Путенихин П.В.
m55@mail.ru

Аннотация
Специальная теория относительности основана, в частности, на постулате об инвариантности скорости света, который не поддаётся логическому описанию и противоречит здравому смыслу. Здравый смысл и логика не позволяют даже просто описать механику этого основания теории, главного, краеугольного камня теории - второго постулата. Реализация второго постулата специальной теории относительности не имеет даже схематического описания: как же всё это происходит.

Введение

На главной странице одного из сайтов в интернете есть надпись: В мире живет лишь около сотни человек, понявших теорию относительности. Теория настолько сложна, что понять её дано далеко не каждому. С другой стороны, есть высказывания, что теория относительности – одна из красивейших физических теорий. Видимо, всё это так. Но есть в этой теории тонкость. Математический аппарат её, хотя и сложный, но хотя бы в общих чертах все-таки доступен для понимания. Постулаты, исходные предположения теории, хотя и оригинальные, но логически обоснованы и не противоречат здравому смыслу. Выводы теории, хотя и сопровождаются часто словом «парадокс», тем не менее, прекрасно уживаются со здравым смыслом и логикой. Тонкость состоит в недоступности логическому обоснованию главного, краеугольного камня теории. Здравый смысл и логика не позволяют даже просто описать механику этого основания теории, механику второго постулата. Ни «парадокс близнецов», ни магические преобразования Лоренца, ни «принцип относительности», ни плохо понимаемая многими «относительность одновременности» не противоречат логике и здравому смыслу и при некоторых усилиях доступны пониманию. Но механизм, механика, реализация второго постулата специальной теории относительности не имеют даже схематического описания. В основополагающей работе Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел» (1905 год) этот постулат (принцип) сформулирован следующим образом:

«2. Каждый луч света движется в «покоящейся» системе с определенной скоростью V, независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом»

Вроде бы, всё просто и ясно. Но стоит лишь задуматься над тем, как «работает» этот постулат, и ясность исчезает. Известно, что теория относительности изобилует парадоксами. Рассмотрим некоторые из них, насколько они парадоксальны, не скрыт ли в них ответ на загадку механизма инвариантности скорости света из второго постулата специальной теории относительности.

Глава 4. Великая Тайна

Выходит, что специальная теория относительности – это стройная, законченная система, в которой нет никаких вопросов, требующих решения, рассмотрения, осмысления? Нет, это не так. По меньшей мере одно белое пятно в ней всё-таки есть. Здравый смысл и элементарная логика не могут принять базовый принцип специальной теории относительности, являющийся причиной возникновения всех следствий СТО (преобразований Лоренца, относительности одновременности). Ни сама СТО, ни физики, ни математики не дают никакого описания механизма действия второго принципа (постулата) СТО. Каким образом происходит явление, что скорость света не зависит от скорости источника? Проявления принципа логичны, а сам принцип – нет.

Возвратимся к платформе Майкельсона (рис.8). Разгоним её. Она либо сокращается, либо не сокращается. Это зависит только от стороннего наблюдателя, поскольку именно для него она изменяет свои размеры. Но мы не обращаемся к мнению стороннего наблюдателя. Мы испытали ускорение при разгоне и точно знаем, что скорость платформы изменилась. Опыт Майкельсона не показал никакого изменения интерференционной картины. Платформа сократилась? Внешнего наблюдателя нет, опыт Майкельсона – есть. Для кого сократилась платформа? Абсолютно? Но это неприемлемо для СТО. Для самой платформы никакого реального сокращения быть не может. Вне зависимости от движения она не может сокращаться. Но интерференционная-то картина не изменилась! Скорость света при движении платформы осталась прежней.

Почему скорость света константа, представить достаточно просто. Например, это свойство материи (аналога эфира), то есть той первоосновы, которая формирует всё сущее: вещество, физический вакуум, поля и прочее. Эта первооснова может обладать некоторой инерцией при передаче своих деформаций, проявляющихся как движение материи, излучений, полей. Такое объяснение прекрасно согласуется со вторым постулатом СТО: испущенный фотон в дальнейшем взаимодействует только со средой, которая не даёт ему разогнаться выше скорости света. Но это не объясняет постоянства скорости в общем случае, во всех ИСО. Если платформа движется, то для неизменности скорости света в ней платформа должна сократиться абсолютно.



Примем некоторое состояние платформы за исходное и будем считать его состоянием покоя, отсутствия движения платформы (рис.8), то есть v=0. Вдоль этой платформы со скоростью света движется фотон, изображенный на рисунке зеленым бейсбольным мячом. Длина платформы для наблюдателей, находящихся на ней равна L. Время на пролёт платформы фотоном равно L/c. Никаких внешних наблюдателей нет, и извне некому делать заключения о размерах платформы и темпе хода часов на ней.

Теперь мы разгоняем платформу до скорости v. О том, что скорость платформы увеличивается, мы можем объективно судить по ускорению. По формулам Ньютона и длительности воздействия ускоряющей силы мы можем сделать оценку скорости движения платформы. Точное значение этой скорости нас не интересует, но мы можем её измерить по скорости удаления оставленного за пределами платформы маяка. Проводим повторно опыт с пролетом фотона через платформу. Время этого пролета по-прежнему равно L/c. Но фотон ничем не связан с платформой, поэтому следовало ожидать, что время его полёта должно возрасти:



На основании этого вывода и формулы t=L/c мы приходим к заключению, что, либо скорость света тоже возросла на величину v, либо длина платформы уменьшилась до L` и разница в длинах платформы до и после разгона «съела» недостающее время на пролёт фотона. Мы можем при этом сделать более широкое предположение: не только уменьшилась длина платформы, но и время на платформе тоже замедлилось:



Эти допущения не предполагают наличия внешних наблюдателей, то есть на платформе явным образом фиксируются абсолютные сокращение её длины и замедление темпа хода времени. Это неизбежно, поскольку нам точно известно, что скорость платформы возросла. Но при этом у нас нет никакой возможности определить ни сокращение длины платформы, ни замедление темпа хода времени, поскольку сокращаются в такой же мере все эталонные линейки на платформе и замедляют темп хода все эталонные часы на ней.

Такое объяснение инвариантности скорости света вполне подошло бы, если бы не было внешних наблюдателей, которые не подвергали свою платформу разгону. С одной стороны, они тоже зафиксировали бы изменение длины рассматриваемой платформы до L`, а темп хода времени до t`. Но с другой стороны все эти же изменения длин и времён должны произойти и у сторонних наблюдателей, поскольку принцип относительности позволяет рассматривать движущимися их, а покоящейся рассматриваемую платформу. В противном случае для движущейся платформы время на неподвижной будет ускоренным, а отрезки удлиненными.

Отсюда неизбежно следует вывод: разогнанная платформа не может изменить свою длину абсолютно. Это противоречит предыдущему выводу.

Еще раз рассмотрим уравнения (11) и (12) как результаты наблюдения со стороны внешней, условно неподвижной платформы. В этом случае всё прекрасно сходится и согласуется с принципом относительности. Эти два уравнения относятся к стороннему наблюдателю, на какой бы платформе он ни находился. Скорость v при этом – это скорость относительного движения двух платформ. Каждый из наблюдателей видит, что движущаяся мимо него платформа сокращается, а темп времени на ней замедляется. Однако, в этом случае вновь возникает вопрос об инвариантности скорости света: как получилось, что после явного, экспериментально зафиксированного увеличения скорости платформы время пролёта фотона через неё осталось таким же, как и до разгона? Мы больше не можем делать предположений об абсолютном сокращении длины платформы и замедлении темпа хода часов на ней. Относительное же сокращение имеет смысл только для стороннего наблюдателя, для наблюдателей же на самой платформе никаких «относительно самих себя» быть не может. Но при её движении она убегает от света, поэтому свет должен двигаться быстрее! Причём только для наблюдателей на этой платформе, поскольку для всех остальных он движется с той же скоростью, что и до разгона.

И что же у нас получилось? Получилось, что платформа не может сокращаться, но и не сокращаться она не может тоже. То есть, объяснить постоянство скорости света в неподвижной/движущейся платформе не удалось.

В этом и состоит Великая Тайна Специальной Теории Относительности: механизм сохранения скорости света в неподвижной/движущейся ИСО невозможно описать логически, без противоречия со здравым смыслом. Такой механизм в СТО отсутствует: не ясны не только причина, но даже само элементарное внешнее описание, как скорость света умудряется при разгоне системы остаться неизменной? Как описать инвариантность скорости света? КАК это выглядит? Такой вот простенький вопрос: КАК? Объяснение из разряда «вследствие искривления пространства-времени» ничего не объясняет, а напрашивается на бритву Оккама и «нуки-туки» Фейнмана.

Глава 5. Теория относительности против квантовой механики

Помимо Великой Тайны, у СТО есть и другой спорный вопрос – конфликт с квантовой механикой. Причём конфликт тоже является логически необъяснимым и не вписывающимся в рамки здравого смысла.

При обсуждении явления запутанности частиц в квантовой механике и мгновенности коллапса волновой функции всегда подчеркивается отсутствие противоречия между квантовой механикой и специальной теорией относительности. Однако явление запутанности, тем не менее, позволяет в принципе организовать проведение эксперимента, который явным образом может показать, что движущиеся друг относительно друга часы идут синхронно (рис.9). Это означает, что утверждение СТО о том, что движущиеся часы отстают, - ошибочно [2]. Есть веские основания полагать, что между квантовой теорией и специальной теорией относительности существует неустранимое противоречие, касающееся скорости передачи взаимодействия и квантовой нелокальности. Положение квантовой теории о мгновенности коллапса вектора состояния противоречит постулату СТО об ограниченности скорости передачи взаимодействия, поскольку существует способ использовать коллапс для формирования сигнала синхронизации, являющегося фактически информационным сигналом, мгновенно распространяющимся в пространстве. Отсюда следует вывод, что одна из теорий – квантовая или специальная теория относительности, либо обе теории требуют пересмотра в вопросе о скорости передачи взаимодействия. Для квантовой теории – это отказа от квантовой корреляции запутанных частиц (нелокальности) с мгновенностью коллапса волновой функции на любом расстоянии, для СТО – это предельность скорости передачи взаимодействия.
Сущность квантовой синхронизации [2] состоит в следующем.



Две запутанные частицы (фотоны) мгновенно получают собственные состояния при коллапсе общей волновой функции – это положение квантовой механики. Поскольку существует, по крайней мере, одна ИСО, в которой каждый из фотонов получает своё состояние в пределах измерительного устройства (мишени), нет никаких разумных оснований утверждать, что существуют другие ИСО, в которых эти состояния фотоны получили вне измерительных устройств. Отсюда неизбежный вывод, что срабатывание двух измерителей происходит одновременно с точки зрения любых ИСО, поскольку для любой ИСО оба измерителя (мишени на рис.9) сработали одновременно вследствие коллапса волновой функции. В частности это означает, что собственный измеритель неподвижной ИСО сработал абсолютно одновременно с измерителем в движущейся ИСО, поскольку квантовые запутанные частицы (фотоны) в момент коллапса находились в пределах измерительных устройств, а коллапс происходит мгновенно. Использование сигнатур (последовательностей сигналов измерителей) позволяет впоследствии показать синхронность хода часов (часы Т1 и Т2).

05.05.2010