Ты произносишь такие слова, от которых оторопь берет. Фундаментальная физика! Да что я в этом понимаю? Что может понимать в этом простой инженер? Самое большее это классическая механика, да и то поверхностно.
Джура, ты удивишься, но именно это и требуется, для беспристрастной критики сознанием, не затуманенным современными стереотипами и догмами. Знаешь, что говорил на эту тему Эйнштейн? А он сказал как-то: «Все знают, что нечто невозможно, тут приходит тот, который этого не слышал и решает задачу». Так что бодрее и с оптимизмом в путь! Мне тоже раньше казалось, как и многим, что фундаментальная физика недоступна простому смертному, она лишь для узкого круга посвященных «жрецов». Думаю, что не в последнюю очередь именно из-за этого круг критиков весьма узок. Фундаментальные понятия обязаны быть простыми и понятными, иначе на них не построить устойчивого здания. Если они недоступны осознанию, тогда это не наука, а религия. То, что они просты, я попробую доказать. Возьмем, например, СТО специальную теорию относительности Эйнштейна. Звучит грозно. На самом деле это всего-навсего теория о законах природы в инерциальных системах отсчета (ИС), т. е. двигающихся в пространстве равномерно и прямолинейно, без ускорений. Первое, что она утверждает, то, что никакой физический эксперимент на объекте не позволяет определить, покоится ли он, или движется равномерно и прямолинейно. Все законы природы инвариантны по отношению к переходу от одной ИС к другой. Это означает на практике то, что тебе в штиль не удастся понять в закрытой каюте корабля, движется ли он относительно берега, или покоится без движения. В этом и состоит принцип относительности, относительности движения. Нет возможности определить, что движется корабль или берег, все зависит от тебя самого, что ты считаешь точкой отсчета. Это легко понять, если отвлечься от нашей интуитивной привычки мерить все относительно земли. Думаю, что мало кто в этом усомнится. Второе, что скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех ИС отсчета. Это утверждение не очевидно. Поэтому его мы должны взять на веру как аксиому. Каковы последствия неочевидности, проанализируем позже. Третье, что пространство и время однородны (шкала измерений равномерна). Пространство является изотропным (одинаковым по всем направлениям). Это утверждение также следует принимать как аксиому. Последствия рассмотрим также позже. К тому же следует отметить, что перечисленные три пункта составляют единую систему и не могут быть взаимно противоречивыми. Последствия одного утверждения не могут противоречить другому утверждению. Такая система получила название постулатов СТО Эйнштейна и лежит в основах современных физических представлений.
А теперь начнем проводить умозрительные эксперименты, проверяя систему на непротиворечивость. Подобный способ эксперимента весьма характерен для теоретической физики, применявшийся с доисторических времен. Проверим, как сочетаются два первых постулата, т. е. относительность движения и постоянство скорости света в любой ИС.
Представим себе глухой вагон (вагон без окон), движущийся равномерно и прямолинейно. Классическая схема, использовавшаяся самим Эйнштейном. Два наблюдателя сидят на одной скамейке у дальней стены вагона и играют в игру, где выигрывает тот, кто первым коснется лучом лазера мишени на противоположной стене. Причем лазеры игроков включаются одной кнопкой. Первое впечатление, что игра странная и никто выиграть не имеет шанса. Однако это до тех пор, пока мы не вспомнили принцип относительности движения. Оба наблюдателя не знают, движутся ли они, или покоятся, причем мнения обоих могут различаться, в полном соответствии с первым постулатом. Если один считает, что вагон движется в направлении луча лазера, то его луч достигнет мишени позже того, который считает вагон неподвижным, так как стенка с мишенью за время движения луча отодвинется от стартовой точки и расстояние для его прохождения будет больше. Неподвижный наблюдатель выиграл. Но все может поменяться на противоположную ситуацию в зависимости от соотношения мнений наблюдателей. Результат определяется не реальной ситуацией, а лишь мнением наблюдателя. Не кажется ли это странным? Мы, привыкшие к разнообразию противоречивых мнений в период падения всяческих авторитетов, можем принять это вполне нормальным. Но вот если ситуацию представить так, что на кон поставлены не деньги, а жизнь, то получим наблюдателя одновременно живым и мертвым. А как это может быть? Здесь понятие относительности не действует. Джура, прошу тебя, рассей мои заблуждения! Иначе я могу подумать, что болен шизофренией с манией величия. Не может быть, что я один такой умный, а другие не видят здесь противоречий. Найди ошибку в моих рассуждениях!
Твоя задача для меня несколько неожиданна. Думаю, что вот так сразу на нее не смогу ответить. Следует подумать Если следовать твоей логике, то, несомненно, приду к полученному тобой результату. Критика возможна, если на то же самое взглянуть под другим углом. Задам себе вопрос: в чем суть выявленного тобой парадокса? Полагаю, что она во внутреннем противоречии принципа относительности движения и абсолютности величины скорости света в любой инерциальной системе отсчета. Значит, нужно построить иной эксперимент с участием обоих принципов и посмотреть, что получится. Давай-ка я попробую порассуждать. Что такое инерциальная система отсчета? Как я понимаю, это математическая модель некоторого материального объекта, с которым она жестко связана. Что есть свет? Как уже говорилось, это материальный объект фотон, обладающий при определенных обстоятельствах волновыми свойствами. В условиях абсолютно пустого пространства это точно фотон, ведь волна в отсутствии материальной среды невозможна. Если связать систему отсчета с фотоном (почему бы и нет?), то все материальные объекты будут двигаться с одинаковой скоростью, не имея возможности двигаться относительно друг друга. Здесь явный тупик. Но, может быть, некорректно связывать ИС с фотоном? Он что, не материален, не локализован в пространстве? Совсем недавно доказывалось обратное, и именно самим Эйнштейном. Нобелевскую премию по физике он получил не за СТО, а за объяснение через существование частицы фотона, открытого Столетовым фотоэффекта. Так что мой эксперимент не опроверг твоих сомнений. Вынужден признать противоречивость постулатов СТО. Скажу более того, что система постулатов даже с первого внимательного взгляда на нее может показаться противоречивой. В ней чувствуется попытка совместить несовместимое, а именно относительность движения с абсолютностью скорости света. Дажевнесение в первый постулаттезиса об инвариантности законов природы не излечивает систему от противоречий. Откровенно говоря, и мне теперь кажется удивительным, как столь хрупкая для критики система могла стать основой для всей современной системы физических знаний. Думаю, что в данный момент нужно разуму дать передышку, позволить улечься в голове сумбуру и подумать о том, как так могло получиться. Давай оставим это до следующего раза!
Скорость света
Следующий раз наступил через месяц.
Первым беседу по заявленной теме в этот раз начал Джура.
Я периодически вспоминал о прошлом разговоре, и мне как-то не по себе становилось от нашей с тобой диссидентской позиции. Ты предлагаешь опровергнуть очень авторитетное мнение. Так? Но делать это всегда страшновато, ведь высмеют.
Джура, ты необыкновенно проницателен, именно так и будет. И имя тебе дадут Невежда, Лжеученый, Графоман, и это в лучшем случае, а скорей всего, обзовут просто идиотом.
Так стоит ли к этому стремиться? Может, бросить к черту все и не забивать себе голову чепухой?
Твой вывод логичен. Именно поэтому я и не предлагаю идти на площадь к позорному столбу, а пытаюсь вести беседу с глазу на глаз, упражняясь в логике рассуждений, проверяя ее сторонним непредвзятым мнением. Вся надежда на тебя. Больше просто поговорить на это тему не с кем. Обещаю сохранить все в тайне.
Только из уважения к тебе. Пусть будет так. Единственно, о чем бы попросил, так это сдвинуться с темы СТО на что-нибудь другое, хотя бы временно.
Хорошо, договорились. Возьмем к примеру тему скорости света. Кто только не знает, что она постоянна в вакууме и равна примерно 300 тыс. км в секунду. Предлагаю проследить, откуда это все взялось. Вопросом изучения света человечество занималось с незапамятных времен. Мы приходим в этот мир вместе с ним и уходим, его потеряв. А вот его природу люди стали осознавать, наблюдая за ним в различных ситуациях и экспериментах. Так было выяснено, что это волновое явление электромагнитной природы, причем волна поперечная, наподобие волны на поверхности пруда. В ней энергия электрического поля переходит в энергию магнитного, как на поверхности воды кинетическая энергия воды переходит в потенциальную энергию высоты волны. При этом надо учесть то обстоятельство, что все это происходило тогда, когда существование эфира как мировой среды не подвергалось сомнениям. Вершиной познания природы света стали уравнения Максвелла, ставшие краеугольным камнем современной физики. И при этом их написание стало возможным только тогда, когда Максвелл предположил существование сдвиговых токов в среде распространения света, т. е. в эфире. Эфир стал обладать некими физическими свойствами как диэлектрик. А это вовсе не пустота, которую нынче называют вакуумом. Там сдвигаться просто нечему. Пустота появилась чуть позже, потребность в которой возникла у Эйнштейна, чтобы убрать возможность появления абсолютной системы отсчета, которой считался неподвижный всепроникающий эфир в представлениях того времени. Заодно это снимало проблему торможения средой космических тел. Поперечные колебания электромагнитной волны возможны только в твердом теле, что вообще безумие. А тут еще подвернулась фотонная природа света. Фанфары возвестили о победе всесильной науки и приказали забыть о существовании эфира. И следовало бы присоединиться к этому празднику разума, если бы не то обстоятельство, что уравнения Максвелла не исчезли вместе с эфиром, а вопреки здравому смыслу стали фундаментом всего нынешнего здания физических представлений. Именно эти уравнения указали на существование некой постоянной скорости света, являющейся мировой константой. Но ведь у Максвелла это скорость распространения электромагнитной волны в эфире, как это имеет место при распространении звука в газовой среде. Опять наталкиваемся на противоестественный дуализм взаимоисключающих представлений. И это уже не в первый раз. Что скажешь на это?
Ну, ты достал своим дуализмом! Куда с тобой ни пойдешь, везде тупики да парадоксы. Голова начинает пухнуть. У тебя есть что-либо порадостней?
Да у меня те же чувства, что и у тебя, но прежде чем начать тебя радовать оптимизмом, придется осознать глубину пессимизма. Не торопись, всему свое время. Светом мы занялись не случайно. Ведь он, если ты заметил, связан с темой СТО. Попытаемся их связать, посмотрим, что получится. Если рассматривать свет не как фотон в пустоте, а как волну в среде эфира, то можно увидеть следующее. Эфир, рассматриваемый как тонкая газовая среда, вовсе не абсолютная система отсчета, ибо она внутри себя подвижна и также находится в относительном движении, как и весь остальной мир. Это препятствие преодолено. Корпускулярный характер фотона? Когда говорилось о волновом характере света, подразумевалась линейная форма волны наподобие синусоиды, которая не может быть локализована. Но ведь существуют и нелинейные формы в виде вихрей. Примером могут быть торообразные (форма бублика) вихри, которые ты мог наблюдать у развлекающихся курильщиков, выпускающих дымовые кольца изо рта. Они-то локализованы и имеют поперечную составляющую по отношению к направлению своего движения. Нет недоразумения в понимании корпускулярно волновой природы света, и не требуется твердая среда. Осталось одно отсутствие сопротивления космическим телам. И вот здесь, как это принято в телевизионных сериалах, прервемся на самом интересном месте. Преодоление этой сложности потребует, как принято сейчас говорить, наиболее креативных подходов. Так что до следующей встречи.
Дуализм и симметрия мировой среды
Прошлый раз мы остановились на самой древней проблеме возможности существования эфира на его неосязаемости, отсутствии сопротивляемости движению. Пока были неизвестны свойства света, все решалось присвоением ему неких свойств, которые хоть и не были естественными, но позволяли успокоить воспаленный пытливостью разум. Считалось, что эфир это всепроникающая неподвижная среда, необходимая для распространения световой волны. Однако неподвижность давала основу для абсолютной системы отсчета, что считалось невозможным. Всепроникание рисовало аналогию с тонкой газовой средой, в которой невозможна поперечная волна. Для преодоления всего этого ввели пустоту и фотон. Но, как мы выяснили, и это не решает проблему. Пустота не может занимать объем и поэтому физически бессмысленна, фотон можно представить для света, но как быть с радиоволнами метровой или километровой длины, видом той же электромагнитной волны, что и свет? Круг противоречий замыкается, не имея выхода. В их отсутствии решили просто об этом забыть, проигнорировать, не обращать внимания даже на данные экспериментов, как это было с Мариновым. Но разве это наука? Это больше похоже на религиозные догмы. Именно так и есть, религия ведь тысячелетиями мирила человечество со странностями реального мира. Нужно просто во что-то верить и не задавать неудобных вопросов. Чтобы успокоить обывателя, этого достаточно, но в науке это тупик, и когда-то он будет преодолен странствующим рыцарем, влюбленным в здравый смысл, как в Дульцинею.Попробую и я предложить что-нибудь в этом смысле. Зададимся вопросом: что значит явление отсутствия сопротивления движению? Ответ на этот вопрос один: вещество мировой среды не передает материальным объектам при столкновении импульса движения, не отнимает на себя часть кинетической энергии. Если эфир представляет собой обычную, хоть и очень тонкую материю, то она, несомненно, будет взаимодействовать с физическими телами. Представить себе, что она всепроникает и не взаимодействует, невозможно, хотя и существуют примеры незатухающих движений в форме сверхпроводимости, когда при низких температурах электроны двигаются в металлах, не ощущая сопротивления. Планеты и условия их движения далеки от условий в сверхпроводниках. Однако если предположить, что эфир имеет более сложную структуру и составляет смесь двух компонентов, имеющих симметрию по отношению к инерционности или, иначе, к массе, т. е. имеют массу противоположных знаков. В этом случае суммарный передаваемый эфиром импульс движения телам будет равен нулю, что и наблюдается. Предположение может показаться слишком вольным. Кто когда где-нибудь наблюдал тела с противоположной всем известной массой? Ответ отрицательный. Но чем это предположение хуже идеи всепроникаемости? Обе идеи одинаково неоднозначны. А теперь давай посмотрим на следствия такого предположения. Имея противоположную массу, компоненты эфира по-разному реагируют на вращательное движение, в результате которого разделяются на фракции. Известная нам масса стремится удалиться от центра вращения, а противоположная приблизится к центру. Таким образом, сформировалась известная нам Вселенная из мировой среды, не из бессмысленной точки в результате взрыва. Сейчас это доминирующая гипотеза возникновения Вселенной, страдающая чудовищной противоречивостью, превосходящей библейскую легенду сотворения мира. Там хоть существовало пространство для размещения Бога, а здесь и этого нет. Да, но где тогда находится отрицательная масса? Исходя из гипотезы, она должна находиться ближе к центру вращений Вселенной, а это центры галактик. Отрицательная масса благодаря своим свойствам склонна занимать малые объемы пространства, вращение не препятствует концентрации, а способствует ей. Так, может быть, это и есть так называемые черные дыры? А вовсе не те коллапсирующие звезды, бесконечно сжимающиеся под действием гравитации и засасывающие в свое чрево всю окружающую Вселенную, видимо, ту самую точку, из которой она и взорвалась. Такого рода картина кажется намного менее вероятной, чем предположение существования отрицательной массы. Забавно, что при этом определяется суммарная масса всей Вселенной. Она равна нулю. И этот нуль означает не ее отсутствие, а единство противоположностей.Новое представление о картине образования Вселенной это самое первое следствие предложенной гипотезы структуры эфира. За ним может последовать целый шлейф новых представлений в понимании окружающего мира.