Введение

В предыдущих главах значительная часть критики теории относительности базировалась на так называемых мысленных экспериментах. Сделаем одно тривиальное замечание, чтобы у какого-нибудь "доброжелателя" случайно не возник абсурдный вопрос о технической осуществимости и экспериментальной точности мысленных экспериментов. Общепринято со времен Галилея, что конструкция мысленного эксперимента использует понятия и правила некоторой критикуемой теории и демонстрирует их внутреннюю противоречивость. В результате оказывается, что вовсе нет величины, которую можно сопоставить с экспериментом. Логическое противоречие ставит финальную точку в развитии любой теории. Тем не менее для полноты картины рассмотрение теории относительности будет продолжено с экспериментальной точки зрения.

В этой главе мы будем анализировать реальные эксперименты и покажем ошибочность интерпретации этих опытов теорией относительности. Для инициации процесса размышления над релятивистскими экспериментами рассмотрим идеи, которые могли бы "почти не конфликтовать" с СТО (но потом постепенно мы дойдем и до критики).

Введение Главы 3 начнем с главного для теории относительности вопроса: постоянна ли скорость света? Казалось бы ответ на этот вопрос уже был дан в опыте Майкельсона-Морли по изучению влияния движения Земли на скорость света (напомним также аналогичные оптические эксперименты Морли, Кеннеди-Торндайка, венский эксперимент Джуса и другие [7,61,83]). Заметим, что были попытки скорректировать СТО [79,97,116] и возродить Лоренцовскую теорию эфира [1,42,64,95,108,119].

Однако, термин "постоянный" означает независимость от времени, пространственных координат, направления распространения света и, наконец, от свойств самого света. Необходимо некоторое усилие, чтобы дать непредвзятый ответ на вопрос: что же могло быть определено в интерферометре Майкельсона? Отметим, что никакая скорость в опыте Майкельсона не меряется вовсе, а измеряется разность фаз лучей (а о скорости мы можем судить лишь косвенно). Напомним, что два световых луча двигались во взаимно перпендикулярных направлениях. Заметим, однако, следующее. Чтобы избежать синхронизации временных интервалов в различных точках, оба световых луча двигались по замкнутым траекториям (в двух взаимно перпендикулярных направлениях). Следовательно, фактически мы имеем дело только с некоторой "средней" для противоположных направлений скоростью света.

Учитывая вышесказанное, казалось бы, результат эксперимента Майкельсона может быть сформулирован следующим образом: средняя скорость света фиксированной частоты для двух противоположных направлений в некоторой системе отсчета не зависит от движения этой системы. По крайней мере два вопроса возникают в связи с результатом Майкельсона-Морли:
(1)  Постоянна ли скорость света независимо от направления его распространения ${\bf k}_1 = {\bf k}/k$ или она анизотропна: $c = c({\bf k}_1)$? Этот вопрос можно несколько расширить: зависит или нет скорость света от пространственных координат ${\bf r}$ и времени $t$? Однако, подобные вопросы с точки зрения теории относительности находятся за пределами современных теоретических и практических возможностей, поскольку затрагивают проблему структуры пространства как такового. Здесь эти вопросы не будут обсуждаться, поскольку их экспериментальная проверка с точки зрения СТО требует "базовой системы", обладающей неэлектромагнитной природой для измерения расстояний и синхронизации времени.
(2)  Существует более практический вопрос: зависит ли скорость света в вакууме от характеристик самого света? В частности, возможна зависимость от частоты $\omega$, т.е. $c = c(\omega)$.

Физический (философский) смысл постоянства скорости света (из учебников по СТО) следующий. Пусть свет способен распространяться в вакууме без промежуточной среды. Поскольку система отсчета не может быть твердо "привязана" к пустоте, то безразлично, с какой скоростью относительно вакуума движется наша система. Следовательно, скорость света по отношению к нашей системе должна быть независима от движения системы. (Хотя почему-то другие частицы могут двигаться в вакууме с самыми различными скоростями!) Однако, возникают следующие вопросы: 1) Изменяются ли свойства вакуума, когда в него вносятся частицы (фотоны)? 2) каков механизм распространения электромагнитных колебаний в вакууме? Частные гипотезы для ответа на эти вопросы будут представлены в Приложениях.

Что же в действительности могло быть определено в существующих экспериментах будет подробно проанализировано в данной главе. В результате будет дана подробная критика релятивистской интерпретации ряда известных экспериментов и наблюдательных данных, неадекватно отнесенных в пользу СТО и ОТО (чтобы не раздражать релятивистов, мы не будем рассматривать те опыты, которые явно противоречили теории относительности и обычно игнорируются апологетами ТО). Единственная казалось бы "работающая часть" СТО - динамика - будет подробно рассмотрена в следующей Главе 4.