового луча в ротационном эксперименте (см. рис. 3).
Иными словами, в самой организации эксперимента Майкельсона-Морли заключалась фундаментальная ошибка.
Ошибка эксперимента Майкельсона~Морли заключается в том, что его результаты также справедливы и в случае существования эфира, который движется с такой же относительной скоростью и по такой же орбите, как и Земля, движущаяся вокруг Солнца.Для объяснения этой ошибки можно воспользоваться «чайной» аналогией. Если помешать чай в чашке (предпочтительно белого цвета) с маленькими чаинками, плавающими на поверхности, то можно заметить, что некоторые чаинки, расположенные ближе к центру вращения, движутся быстрее, чем удаленные от центра (это справедливо как для линейной, так и для угловой скорости). Теперь можно представить, что наблюдатель уменьшился до микроскопического размера и сидит на одной из вращающихся чаинок. Если бы он опустил руку в жидкость с любой стороны чаинки, то смог бы он ощутить движение чая? Нет. Причина в том, что движение чая является той силой, которая обуславливает скорость движения чаинки. Наблюдатель не почувствует движения, если и он, и жидкость движутся в одном направлении и с одной скоростью. Однако если бы у него были достаточно длинные руки, чтобы дотянуться до чая либо ближе к центру, либо ближе к краю чашки, где скорость вращения отличается от его собственной, то он почувствовал бы, что жидкость движется быстрее или медленнее по отношению к нему.
С другой стороны, если бы наблюдатель мог разогнать свою чаинку, вращающуюся вокруг центра, и опустил руки в жидкость по обе стороны от нее, то он ощутил бы инерциальное сопротивление, вектор которого был бы направлен против вращательного момента его чаинки [198] .
198
Deyo, op. cit., p. 176–177, курсив в оригинале.
Саньяк воспользовался этой логикой для организации своего ротационного варианта знаменитого эксперимента Майкельсона-Морли. Результат оказался в точности таким, как предсказывала эфирная парадигма. Эксперимент Саньяка успешно показал, что «скорость света, излученного в направлении вращения по периметру вращающегося диска (для поверхности Земли), отличается от скорости света, излученного против направления вращения» [199] .
Эксперимент Саньяка был повторен Гейлом и самим Майкельсоном в 1925 г. с таким же результатом. Недавно ученые повторили его с использованием лазерной системы и более точных современных методов измерения. Результат остается неизменным: скорость света не является постоянной [200] .
199
Ibid. p. 176.
200
Deyo, op. cit., p. 177. Отсюда следует одно интересное соображение, которое, насколько мне известно, еще не было экспериментально проверено: изменяется ли скорость света как некая функция скорости и/или массы вращающейся системы? Общая теория относительности подразумевает возможность такой связи. Сам Эйнштейн сформулировал теорию относительности отчасти как средство для разрешения вопросов, поднятых экспериментом Саньяка.
Трудно оценить влияние эксперимента Саньяка на теоретическую физику. С одной стороны, Эйнштейн, по всей вероятности, создал общую теорию относительности отчасти для того, чтобы разрешить возникшую проблему. Это явствует из вывода, что локальное пространство-время вокруг вращающихся тел большой массы изгибается и, в свою очередь, может изгибать свет. Однако некоторые ошибочные предпосылки, выведенные из линейного варианта эксперимента Майкельсона-Морли, не были отвергнуты, и их влияние сохраняется. К примеру: