Эфир или физический вакуум? (стр. 2 из 3)
Теория светоносного эфира (СЭТ)
Альтернативная, корректная интерпретация опытов Майкельсона–Морли позволила построить теорию на следующих постулатах:
О существовании среды распространения взаимодействий (эфира, не увлекаемого движущимися телами) исвязанной с ней абсолютной системы отсчета; свет в указанной среде распространяется прямолинейно и изотропно со скоростью с=299792458±1,2м/с.
Об инвариантности скорости двустороннего распространения света в инерциальных системах отсчета. Из постулатов вытекают преобразования координат и времени для двух систем отсчета (OX1Y1Z1) и (OX2Y2Z2), движущихся относительно абсолютной системы с разными скоростями v1 и v2 (называемыми в дальнейшем абсолютными) (см. [3]):
| x2 = (x1 – u01t1)/γ; y2 = y1;z2 = z1;t2 = γ t1;u02 = –u01/γ2; |  | (1) |
Здесь u01 – относительная скорость системы (OX2Y2Z2), измеренная в (OX1Y1Z1), а u02 – скорость системы (OX1Y1Z1) относительно (OX2Y2Z2). Следует отметить, что u01 не равно u02, в отличие от СТО, в которой относительные скорости систем отсчета имеют одинаковую величину. Из формулы t2=γt1 вытекает зависимость скорости течения времени (темпа хода часов) от абсолютной скорости движения инерциальных систем. Системы, имеющие разные абсолютные скорости v1 и v2, не равноправны: темп хода часов выше в системе отсчета, имеющей меньшую абсолютную скорость.
Важным следствием приведенных преобразований является абсолютный характер понятия одновременности событий. События одновременные в одной инерциальной системе отсчета (dt1=0) будут одновременны в любой другой системе (dt2=0), что принципиально отличается от СТО. Соответственно сокращение размеров тел, вытекающее из преобразований (1), является отражением сближения атомов и молекул, составляющих тела вдоль направления движения. В СТО сокращение размеров тел имеет совершенно иной характер, а именно, является следствием неодновременности событий (события, произошедшие одновременно в одной системе отсчета, в другой инерциальной системе отсчета одновременными не являются).
Закон преобразования энергии (E) и импульса (p) при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую, согласно СЭТ, имеет вид:
px2 = γpx1, py2 = py1, pz2 = pz1, E2 = (E1 – u01px1)/γ.
Связь энергии и импульса в инерциальной системе отсчета, имеющей абсолютную скорость v0, определяется соотношением:
(1 – v02/c2)E2/c2 + 2(v0/c)pxE/c – p2 = m2c2.
При v0/c<<1 формула переходит в известное выражение СТО [6]:
E2/c2 – p2 = m2c2.
Пространство и время оказываются взаимосвязанными, однако по иным, чем в СТО, законам. Метрику пространства-времени в инерциальной системе отсчета определяют коэффициенты инвариантной квадратичной формы:
ds2 = c2dt2 – (1 – v02/c2)dx2 – 2v0dtdx – dy2 – dz2.
Важным следствием такой метрики является анизотропия пространства инерциальных систем. Из такой анизотропии вытекают нарушение закона сохранения момента импульса (отметим, что отклонение от закона сохранения момента для систем отсчета, абсолютная скорость которых мала v0/c<<1, имеет порядок uv0/c2, где u относительная скорость вращательного движения), а также зависимость скорости света от направления (α') распространения волны:
с'(α') = с[1 + (v0/c)·сosα']–1.
Данная зависимость (первые упоминания, о которой можно найти в постулатах С.Маринова [7]) поясняет ранее высказанную мысль о неприменимости закона сложения скоростей классической механики для определения скорости Земли (относительно эфира) в опытах Майкельсона–Морли. Из формулы следует, что скорость света в инерциальной системе отсчета может превышать с и при α'=π и абсолютной скорости системы отсчета v0, близкой к c, скорость c' стремится к бесконечности. Поэтому, на космическом корабле, абсолютная скорость которого близка к c(v0→c), смогут наблюдать историю жизни звезды, вплоть до ее гибели, за относительно небольшой промежуток времени полета космонавтов (предполагается, что корабль летит в направлении звезды, и на корабле имеются приборы, позволяющие вести наблюдения звезды в спектре, ставшем из за эффекта Доплера сверхжестким гамма-излучением). Однако космонавты не смогут поделиться этой информацией с земными наблюдателями: за время наблюдения эволюции звезды Солнечная система погибнет. Звезда во время своей жизни непрерывно излучает свет, поэтому даже после её гибели в пространстве остается информация о звезде в виде светового потока протяженностью равной времени жизни звезды, умноженной на скорость света с. Корабль, движущийся навстречу этому потоку, способен собрать всю информацию о звезде за относительно небольшой отрезок времени, в силу закона замедления времени на корабле.
Асимптотика преобразований (1):
Преобразования (1) переходят в классические преобразования Галилея–Ньютона при малых относительных скоростях частиц (u01/c<<1) в лабораторной системе отсчета, имеющей малую абсолютную скорость (v1/c<<1).
Преобразования (1), примененные к частицам, абсолютная скорость которых (v2) близка к c, переходят в преобразования Лоренца СТО [6], если мала абсолютная скорость лабораторной (земной) системы отсчета (v1/c<<1).
Преобразования (1) теряют смысл при v≥c, что имеет простое физическое объяснение: материя, состоящая из частиц, связанных силами электромагнитного взаимодействия, не может существовать при скоростях, превышающих скорость распространения взаимодействия (частицы материи распадутся, если v≥c, поскольку при этом условии волна взаимодействия между элементами, составляющими частицы, не успевает за движением этих элементов).
Таким образом, СЭТ представляет собой более общую, чем СТО, механику и позволяет установить границы применимости последней.
Экспериментальное обоснование концепции эфира
Явление анизотропии скорости распространения света в движущихся системах отсчета позволяет экспериментально установить факт движения инерциальной системы отсчета относительно абсолютной. Однако существуют проблемы и закономерности (доказательство которых дано в [3]), ограничивающие выбор измерительных методик:
Невозможность определения абсолютной скорости объекта интерференционнымиметодами (на оптических линиях, неподвижных в лабораторной системе координат).
Проблема синхронизации часов, разнесенных в пространстве, без предварительного знания величины и направления абсолютной скорости системы отсчета.
Опыты С.Маринова
Серия экспериментов по определению абсолютной скорости Земли, отвечающих вышеуказанным закономерностям, впервые была выполнена Стефаном Мариновым (Австрия). В 1984г. он поставил эксперимент [7], являющийся развитием опыта Физо с зубчатым колесом по измерению скорости света. Измерялась разность световых скоростей в двух противоположных направлениях (рис.1).
Рис. 1. Схема опыта С.Маринова
Свет от лазера разделялся на два луча 1 и 3 (процесс разделения на рисунке не показан) и проходил путь в противоположных направлениях между двумя синхронно вращающимися дисками. Диски с отверстиями по периферии, жестко закрепленные на общей оси, выполняли роль синхронизированных затворов, формирующих импульсы света, проходящие к фотодетекторам 2, 4. Абсолютная скорость Земли определялась по формуле:
где ∆I1, ∆I2 – разность токов, регистрируемых в детекторе тока 5 при двух различных частотах вращения оси N1 и N2. Проблема синхронизации затворов решена применением жесткой, механической связи между дисками посредствам вала. Значение абсолютной скорости Земли, определенное в эксперименте, составило 362±40км/с [7]. Вариант эксперимента на связанных зеркалах, выполненный тем же автором [8], дал близкий результат.
Описанный опыт Маринова не мог быть выполнен до появления лазерной технологии, позволяющей получать достаточно узкий пучок света. Так, несмотря на то, что идея подобного опыта была предложена еще Майкельсоном и Морли, осуществить его во времена становления СТО было невозможно.
Интерференционный способ определения абсолютных скоростей
Альтернативный способ измерения абсолютных скоростей непосредственно вытекает из закона преобразования (1): t2=γt1, по которому относительное замедление времени в двух инерциальных системах зависит от их абсолютных скоростей v1, v2. Рассмотрим двое часов, одни из которых движутся вдоль вектора абсолютной скорости Земли, а вторые в противоположном направлении, соответственно абсолютная скорость одних будет больше абсолютной скорости Земли, а других меньше. Следствием такого движения, как видно из (1), станет замедление темпа хода одних часов и ускорение темпа других по сравнению с часами, неподвижными относительно Земли. Роль часов в описанной ниже идее эксперимента [10] выполняют линии задержки светового сигнала, движущиеся в противоположных направлениях относительно земной системы (рис.2).
