[вернуться к содержанию сайта]
У писателя-фантаста Р.Ф. Джоунса есть любопытный рассказ "Уровень шума", где догмы теории относительности едва не сорвали постройку аппарата для полёта к звёздам. Недавняя статья академика Е. Александрова ("Химия и жизнь" 2012, №3), "доказавшего" непреодолимость барьера скорости света c, напомнила мне этот рассказ и сделанный доктором Дикстрой вывод из теории относительности о невозможности звездолётов. Вспомнились также исторические примеры академиков, доказавших, что с неба не могут падать метеориты, или вычисливших накануне полёта братьев Райт, что самолёт не взлетит, или пример Ландау, "доказавшего" за 3 года до ядерных испытаний невозможность ядерных взрывов. Эти примеры учат тому, что доказательства, даже самые "обоснованные" и "авторитетные", следует воспринимать критически. Ведь их авторы – тоже люди, способные ошибаться и ограждённые психологическим барьером, фильтром, не пропускающим информацию, противоречащую догме. О таком фильтре, словно шоры лошади, мешающем людям иметь независимый взгляд на вещи, и повествует Джоунс. Этот фильтр, видно, и помешал группе Александрова заметить ряд упущений в их доказательстве, о чём расскажем ниже. Но прежде немного по истории вопроса.
Специальная теория относительности (СТО) возникла и утвердилась в начале XX в., в период, который можно назвать смутным временем всемирных потрясений, войн, революций. Люди, утратив все ориентиры, шли уже не за тем, кто прав, а за тем, кто громче шумит. И даже учёные теряли присущее им критическое мышление, легко принимая на веру новомодные безосновательные идеи, словно их "шумовые фильтры" полностью отказали. Достаточно вспомнить историю открытия N-лучей профессором Р. Блондло в 1903 г. и сотни публикаций в научных журналах с подтверждением реальности этих лучей, оказавшихся на деле фикцией. Или широкое распространение в то время мистицизма, оккультизма и спиритизма, увлечения которым не избежали даже такие серьёзные учёные, как наш химик А.М. Бутлеров. Вот в какой атмосфере "сконденсировалась" и утвердилась теория относительности, сначала нашедшая широкое признание тоже среди мистиков и религиозных деятелей, а затем уж среди учёных. Сейчас это особенно поражает. Ведь теория относительности не только противоречила здравому смыслу, но и не имела экспериментальных подтверждений.
Так, эксперимент Майкельсона-Морли подтвердил не СТО, а классический принцип относительности Галилея. Свет от земного источника летел, словно брошенный камень: его скорость складывалась со скоростью Земли, отчего движение Земли нельзя было заметить. То есть оправдалась гипотеза Ньютона о свете, как о потоке частиц, пускаемых источником, словно пули – пистолетом. Эту баллистическую теорию света, развитую Вальтером Ритцем (сокурсником А. Эйнштейна и соавтором одной его статьи), казалось, опроверг аргумент Де Ситтера о двойных звёздах, видимое движение которых при влиянии на скорость света исказилось бы, а их орбиты казались бы вытянутыми к Земле (рис. 1). Но, как показал американский физик Дж. Фокс, это свидетельство не имеет силы, ввиду переизлучения света облаками межзвёздного газа, отчего искажения ниже ожидаемых. Эти остаточные искажения реально открыты у двойных звёзд, орбиты которых обычно и впрямь кажутся вытянутыми к Земле. На этот эффект, именуемый эффектом Барра, сразу обратили внимание Де Ситтера известные астрономы П. Гутник и Э. Фрейндлих, которому Эйнштейн писал: "Я тоже весьма заинтересован результатом вашей экспертизы двойных звёзд. Если скорость света зависит от скорости источника света, то вся моя теория относительности ложна". В итоге эффект Барра подтвердился, в том числе советскими астрономами. Но сознание учёных фильтрует эти и другие данные, противоречащие СТО и подтверждающие теорию Ритца. А жаль, ведь этот эффект объясняет ряд загадок космоса, включая аномальную вытянутость орбит экзопланет ("Химия и жизнь" 2010, №7), которая тоже может быть иллюзией от передачи скорости звезды свету.
Считается, что в XX веке накоплены исчерпывающие и более точные подтверждения СТО, по которой теперь рассчитывают ядерные реакции и строят ускорители. Однако всё это, как отмечал С.И. Вавилов, подтверждает лишь следствия, получаемые и в других теориях, а потому ещё не доказывающие теорию относительности. Так, знаменитая формула E=mc2, связывающая энергию E и массу m тела, была задолго до Эйнштейна выведена Н.А. Умовым и Дж. Томсоном, а обоснована О. Хевисайдом, Г. Лоренцем и А. Пуанкаре из классических соображений. Не случайно Дж. Томсон и основатели ядерной физики – Э. Резерфорд и Ф. Содди отвергали теорию относительности, называя её бесполезной чепухой. Вдобавок ряд экспериментов противоречит теории относительности. Это и радарные замеры Венеры или аппаратов "Пионер", и регистрация сверхсветовых частиц космических лучей ("Химия и жизнь" 1975, №3), а недавно и сверхсветовых нейтрино, открытых вскоре после публикации Александрова о невозможности превысить скорость света. Но, как отмечено, эта информация фильтруется рецензентами, редко проникая в научные издания и сознание научного сообщества. Поэтому, конечно, нужны новые опыты по прямой проверке СТО, дабы окончательно решить давний спор. Впрочем, в нынешнем виде и опыт Александрова не является прямым по ряду причин.
Во-первых, напрямую не измерена скорость электронов. Она рассчитана теоретически по формулам СТО, которые и приводят к выводу, что "скорость электрона отличается от скорости света меньше чем на одну миллионную долю". Но по классической физике и баллистической теории скорость электронов – иная. Сам Ритц отмечал в 1908 г., что электроны могут обладать даже сверхсветовой скоростью. Значит и поправки, вытекающие из теории Ритца, будут отличаться от ожидаемых 9-ти наносекунд. Итак, надо напрямую замерять скорость электронов. Для этого их надо вывести из ускорителя и оценить время пролёта электронами заданной дистанции по сигналам от установленных вдоль неё детекторов частиц (рис. 2). Казалось бы, скорость электронов легко найти, поделив длину кольца ускорителя на период ускоряющего поля и импульсов синхротронного излучения. Но на деле частота поля и импульсов обычно отличается от частоты обращения частиц в целое число раз, поскольку в циклическом ускорителе обычно крутится несколько сгустков электронов, поочерёдно попадающих в ускоряющее поле и генерирующих импульсы. Иначе такой расчёт для мощных синхротронов с диаметром в сотни метров и частотой поля в десятки МГц сразу даст сверхсветовые скорости электронов, опровергнув СТО. Выходит, циклические ускорители дают цикличное обоснование СТО по методу порочного круга: сначала принимают выводы теории относительности, откуда получают опровержение других теорий и подтверждение СТО.
Во-вторых, раз импульсы образуют периодичную последовательность, то нельзя сказать наверняка, произошло или нет их смещение, раз по теории Ритца оно не равно 9 нс. Если это смещение кратно периоду T повторения импульсов, оно не проявится: одинаковые импульсы наложатся друг на друга. Это – всем знакомый стробоскопический эффект, подобный тому, какой видим в кино, где колёса мчащегося автомобиля кажутся застывшими, если успевают провернуться на целое число периодов за время смены кадра. Эффект можно исключить, варьируя смещение, скажем, плавно меняя расстояние, проходимое светом,– отдаляя детектор, регистрирующий излучение. Та же проблема возникает и при замерах скорости электронов пролётным методом: чтобы однозначно определить скорость частиц, надо следить, как меняется время t регистрации импульсов с детектора при плавном его отдалении.
В-третьих, не исследована эффективность переизлучения стеклянной пластинкой. Дж. Фокс отмечал, что атомы неподвижной среды переизлучают лишь часть света: чем среда толще и плотнее, тем выше доля вторичного излучения, испущенного пластинкой со скоростью c, и ниже доля первичного излучения, посланного источником со скоростью c+v. Фокс оценил эффективность переизлучения лишь для скоростей v, много меньших скорости света. А для высоких скоростей, имевших место в эксперименте, переизлучение может оказаться гораздо сильнее или слабее. Сильное переизлучение приведёт к тому, что следы остаточного газа в камере накопителя сразу переизлучат весь свет со скоростью c, и ожидаемый сдвиг не возникнет. А слабое переизлучение приведёт к тому, что стеклянная пластинка задержит лишь малую долю света, а основная его часть продолжит двигаться со скоростью c+v, почти не изменив осциллограмму. На снятой в опыте осциллограмме можно заметить, что высота импульсов снизилась: первичное излучение со скоростью c+v ослабло, и возникли слабые смещённые импульсы, равные по высоте снижению первичных (рис. 3). Возможно, эти импульсы созданы именно вторичным излучением, идущим от пластинки со скоростью c, на что указывает и величина их смещения, соответствующая теории Ритца и классической оценке скорости электронов. Эти импульсы малы от слабого переизлучения и, возможно, от LC-фильтра, сгладившего, растянувшего сигнал детектора и устранившего "звон", заметный на осциллограммах из статьи в УФН (2011, №12).
Тогда, возможно, авторы эксперимента, сами того не ведая, получили результат, подтверждающий баллистическую теорию Ритца и опровергающий теорию относительности. Однако электрические и психологические фильтры, отсеивающие "помехи", помешали это заметить. Как отмечал историк науки Т. Кун, учёные "видят мир" сквозь призму, фильтр принятой парадигмы, и уже не эксперимент судит теорию, а теория определяет какие факты войдут в осмысленный опыт. А чтобы опыт стал верховным судьёй, его следует изучить пристально и непредвзято. При этом опыт нужно дополнить, во-первых, прямым измерением скорости электронов, во-вторых, исключить строб-эффект, меняя пролётные дистанции света и электронов, в-третьих, следует оценить вклад переизлучения, применяя всё более толстые стеклянные пластинки и оценивая сопутствующие изменения осциллограмм. В таком виде опыт и впрямь мог бы стать решающим и войти в учебники. А в нынешнем виде он неоднозначен и, как отметил его автор, не нов, повторяя, по сути, схему опыта А.С. Мазманишвили.
В заключение скажем пару слов об опыте Мазманишвили. Опыт и впрямь инициировал сторонник баллистической теории – полковник артиллерии П.И. Филиппов, понимавший, что ни СТО, ни теория Ритца не имеют решающих подтверждений. Как положено военному офицеру, это был человек чести, высоких умственных и душевных качеств, о котором с большой теплотой отзывался Мазманишвили и его коллектив. И обвинив этого офицера в нечестности, легко получить вызов к барьеру. Да, Филиппов ожидал, что эксперимент подтвердит теорию Ритца, в которой был уверен. Но он не стал бы препятствовать получению отрицательного результата и его публикации, которая не состоялась лишь из-за отрицательного отзыва научного рецензента на статью. Критикуя цензуру советских и российских властей, охватившую теперь даже Интернет, обычно забывают, что куда более жёсткая и нетерпимая цензура царит в научных изданиях, где даже признанному учёному почти невозможно опубликовать статью с ревизией теории относительности. Поэтому людям науки следует менять мир к лучшему, начиная с науки, дабы снять все мыслимые барьеры на пути знания и света.
С. Семиков
Дата установки: 14.09.2012
[вернуться к содержанию сайта]
