ФИЗИКО -ТЕХНИЧЕСКАЯ ЛОБОРАТОРИЯ ГЛУШКО

PHYSICAL - TECHNICAL LABORATORY GLUSHKO

WE CHANGE THE FUTURE 
^{МЫ МЕНЯЕМ БУДУЩЕЕ}

Environment friendly energy solutions

АБСОЛЮТНОСТЬ УСКОРЕНИЯ И ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ В ПАРАДИГМЕ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ

“Ложь не перестаёт быть ложью, даже если в неё верят миллионы людей”.

(Джеральд Мэсси)

Реферат.

1.В формулировке принципа относительности Галилея-Эйнштейна утверждается, что одно и то же природное явление протекает одинаковым образом при разных скоростях равномерного прямолинейного движения тел, которые в нём участвуют. При этом в формулировке игнорируется процесс перехода тел от одной скорости движения к другой, то есть скорость берётся как таковая, без причин её возникновения и изменения. Тогда как в реальности изменение скорости движения тел происходит через их ускорение. Динамические закономерности механики указывают на то, что процесс ускоренного движения материальных тел, предшествующий их равномерному движению, оказывает существенное влияние на физическое состояние тел, а, следовательно, изменяет характеристики природных явлений, протекающих при разных скоростях. Таким образом, по своей сути, сам принцип представляет собой всего лишь только набросок к постановке физической задачи, при решении которой ещё только предстоит выявить различие или тождественность свойств у материи, находящейся в состоянии движения и покоя.

2.Развитие принципа в специальную теорию относительности, на примере решения мысленной математической задачи, при её сопоставлении с похожей ей по форме реальной физической задачей, выявляет явное несоответствие принципа законам природы. Относительное движение источников и приёмников света, происходящее в космическом пространстве, всегда сопровождается эффектом Доплера (как и другими явлениями), которые невозможно совместить с положениями принципа. Это обстоятельство так же представляет собой одно из оснований к постановке обозначенной выше задачи, но уже связанной с изучением свойств пустого космического пространства.

3.Существует принципиальная возможность прямого экспериментального выбора между положениями о ложности или истинности принципа относительности. Предложенный тест проверки заключается в установлении независимости (или зависимости) синхронизации часов от вращений системы отсчёта.

4.Поскольку принцип (по его положению в парадигме современного физического знания) представляет собой один из самых общих законов природы, то его реализация должна обеспечиваться только силами природы и её внутренним устройством и ни чем более этого. Тогда как даже в сугубо абстрактных условиях математической задачи, как она сформулирована в специальной теории относительности, для реализации его положений необходимо участие человека, например, для синхронизации часов. Искусственность этой процедуры очевидна, а без подобных действий, выполняемых человеком, выводы теории теряют всякий смысл. Процесс измерения – это искусственный процесс и он невозможен без участия человека. Однако, в специальной теории относительности, именно он опосредованно уложен в основание мироздания, привнося волю человека на уровень внутренней организации материи и пространства. Это глубокое заблуждение. Внутреннее устройство природы, как и самодвижущийся процесс её изменения во времени (эволюция), не зависимы от наблюдателя. Человек есть их производная и в “механизме” природы воле человека нет места.

1.Постановка вопроса.

1.1.В парадигме современной физики понятие “перемещение объекта в пространстве” имеет смысл только тогда, когда указано материальное тело(и связанная с ним система отсчёта)относительно которого он движется. Безотносительного движения не бывает. Однако ускорение материальных тел имеет абсолютный характер, оно безотносительно. Для регистрации ускорений не нужна система отсчёта. Факт наличия ускорения тела, его величина и направление действия может быть определён с помощью прибора - акселерометра, который закрепляется на самом теле.

Состояние движения материальных тел в пространстве определяются двумя принципами относительности: “Птолемея – Коперника” и “Галилея – Эйнштейна”. Принцип Птолемея-Коперника математический, его используют тогда, когда одно и то же явление природы может изучаться в разных системах отсчёта. Например, движение планет Солнечной системы можно рассматривать в системе отсчёта, связанной с Землёй (система Птолемея), а можно и в системе, связанной с Солнцем (система Коперника). Заметим, что можно подобрать такую систему отсчёта, в которой представление любого природного явления выглядит наиболее просто (как и математическая запись его отображения). Например, движение планет в системе отсчёта связанной с Солнцем выглядит достаточно просто, тогда как в системе отсчёта Луны представить его будет невообразимо сложно. В практике астрономических наблюдений применяется несколько систем отсчёта. Общеизвестны такие системы, как горизонтальная, экваториальная, эклиптическая, галактическая. Выведены уравнения преобразования координат астрономических объектов при переходе из одной системы наблюдения в другую. Суть принципа Птолемея – Коперника заключается в утверждении, что природа является объективной реальностью, и её явления не зависят от наличия наблюдателя и, тем более, от состояния его движения.

Тогда как принцип Галилея – Эйнштейна считается физическим, поскольку он прямо указывает на предполагаемое устройство природы, на один из её возможных законов, по которым реализуются природные явления. Он заключается в утверждении, что во всех инерциальных системах отсчёта, находящихся в относительном движении, все физические явления(без каких-либо исключений и при равных начальных условиях), протекают одинаковым образом (отображаются одной и той же формой записи уравнений).

Нетрудно заметить, что этим свойством принцип Галилея – Эйнштейна разительно отличается от принципа Птолемея-Коперника, у которого одно и то же явление, наблюдаемое из разных систем отсчёта, выглядит по-разному(отображаются разной формой записи уравнений).Указанное различие является основанием для постановки вопроса об их соответствии реалиям природы.

1.2. Принцип Птолемея-Коперника описывает природные явления так, как они отображаются в сознании человека (он созерцательный). Он не претендует на какую-либо физическую модель устройства природы. Напомним, что сам Птолемей считал свою систему описания движения планет не физической теорией, как таковой, а только математическим способом расчёта положения космических тел на небесной сфере. И, более того, он никогда не претендовал на то, чтобы сложная математическая конструкция его способа вычислений, выражала бы собой истинное существо вещей (строение видимой Вселенной), как это ошибочно полагают в наши дни. (1) Иными словами между принципом и реалиями природы нет конфликта.

1.3. Тогда как принцип Галилея – Эйнштейна регламентирует движение тел в пространстве, сделанного на основании предположения о свойствах природы. Он возник в результате догадки Галилея, а поскольку это не обобщение наблюдаемых фактов, а всё же только вероятное знание о законах природы, то принцип нуждается в логическом и экспериментальном подтверждении своей истинности.

Физическая сущность принципа Галилея – Эйнштейна (как он сейчас трактуется в современной физике) заключена в тезисе, что в природе нет явлений, зависящих от скорости их движения относительно пустого космического пространства(при наличии такой зависимости принцип просто бы не выполнялся). Логическое развитие этого тезиса приводит к заключению, что пустое космическое пространство не должно иметь ни каких материальных свойств. (2) Иными словами оно должно представлять собой как бы виртуальный (математический) “объект” природы, с которым какое-либо физическое взаимодействие материальных тел полностью исключено.Указанное обстоятельство не совсем очевидно и требует детального исследования.

2.Принципа относительности Галилея – Эйнштейна и ускорение тел.

2.1. В существующей трактовке принципа Галилея – Эйнштейна говорится о сравнении однотипных природных явлений, реализующихся как в движении, так и в покое. А зачастую (в его различных интерпретациях)прямо указывается, что сравниваются характеристики одного и того же природного явления, реализующегося при различных скоростях движения. При этом упускается из виду одно важное обстоятельство - это способ перевода материальных тел(участвующих в явлении) из одного состояния движения в другое, например, из состояния покоя в состояние равномерного прямолинейного движения. В формулировке принципа об этом ничего не говорится. Делается ли это посредством реального ускорения, изменяющего скорость движения тел?! Или переводом наблюдателя из системы отсчёта, где происходит явление, в систему отсчёта, которая движется относительно его, как это математически (виртуально) делается в принципе Птолемея-Коперника?! В последнем случае, при смене места наблюдения, тела, участвующие в явлении, уже будут считаться находящимися в движении, относительно новой системы отсчёта.

Однако, смена места наблюдения не может ни как повлиять, ни на состояние движения всех тел системы, в которой происходит явление, ни на их физические свойства, поскольку к этому не было и нет ни каких причин, например, нет сил, действующих на тела. Вследствие этого факта, все утверждения принципа Галилея – Эйнштейна теряют всякий смысл, поскольку и так ясно, что в системе тел, участвующих в природном явлении, не только ничего не изменилось, но и не могло измениться. Но именно в этом случае положения принципа Галилея – Эйнштейна прямо противоречат всему опыту астрономических наблюдений, выраженному в принципе Птолемея-Коперника, поскольку описание движения тел прямо зависит от системы наблюдения.

2.2. Перевод тел, участвующих в природном явлении, с одной скорости на другую, возможен только через их ускорение. Заметим, ускорения абсолютны и хорошо регистрируются с помощью акселерометров. Сама же процедура ускорения тел есть реальное физическое действие, связанное с использованием сторонней силы. Иными словами – материальные тела, участвующие в реальных природных явлениях, не могут фантастическим, сказочным, т.е.виртуальным образом переходить из одной инерциальной системы в другую, минуя стадию действительного ускорения. Только после процедуры реального ускорения тел, участвующих в явлении, само явление физически и формально (математически)будет считаться происходящим уже в другой инерциальной системе отсчёта. И именно этот случай получения относительного движения тел как раз и подпадает под действующую формулировку принципа Галилея-Эйнштейна.

Например. Принцип определяет отношение между любыми материальными телами и физическими процессами, происходящими в космическом корабле, когда он ещё находился на космодроме. К этим же самым материальным телам и явлениям, когда корабль стартовал и теперь движется в космосе с постоянной скоростью, относительно планеты(то есть уже после ускорения). В этом понимании, в согласии с принципом Галилея-Эйнштейна, сразу же после окончания действия ускорения материальные тела (участвующие в явлении) должны мгновенно возвратиться в то своё начальное (исходное) состояние, в каком они были до ускорения (до старта корабля). Выполнение этого условия обязательно, чтобы само явление продолжалось реализовываться с сохранением прежних своих характеристик и особенностей. Необходимость в данном пояснении вполне понятна, поскольку в процессе силового воздействия на тела, они не только изменяют скорость своего движения, но могут приходить во вращение, а так же изменять своё внутренние состояние: деформироваться, нагреваться, намагничиваться и т.п. Если же принцип Галилея-Эйнштейна верен, то после ускорения ни каких изменений в материальных телах, участвующих в природных явлениях, быть не должно. Только в этом случае процесс протекания природных явлений не измениться.

2.3. В этой связи, уже с чисто логико-формальной точки зрения, если принцип относительности Галилея-Эйнштейна верен, то он должен быть переформулирован. Он должен был бы утверждать, что, после ускорения тел, участвующих в каком-либо физическом явлении (фактически, после действия внешней силы), сами явления будут реализовываться точно так же, как и до их ускорения (до действия внешней силы).Именно это и есть то физическое обстоятельство, которое фактически(де факто) сейчас регулирует физический принцип относительности Галилея-Эйнштейна.

С учётом выше изложенного обстоятельства, истинность указанного принципа уже совсем не очевидна(как это представлялось Галилею, а затем и Эйнштейну) и требует определённых доказательств. Действительно, как показывает практика, под действием сторонней силы изменения в материальных телах всё же происходят и их проявление прямо зависит от величины ускорения тел, что непременно должно сказываться на физических явлениях, в которых они участвуют. Например: хорошо известно из механики, что любое материальное тело, при достаточно большой величине ускорения, может механически разрушиться под действием сил инерции. Вследствие этой причины природное явление, с его участием (после такого ускорения), может и не продолжиться дальше. То же самое может произойти, если тела, сложные по элементному составу, находящиеся в фазе жидкого или газообразного состояния, попали под действие ускорения и пространственно разделились на составляющие его компоненты (как это происходит в процессе центрифугирования), что прекратит любые химические реакции. Биологические процессы так же возможны только до строго определённых значений величин ускорений, превышение которых их прекращает и т.д.Перечисленное выше указывает на то, что после ускорения материальных объектов процесс протекания механических, химических или биологических явлений, в которых они участвуют, может существенно измениться и даже стать вовсе невозможным (к биологическим объектам не вернётся жизнь, разрушенные тела сами по себе не восстановятся и т.д.).Так что, с представленной выше позиции, принцип Галилея-Эйнштейна требует определённых уточнений физических условий его применения. Это необходимо сделать хотя бы с точки зрения учёта величины ускорения, предшествующего наступлению постоянной скорости движения тел.

2.4. В принципе Галилея-Эйнштейна скорость рассматривается как таковая, без причин её возникновения и изменения. В таком виде она представляет собой лишь математическую абстракцию. Но в реальности всё обстоит иначе, предшествующее скорости и ускорения тел определяет их текущее состояние движения. Изменение скорости связано с силами инерции и это уже не абстракция. В природе материальное тело не может мгновенно (как по волшебству) изменить скорость своего движения. Ускорения тел, при изменении их скоростей, из реальности не выбросишь. Последовательная взаимообусловленность во времени всех состояний движения материи в пространстве не вызывает сомнений начиная с момента образования вселенной (“Большого взрыва”).

Указанное обстоятельство доказывает, что область действия принципа и его формулировка, как общего закона природы, ещё чётко не определены. По сути, сам принцип представляет собой всего лишь набросок к постановке задачи, решение которой ещё только позволит выявить различие или тождественность свойств у материи, находящейся в движении и в покое.

Исторически принцип опирается только на догадку, которая внезапно возникла в сознании Галилея, наблюдавшего за падением капель воды из рукомойника в подставленную чашу и следившего за полётом мух в своей каюте во время путешествия по морю (что, видимо, аналогично легенде с падением яблока у Ньютона). Наблюдения относились к моментам времени, когда корабль стоял неподвижно у причала, и, когда плавно двигался вдоль него. При этом Галилею показалось, что наблюдаемые им явления тождественны, то есть равномерная скорость движения корабля не оказывает на них ни какого влияния.

Перенесение этого единичного опыта на все механические явления природы, происходящие в различных инерциальных системах отсчёта (как результат обобщения догадки), явило собой рождение принципа относительности Галилея. А его распространение Эйнштейном на все явления природы (без какого-либо исключения) – к появлению принципа относительности Галилея – Эйнштейна. Вслед за Лоренцем и Пуанкаре у Эйнштейна формально это выразилось в математическом требовании (в аксиоме) сохранить вид записи уравнения сферы, описывающей фронт световой волны, во всех инерциальных системах отсчёта (математический аналог физического принципа относительности).Заметим, что невозможно было бы получить решение математической задачи(уравнения Лоренца), которая была представлена в специальной теории относительности в виде мыслительного эксперимента, без математического аналога принципа относительности.

В математике начальные условия задачи и выбор аксиом, которые способствуют её решению, задаются человеком, тогда как в реальной природе условия физической задачи и законы, на основе которых она решается, определяются природой и здесь воля человека и его воображение бессильны. Поэтому положение о различных значениях величин скоростей реальных объектов, обозначенных в принципе, невозможно принять как данность, без учёта процесса их изменения.

В связи с изложенным выше, ставится вопрос отом, а вообще отражает ли собой принцип относительности Галилея – Эйнштейна свойства природы (её законы) как таковые?

3.Релятивистские эффекты материальных объектов вселенной

и реальность.

3.1. Принцип относительности Галилея-Эйнштейна (далее в тексте он будет называться – принцип относительности, пока не будет оговорено другое), математически был развит Эйнштейном в специальную теорию относительности (далее по тексту эта теория будет обозначаться только аббревиатурой СТО), в которой обнаружились физические эффекты, присущие материальным телам, находящимся в движении. К ним относится: уменьшение линейных размеров движущихся объектов, увеличение их массы, замедление времени, и т.п. В парадигме современного физического знания указанные эффекты считаются реальными природными явлениями и носят название “релятивистские эффекты”. Например, явлением замедления времени объясняют увеличение длинны пути мю-мезонов, при их движении в земной атмосфере (в сравнении с теоретическим расчётом),которые прилетают в земную лабораторию из глубин космоса.

3.2. В свете положений, изложенных в первой части настоящей работы, указанные эффекты СТО напрямую касаются только тех тел, которые подверглись действию сторонней силы и были ускорены.Однако, в согласии с принципом(в силу кинематической и математической симметрии относительного движения), все остальные тела во вселенной (на которые не действовали сторонние силы),по отношению к “движущейся” инерциальной системе отсчёта (связанной только с ускоренными телами), уже будут считаться находящимися в движении. А поскольку это так по самой сути принципа относительности, то возникает вопрос, а будут ли им(всем остальным телам во вселенной) присущи те же самые эффекты (явления) СТО, что и в первом случае?! Объективны ли они, то есть обладает ли принцип симметрией относительного движения (это основное свойство физического принципа относительности, которое впервые было сформулировано Пуанкаре (3))или эффекты связаны лишь с особенностями процесса измерения, который производится из движущейся (по отношению к этим телам) системы отсчёта?

Действительно, принципом относительности установлено, что тела перемещаются только по отношению друг к другу, а не по отношению к пустому пространству, в котором они расположены. Например, если изменяется расстояние между телами, то нельзя сказать, какое из тел движется, а какое при этом находится в покое. Для наблюдателя, расположенного на одном из таких тел, все остальные тела находятся в движении относительно его. Это утверждение справедливо для любого наблюдателя, расположенного на любом из этих тел.Вспоминается случай, произошедший с Эйнштейном. Как-то приехав в Цюрих и отвечая на вопрос встречавших его корреспондентов, в чём смысл СТО, Эйнштейн, полушутя, заметил, что он заключается в правомочности утверждения, что не поезд (на котором он приехал) остановился у перрона Цюриха, а Цюрих остановился у этого поезда.

Вопрос относительности движения связан не с кажущимся неравноправием утверждения, что относительно чего движется – малое тело относительно большого или наоборот. В соответствии с математической логикой(кинематическими закономерностями) здесь всё ясно – с каким телом связана система отсчёта(так называемая сопутствующая система отсчёта), относительно его и происходит движение.

Заметим, что проблема решалась бы совершенно иначе, если былобы возможно определять движение тел относительно пространства, поскольку оно является общим для всех тел, которые в нём расположены. Только в этом случае можно было бы точно определить, что относительно чего движется, а что покоится. Движение относительно пустого космического пространства в физике получило название абсолютного движения.

Однако принцип волюнтаристическим способом запрещает реальность любых физических явлений, связанных с возможностью определения движения относительно пустого космического пространства (а, следовательно, взаимодействия с ним), а поэтому он отрицает наличие абсолютного движения.

Но в данном случае, вопрос связан только с симметрией относительного движения и релятивистскими эффектами движущихся тел, вытекающими из СТО. А именно: будут ли эффекты присущи “неускоренным” телам всей вселенной(как реальные явления), которые считаются движущимися относительно ускоренных тел, которые подвергались действию сторонней силы?!

При ответе на этот вопрос замечаем, что из начальных условий рассматриваемой проблемы ясно, что с неускоренными телами вселенной нечего в действительности не происходило. Не было причин, способных изменить их состояние (на них не действовали никакие силы). Следовательно, нет ни каких оснований к правомочности утверждения, что приведение в движение небольшого количества тел во вселенной, может как-то повлиять на свойства и состояние движения всех других её тел.

Иными словами, если для неускоренных тел вселенной релятивистские эффекты принять за реальность, а причины их возникновения продолжать связывать только с относительной скоростью движения систем отсчёта, то их возникновение возможно объяснить только особенностями процесса измерения и свойствами измерительных приборов, находящихся в системе отсчёта ускоренных тел, на которые как раз и действовали сторонние силы.

Отметим, что с позиции принципа Птолемея-Коперника, изложенные выше обстоятельства представляют собой лишь математический (виртуальный) переход наблюдателя из “неподвижной” системы (связанной с неускоренными телами вселенной) в “движущуюся”систему отсчёта (соединённую с ускоренными телами). То есть просто смену места наблюдения, которая, естественно, не может привести к каким-то реальным (наблюдаемым) физическим явлениям. Иными словами свойства всех тел вселенной не могут измениться от того, что часть её тел (объектов) была приведена в движение.

С целью обобщения вывода укажем, что в бесконечной вселенной можно найти подходящие материальные тела и разогнать их до необходимых скоростей, чтобы перекрыть весь мыслимый диапазон относительных скоростей, которые только и возможны между ними и неускоренными объектами вселенной. С этими телами можно связать системы координат и часы и, тем самым, образовать равное им количество инерциальных систем отсчёта. Особо подчеркнём, что у всех этих систем отсчёта одно и тоже пространство и одни и те же тела, которые в нём расположены, и именно из этих инерциальных систем необходимо будет проводить процедуры измерения. А поскольку эффекты СТО зависят только от величины относительной скорости объектов, то каждая физическая характеристика любого неускоренного материального тела, находящегося в пространстве вселенной (например, время жизни мю-мезона), должна будет иметь такое количество значений, которое будет равно числу инерциальных систем, из которых произвели её измерение. Для реального материального тела это нонсенс, поскольку не может одна и та же характеристика одного и того же тела иметь бесконечное множество взаимоисключающих друг друга значений. Следовательно, ответ на вопрос будет отрицательный: эффекты СТО - это эффекты, которые связанные только с процессом измерения характеристик неускоренных материальных объектов вселенной, осуществляемым из движущих систем отсчёта.

3.3. Как указывалось выше, возможен и иной ответ на поставленный вопрос, если конкретное значение величины одной и той же характеристики любого из неускоренных тел, находящихся в пространстве вселенной, связать только с процессом её измерения, производимым из разных систем отсчёта. В этом случае множество полученных значений будут опосредованно отражать уже свойства самих систем измерения, а не свойства измеряемого тела. А поэтому, это множество значений одной и той же характеристики, одного и того же тела, можно будет объяснить только тем, что они получены в процессе её измерении приборами, которые различаются масштабами своих шкал. Для обоснования указанного объяснения можно утверждать, что, в соответствие с ускорением тел, с которыми связаны системы отсчёта (до заданных значений скоростей движения), и положениями СТО, масштабы шкал приборов измерения этих систем, определяются величиной относительной скорости их движения.

Однако в этом случае встанет вопрос о базовом значении измеряемой величины характеристики неускоренного тела, поскольку она не спонтанно появляется в актах измерения, а является характеристикой реального материального тела. Только реальность существования базового значения измеряемой характеристики как раз и позволяет производить подобные измерения, величина которых зависит от масштаба шкал разных измерительных систем. Только этим обстоятельством можно будет объяснить её различные значения (но не произвольные), получаемые в разных системах отсчёта.

Если это принять, то обозначенная выше проблема будет логически строго разрешена. Однако, предложенное объяснение, поднимает другую проблему: -это вопрос о наличии сопутствующей системы отсчёта, в которой материальное тело неподвижно и её измеряемая характеристика соответствует базовому значению, строго определённому природой тела. Такая система отсчёта (независимая от любых инерциальных систем отсчёта) есть не что иное, как “абсолютная система”, материальным носителем которой, в данном случае, является пустое космическое пространство.

Иными словами и в этом случае ответ на вопрос о реальности эффектов СТО тоже будет отрицательный: - эффекты СТО не присущи неускоренным объектам вселенной. Однако рассмотренный выше случай интересен тем, что прямо указывают на возможную несостоятельность самого принципа относительности, но обнаруженную уже в рамках самой СТО, поскольку последовательное развитие её логики выявляет положение о возможности существования абсолютного движения.

3.4. Поясним сделанное выше обобщение. Проблема возникает не в связи с понятием движения, относительно некой глобальной космической системы отсчёта(т.е. с каким конкретным материальным телом связана такая система измерений), как это часто преподносят в специальной физической литературе, описывающей разрешение проблем СТО. Вопрос напрямую касается движения тела относительно именно пустого космического пространства.

Инструментальная астрономия выявила, что соотнесение пространственного положения огромного количества материальных объектов вселенной (звёзд, галактик и т.п.)выявляет в ней определённую иерархическую структуру, что позволяет однозначно различать на её“фоне”движение любого космического тела, но не наоборот. И это связано не с логикой восприятия наблюдаемого (не может бесконечное мироздание вселенной двигаться относительно одного из её тел), а с инструментальными измерениями изменения положения объектов вселенной во времени (как выяснилось, в астрономии этот вывод зависел от точности измерения). Иными словами, в астрономии так называемый “горизонт далёких звёзд”представляет собой именно такую глобальную космическую систему отсчёта. В этом случае вопрос об “абсолютном движении”, казалось бы, решался положительно – найдено материальное тело, с которым можно было бы связать абсолютную систему отсчёта. Тем более что в последние десятилетия в астрофизике было открыто микроволновое фоновое излучение вселенной(так называемое “реликтовое излучение”), с которым так же можно было бы связать абсолютную систему отсчёта и тоже с помощью приборов определять “абсолютное движение” объектов вселенной. Причём, во взаимосвязи (взаимообусловленности) указанных двух глобальных систем никто из астрофизиков никогда не высказывал сомнений. В этой связи уместно упомянуть и о гравитационных полях вселенной, с которыми тоже можно связать глобальную систему отсчёта.

Но, тем не менее, наличие указанных “вселенских” систем отсчёта не решает вопрос  о реальности “абсолютного движения” так, как он формулируется в СТО. В СТО понятие “абсолютность движения” связывают именно с возможностью измерения движения тел относительно пустого космического пространства, причём точно так, как если бы оно (пространство) было бы материальным телом. Или, что одно и то же, с возможностью взаимодействия материальных тел с космическим пространством. То есть с существованием в природе соответствующих физических эффектов, подтверждающих материальность пространства(отрицание которых является основным, безапелляционным положением принципа относительности).

В СТО принято считать, что обозначенные выше глобальные космические системы отсчёта (с их материальными носителями) расположены в пустом пространстве вселенной так, как будто они представляют собой обособленные от него объекты и с ним (пространством)ни как не взаимосвязаны. Пространство следует представлять как пустоту некоего вселенского“сосуда”,в котором расположенные эти объекты вселенной. То есть указанные носители глобальных систем отсчёта существуют сами по себе, а пространство само по себе. В СТО принято считать, что движение тел происходит относительно именно этих систем отсчёта (как сопутствующих систем), но не относительно пустоты “сосуда”, то есть пустого космического пространства. Согласно СТО космическое пространство виртуально, оно математическая абстракция, а поэтому измерить движение относительно его невозможно. Повторимся, вопрос о взаимосвязи материи и пространства (материальности пространства) в СТО решён однозначно, на уровне постулата: - пространство не материально и взаимодействие с ним материальных тел полностью исключено, а поэтому невозможно измерить движение относительно него (абсолютное движение).

Отметим, что этот вопрос находится в стадии жесточайших дискуссий в современном сообществе (но не научном, где властвует релятивизм), особенно после создания Эйнштейном общей теории относительности (по сути теории гравитационного поля), которая всё же приписывает пространству материальные качества – кривизну пространства.

Однако, как было показано выше, с одной стороны, как бы постулированная не материальность пространства в СТО даёт основу (декларируемую) для положения об перемещения тел только по отношению друг к другу. С другой стороны, именно логическое развитие положения об относительном перемещении тел (эффекты СТО, приводящие к понятию базового значения измеряемой величины любой характеристики материального тела, не зависящей ни от каких систем отсчёта)даёт основание к утверждению о реальности существования субстанционального пространства (как сопутствующей системы для всех базовых характеристик материальных тел).

4.Пространство вселенной и СТО.

4.1. В согласии с выводами СТО, масштабы линеек координатных осей системы отсчёта (связанной с ускоренным телом) и системы отсчёта, движущейся относительно её (связанной с “горизонтом” неподвижных звёзд), будут соотноситься друг с другом в соответствии с преобразованиями Лоренца. Иными словами – масштабы сравниваемых линеек указанных двух систем будут разные. Следовательно, в этих инерциальных системах будут разными и расстояния между одними теми же космическими объектами, расположенными в пространстве одной и той же вселенной, являющейся общей для обеих систем отсчёта. И, как следствие, у одного и того же пространства будет две разных метрики. А метрика – это основная физическая характеристика космического пространства, определяющая её протяжённость, как расстояние (путь) преодолеваемый светом, при его движении от одной точки пространства к другой. Заметим, что протяжённость – это характеристика только материального тела, тогда как виртуальный (нематериальный) объект такой характеристики не имеет. В реальной природе одна и та же характеристика одного и того же материального тела не может иметь несколько разных значений своей величины. Разные значения величины получаются только в процессе её измерения. Одна из возможных причин этого множества значений связана с разными масштабами шкал измерительных приборов.

Вопрос можно ещё более оттенить (заострить) указав, что с бесконечным количеством объектов вселенной, находящихся в непрерывном относительном движении, можно связать координатные оси и часы, и, тем самым, образовать бесконечное количество инерциальных систем отсчёта. Вследствие этого, у одного и того же пространства вселенной может быть бесконечное количество взаимоисключающих друг друга метрик. По сути, согласно положениям СТО, конкретного значения одной из её характеристики –протяжённости, то есть времени движения света между одними и теми же её точками, у пространства вселенной просто нет. Для одного и того же материального объекта такое свойство является абсурдом. Только поэтому в СТО космическое пространство представляет собой не физический, не реальный объект природы, в этой теории оно виртуально. В теории это воображаемая математическая сущность, наличие которого определяется только наличием наблюдателя и измерительных линеек систем отсчёта.

Вследствие чего возникает вопрос: - а имеют ли линейки систем отсчёта вообще какое-либо отношение (значение, смысл) к пространству вселенной? Всё же линейки – это не более чем приборы измерения, то есть объекты, обособленные от объектов измерения. Тогда, как в СТО соотношения между движущимися и неподвижными приборами транслируется (переносится) на пространство вселенной в целом. Но соответствует ли это положение астрономическим данным?

4.2. Из астрономических наблюдений явствует, что свет от звёздных объектов (галактик и квазаров) движется к Земле миллионы, а то и миллиарды лет, то есть он был испущен тогда, когда земного наблюдателя не было ещё и в помине! Так относительно чего же двигался свет всё это время? Приведённые конкретные промежутки времени указывают на то, что свет движется не относительно виртуальных координатных осей инерциальных систем отсчёта (существующих только в воображении человека), а относительно реальной протяжённости пространства. Безотносительного движения или движения вообще, как такового, в физической механике просто не бывает. Понятие “протяжённость” пространства, как расстояние (путь) преодолеваемый светом, при его движении от одной точки пространства к другой, есть характеристика реального материального тела, а не воображаемой виртуальной сущности.

4.3. В астрофизике хорошо известно явление межгалактического красного смещения, то есть смещение спектра света, идущего от далёких звёздных объектов, в сторону более длинных волн. Смещение спектров, как в СТО, так и в нерелятивистских теориях, объясняется эффектом Доплера. В нерелятивистских теориях (в классическом эффекте Доплера) во внимание берутся скорости движения источника и приёмника волн относительно среды распространения волнового процесса. Причём в этом случае, величина изменения частоты волны, при движении источника волн, отличается от аналогичной ей величины, связанной с движением приёмника волн. Тогда как в СТО используется понятие “лучевой скорости”,тождественное понятию относительной скорости движения источника и приёмника волн (поскольку скорость света относительно приёмника и источника волн всегда должна быть одна и та же).Разъяснение понятия “относительная скорость движения” в СТО давалось выше.

Однако анализ использования этого понятия в эффекте Доплера приводит к утверждению, что смещение спектров возможно только в случае материальности космического пространства. То есть когда движение излучателя и приёмника волн осуществляется относительно пустого космического пространства (абсолютное движение).Действительно, наличие расстояния между объектами излучения и приёма света делает бессмысленным само понятие относительного движения, так как акты испускания и поглощения света разнесены во времени.

Формально (в кинематике) под относительной скоростью понимается “мгновенная” скорость между приёмником и источником волн, то есть та конкретная величина скорости (как величина изменения расстояния между объектами, происходящее в единицу времени), которая будет между ними на моменты излучения или приёма волны. Именно эта скорость входит в формулы эффекта Доплера в СТО. Однако между актами излучения и приёма света имеется промежуток времени. Это означает, что излучение (испускание) света может происходить при одной величине их относительной скорости, а поскольку приём излучения происходит через некоторое время, то указанная скорость(как величина изменения расстояния в единицу времени), в течении этого промежутка времени, может уже измениться. Таким образом, не ясно то, какую именно конкретную величину скорости, из приведённых двух, подставлять в формулу эффекта Доплера. Тем более, если учесть то, что свет от далёких звёздных объектов, например, от квазара, до приёмника волн может идти миллиарды лет. А учитывая громадность этого промежутка времени можно предположить, что сам квазар, к рассматриваемому моменту наблюдения, уже может прекратить своё существование (источника волн нет), то проблема относительной скорости в СТО вообще превращается в нонсенс. Как и обратный случай, то есть свет был испущен тогда, когда нашей планеты ещё не было и в помине. Иными словами, если подойти к решению этого вопроса формально, то о какой скорости может вообще вестись речь, когда нет одного из объектов, между которыми(по определению) осуществляется относительное движение?!

Однако явление красного смещения спектров существует (хотя одного из объектов относительного движения может и не быть). Заметим, что само измерение величин скоростей разбегания галактик (гипотеза расширения вселенной) довольно трудновыполнимая задача, поскольку эта скорость, согласно астрономическим наблюдениям, является одной из компонент в величине случайных пекулярных скоростей звёздных объектов(пекулярная скорость — это скорость галактик относительно космической системы отсчёта, о которой говорилось выше). Но, тем не менее, поскольку всё же измеряются, как пекулярные скорости, так и скорости разбегания галактик, то это означает, что состояние движения источника волн прямо сказывается на излучённой им частоте, то есть испущенный когда-то свет “несёт на себе информацию” о том далёком во времени событии. А если это так, тогда процессы излучения света и его регистрации функционально друг с другом ни как не связаны. Это разные события, каждое из которых по-своему трансформирует изначальную частоту источника волн.

Из обобщения, сделанного выше, следует вывод, что: космическое пространство, свет, источники и приёмники света есть независимые друг от друга, обособленные объекты природы. При этом скорость света имеет конкретное постоянное значение только относительно пространства, в котором он движется. Только в этом случае свет может нести на себе “информацию” о состоянии движения далёких звёздных объектов, относительно пустого пространства, в момент его излучения. В противном случае не существовало бы явления межгалактического красного смещения спектров далёких галактик. Несомненно и то, что в этом смещении спектральных линий есть вклад пекулярного движения приёмника волн(движения нашей планеты), что явствует из явления анизотропии реликтового излучения.

А поскольку свет преодолевает протяжённость пространства (находится в пути миллиарды лет), которая не зависит ни от наличия света в нём, ни от состояний движения источника и приёмника волн, а так же наличия наблюдателя, то, следовательно, свет движется относительно самого пространства, как среды волнового процесса, а поэтому пространство материально. Астрофизические эффекты (межгалактическое красное смещение спектров далёких галактик, реликтовое излучение) наглядно подтверждают сделанный вывод, логическим развитием которого является утверждение о реальности существования абсолютной системы отсчёта.

5.МатематикаСТО и реальность.

Специальная теория относительности Эйнштейна - это сугубо математическая теория, как по способу постановки задачи и формулировке начальных условий, так и по методам её решения (мыслительный эксперимент). Единственным физическим аспектом, хорошо видимым со стороны физики в перечне её начальных условий, является принцип относительности Галилея-Эйнштейна. Сопоставление всем остальным положениям математической задачи, соответствующих эквивалентов физической реальности, приводит к нижеследующим результатам.

5.1. Математическая формулировка всех условий мыслительного эксперимента СТО заключается в том, что относительно “неподвижной” системы отсчёта, вдоль одной из её осей координат, движется “подвижная” система. Координатные оси обоих систем строго параллельны. В момент времени, когда центры координатных систем совпадут, в месте совпадения производится вспышка света. В соответствии с принципом относительности свет будет распространяться сферически симметрично относительно каждого из центров этих двух систем координат, хотя световая сфера одна, а сами центры находятся в относительном движении и с каждой секундой всё больше удаляются друг от друга.

Ставится задача: определить при каком соотношении координат точек фронта световой волны (фактически - это масштабы линеек координатных систем)и синхронизации часов в каждой из систем отсчёта (первоначальная установка стрелок часов)в них обеих будут фиксироваться именно сферы от световой вспышки и не что-то иное. Иными словами необходимо вычислить, как надо первоначально установить стрелки всех часов в “подвижной” системе отсчёта и как изменить масштабы её измерительных линеек, чтобы координаты точек, которые достигает фронт волны от световой вспышки, в момент его измерения в этой системе отсчёта (часы, которые расположены у этих точек, должны показывать одно и тоже время), описывался бы уравнением сферы.

Задача чисто математическая, в ней использованы только некоторые абстрагированные элементы, вычлененные из общей физической картины эксперимента. Как будет показано ниже, это обстоятельство существенно отодвигает результат её математического решения от физической реальности.

В общем случае надо найти уравнения преобразования координат точек сферы, которую образует фронт световой волны в одной из систем отсчёта, в координаты точек этой же самой световой волны, но регистрируемой в другой системе отсчёта, которые удовлетворяли бы уравнению сферы. Отметим, соблюдение этого условия вытекает из положений принципа относительности. Используя представленную формулировку задачи Эйнштейн, алгебраическим путём, получил уравнения преобразования координат точек сферы, которые оказались идентичными преобразованиям, ранее подобранным Лоренцем для системы уравнений Максвелла.

Однако возникает вопрос, а могут ли условия формулировки рассмотренной математической задачи соответствовать постановке реального физического опыта (задачи)? Вопрос возникает в связи с тем, что вспышка света может произойти только от действительного, а не виртуального (некоего внесистемного, существующего только в воображении) источника света, который должен быть один и, следовательно, принадлежать только одной из систем отсчёта. К тому же сделанное утверждение подразумевает, что системы отсчёта это всё же только материальные линейки и часы, возле которых находятся свои реальные наблюдатели, и они все (как материальные тела) обособлены от пространства вселенной. Необходимо акцентировать внимание ещё и на том, что эти системы расположены в одном и том же, общем для них обоих, пустом космическом пространстве, и в этом же самом пространстве распространяется световая волна. И более того, поскольку системы находятся в относительном движении, то им присущи все реальные физические эффекты, обусловленные относительным движением источников и приёмников света (например, эффект Доплера).

Принцип относительности, как таковой, из начальных условий физической задачи должен быть исключён, поскольку его наличие сразу же переводит её решение на уровень догадок о физических свойствах природы. То есть на уровень гипотетического решения проблем, так как он, по своей сути, представляет собой всего лишь догадку Галилея о том, как устроена природа (распространённую Эйнштейном на область электромагнитных явлений), то есть вероятностное, эвристическое знание, которое нуждается в подтверждении своей реальности. Все остальные начальные условия задачи остаются прежними. А именно: рассматривается одна единственная сфера, образованная фронтом световой волны, которая распространяется в одном и том же пространстве, в котором расположены измерительные линейки и часы обеих систем отсчёта, находящиеся в относительном движении.

Если эти положения считать верными и соответствующими условиям постановки проблемы в СТО, то, с целью конкретизации условий задачи, будем считать, что источник света закреплён в центре пересечения осей координат “неподвижной” системы отсчёта. Источник, через равные промежутки времени, производит вспышки света, а в момент времени, когда центры систем отсчёта совместятся, произойдёт очередная вспышка света. Иными словами, скорость перемещения “движущейся” системы будет восприниматься её наблюдателями по наличию эффекта Доплера.

Заметим, что движение любого источника волн (а равно и движущегося приёмника волн) сопровождается эффектом Доплера. Это неоспоримый факт экспериментальной физики, изучающей волны различной физической природы, в том числе и световые. Согласно кинематике волновых процессов в средах, механизм эффекта Доплера основан на факте независимости скорости распространения волн в среде, от скорости движения источника и приёмника волн, относительно этой же самой середы. В связи с чем, точки фронта волны (световая сфера) будут иметь разные скорости, например, относительно движущегося источника излучения, то есть относительно его указанная сфера будет расположена несимметрично (эксцентрично). Аналогичное утверждение справедливо и для движущегося приёмника волн, поскольку скорость распространения фронта волны относительно него так же зависит от взаимной ориентации векторов их скоростей. Эффект Доплера имеет разные количественные значения для движущихся источника и приёмника волн, которые отображаются разными алгебраическими соотношениями (формулами).

Необходимо добавить, что эффект Доплера теоретически строго обоснован, экспериментально обнаружен и имеет общепризнанный кинематический механизм своего объяснения только для сплошных материальных сред (жидких, газообразных и в плазменном состоянии), где основой эффекта является движение источника и приёмника волн относительно среды распространения волнового процесса. Экспериментально он обнаружен и для световых волн, распространяющихся сквозь пустое космическое пространство. Несмотря на этот факт (“отсутствие” общепризнанной среды у светового процесса), общепринятый механизм его действия в релятивистской физике мало чем отличается от описанного выше, т.е. от кинематических закономерностей классической физики. Его отличие основано на использовании понятия относительной скорости перемещения источника и приёмника света, то есть на движении по отношению друг к другу, а не на скорости их движения относительно среды распространения волнового процесса. Но, тем не менее, в решаемой нами проблеме, важным обстоятельством является только то, что (в самом общем случае) величина эффекта Доплера, как в классической, так и в релятивисткой физике, находится в прямой зависимости от относительной скорости движения источника и приёмника волн. А это обстоятельство, в конечном счёте, приводит к кинематическим закономерностям его объяснения (связанных с различием в скоростях движения объектов), и, как следствие, к асимметрии световой сферы относительно источника или приёмника волн.

Основываясь на выше изложенном обстоятельстве, если предположить, что в “неподвижной” системе отсчёта фронт световой волны (испущенной в момент совпадения центров систем отсчёта), относительно источника света, будет иметь форму сферы, то в другой, в “движущейся” системе отсчёта, эта же световая сфера будет эксцентрично расположена относительно её центра. На это обстоятельство будет указывать эффект Доплера, проявляющий себя при движении приёмника волн. Вся практика радиолокационных измерений движения космических объектов подтверждает сделанное утверждение. В этом случае самым веским аргументом в доказательстве реальности существования эффекта Доплера, для движущихся приёмников волн, является открытие доплеровской анизотропии реликтового излучения вселенной, которое объяснить другими причинами практически невозможно.

Можно предположить и обратное, когда уже в “движущейся” системе отсчёта указанный фронт световой волны, относительно её центра, будет иметь форму сферы. В этом случае, в “неподвижной” системе отсчёта, эта же самая световая сфера будет эксцентрично расположена относительно источника волн. И здесь доказательство будет то же самое – реальность эффекта Доплера для движущегося источника волн. Примеров здесь даже по более, чем в первом случае, и главный из них так же космического происхождения – наличие космологического красного смещения линий в спектрах далёких галактик. Общепризнанное объяснение этого явления базируется на признании влияния движения источников света, на частоту испускаемых ими волн.

Главным выводом из приведённых выше рассуждений является утверждение, что реальный источник света, как и реальность эффекта Доплера для волновых процессов в системах, находящихся в относительном движении, исключают постулируемую принципом относительности сферическую симметрию одного и того же фронта световой волны, относительно центров обоих систем отсчёта.

В этом смысле физическая реальность отрицает принцип относительности, как одно из свойств природы (или как один из законов, по которым реализуются природные явления).В рассматриваемых системах отсчёта будут наблюдаться разные явления. Например, в первом рассмотренном выше случае, в “неподвижной” системе последовательность фронтов световых волн (излучаемых через равные промежутки времени) будут располагаться сферически симметрично по отношению друг к другу и к центру системы. А при этом в “движущейся” системе будет наблюдаться эффект Доплера, то есть эксцентричное расположение тех же самых световых сфер относительно её центра. То же самое будет регистрироваться и в обратном случае. Никакой симметрии в описанных световых явлениях в системах отсчёта, находящихся в относительном движении, отмечаться не будет. Этот вывод следует из неукоснительного соблюдения законов природы при исследовании мыслительного эксперимента СТО. И именно это обстоятельство является основанием для отрицания реальности существования принципа относительности в природе, а, следовательно, доказывает правомочность отказа его ввода в начальные условия физической задачи, что на корню перечёркивает все математические выводы СТО (релятивистские эффекты), построенные на этой симметрии.

5.2. Не вызывает сомнения, что принцип относительности, как некое абстрактное допущение, которое необходимо исследовать (например, в качестве гипотезы о возможных свойствах природы),может быть введён в начальные условия специальной математической задачи(т.е. сугубо абстрактной задачи, не учитывающей всех условий реальности, так называемого “мыслимого эксперимента”СТО). Задачи, сформулированной именно для ответа на вопрос, а существуют ли какие-либо строго конкретные соотношения между независимыми переменными “движущейся” и “неподвижной” систем отсчёта, чтобы в “движущейся” системе точно так же фиксировалась сфера фронта световой волны, как она измеряется в “неподвижной” системе. А поскольку дело касается процессов измерения, то требуется выяснить, каким образом, для достижения этой цели, надо изменить (усовершенствовать) измерительные приборы и методику измерения“подвижной” системы.

Особое внимание необходимо обратить на то, что вопрос, поднимаемый в этом разделе, может рассматриваться только в связи с особенностями процесса измерения, который обусловлен движением средств измерения (методикой измерения и свойствами измерительных приборов). Но он ни как не может быть связан с физическими свойствами пространства и материей (расположенной в нём), поскольку в нём, формально, решается проблема измерения и ничто иное, которая возникла в связи с задачей получения наперёд заданного результата опыта (т.е. с определением условий измерения, необходимых для получения уравнения сферы).

Проблема взаимосвязи процесса измерения, производимого в “движущейся” системе отсчёта, со свойствами пространства и материи(распложённой в нём), может быть решена только на уровне гипотезы. С одной стороны, можно предположить, что пространство и материя изменяются точно так же, как изменяются измерительные приборы в движущейся системе отсчёта (её часы и линейки). Но логика говорит об обратном. Если объекты измерения (пространство и материя) изменяются точно так же, как и измерительные приборы “движущейся” системы отсчёта, то числовые значения величин, полученные в процессе измерения, изменяться не должны. Действительно, измерение – это отношение измеряемой величины к эталону. Следовательно, при равной величине изменения объектов измерения и приборных эталонов, их отношение будет равно единице.

С другой стороны, можно постулировать, что взаимосвязи между объектом измерения и прибором нет. То тогда, если признать релятивистские эффекты за реальность, то они (эффекты) являются эффектами измерения, поскольку изменяются эталоны измерения. А так как они не имеют ни какого отношения к объектам измерения и зависят только от методики измерения и свойств измерительных приборов, то можно разработать такую методику измерения, которая позволит фиксировать абсолютное движение. Иными словами принцип относительности, в современной его формулировке, здесь не причём.

Однако, поскольку решение указанной математической задачи уже найдено давно (исторически это уравнения Лоренца), то на практике само решение трансформируется в методику проведения измерения. То есть в то, в какой степени, в “движущейся” системе отсчёта, надо изменить масштаб измерительной линейки по оси “ох” и в какое первоначальное положение установить стрелки её часов, чтобы фронт световой волны (который достигает этих синхронизированных часов), описывался бы уравнением сферы.

Математическое решение указанной задача можно представить наглядно, в виде геометрических фигур, изображённых на листе бумаги. Это как бы вид сверху на рассматриваемый процесс распространения фронта световой волны, происходящий в плоскости чертежа. Это достаточно простая аналогия в виде двухмерной геометрической картинки. На плоскости, с изображением осей координат “ох” и “оу”, эксцентрично, относительно центра их пересечения, расположена окружность. Оси координат отождествляют собой “движущуюся” систему отсчёта. Окружность – это фронт световой волны. Центр окружности, относительно начала координат, сдвинут по оси “ох” в направлении, противоположном вектору скорости “движущейся” системы отсчёта. В тех точках плоскости “движущейся” системы отсчёта, где проходит окружность, по всей её длине располагаются часы, которые показывают одно и то же время. Это местное время, которое следует из преобразований Лоренца. И хотя окружность, относительно точки пересечения осей координат, расположена эксцентрично, но одинаковые показания часов указывают (доказывают) на её “измеренную симметрию”, относительно этого центра.

Вся суть преобразований СТО кроется в определении понятия “измерение” геометрической фигуры фронта волны от вспышки света. В физическом представлении, фронт световой волны будет геометрически отождествлён со сферой(на плоскости – с окружностью) только потому, что скорость света, по всем направлениям его распространения в изотропном пространстве, всегда одна и та же (если не оговорено другое). То есть вычисления покажут, что это будет сфера (произведение величины скорости на время распространения волны). Действительно, для любого промежутка времени, прошедшего после момента вспышки света, в изотропном пространстве, точки фронта волны будут находиться на одинаковом расстоянии от места вспышки. Следовательно, если часы, до которых долетел свет, показывают одно и то же время, то, в физическом представлении, они будут располагаться только на сфере и ни на чём ином. Это и есть методика, посредством которой измеряется форма фронта световой волны.

Так и в случае мыслительного эксперимента СТО, если часы, до которых долетел свет, показывают одно и то же время, то это будет главный аргумент в доказательстве, что приборы фиксируют сферу. Даже, если в воображаемой картинке, которая была описана (представлена) выше, будет изображена не окружность, а, например, шестиугольник, то для наблюдателя, который руководствуется только этой методикой “измерения фигуры” фронта световой волны, он всё равно будет отождествлён с окружностью. Это произойдёт только потому, что часы, находящиеся на его сторонах, будут показывать одно и то же время. Это основной измеряемый довод (как критерий), поскольку шестиугольника не видит ни кто. Это положение будет считаться верным только для “измеренной” формы фронта. Так будет полагаться, по крайней мере, до тех пор, пока не будет изобретён другой критерий формы волны.

Так “работает” математика – что представим, то и получим. При этом заметим, что вид картинки “сверху”, которую рассматривает математик, изначально создал он сам, поскольку именно так задал условия задачи и представлял её решение. Это он ментально, со стороны позиции “сверху”, воображал (представлял), что часы показывают одно и то же время, располагаясь на периметре окружности. Но “забыл” о том, что этой абстракции может удовлетворять множество других геометрических фигур.

Если же математика переместить в плоскость рисунка и потребовать, чтобы он каким-то иным способом (например, с помощью каких-то других измерений, а не только критерия одновременности), определял бы форму фронта световой волны, то это требование существенно изменило бы рассматриваемую задачу (мыслительный эксперимент). И решение уже этой задачи так же станет совершенно иным (и уж точно, что это будут не преобразования Лоренца).В задаче СТО, следуя этой логике рассуждения, всё зиждется на методике измерения. А методика измерения – это есть искусственно созданный объект, который не мыслим без участия человека.

В связи с чем, вопрос об отношении первоначальной установки стрелок часов (местное время) и изменением масштабов измерительных линеек (сокращение размеров движущихся тел) к свойствам реального пространства вселенной и её материи, становится актуальным. Все же перед нами только измерительные приборы и методика проведения измерения, которые придумываются и осуществляются человеком, то есть это искусственные объекты, обособленные от пространства и материи, а поэтому прямо зависящие только от его воли. А поскольку они искусственные образования, то их свойство зависеть от относительной скорости перемещения, не может транслироваться (переносится) на свойства реальной природы, как это делается в СТО.

6.Объективность и субъективность положений СТО.

В этой части статьи считаем необходимым отметить ещё одно важное обстоятельство, на которое другие исследователи СТО ранее не обращали внимание. Как было показано в предыдущем разделе статьи, если всё выполнить с учётом сделанных вычислений (установить стрелки часов с учётом местного времени, то есть синхронизовать их, а так же изменить масштаб линеек), то в “движущейся” системе отсчёта фронт световой волны тоже будет представлять собой “сферу”. Если же должным образом не синхронизовать часы и не изменить масштабы линеек, то уравнение “сферы” уже не получить.

Действительно, если всё выполнить согласно полученным рекомендациям, но затем развернуть “движущуюся” систему отсчёта вокруг её оси “oz” на 180 градусов(что бы она двигалась отрицательной полуосью “ox” вперёд), то уравнения сферы уже не получить, поскольку не будет должной синхронизации часов, соответствующей этому положению её ориентации. (Аналогичное обстоятельство касается и масштабов измерительных линеек, которые тоже зависят только от воли человека). Правомерность сделанного утверждения доказывается наличием в уравнениях Лоренца символа скорости, записанного со знаком плюс или минус, в зависимости от взаимной ориентации координатных осей систем отсчёта и направления их относительного движения. Сами по себе стрелки часовне переведутся из одного положения, занимаемого ими на циферблате часов, в другое, связанное с переносом часов из одной точки системы отсчёта в другую. Для этого нужен человек. Как и масштабы измерительных линеек не изменяться без воли на то наблюдателя, это его прерогатива.

Иными словами – сама природа, как таковая, процессами измерения не управляет. А измерение – это, не что иное, как сравнение. Сравнение заложено и в самой формулировке принципа относительности, поскольку утверждать, что явления одинаковым образом протекают в различных системах отсчёта, можно только после их сравнения. Конечно же, можно допустить (без объяснения того, как это происходит, т.е. на уровне аксиомы) и другое. Например, элементарная частица, “мю-мезон”, устроена таким образом, что её“внутренние часы”, при перемещении вдоль координатных осей в какой-либо инерциальной системе отсчёта, автоматически переводит стрелки свои часов в новое положение, в зависимости от занимаемого ею местоположения в системе (см. уравнение Лоренца для координаты времени). Но в отношении измерительного прибора (искусственно созданного механизма измерения) сделать такое предположение логически просто невозможно. Например, для часов, поскольку одни и те же часы могут, двигаясь по инерции (как и мю-мезон),перемещаться из одной точки системы отсчёта в другую, а в каждой точке системы есть своё местное время. И сразу же возникает вопрос, а что именно будет, например, вспять переводить их стрелки. И даже, если “не придерживать” фантазию и предположить невероятное, то и здесь очень многое будет неясным. А именно: какие силы будут вспять вращать стрелки часов и со стороны каких тел они будут действовать; как будет согласовываться положение стрелок на циферблате с местоположением самих часов в системе отсчёта и т.д?! Указанное обстоятельство приводит к заключению, что вычисленные в СТО(по уравнениям преобразования Лоренца),рекомендации по методике опыта являются искусственными условиями проведения эксперимента и для их выполнения нужен человек.

На основании вышеизложенного можно прийти к мнению, поскольку принцип (по его положению в парадигме современного физического знания) представляет собой один из самых общих законов природы, то его реализация должна обеспечивается только силами природы и её внутренним устройством и ни чем более этого. Однако даже в сугубо абстрактных условиях математической задачи, как она сформулирована в СТО, для реализации его положений необходимо участие человека, например, для синхронизации часов. Искусственность этой процедуры очевидна, а без подобных действий, выполняемых человеком, выводы теории теряют всякий смысл. Процесс измерения – это искусственный процесс и он невозможен без участия человека. Однако, в СТО, именно он опосредованно уложен в основание мироздания, в виде самого общего закона природы, привнося волю человека на уровень внутренней организации материи и пространства. Это глубокое заблуждение. Внутреннее устройство природы, как и самодвижущийся процесс её изменения во времени (эволюция), не зависимы от наблюдателя. Человек есть их производная и в “механизме” природы воле человека нет места.

Это с одной стороны, а с другой – принцип должен выполняться при любых ориентировках “движущейся” системы отсчёта, относительно “неподвижной”. Действительно, формулировка принципа именно такая, что в ней ничего не сказано о взаимной ориентации систем отсчёта и направлением их относительного движения. А поскольку такая зависимость вытекает из преобразований Лоренца(как было показано выше), то появляется прямой тест для проверки принципа относительности на реальность его существования в природе. Суть теста заключается в утверждении, что синхронизация часов находится в прямой зависимости от ориентировки системы отсчёта относительно скорости её относительного движения.

Тест заключается в следующем. Часы “движущейся” системы отсчёта синхронизируются между собой при строго определённой ориентировке её координатных осей, относительно “неподвижной” системы отсчёта. Например, относительно реликтового излучения. А затем эта синхронизация проверяется при другой ориентировке системы. Не сохранение синхронизации при переориентировании системы как раз и будет означать несоответствие принципа относительности реалиям природы.

Вычисление величины эффекта от “рассинхронизации” часов можно провести в рамках математической модели СТО. В СТО представлен мысленный эксперимент, описывающий процедуру синхронизации часов, находящихся в “покоящейся” и в “движущейся” системах отсчёта. В этой теории указанный эксперимент был призван доказать положение об относительности одновременных событий, фиксируемых в разных системах отсчёта. При постановке этого опыта (при расчётах) полагалось строго фиксированное положение систем отсчёта относительно друг друга (строгая параллельность их осей) без каких-либо последующих вращений.

Идеей этого эксперимента можно воспользоваться и в нашем случае с одним лишь дополнением, а именно: после синхронизации часов по Эйнштейну, “подвижную” систему отсчёта разворачивают на 180 градусов, вокруг её оси “оz”, а затем подсчитывают время рассинхронизации её часов. Вполне понятно то, что выполнение разворота приводит к появлению центробежного ускорения, которое не должно нарушить первоначально установленную синхронизацию часов системы. Как и понятно то, что появление этого ускорения выводит эксперимент за рамки условий применимости положений СТО. Однако, на практике, с целью получения бесценного фактического материала, описываемый опыт возможно провести при условии достаточно малой величины возникающего центробежного ускорения. То есть разворот системы необходимо сделать так, как это делалось во всех известных исторических опытах по обнаружению движения Земли, относительно “эфира”, где так же производился поворот измерительных устройств. Например: в опытах Майкельсона, Морли, Таунса и Сидерхольма и множестве других подобных экспериментах, которые вошли в историю физической науки в качестве “решающих опытов” по доказательству истинности положений СТО.

А последующий за ним ещё один разворот системы на 180 градусов, который вернёт систему в исходное положение, что позволит удостовериться в правильности постановки данного эксперимента. Конечно же этот вывод можно сделать только в случае восстановления первоначальной синхронизации часов.

Заметим, что для этой цели не подходит эксперимент Майкельсона, поскольку в нём, хотя и применяется разворот измерительной системы отсчёта, но используются только одни часы (один и тот же источник света). Эксперимент Таунса и Сидерхольма в полной мере решает поставленную выше проблему, но он планировался для решения другой задачи и полученные результаты измерений трактовались только в её рамках. В связи с чем, все результаты измерений, не соответствующие этой задаче (а существенные отклонения в измерениях фиксировались во всех случаях проведения этого эксперимента), трактовались не иначе как систематические ошибки измерения и не нашли должного отражения в статьях авторов опыта. Хотя, на наш взгляд, не представляет ни какого труда связать частоту биений, фиксируемую во время разворотов экспериментальной установки, с изменением фазы электромагнитных волн, излучённых мазерами, в месте их интерференции. Поэтому обработать фактический материал эксперимента Таунса и Сидерхольма в рамках предложенного теста, с целью подтверждения нашего вывода, не представляется возможным. Однако, подобный опыт выполнен и он описан в литературе (см.4).

7.Выводы

7.1. Ни экспериментально, ни теоретически не доказана реальность существования в природе принципа относительности Галилея-Эйнштейна. Более того, в формулировке принципа игнорируется процесс перехода тел между состояниями движения, то есть в нём скорость берётся как таковая, без причин её возникновения и изменения, что не соответствует законам движения тел.Поэтому существующую формулировку принципа следует рассматривать только как предложение к постановке задачи, цель которой выявить соотношение свойств у явлений, происходящих в покое и в движении.

7.2. В специальной теории относительности принцип представляет собой только математическую аксиому, суть которой заключается в требовании сохранения формы записи уравнений физических явлений, составленных для разных инерциальных систем отсчёта (ковариантность уравнений). Это и есть изначальная суть принципа, то есть та единственная причина, по которой принцип был введён в теоретическую физику. Причём, приписываемая ему физическая реальность, даже в рамках специальной теории относительности, находится в противоречии с наблюдаемыми явлениями природы. Таким образом, специальная теория относительности – это сугубо абстрактная, отвлечённая от реальности, математическая теория. Она представляет собой один из разделов математики, в котором изучают логические закономерности ковариантной формы записи уравнений физических явлений, составленных для разных начальных условий математических задач.

7.3. Выводы специальной теории относительности (её основные положения) находятся в полном противоречии с законами сопоставленной ей наблюдаемой физической реальностью. Иными словами, математика теории относительности не отражает собой реальные свойства природы.

7.4. Существует принципиальная возможность прямого экспериментального выбора между положениями ложности или истинности принципа относительности, состоящая в проверке независимости синхронизации часов от вращений системы отсчёта.

8.Послесловие.

Следует отметить, что именно создание специальной теории относительности представляет собой рассвет математического формализма в физике. С его приходом физика существенно изменилась, поскольку изменился метод поиска нового знания. На смену методу аналогии, построенному на поиске внутренних “механизмов”явлений(составляющих основу взаимосвязи даже между явлениями различных областей физики), пришёл метод математической гипотезы – математический феноменализм. Метод, в котором “механизм” природных явлений заменён на математический формализм, не вскрывающий внутренних процессов описываемых им явлений, и, как следствие, не выявляющий взаимосвязь даже между родственными явлениями природы.

Высшим достижением математической абстракции в современной теоретической физике является то, что природные явления различной физической природы описываются одним и тем же типом дифференциальных уравнений. Например, линейное гиперболическое дифференциальное уравнение в частных производных описывает не только малые поперечные колебания тонкой мембраны или струны, но и волновые процессы в сплошных средах (акустика, преимущественно линейная: звук в газах, жидкостях и твёрдых телах), волны на поверхности, волны Релея. Оно же используется в электромагнетизме (электродинамике) и при описании электромагнитных волн. И более того, оно же находит применение и при описании гравитационных волн.

При этом несомненно то, что физические особенности разных природных явлений (“механизмы” волн различной физической природы) выпадают из анализа, что существенно ограничивает их понимание (объём конкретных знаний) и взаимосвязь с другими явленьями. В связи с чем, физическая картина мира (миропонимание, мироощущение) представляется собранной из отдельных, не взаимосвязанных друг с другом, фрагментов, не имеющих переходных элементов между собой, что лишь ментально указывает на некую цельность её основы. Хотя всё физическое знание и строящаяся на нём футурологическое здание будущей физики указывают на единую основу природы, а, следовательно, взаимосвязь между всеми уровнями её организации и явлениями в различных областях физики.

Подавляющее большинство современных физиков придерживается второго метода исследований, считая первый архаизмом. Хотя, в соответствии с логикой поиска истины, эти методы должны дополнять друг друга. У метода математического феноменализма большие перспективы, как у метода “дальней разведки”, постановщика неожиданных гипотез и конкретного расчётчика числовых экспериментов. Тогда как у метода аналогий – объединяющая основа всей совокупности знаний о физической природе, которая достигается только через “механизмы” явлений. К тому же только через конкретные механизмы явлений осуществляется возможность использования научного знания в технике.

При анализе физических явлений с помощью математической логики надо помнить только об одном, что с помощью математического формализма можно получить любые, наперёд заданные “преобразования Лоренца”, даже если условия задачи будут являть собой образец явной физической несуразности. Как говорится, математика “стерпит всё”. Хочется привести одно из высказываний Эйнштейна, сделанное им по другому поводу, но хорошо подходящее к рассматриваемому случаю: “Существует поразительная возможность овладеть предметом математически, не поняв существа дела”.

Сегодняшний феноменализм теоретической физики собран из отдельных кусков разных математических теорий, не связанных друг с другом общей физической основой. Он гипертрофирует знание о природе в целом, а более всего тем, что его операторы не связаны с конкретными действиями или силами. В качестве примера можно привести разрозненность принципов специальной и общей теории относительности, квантовой механики, теории элементарных частиц и т.д. С одной стороны от таких теорий бесполезно требовать описания “механизма” физических явлений (поскольку это просто математика). Например, от специальной теории относительности, бесполезно требовать описания устройства “механизма” сокращения линейных размеров тел и промежутков времени (или изменении массы тела). Хотя без знания описания этих “процессов” невозможно целенаправленно управлять этими физическими атрибутами материальных тел, с целью их практического использования. Вся история развития техники показывает, что только “механизмы” физических явлений (правильно или нет, отражающие действительность) исправно работают в технике. А с другой стороны, невозможно увязать их в единое целое с другими характеристиками материи, известными из других областей современного знания о природе. Например, связать их с “механизмами” явлений квантовой механики, поскольку в ней самой таких представлений тоже нет. Хотя все прекрасно понимают, что целостность природы заключается в единстве её материальной основы, проявляющей себя через разные “механизмы” явлений. Только знание физических моделей “механизмов” явлений позволяет человеку составить цельное мировоззрение об окружающем его мире и включить природу в технические конструкции и, тем самым, заставить работать на себя.

Поэтому стоит внимательнее относиться к заявлениям, подобным высказыванию Льва Ландау 60-х годов прошедшего века о том, что: “Мощь современной науки такова, что сейчас мы можем понять даже то, чего не можем себе представить”.

Он говорит о “скудном” воображении экспериментатора, имеющему прямое отношение к природным явлениям, а не к физику-теоретику с очень богатым раскрепощённым математическим воображением, которое начинает работать только после слов: - “допустим, что ….”.

При этом теоретика, как математика, больше волнует непротиворечивость его постулируемых “допустим” с математическим формализмом и в меньшей степени сама возможность существования в природе этого самого допущения.

Литература

Рябов Ю.А. Движение небесных тел. М. 1977, стр.15.

Эйнштейн.А. К электродинамике движущихся тел. Собрание научных трудов. М.1965. Т.1. С.12.

Пуанкаре А. Избранные труды. Т.III (М.: Наука, 1974.). С. 562.

Глушко. В.П. и др. Несостоятельность специальной теории относительности Эйнштейна. Известия НАН РК, серия физико-математическая 2 (252), Алматы, 2. 2007.

Дата публикации: 4 февраля 2012 

© 1993 - 2025 glushko.us