Станишевский Олег Борисович
Введение.
Прошло сто лет с момента создания специальной теорииотносительности (дальше – СТО). Почему имеет смысл говорить о каких-либо еепротиворечиях, а не об авторитете и популярности СТО? Есть две причины, покоторым следует поговорить о главных противоречиях теории относительности.Первая причина состоит в том, что философия науки и естествознания до сих пор всвоих космологических построениях опирается на главный постулат СТО – напостулат постоянства скорости света. И если этот постулат ошибочен, то и всекосмологические построения на его основе будут сомнительными и неадекватными.Вторая причина – самая обыкновенная – это избавление знания от ошибок изаблуждений. Есть еще одна причина, по которой мы собираемся указать нафундаментальные, концептуальные противоречия СТО. Причина эта прагматическая:показать эффективность и адекватность аритмологии [1] кактеоретико-множественного и информационно-субстратного учения о Бытии и Сущем.
И СТО, и ОТО (общая теория относительности)создавались во времена эмоционального бума вокруг противоречий и парадоксовфизико-математического и естественнонаучного знания. Популярным было мнение,что чем более необычной и парадоксальной является теория, тем глубже и точнейотражает она физическую реальность. Теория относительности со своим парадоксомблизнецов вполне была в духе того времени (возможно, что она-то и породилаподобный взгляд на физические теории).
О концептуальных противоречиях в теорииотносительности говорится столько, сколько существует сама теорияотносительности. Серьезной критике она подвергалась с точки зрения законовсохранения. В ОТО нет законов сохранения [2, №2, с. 60], в связи с чем вкачестве альтернативы была разработана релятивистская теория гравитации [3].Весьма нелицеприятные высказывания звучат из уст известного логика и математикаА.А. Зиновьева о таких парадоксах теории относительности, как замедление иускорение времени [4, с. 34]: «В моей логической теории я предложиллогическую обработку большого комплекса логических терминов, относящихся кпространству, времени, движению, эмпирическим связям и т.д. Эта терминологияплохо определена или совсем не определена, многосмысленна, неустойчива,логически не связана в должные комплексы. Это служит основой для всякого родаспекуляций вроде идей замедления и ускорения времени, обратного хода времени,различного хода времени в разных местах, искривления пространства, особойлогики микромира и т. п. Весь этот бред навязывается человечеству со ссылкамина новейшие достижения науки. Попробуйте, спросите у того, кто утверждает,напр., будто время где-то идет быстрее (или медленнее), чем на нашей планете,что это означает. Он должен будет сказать вам, что где-то проходит больше (илименьше) времени, чем на Земле, за одно и то же время. Обратите внимание, заодно и то же время! Без таких слов понятия „быстрее“ и „медленнее“лишены смысла. Аналогично обстоит дело со всеми словесными трюками, которыми внаше время засоряют мозги людей от имени высокой науки». концепциязамедления времени подвергается критике и в аспекте процессуальности [5, с.108-109]: «Нет никаких оснований, по-видимому, говорить о замедлениивремени в обыкновенном физическом приборе, например в связи с увеличениемпериода полураспада ядерных частиц при увеличении скорости их движения дооколосветовых величин. Замедляется все же не время, а скорость процесса в созданныхусловиях… В таком же ключе можно интерпретировать и известную гипотетическуюисторию (модель) о двух близнецах, один из которых отправился в космическоепутешествие со скоростью, близкой к скорости света. Вернувшись через нескольколет на Землю еще молодым, он нашел своего брата значительно болеесостарившимся. Здесь … целесообразно говорить об изменении не временногомасштаба, а темпоральности функционирования (и старения) живой клетки вусловиях движущегося космического корабля». К этому можно добавить икритические соображения А.А. Богданова, автора тектологии, высказанные им в1922 г. в связи с утверждением СТО о том, что ничто не может двигатьсяотносительно чего-нибудь другого со скоростью, превышающей скорость света [6,с. 128, 129]: «из тел, имеющихся на Солнце, вылетает в пространство двебета-частицы, одна направо, другая налево с точки зрения земного наблюдателя, икаждая с наблюдавшейся уже скоростью 19/20 скорости света (285000 км/сек. ). Поформуле „специальной теории относительности“ взаимная скорость двухтел не может превосходить скорости света. Но если скорость взаимного удалениядвух тел, одного от другого, можно назвать их скоростью по отношению друг кдругу, – а было бы странно понимать скорость иначе, – то вполне ясно, что сточки зрения „третьих“ наблюдателей, на Солнце или на Земле, вполнеобъективно устанавливается такая взаимная скорость двух бета-частиц, равная570000 км/сек., т.е. 1,9 скорости света. А формула сложения, выражающая то, чтокажется с одной или другой из этих частиц, дает величину 299600 км/сек.».Иначе говоря, Богданов показывает, что с точки зрения «третьих»наблюдателей скорость движения одного чего-либо относительно другого чего-либоможет быть больше скорости света. Об СТО Богданов говорит, что она«бисубъективна», т.е. что это теория двух наблюдателей, и подлежитпроверке «третьих» лиц и вообще коллектива. в работе А.Ю. Грязнова,посвященной философскому анализу законов Ньютона и пространственно-временныхотношений в аспекте кантовского априоризма, отмечается концептуальноепротиворечие принципа эквивалентности инерциальных и неинерциальных системотсчета в ОТО [7, с. 140, 141]. Согласно этому принципу невозможно отличитьинерциальную систему отсчета, представляющую, напр., собой стоящий на Землелифт и находясь в нем, от неинерциальной системы отсчета в виде движущегося сускорением «g» лифта и находясь в нем. Ошибка здесь в том, что насамом деле лифт, стоящий на Земле, не является инерциальной системой отсчета –таковой является лифт вместе с Землей [7]. Поэтому вести философские иестественнонаучные рассуждения в контексте подобных концептуальных противоречийесть не что иное, как заблуждение.
Мы здесь на основе аритмологических представленийотметим еще два концептуальных противоречия СТО. Первым противоречием являетсяпостулат постоянства скорости света, а вторым – отрицание эфира как абсолютнойсреды или системы отсчета.
Постулат о постоянстве скорости света являетсяфундаментальным в СТО. Его противоречивость удается обнаружить, исходя изпредставлений физических тел и вещей в аритмологических моделях Бытия (см. [1,с. 386-388, 466] и [8]). Аритмологическая интерпретация физических тел и вещейзатрагивает также оценку результатов опытов Физо и Майкельсона-Морли. Эти опытыставились с целью решения проблем движения тел и распространения света в эфире.О них можно прочесть в БСЭ [9, т. 15, с. 218, т. 27, с. 382], а также вучебниках по общей физике, напр., в [10, с. 120-126].Философско-концептуальный анализ результатов опытов Майкельсона-Морли и Физо содержитсяв книге Б. Г. Кузнецова «Развитие физических идей от Галилея до Эйнштейнав свете современной науки». М., 1966.
Исходные положения.
Чтобы сформулировать интересующие нас следствия иобосновать интересующие нас концептуальные противоречия, зафиксируем следующиеположения.
Первое положение. Согласно аритмологии [1, с. 386-388,466] любое физическое тело характеризуется в своей основе многоуровневойсубстратной сущностью. Что это означает в аспекте движения света и физическихтел в эфире? Это означает, что вместе с движущимся физическим телом какпривычным для нас макротелом (брошенный камень, летящий самолет, космическийкорабль или станция) движется и присущее ему поле (мы его назвали полевымвеществом). Убедительной и наглядной иллюстрацией этого положения являютсядвижущийся электрический заряд или обычный магнит – вместе с электрическимзарядом движется и его электрическое поле, вместе с магнитом движется и егомагнитное поле. Само собой разумеется, что вместе с телами движутся и все ихполя – электрические, магнитные, гравитационные, внутриатомные, ядерные и т.д., то есть движение тела представляет собой движение всей его объектной исубстратной сущности. Вместе с телом движутся и все процессы, происходящие внем, – движущиеся его части и элементы, свет, звук и т. п.
второе положение – это вопрос о злополучном эфире какоб абсолютной системе отсчета. Если взять проблему эфира, то, вообще говоря, –это проблема имен. Был эфир – стал вакуум. Другое дело, что уровень и глубиназнаний об этом «нечто» по имени «ничто» изменились.Академик А. Б. Мигдал, известный советский физик, сказал: «По существуфизики вернулись к понятию эфир, но уже без противоречий» (см. ПодольныйР.Г. Нечто по имени ничто. М., 1983). Поэтому мы считаем, что проблема не вэфире, а в познании того, что мы называем сейчас вакуумом, а когда-то называлиэфиром. Утверждение современного естествознания о том, что эфир не существует,а существует вакуум некорректно. Поэтому, когда говорится о движении тел, тоэто значит, что речь идет о движении всей их сущности – «телесной»,«полевой» и проч. в некоей сущности, которую сейчас называютвакуумом, а завтра будут называть по-другому. Главным в этом, втором, положенииявляется то, что наше мироздание пребывает в некоем нечто, которое мы в нашейаритмологии называем субстратной основой, или подложкой, воспринимаемого намимироздания и которая, то есть основа, нам «кажется» неизменной из-заее бесконечно больших временных квантов [1, с. 500-505, 513]. И эта основа,т.е. эфир-вакуум, есть не что иное, как абсолютная система отсчета.
Третье положение. Общепринято считать, чтоэкспериментальной основой преобразований Лоренца и специальной теорииотносительности являются опыты Майкельсона-Морли и Физо. Суть опытовМайкельсона-Морли заключается в следующем. В земных условиях сравнивалисьскорости света в различных направлениях относительно движения Земли по орбитевокруг Солнца: во-первых, вдоль этого движения в прямом направлении и вобратном направлении; во-вторых, поперек этого движения и тоже в двухнаправлениях; в-третьих, подобные измерения проводились при различныхместоположениях Земли на орбите с тем, чтобы выявить влияние на скорость светаэфира-вакуума, в котором движется Земля. Опыт показал, что светраспространяется с одной и той же скоростью во всех направлениях при любыхместоположениях Земли на орбите. Главный вывод, который был сделан из опытаМайкельсона-Морли, – это отсутствие гипотетического эфира, а соответственно иабсолютной системы отсчета. Второй опыт – опыт Физо преследовал цель выяснить,не увлекают ли движущиеся тела гипотетический эфир. Для этого сравнивалисьскорости света при его прохождении через движущуюся прозрачную жидкость вдольее движения в двух направлениях – в направлении движения жидкости и внаправлении, обратном направлению движения этой жидкости. Оказалось, что, хотяскорость света заметно и изменяется в зависимости от того – совпадаетнаправление распространения света с направлением движения жидкости или несовпадает, это изменение было намного меньше скорости движения жидкости. Изопыта Физо был сделан вывод, что эфир незначительно увлекается движущимисятелами.
Четвертое положение – это известные преобразованияЛоренца и теория относительности, которые служат для описания и объясненияэлектромагнитных процессов в движущихся телах, в частном случае для описанияраспространения света. Формально, эти два математических объекта эквивалентны ипо общепринятому мнению согласуются с результатами экспериментов. Отличаются жеони друг от друга физической интерпретацией и исходными посылками. Согласногипотезе Лоренца скорость света различна в системах, движущихся относительнодруг друга, а изменение скоростей света компенсируется изменением масштабоввремени и продольных размеров. В специальной теории относительности используютсядва основных постулата: 1) принцип относительности (невозможность обнаружитьабсолютное движение, то есть движение относительно эфира-вакуума); 2)инвариантность скорости света (скорость света имеет одно и то же значение длявсех наблюдателей – подвижных и неподвижных). Если Лоренц считал, что значениескорости света зависит от наблюдателя, то специальная теория относительностисчитает, что скорость света имеет одно и то же значение независимо от скоростинаблюдателя.
Противоречие отрицания эфира-вакуума.
Согласно первому положению наша Земля – это ифизическое тело, и объект Бытия. Вместе с землей движутся и все процессы,происходящие в ней. Граница Земли не является резко очерченной, а размыта и,если можно так сказать, ее «ширина» простирается в бесконечныепросторы Вселенной. Конечно, упрощенно можно сказать, что граница Землипроходит где-то на стратосферных высотах. Поэтому все опыты, проводившиеся сосветом, – опыт Майкельсона, опыт Физо и другие производились внутри Земли какобъекта, а не в тех гипотетических условиях, о которых ведут речь, когдаговорят, что свет распространяется в эфире. На самом деле опытов сраспространением света в эфире не проводилось. Даже физический вакуум,получаемый в земных условиях, – это такая физическая сущность, котораянастолько обусловливается воздействиями на нее Земли, что ее никак нельзясчитать настоящим эфиром-вакуумом. То же нужно сказать и о распространениисвета в Земле (вблизи поверхности Земли как тверди Земли). Светраспространяется в физическом теле Земля, но никак не в эфире-вакууме. Иговорить, что свет в опыте Майкельсона распространяется сам по себе, а Землядвижется сама по себе, – некорректно. Свет движется в Земле, то есть в среде,называемой Земля, и скорость света в Земле одинакова во всех горизонтальныхнаправлениях (возможно, скорость света в вертикальном направлении из-загравитационного поля Земли отличается от скорости света в горизонтальномнаправлении). И одинакова она не потому, что эфир не существует, а потому, чтосвет распространяется в физическом теле Земля. Земля же настолько существенноефизическое тело, что оно определяет и детерминирует свой эфир-вакуум, который,наверное, можно сказать, движется вместе с Землей, не изменяя сколько-нибудьзаметно оставляемый за собой заатмосферный вакуум. Возможно, точнее надосказать так, что вместе с Землей движется не сам собственно вакуум, авнутриземное состояние вакуума. Установка же в опыте Физо является настольконесущественным физическим телом по сравнению с Землей, что влияние ее движущейсяжидкости на скорость света оказывается весьма незначительным (возможно, онобудет таковым и в космическом пространстве). Для того чтобы была полная ясностьв том, что мы только что сказали, имеет смысл представить следующий аналогопыта Майкельсона. Возьмем самолет, который летит со скоростью 700-800 км вчас. В нем находится установка, подобная установке Майкельсона, но в которойвместо света используется звук или ультразвук. Что мы будем иметь? А будем мыиметь то, что звук внутри самолета распространяется относительно самолета содинаковой скоростью во всех направлениях, несмотря на то, что скоростисамолета и звука весьма близки (скорость звука в воздухе примерно 1200 км вчас). Снаружи же, вне самолета, звук относительно Земли распространяется с тойже скоростью, с какой внутри самолета он распространяется относительносамолета. Однако скорость звука внутри самолета относительно Земли равна суммескоростей самолета и звука. Точно так же скорость звука вне самолета иотносительно самолета равна соответствующей разности скоростей звука исамолета. Со светом происходит все то же самое, но только на другойсубстратно-волновой основе.
Из только что сказанного следует один вывод: опытыФизо и Майкельсона-Морли подтверждают не отсутствие эфира-вакуума, а лишьтолько то, что распространение света – это процесс, который происходит в тойили иной физической среде и подчиняется он законам этой среды. Например, еслисвет распространяется в космическом пространстве, то это распространениеподчиняется законам космического вакуума как абсолютной системы отсчета. Еслираспространение света происходит в толще океана или в атмосфере Земли, то оноподчиняется земным законам и как внутриземной процесс движется вместе с ней.
Таким образом, на основании опытов Физо иМайкельсона-Морли никак нельзя говорить об отсутствии эфира-вакуума исоответственно о несуществовании абсолютной системы отсчета. В пользусуществования абсолютной системы отсчета свидетельствуют также изыскания А.Ю.Грязнова [7, с. 138, 139, 142, 143, 145] в сфере абсолютного пространства какидеи чистого разума: «до тех пор, пока познающий субъект (физик) неосмыслит объект своего познания (в частности, чувственно данные движения тел) втерминах абсолютного пространства и абсолютного времени, он не будет пониматьего. Нельзя отказаться от этих понятий, не отказываясь при этом от самих себякак рационально познающих мир разумных существ» [7, с. 142-143].
Фундаментальное противоречие СТО.
Итак, возьмем главный постулат СТО о постоянствескорости света.
В оригинале согласно [9, т. 18, с. 628] он гласитследующее: «2. Каждый луч света движется в „покоящейся“ системекоординат с определенной скоростью V, независимо от того, испускается ли этотлуч света покоящимся или движущимся телом». Из этого следует только одно –скорость света в «покоящейся» системе координат не зависит отскорости движения излучателя. То же самое мы знаем и о скорости распространениязвука. Из данной формулировки постулата не видно – в какой средераспространяется свет. Не видно также и то – зависит ли скорость света отдвижения системы координат, поскольку в постулате говорится о«покоящейся» системе координат.
Почти четко и ясно постулат постоянства скорости светаформулируется в [11, с. 198]: «скорость света в пустоте одинакова во всехинерциальных системах отсчета и не зависит от движения источников и приемниковсвета». Конечно, можно спросить – о какой скорости света идет речь. Впустоте относительно пустоты? Или в пустоте в стороне от пустой или телеснойинерциальной системы отсчета? И что значит «скорость света не зависит отдвижения приемника»? если речь идет о скорости света в пустоте винерциальной системе отсчета, то причем здесь движение приемника? Получаетсяпочти так, как в древнегреческих софизмах с «ловушками», потому что надодогадаться, что речь идет о скорости света и относительно движущихся тел вданной инерциальной системе отсчета. Но тогда вообще можно представить себевполне реальную и весьма любопытную ситуацию. Возьмем, напр., начальнуюинерциальную систему отсчета S0, которая движется со скоростью V
Конечно, все только что сказанное о втором постулатеявляется всего лишь его формально-логической критикой. Более существеннымсомнением является сомнение в истинности физических оснований выводафундаментальной константы h СТО. Эта константа определяет масштабызамедления/ускорения времени и увеличения/уменьшения размеров движущихся тел.Ее выражение имеет известный вид: h=(1–V2/c2)–1/2, где V – скорость движениясоответствующего тела. Как она выводится?
Откроем, напр., учебник по общей физике [10] на с.124,125. Берется пара световых часов А и В. световые часы – это два зеркала,установленных друг против друга на расстоянии D. Зеркала имеют абсолютнуюотражательную способность. Между ними «бегает» короткий световойимпульс. Световой импульс пробегает расстояние D за время t, так что D=ct. ЧасыА и В ориентированы в пространстве параллельно друг другу, т.е. пути D пробегасветового импульса в них параллельны. Часы В движутся в направлении x,перпендикулярном часовым осям D. Скорость движения часов В относительно часов Аравна V. Полагается, что часы А и В засинхронизированы, т.е. в момент, когдаx=0, у них t=0, а импульс отражается от нижнего зеркала у обоих часов. Световойимпульс в часах А проходит свое расстояние D за время t. В часах А находитсянеподвижный наблюдатель. Относительно него импульс в часах В пройдет до верхнегозеркала путь D1, а не D. Путь D1 представляет собой гипотенузу прямоугольноготреугольника, у которого нижний катет есть путь VT, пройденный часами В завремя T, а вертикальный катет – это расстояние D между зеркалами. Время же T –это время, необходимое свету, по наблюдению из неподвижных часов, дляпрохождения пути D1=cT. По теореме Пифагора имеем (D1)2=D2+(VT)2, или с учетомD1=cT и D=ct: c2T2=c2t2+V2T2, откуда T=t(1–V2/c2)–1/2=th, т.е. h=(1–V2/c2)–1/2.вот так получают выражение для фундаментальной константы h.
Что здесь не так? А не так то, что этот вывод делаетсяв противоречии с самим постулатом постоянства скорости света. Имеет местоследующее противоречие: с одной стороны, согласно постулату постоянстваскорости света скорость света не зависит от движения источника света; с другойстороны, при выводе фундаментальной константы h почему-то считается, чтоимпульс света, испущенный в часах В вдоль часовой оси D, перпендикулярнойнаправлению движения часов В, изменяет свою скорость и изменяет именно по причинедвижения часов В, т.е. импульс света часов В движется не только в направленииизлучения, но и в направлении движения самих часов В. на самом же деле свет вчасах В после отражения от нижнего зеркала согласно постулату неизменностискорости света должен лететь в своем направлении, а часы-зеркала В – в своемнаправлении. и при достаточно большом D импульс света, пройдя расстояние D, ненашел бы там верхнего зеркала, поскольку оно за время t=D/c ушло бы далеко всторону на расстояние Vt. Это как раз и означает, что для выводафундаментальной константы в специальной теории относительности нет физическихоснований.
Следовательно, постулат СТО о постоянстве скоростисвета является таким же противоречивым, каким противоречивым является иосновной принцип современной теории множеств, согласно которому «частьможет быть равна целому» и на котором зиждется определение бесконечности.Время было такое в начале XX века – время парадоксов и кризиса вестественнонаучном и математическом знании.
Заключение.
Адекватная картина движения света, на наш взгляд,является следующей.
1. Свет распространяется в свободном космическомпространстве-вакууме с постоянной скоростью «с». Так считаетсовременная физика.
2. В различных средах, телах, вещах светраспространяется со скоростью, отличной от скорости распространения в вакууме изависит от их субстрата. Так считает современная физика.
3. Системы отсчета могут быть пустые, т.е. незаполненные веществом, и телесные, представляющие собой те или иные физическиетела, вещи и среды. В современной физике здесь имеет место неясность. Всемысленные эксперименты, проводимые при описании СТО, грешат тем, что неучитывают среду, заполняющую ту или иную систему отсчета. Так, интерпретациярезультатов опытов Майкельсона-Морли не учитывает того факта, что свет в нихраспространяется в таком существенном физическом теле, как Земля.
4. При движении физических тел, вещей и сред вместе сними увлекаются и все процессы, происходящие в них, в т. ч. электромагнитные,гравитационные, внутриатомные, внутриядерные, вакуумные и проч.
4. В любой пустой системе отсчета светраспространяется так, как будто такой системы отсчета не существует. Скоростьсвета относительно такой системы зависит от ее движения.
5. В любой существенной телесной системе отсчета светраспространяется со скоростью, присущей физической среде данной системыотсчета. Скорость света в такой системе не зависит, или почти не зависит, от еедвижения. Примером существенной телесной системы отсчета является Земля.
6. При движении физических тел, вещей и сред вместе сними увлекаются и все процессы, происходящие в них, в т. ч. электромагнитные,внутриатомные, внутриядерные. Увлекаются и свет, и состояние вакуума.
7. Абсолютной системой отсчета является неподвижнаяпустая система отсчета. На сегодняшний день в качестве абсолютной системыотсчета может рассматриваться космическое пространство-вакуум, охватывающеенашу Метагалактику [7, с. 139].
8. Постулат специальной теории относительности опостоянстве скорости света является противоречивым и должен быть исключен изтеории. Заблуждением теории относительности является также утверждение оботсутствии абсолютной системы отсчета и ее носителя эфира-вакуума.
Список литературы
1. Станишевский О.Б. Аритмология (Введение вонтологию): Бесконечность и рефлексивная сущность Бытия. Таганрог, 2003.
2. Логунов А. Новая теория гравитации. // Наука ижизнь. 1987, №2, 3.
3. Логунов А.А. Релятивистская теория гравитации иновые представления о пространстве-веремени. М., 1986.
4. Зиновьев А.А. Комплексная логика. // Вопросыфилософии. 2003, №1.
5. Дрюк М.А. Синергетика: позитивное знание ифилософский импрессионизм. // Вопросы философии. 2004, №10.
6. Богданов А.А. К тектологическому преобразованиюнаук. // Вопросы философии. 2003, №1.
7. Грязнов А.Ю. Абсолютное пространство как идеячистого разума. // Вопросы философии. 2004, №2.
8. Станишевский О.Б. Бытие и Быть – онтологическиеоснования знания. // www.filosofia.ru. 09.01.2005.
9. Большая Советская Энциклопедия. Т. т. 1-30. М.,1970-1979.
10. Орир Дж. Физика. Т. 1. М., 1981.
11. Концепции современного естествознания.Ростов-на-Дону, 2001.