[
вернуться к содержанию сайта]Эйнштейновское определение одновременности, а также все точные измерения скорости света, которые когда-либо выполнялись, основаны на предположении о том, что отражение (от зеркала, покоящегося в системе наблюдателя) светового сигнала, который распространяется в обратном направлении, будет иметь место в момент времени, в точности равный половине всего времени распространения сигнала. Поскольку скорость света, который распространяется только в одном направлении, никогда не измерялась [1], то, следовательно, это предположение никогда не подвергалось непосредственной проверке. Иными словами, постулировалось, что относительное пространство наблюдателя всегда изотропно по отношению к распространению света, и именно это исходное, но не проверенное предположение лежит в основе специальной теории относительности [2]. Новейшие достижения поставили серьёзные вопросы в отношении справедливости этого постулата [3, 4]. Потому мне кажется, что в настоящее время непосредственная проверка эйнштейновской концепции одновременности и его второго постулата является крайне желательной, особенно потому, что такая проверка в настоящее время представляется возможной с помощью современных методов.
Предположим в качестве примера, что имеется двое идентичных атомных часов, каждые из которых могут накапливать информацию на ленту видеозаписи или на некоторое подобное же устройство, обеспечивающее точность в одну тысячную микросекунды. Эти часы могут быть синхронизованы, если они находятся в одном и том же месте, с помощью идентичных калибровочных сигналов на двух лентах, а после этого перенесены в пункты, расположенные на расстоянии 30 км друг от друга. По световому сигналу эти часы разнесены друг от друга на 100 мксек, так что скорость света может быть захронометрирована при прохождении в одном направлении с точностью до ±1,6 км/сек. Заданный калибровочный сигнал в пункте А устанавливается таким образом, чтобы запустить селекторный импульс света (строб) по направлению к пункту Б, а на ленте записи в пункте А электронным способом производится калибровочная отметка, соответствующая запуску каждого строба. Световой сигнал детектируется в пункте Б с помощью фотоэлемента, который производит отметку на ленте записи Б, и одновременно запускает второй строб света по направлению к пункту А. Приём обратного сигнала производится с помощью фотоэлемента, завершающего весь цикл. В случае необходимости циклы могут быть повторены.
Если предполагать, что свет является обычной формой волнового процесса, то наличие скорости солнечной системы во Вселенной должно давать эффект первого порядка, характеризующий влияние величины V/C на время, требующееся для распространения света в двух направлениях, которые задаются условием, что световой сигнал и вектор V параллельны. Этот эффект равен отношению разницы времён, соответствующих двум направлениям, к общему времени, т. е.
В этой точке аппаратуру необходимо ориентировать таким образом, чтобы в некоторые промежутки времени в течение дня сигнал направлялся по касательной к вероятной нашей орбите относительности центра Сверхгалактики, расположенного в созвездии Девы. В этом случае V должно быть порядка 1600 км/сек. Такая величина может быть легко измерена. Однако если постулат Эйнштейна справедлив или если свет обладает баллистическими свойствами, то эффект должен быть нулевым, и это явится доказательством того, что относительное пространство изотропно по отношению к распространению света. В этом случае необходимо будет провести ещё отдельные, но похожие друг на друга эксперименты, чтобы сделать выбор между постулатом Эйнштейна и баллистическим рассмотрением, которое было введено профессором Динглом [2].
Рейпайр (Rapier P. M.)
Национальный научный фонд Ньютона
Ричмонд, шт. Калифорния
[1] М. Ruderfer, "Relativity: blessing or blindfold?" Proc. IRE (Correspondence), vol. 48, pp. 1661–1662; September, 1960.
[2] H. Dingle, "A possible experimental test of Einstein's second postulate," Nature, vol. 183, p. 1761; June, 1959.
[3] H. Dingle, "Relativity and electromagnetism: an epistemological appraisal," Phil. Sci., vol. 27, pp. 233–253; July, 1960.
[4] P. M. Rapier, "Comments on the article, 'Relativity and the mechanical engineer,' " (by B. D. Mills, Jr.), Mech. Engrg., vol. 82, pp. 91–92; August, 1960.
Принцип относительности Ньютона совместно с преобразованием Галилея (ПГ) при обобщении на электромагнитные явления приводит к утверждению, что скорость света по отношению к наблюдателю не всегда постоянна, а является квадратичной функцией от чисто относительной скорости движения источника света. Чтобы понять это, мы должны исходить из эквивалентности двух инерциальных систем отсчёта X и Y, выраженной в виде равенства из линейных элементов 4-мерного евклидового пространства
δ
ijdxidxj=δijdyidyj, (1)где
В силу эквивалентности систем наблюдатель может произвольно помещаться в любой из изотропных систем отсчёта. Поэтому положим y4=itc/αyy и x4=itc/αxy, где αxy рассматривается показателем преломления для света, испущенного источником, находящимся в Х-системе отсчёта и наблюдаемого в неподвижной системе Y. В соответствии с преобразованием Галилея и определением Ньютона время t не зависит от метрических соображений, а расстояния инвариантны относительно преобразования.
Теперь принцип наименьшего действия теории относительности Пуанкарэ, который гласит, что относительное пространство, связанное с любым произвольно выбранным наблюдателем, будет обладать только квадратичной оптической изотропией. Пока не существует физического обоснования включения линейных оптических эффектов в этот принцип. Недавно были предложены несколько экспериментов, посредством которых этот вопрос мог бы быть выяснен более подробно [1]–[4]. Однако вне зависимости от того, каковы будут результаты этих экспериментов, условия квадратичности изотропии для предполагаемого наблюдателя, находящегося в системе Y, должны иметь вид
и
α
yy=1,Выполнение последнего требования необходимо, так как хорошо известно, что каждый наблюдатель будет измерять двухпутную скорость света от источника, жёстко связанного с его системой. Эта скорость будет универсальной константой с. При подстановке этих выражений в уравнение (1) получается единственное решение, определяющее влияние относительного движения источника на коэффициент преломления свободного пространства
α
xy=1/(1+V2/c2)1/2. (2)Скорость света от источника с относительным движением оказывается поэтому равной c/αxy; она вовсе не является постоянной, а является симметричной квадратичной функцией от относительной скорости. Если эту величину обозначить через Cmn, где m и n – произвольные индексы, то (2) примет вид
α
mn=αnm=1/(1–V2/Cmn2)1/2, (3)так что, когда m равен n, то αmn равна единице.
Согласно преобразованию Лоренца, αmn запишется в виде (1–v2/c2)1/2, где v/c нужно было бы записать в виде V/Cmn или Vαmn/c. Следовательно, выходит, что v есть релятивистская скорость, появляющаяся в уравнениях Эйнштейна, в действительности равная Vαmn. Поскольку по определению скорости V≡dX/dt, то из этого следует, что v≡αmndX/dt вовсе не является скоростью, а оказывается просто математической абстракцией [4]. Поэтому одним из следствий преобразования Лоренца является тот факт, что реальные физические величины оказываются переменными величинами, а чисто абстрактные обозначения в физических уравнениях являются инвариантами. Оказывается, что это может быть хорошей математикой, но, конечно, не окажется хорошей физикой. В любой полноценной физической теории мы вправе ожидать инвариантность только тех величин, которые имеют объективную реальность, т. е. могут быть непосредственно истолкованы как действительные свойства реальных тел.
Если мы примем βmn равным V/Cmn, то сможем воспользоваться теоремой сложения 4-мерных скоростей в следующем виде:
β
xz=(βxy+βyz)/(1 + βxyβyz), (4)посредством которого одно-единственное преобразование Галилея заменяет два различных преобразования. Эта теорема сразу объясняет результаты Физо с движущимися жидкостями, коэффициент замедления Френеля 1/n2, а также эксперименты Эйри (Airy). В случае эксперимента Рудерфера [5], эксперимента Таунса (Townes) с квантовым усилителем и экспериментов Майкельсона-Морлея аппаратура движется в пространстве вместе с наблюдателем с абсолютной скоростью
Однако вследствие изотропности этой системы, как мы уже видели, что
равна нулю. Поскольку эта скорость есть вектор, то она тождественно равна нулю во всех координатных системах со всеми вытекающими отсюда последствиями в смысле влияния абсолютного движения на аппаратуру. Для этих и других схожих экспериментов принцип относительности Ньютона точно предсказывает нулевые результаты.
Важное следствие представленного здесь принципа относительности состоит в том, что этот принцип требует существования эфира, который имеет показатель преломления, зависящий от скорости движения источника. Принцип также допускает возможность того, что относительное пространство может быть линейно анизотропным по отношению к распространению электромагнитных волн. Таким образом, эксперименты, дающие положительные результаты первого порядка (такие, как эксперименты Сагнака (Sagnac), аберрация звёздного света, наблюдения [3] Курвуарзье (Courvoirsier) и эксперименты Паунд-Ребка [7], которые противоречат принципу Эйнштейна), объясняются концепциями Ньютона в классическом стиле. Из предыдущего обсуждения очевидно, что концепции, представленные здесь, исключают возможность “действия на расстоянии”. Наконец, они не претендуют на объяснение всего и вся на скользкой основе двух взаимно противоречивых постулатов, что является увлечением современных теоретиков. Зато они обладают внутренней последовательностью, что делает их полностью свободными от парадоксов.
Главный вывод, что скорость света в эфире есть квадратичная функция относительной скорости своего источника, только недавно был подтверждён в ряде экспериментов, произведённых с помощью электронных методов. Это явится предметом отдельного сообщения.
Репайер (Rapier P. М.)
Ньютоновский научный фонд
Ричмонд, шт. Калифорния
[1] Репайер, “Предложение об измерении постоянства скорости света”; ТИРИ (Сообщения), т. 49, № 8 (август 1961).
[2] J. Palacios, "The postulates of a new theory of relativity," Rev. Roy. Acad. Exact. Sci. Madrid, vol. 54. pp. 313–330; July, 1960.
[3] M. Ruderfer, "Relativity: blessing or blindfold?" Proc. IRE, vol. 48, pp. 1661–1662; September, 1960.
[4] H. Dingle, "Relativity and electromagnetism: an epistemological appraisal," Phil. Sci., vol. 27, pp. 233–253; July, 1960.
[5] M. Ruderfer, "First order terrestrial ether drift experiment," Phys. Rev. Lett., vol. 5, pp. 191–192; September 1, 1960.
[6] C. H. Townes and J. Cedarholm, "A new experimental test ol special relativity," Nature, vol. 184, pp. 1350–1351; October 31, 1959.
[7] C. W. Sherwin, "Some recent experimental tests of the clock paradox," Phys. Rev, vol. 120, pp. 17–21; October 1, 1960.
Ещё в работе Айвса [2] содержится тщательный анализ предложения Рапье [1] об определении абсолютного движения путём измерения изменений скорости света, распространяющегося только в одном направлении, с помощью двух синхронизированных часов. Айвс показал, что с точки зрения классической теории (теории сокращений Фитцджеральда–Лоренца, основанной на существовании эфира) такой опыт должен дать отрицательный результат. Это согласуется с теорией относительности, но противоречит классическим представлениям Рапье. Причина отсутствия эффекта связана с процессом синхронизации часов. Полная теория слишком обширна, чтобы рассматривать её здесь. Со всеми подробностями можно познакомиться по оригинальной статье. Однако компенсацию положительного эффекта Рапье можно объяснить с помощью рассмотренной ниже теории первого порядка.
Синхронизируемые часы, движущиеся в эфире.
Допустим, что часы A и B, отстоящие друг от друга на расстоянии s (см. фигуру), вместе движутся в пространстве со скоростью v. В классической теории это эквивалентно движению через эфир. Вначале как те, так и другие часы находятся в точке A и производится их синхронизация. Затем одни из часов переносятся в точку B. Это осуществимо только за определённое время, и поэтому перемещение часов должно происходить с конечной скоростью. Допустим, что скорость переноса часов постоянна, и обозначим её через w. Время, затрачиваемое на перенос часов в точку B и измеряемое часами, находящимися в точке A, равно
Ta=T0(1–v2/c2)1/2, (1)
где T0 – промежуток времени, измеряемый часами, неподвижными относительно эфира. Соответствующий интервал времени, измеренный часами, переносимыми в точку B, равен
Tb=T0(1–(v+w)2/c2)1/2, (2)
Переносимые часы отмечают более короткий интервал времени, но, оказавшись в точке B, они начинают идти с той же скоростью, что и часы в точке A. Таким образом, разность показаний часов, находящихся в точках B и A, в первом порядке равна
Δ
T=Ta–Tb≈T0vw/c2≈sv/c2, (3)поскольку T0≈s/w. Эта величина показывает, насколько часы B отстают от часов A. Если для синхронизации часов, находящихся первоначально в точках A и B, использовать третьи часы, то получится тот же результат. Таким образом, процесс синхронизации двух удалённых друг от друга часов уже в первом порядке приводит к появлению разности между их показаниями, не зависящей от скорости, с которой производилась синхронизация.
Интервал времени t1, который необходим для распространения светового луча от A к B и измеряется разностью времён ta1 и tb1, регистрируемых при прохождении светового луча мимо каждых часов, равен
t1=tb1–ta1=s/(c–v)–ΔT, (4)
так как скорость светового луча относительно часов равна c–v. Аналогично для светового луча, распространяющегося от B к A,
t2=ta2–tb2=s/(c+v)+ΔT, (5)
В первом порядке разность между этими двумя интервалами времени равна нулю
На основании точного анализа Айвc получил такой же отрицательный результат. Предложенный опыт, который, впрочем, следует поставить, не позволяет обнаружить абсолютное движение в ньютоновском пространственно-временном континууме.
Если наряду с совместным движением в эфире какие-то одни часы, например B, вращаются относительно А по круговой орбите с тангенциальной скоростью u, то произойдут периодические изменения фазы светового сигнала, передаваемого одними из этих часов и принимаемого другими из них. Этот периодический фазовый сдвиг, обусловленный постоянным изменением угла между направлениями u и v, вызывает периодический сдвиг частоты. Ранее мы предлагали земные и астрономические опыты [3], в которых используется этот эффект и регистрируется изменение скорости света, распространяющегося только в одном направлении. Следует отметить, что этот эффект компенсируется по той же причине, что и в рассмотренном выше случае, где движение по кругу отсутствовало.
Для часов, находящихся в точке A, частота равна f0(1–v2/c2)1/2, где f0 – частота для этих же часов, покоящихся относительно эфира. Вращающиеся часы, находящиеся в точке В, движутся относительно эфира со скоростью u+v, и соответствующая частота равна f0(1–(u2+v2–2uv sinγ)/c2)1/2 где γ – угол между направлениями s и v. Относительная разность частот для этих часов, которая используется при измерении скорости света, распространяющегося от B к A, в первом порядке равна
где ω – угловая скорость часов, движущихся по кругу. Этот сдвиг частоты компенсируется рассмотренным выше частотным сдвигом первого порядка, обусловленным угловой составляющей фазового сдвига, возникшей благодаря распространению сигнала. В случае некруговой орбиты фазовый сдвиг, связанный с синхронизацией часов и описываемый соотношениями (1)–(6), также компенсирует радиальную составляющую фазового сдвига, обусловленную распространением сигнала. Отрицательный результат такого опыта согласуется с теорией относительности.
Следует отметить, что в случае часов, движущихся по кругу, полученный результат является неточным. В полном решении, которое ещё никем не производилось, должно учитываться ускорение. Вопрос о применении гравитационных часов (например, затмений спутника планетой), находящихся в точке B и движущихся по кругу, пока не исследован полностью. Изменение частоты при движении должно происходить для часов любых типов. В других работах мы указывали [4], что в теории замедления хода гравитационных часов нужно учитывать зависимость массы и скорости распространения гравитации от скорости движения в эфире. Но ввиду эквивалентности теории относительности и теории лоренцовских сокращений учёт этих факторов должен привести к такому изменению частоты, которое не позволит обнаружить эфирный ветер.
Рудерфер (Ruderfer М.)
Бруклин 4, шт. Нью-Йорк
Наше предложение [1], независимо сделанное также и Палациосом [5], основывается на существующем различии между следствиями теорий Ньютона и Эйнштейна. Некоторые предложения Рудерфера также основаны на этом различии. В других его предложениях, как мы уже показывали ранее [6], это различие не используется. Если, как указывает Рудерфер, он теперь желает пересмотреть свои представления о пространстве и времени и воспользоваться не относящейся к делу и несостоятельной гипотезой Герберта Айвса [2], то он вправе поступать, как хочет. Но изменение его образа мыслей никоим образом не может повлиять на законы физики или изменить результаты рассматриваемых экспериментальных проверок, которые позволят выяснить истину.
Есть люди, которые боятся правды из опасений перед другими людьми, которых эта правда может обидеть, и которые избегают экспериментальных способов выявления истины. Вместо того чтобы выяснять правду, они изыскивают новые методы, позволяющие её обойти. Их излюбленный приём заключается в провозглашении отрицательных результатов предлагаемой проверки. Их другой приём сводится к выбрасыванию дымовой завесы.
Дымовая завеса Рудерфера – это его утверждение о том, что эфир Айвса является “классическим” и ньютоновским. Оба эти определения неверны: эфир Айвса принадлежит к пространственно-временному континууму Минковского и несовместим с пространством и временем Ньютона. Совершенно очевидно, что если эфир Айвса существует, то он должен вести себя вполне разумным образом в соответствии с желаниями автора и, конечно, его не следует смешивать с независимо от нас существующим эфиром Ньютона, физические свойства которого начинают выясняться только сейчас в работах Ньютоновского учёного общества [6].
Асимметричные взгляды Айвса [2], Шервина [7] и других авторов подробно рассматривались в цитируемой литературе, относящейся к нашему предложению [1] и, по-видимому, не знакомой Рудерферу. Поэтому рассуждения последнего проще всего опровергнуть, доказав необоснованность уравнения (1), согласно которому время течёт по-разному в различных системах.
Мы будем сражаться с релятивистами их же оружием, впервые представив истинные данные, взятые из опытов Айвса, и вскрыв смысл некоторых других экспериментов [7], неправильно толкуемых релятивистами в их изощренных попытках скрыть правду.
В таблице на следующей странице приводятся данные, взятые из опытов Айвса–Стилуэлла. В этой таблице λ+ – наблюдаемая длина волны излучения удаляющихся ионов водорода, а λ– – длина волны излучения тех же ионов, наблюдаемая с помощью зеркала при их приближении. На основании только этих двух допплеровских сдвигов частоты можно определить скорость механических колебаний излучающих атомов и выяснить, зависит ли как-то эта скорость, которая может служить основой для создания часов, от скорости и ускорения ионов. Среднее геометрическое λm этих двух длин волн оказалось равным 4861,3270 Å и совершенно не зависело от скорости движения ионов. Такую независимую величину называют инвариантом. В современной математической физике объективный смысл имеют только величины, обладающие этим свойством инвариантности, так как только они могут отождествляться с действительными свойствами реальных тел. В частности, среднее геометрическое двух частот, наблюдаемых при эффекте Доплера, можно сразу же отождествить со скоростью механических колебаний движущихся атомов. Таким образом, среднее геометрическое двух частот совпадает с частотой механических колебаний атомов и оказывается независящим от скорости их движения.
Во время экспериментов в качестве дополнительной контрольной меры производилось фотографирование спектральных линий ионов водорода, покоящихся относительно лабораторной системы координат. В процессе опыта эти ионы вращались около катодной нити ионного источника и не подвергались ускорению. Длина волны их излучения оказалась равной 4861,3270 Å и в точности совпадает со средним геометрическим длин волн, излучаемых ускоренными ионами.
Таким образом, опыты Айвса-Стилуэлла с хорошей точностью показывают, что течение времени в атомах не зависит ни от их ускорения, ни от их скорости. Иными словами, скорость колебаний является инвариантом по отношению к любым преобразованиям координат.
Атомный осциллятор безусловно может служить эталонными часами, которые в любых условиях правильно отмечают ньютоновское время, время, которое течёт всюду одинаково: “однообразно, равномерно и независимо ни от каких внешних причин”. Опыты Айвса–Стилуэлла с достаточной точностью доказывают отсутствие замедления хода часов, вытекающего из различных релятивистских гипотез, и, таким образом, полностью опровергают формулу (1) Рудерфера 8).
Примечание. В течение всего опыта линия Hβ серии Бальмера для неподвижных атомов соответствовала λ0=4861,3270 Å.
В недавно проводившихся аналогичных опытах, использовавших излучение Мёссбауэра [8], с большой точностью измерялись резонансные длины волн движущихся атомов. Результаты опытов явно подтверждают формулы, выведенные нами ранее [9] на основании экспериментальных данных Айвса–Стилуэлла. Эти формулы имеют следующий вид для движущегося источника и приёмника соответственно:
где F – истинная частота колебаний атомов, V – фактическая скорость относительного движения атомов в лабораторной системе отсчета и φ – угол между лучом света и направлением относительного движения в лабораторной системе координат. Величина α представляет собой показатель преломления относительного пространства, который, согласно нашим расчётам [6], равен (1+V2/c2)–1/2. Поскольку эти уравнения являются тензорными, они устанавливают однозначную связь между частотой f, характеризующей чистый эффект Доплера, и любой из величин F, V или φ. В отличие от теории относительности в этих уравнениях величина V, например, может изменяться от 0 до ∞, не приводя ни к каким мнимым, подлежащим отбрасыванию решениям, и во всех отношениях является истинной мерой скорости изменения расстояния во времени, поскольку теоретически она неограниченна.
Таким образом, в связи с литературными источниками, относящимися к нашему предложению [1], и другими работами [6, 9, 10] мы показали, что формула (1) не имеет абсолютно никакого физического смысла, так как она основана на фиктивном интервале времени Та и на фиктивной скорости v. Величина Та равна 1/f. Она относится только к эффекту Доплера и не имеет ничего общего с инвариантными временными свойствами атомов, а скорость v равна V(1+V2/c2)–1/2, где V (а не v) является истинным изменением расстояния за единицу времени. Вряд ли нужно это повторять, хотя некоторые релятивисты, по-видимому, неспособны правильно понять формулу (1), и поэтому все остальные релятивистские соотношения основаны на том же недоразумении, которое очевидно для всякого специалиста, искушённого в философских вопросах.
Теперь нет ничего таинственного или мистического в опытах, описанных в работе [7] или в преобразованиях Галилея, которые гласят:
t'≡t, x'≡x–Vt, y'≡y, z'≡z. (С)
Эти результаты полностью согласуются с ньютоновской относительностью. Свойства часов и стержней определяются законами классической механики и сохраняются во всех системах отсчёта. Остаётся только удивляться релятивистам, неправильно представляющим себе эти опыты [7], и их часам и стержням, которые ведут себя самым странным и комичным образом. Ещё более непонятен внезапный и необдуманный переход Рудерфера в ряды Профессиональной группы по жонглированию математическими обозначениями (PGMSJ).
Известно, что PQMSJ состоит из индифферентных математиков, которые верят только в обозначения и единственное призвание которых состоит в неправильном истолковании этих обозначений. Подгруппа, в которой сотрудничает Рудерфер (поскольку он претендует на правильность формулы (1)], занимается балансированием на эскалаторе, жонглируя своими математическими обозначениями под аккомпанемент проф. Дингли (Dingle), озаглавленный: “Для того чтобы помолодеть, нужно быстро колебаться”. Кроме того, они торжественно и уверенно провозглашают себя богами: двигаясь достаточно быстро и оставаясь в пределах действия гравитационных полей, они могут сохранить молодость и завоевать бессмертие [11].
Члены PGMSJ обладают достаточной фантазией, утверждая, что уравнение (1), будучи квадратным, имеет два корня:
Ta=±T0(1–v2/c2)1/2, (1)
и что с точки зрения постулатов теории относительности оба корня одинаково справедливы. Отрицательный корень соответствует системе отсчёта, в которой часы, находящиеся в точке А, идут в обратном направлении по отношению к часам, покоящимся относительно эфира Айвса. Говоря словами Палациоса [12] “мёртвые оживут и будут жить в обратном направлении, пока не превратятся в младенцев. Эйнштейн был очень осторожен и не вступал в конфликт с принципом причинности, но из его теории следует, что можно создать ускоренную систему отсчёта, в которой следствия будут предшествовать причинам”.
Рудерфер, являясь членом PGMSJ, должен уважать законы и правила этой группы. Поэтому он не может подставить преобразования Галилея, справедливые только для ньютоновского пространственно-временного континуума, в преобразования Лоренца, справедливые только в континууме Минковского, как он сделал при выводе формулы (2). Эта неверная формула в первом порядке приводит к указанной ложной асимметрии. По правилам PGMSJ, абсолютную скорость движения часов, переносимых в точку В, следует обозначить через u
u=(v+w)/(1+vw/c2), (D)
так что формула (2) принимает вид
Tb=T0(1–u2/c2)1/2, (E)
и ожидаемый Рудерфером эффект в первом порядке пропадает.
Рапье (Rapier P. М.)
Ньютоновское учёное общество
Ричмонд, шт. Калифорния
Рапье неправильно применяет уравнения (D) и (Е). Хотя в теории относительности и в теории лоренцовских сокращений коэффициент преобразования [1–(скорость)2/c2]1/2 имеет одну и ту же математическую форму, имеется принципиальное различие в истолковании скорости, входящей в этот коэффициент. В теории относительности эта скорость всегда относительна и никогда не бывает абсолютной. В теории сокращений эта скорость всегда абсолютна и никогда не бывает относительной. Оказывается, что эти два подхода имеют эквивалентное истолкование [13]. Но если мы о чем-нибудь условились, то нужно строго этого придерживаться. Не следует смешивать два различных подхода, как это делает Рапье при выводе уравнения (Е). В теории сокращений все скорости измеряются относительно одной общей системы отсчёта, покоящейся в светоносном эфире. При этом в отличие от рассуждений Рапье сохраняется ньютоновское абсолютное пространство, и время и теория сокращений носят классический характер. Скорости складываются векторно как в дорелятивистской физике. Это ясно показано Айвсом [2]. Согласно теории сокращений, ход движущихся часов определяется по формуле (2).
Айвс просто развил старые работы и идеи Фитцджеральда, Лоренца и Лармора и не прибегал к “не относящимся к делу и несостоятельным гипотезам”, как пишет Рапье. Уравнение (1) вытекает непосредственно из преобразований Лоренца [14] и подтверждается в опытах Айвса–Стилуэлла [15] по измерению изменения скорости хода часов при их относительном движении. (Действительно, это изменение зафиксировано в таблице, в которой частота излучения удаляющихся или приближающихся атомов зависит от напряжения.) Отрицание уравнения (1) равносильно оспариванию правильности преобразований Лоренца.
В таких вопросах последнее слово всегда остаётся за экспериментом. Если, по мнению Рапье, уравнение (2), а следовательно, и соотношения (3) и (7) неверны, то в опытах, предложенных им [1] и нами [3, 16], должен наблюдаться положительный эффект. Некоторые, относящиеся к этому вопросу предварительные данные можно почерпнуть из проведённого в Харуэлле опыта по эффекту Мёссбауэра на вращающемся диске [17]. Если бы в этом опыте регистрировался сдвиг частоты в зависимости от ориентации Земли в космосе, то он соответствовал бы нашему предложению об использовании эффекта Мёссбауэра с земным источником света, распространяющегося только в одном направлении. Хотя в первоначальном опыте эти измерения специально не производились, наблюдавшееся максимальное изменение сдвига частоты позволяет судить о верхнем пределе для скорости эфирного ветра. По оценкам харуэлльской группы [18], этот предел равен 100 м/сек (Δf/f<10–13, s=5 см, ω=2π·500 гц и sinθ=sinγ=1). Это на 4 порядка меньше скорости эфирного ветра, ожидаемой по теории Рапье. Заметим, что прямолинейное движение является частным случаем движения по кругу и что поэтому полученные результаты относятся к обоим случаям.
Я предоставляю членам PGMSJ самим выяснить большинством голосов, какое из двух предложенных Рудерфером противоположных математических значений символа v они предпочитают. Гипотезы Лоренца–Лармора, на которых основана теория сокращений, являются неправильными и противоречат четырём ньютоновским законам философского мышления. Поэтому преобразования Лоренца, а значит и уравнение (1), вообще нельзя применять к физическим явлениям, не вступая в противоречие с какими-нибудь другими законами природы. Если, например, поддавшись самым необузданным порывам воображения, считать, что, согласно уравнению (1), приведённые в таблице длины волн, подвергшиеся допплеровскому смещению и измеренные Айвсом с помощью его дифракционной решётки, эквивалентны ходу часов, то в столбце 4 показаны скорости хода удаляющихся атомных “часов”, а столбец 5 соответствует просто зеркальному отображению тех же часов. Тогда стрелки этих “часов” будут двигаться одновременно с двумя различными скоростями, из которых меньшая соответствует непосредственно наблюдаемому изображению, а большая – его отражению. Это абсурд, противоречащий закону отражения.
Основное требование любой теории замедления хода времени заключается в том, что частота механических колебаний движущегося осциллятора всегда должна в зависимости от скорости движения отклоняться от частоты такого же осциллятора, находящегося в покое относительно наблюдателя. В опыте Айвса такое отклонение безусловно не наблюдалось. Вместо этого оказалось, что частота движущегося осциллятора не зависит от его скорости и тождественно равна частоте колебаний аналогичного неподвижного осциллятора (ср. столбец 6 со значением λ0). Это подтверждает кинематику Галилея и опровергает все теории, предсказывающие замедление хода времени, в том числе и преобразования Лоренца – факт, который PGMSJ пыталась скрыть в течение 20 лет.
Как показано в последней нашей работе [6], это подтверждает также общую ковариантность тензора метрики, используемого в ньютоновской относительности. В работе [6] показано, что опыт Рудерфера с вращающимся диском должен дать отрицательный результат, так что я должен поблагодарить Рудерфера за его сообщение о том, что этот однозначный вывод из теории ньютоновской относительности был экспериментально подтвержден в Харуэлле [18].
В настоящее время имеется много других данных, подтверждающих теорию ньютоновской относительности. Я упомяну только некоторые из них.
1) Если бы лоренцовские сокращения действительно существовали, то Вуд (Wood), Томлинсон (Tomlinson) и Эссен (Essen) [19] безусловно обнаружили бы их в своём опыте. Однако этот опыт дал отрицательный результат.
2) Как теория относительности, так и теория сокращений не могут удовлетворительно объяснить вместе взятые результаты опытов Саньяка и Физо с движущимися жидкостями. Только теория ньютоновской относительности даёт простое и обоснованное объяснение результатов обоих опытов.
3) Данные Шервина (Sherwin) о времени жизни мезона при правильной их интерпретации недвусмысленно показывают, что ход времени не зависит ни от скорости, ни от ускорения. Если, например, воспользоваться данными для μ-мезонов космических лучей, обладающих энергией 1,3 Бэв, и разделить их измеренный средний путь 9,4 км на скорость 3,7·106 км/сек, соответствующую их энергии, то среднее время жизни составит 2,5 мксек [8] и в пределах экспериментальных погрешностей совпадает со временем жизни неподвижных μ-мезонов в лабораторной системе отсчёта (2,15 мксек). Это, безусловно, опровергает основы так называемой теории Айвса [2]. Эти данные не позволяют предсказать результаты предложенной нами проверки.
Рапье
[1] Рапье, “Предложение метода измерения постоянства скорости света”, ТИРИ, т. 49, №8, стр. 1537 (август 1961).
[2] Е. Ives, "The measurement of the velocity of light by signals sent in one direction," J. Opt. Soc. Am., vol. 38. pp. 879–884; October, 1948.
[3] M. Ruderfer, "Relativity: blessing or blindfold?" Proc. IRE (Correspondence), vol. 48, pp. 1661–1662; September, 1960. Ibid., vol. 49, pp. 630–631; March 1961. "First-order terrestrial ether drift experiment using the Mössbauer radiation," Phys. Rev. Lett., vol. 5, pp. 191–192; September 1, 1960.
[4] M. Ruderfer, "The existence of periodic variations in the observations of Jovian eclipses," 1961 IRE International Convention Record, pt. 5, pp. 139-146.
[5] J . Palacios, "The postulates of a new theory of relativity," Rev. Real Acad. Ci., Madrid, vol. 54, pp. 313–330; July, 1960.
[6] Рапье, “Обобщение принципа относительности Ньютона на электромагнитное явление”, ТИРИ, т. 49, № 11, стр. 1954 (ноябрь 1961).
[7] С. W. Sherwin, "Some recent experimental tests of the clock paradox," Phvs. Rev., vol. 120, pp. 17–21; October 1. 1960.
[8] P. M. Rapier, "Resolution of the Clock Paradox of Relativity, II." A.D.I. Doc. No. 6014, 1959 ($1.25 ea.); "A New Philosophy in Modern Cosmology," A.D.I. Doc. No. 6144, 1959 ($2.50 ea.); c/o Chief. Photodup. Service. Librarv of Congress. Washington, D. С.
[9] J. Palacios, "Reappraisal of the principle of relativity," Rev. Real Acad. Ci., Madrid, vol. 55, pp. 3–14; April, 1961.
[10] H. Dingle, "Interpretation of the special theory of relativity," Bull. Inst. Phys., pp. 314–316; December, 1958.
[11] H. Dingle, "An improved method of youth preservation?" New Scientist, no. 249, pp. 455–457; August 24, 1961.
[12] J. Palacios. "The clock paradox and the possibility of a new theory of relativity," Rev. Real Acad. Ci., Madrid, vol. 53, pp. 511–525; July, 1959.
[13] Рудерфер, “Новый взгляд на вопрос о существовании эфира”, ТИРИ, т. 50, № 3, стр. 355 (март 1962).
[14] Н. Е. Ives, "Light signals on moving bodies as measured by transported rods and clocks," J. Opt. Soc. Am., vol. 27, pp. 263–273; July, 1937.
[15] H. E. Ives and G. R. Stilwell, "An experimental study of the rate of a moving atomic clock," J. Opt. Soc. Am., vol. 28. pp. 215–226, July, 1938; vol. 31, pp. 369–374, May, 1941.
[16] См. такие отпечатки в Phys. Rev. Lett, vol. 7 стр. 361, ноябрь 1, 1961.
[17] H. J. Hay, J. P. Schiffer, T. E. Cranshaw, and P. A. Egelstaff, "Measurement of the red shift in an accelerated system using the Mössbauer effect in Fe57," Phys. Rev. Lett., vol. 4, pp. 165–166; February 15, 1960.
[18] Т.Е. Granshaw, частное сообщение, 8 июня 1960.
[19] A. В. Wood, G. A. Tominson, and L. Essen, "Effect of the Fitzgerald-Lorentz contraction on the frequency of longitudinal vibration of a rod." Proc. Roy. Soc., vol. 158. pp. 606–633; February 3; 1937.
Вклад автора в предложение об измерении дрейфа эфира [1] путём определения скорости света в одном направлении состоит просто в предположении о наличии соответствующей аппаратуры, которое недавно стало действительно оправданным. Сам опыт был сначала предложен Палациосом [2], который в строгом соответствии с законами физики дал математическое обоснование и показал большую ценность его. Дальнейшая детализация предложения [3] показала, что, как следует непосредственно из данных Ивеса-Стилвелла и из данных о времени жизни мезона, скорость хороших кристаллических часов инвариантна по отношению к неограниченному преобразованию координат. Следовательно, такие часы не могут вносить каких-либо искажений при транспортировке, а будут показывать точное ньютоновское время. К этой же проблеме относится и превосходное рассмотрение методов измерения времени, сделанное Ричардсоном [4].
Точка зрения Гордона и Лотта [5, 6], на которую недавно обратили моё внимание, противоречит моему предложению об аппаратуре и предложению Палациоса о самом опыте примерно настолько же, насколько она противоречит основам научного познания и прямого эксперимента. Релятивисты вообще подвергают сомнению ценность эксперимента в науке. Очевидно, если отвергать истину и экспериментальные пути её достижения, то не существует лучшего метода, чем введение постулата бесполезности, как это и сделал Гордон, поскольку иначе найти истину вообще становится невозможно. Вернёмся теперь к полученным мной основным выводам.
Первый: единственный постулат специальной теории относительности Эйнштейна заключается в ковариантности законов физики по отношению к преобразованиям Лоренца. Так как моё предложение предназначено для проверки этого постулата, то ни теория Эйнштейна, ни уравнения Лоренца не могут быть использованы для его опровержения. Результат не известен априори и не может быть получен без проведения эксперимента.
Второй: нулевой или неубедительный результат опыта немедленно будет поставлен под сомнение теоремой затухания из теории дисперсии, так как эксперимент должен проводиться в воздухе. В этом случае необходимо повторение опыта в вакууме.
Третий: согласно первоначальному предложению [2] и соображениям, высказанным мне в частном порядке (за которые я, пользуясь случаем, выражаю свою благодарность), эксперимент может быть улучшен путём его симметричного проведения. По принципу относительности Пуанкаре любая инерциальная система пригодна для проведения физических измерений. В первом приближении Земля является инерциальной системой. Поэтому двое хороших часов могут быть синхронизированы в одном месте и затем идентичным способом разнесены в противоположные направления на расстояние 30 км. Вследствие симметрии они останутся синхронизированными, и поэтому эксперимент может быть проведён.
Рапье (Rapier P. M.)
Национальный научный фонд Ньютона
Ричмонд, шт. Калифорния
[1] Рапье, “Предложение метода измерения скорости света”, ТИРИ, т. 49, № 8, стр. 1537 (август 1961 г.).
[2] J. Palacios, "Postulates of the new theory of relativity," Rev. Real Acad. Cienc. Exact., Fis. y. Nat., vol. 54, pp. 313–330; July, 1960.
[3] Рапье, “Ответ Рудерферу по поводу предлагаемого метода проверки постоянства скорости света”, ТИРИ, т. 50, № 7 (июль 1962 г.).
[4] J. Richardson, "Time and its inverse," Set. & Tech., vol. 1, pp. 54–61; June, 1962.
[5] Гордон, “Предлагаемый опыт по определению постоянства скорости света”, ТИРИ, т. 49, № 12. стр. 2239 (декабрь 1961 г.).
[6] Лотт, “Постоянство скорости света”, ТИРИ, т. 50, № 7, стр. 1760 (июль 1962 г.).
[7] J. G. Fox, "Experimental evidence for the second postulate of relativity," Am. J. Phys., vol. 30, pp. 297–300; April, 1962.
Дата установки: 04.05.2012
[
вернуться к содержанию сайта]
