http://subscribe.ru/group/klub-lyubitelej-kosmosa/12143182/

 

Как астрофизика пришла к релятивизму

В Subscribe недавно были размещены две статьи: статья А.А. Логунова (http://subscribe.ru/group/klub-lyubitelej-kosmosa/12133338/) с критикой ОТО Эйнштейна и статья В.И. Гинзбурга (http://subscribe.ru/group/klub-lyubitelej-kosmosa/12140536/), направленная в защиту Эйнштейна. Какой вывод можно сделать из статьи, В.И. Гинзбурга,  сопоставившего теории Эйнштейна  и Логунова?   Вывод такой: какая  из этих двух теорий окажется верной, зависит от свойств реального физического пространства.  Если наблюдения покажут, что пространство криволинейное, то прав Эйнштейн. Если же пространство окажется плоским, то прав Логунов.

Наблюдения показали, что пространство плоское. Об этом свидетельствует, прежде всего то, что при солнечных затмениях 1919 и 1922 годов искривление пространства не подтвердилось, несмотря на то, что научную общественность убедили в обратном (http://subscribe.ru/group/klub-lyubitelej-kosmosa/12112610/).  Во-вторых об этом свидетельствуют два масштабных исследования микроволнового фона. В 1998 году в Чили наземный телескоп Cosmic Background Imager позволил получить подробную картину распределения микроволнового фона, и в начале 2000 года было сделано сообщение о получении доказательства того, что Вселенная является плоской. Затем в 2000-20014 годах  был проведен  Слоановский цифровой небесный обзор. У него были широкие задачи. В частности было получено  подтверждение, что пространство Вселенной плоское. Отсюда следует вывод, что согласно Гинзбургу, теория Логунова заслуживает большего доверия.

Какой практический вывод из этого должен быть сделан для астрофизики? Очевидно такой: если теория Логунова верна, то чёрных дыр во Вселенной нет, ибо теория Логунова налагает запрет на их существование. Однако немедленно может возникнуть следующий вопрос: а есть ли уверенность, что теория Логунова верна? Поскольку обе теории и Эйнштейна и Логунова релятивистские, для полной уверенности следует вернуться к истокам релятивизма, то есть к 19-му столетию и проследить за развитием физики вплоть до создания специальной теории относительности. Далее я буду использовать сведения из работы Н.К. Носкова «Явление запаздывания потенциала» (http://n-t.ru/tp/ng/yzp.htm).

Начиная с Декарта и Ньютона, до начала 20-го века в физике утвердилась точка зрения, что взаимодействия между телами передаются через среду (эфир), находящуюся между ними. Эта среда имеет все свойства материи. Потенциал взаимодействия между телами передаётся с конечной скоростью, зависящей от свойств передающей среды и от механизма, с помощью которого это взаимодействие происходит. Однако дальше констатации этого факта исследователи не шли.

Первым о последствиях существования конечной скорости взаимодействия задумался К.Ф. Гаусс. В 1835 г. он вывел закон динамики электромагнитного взаимодействия частица – частица, зависящий от относительной скорости взаимодействующих частиц. Рассуждения Гаусса сводились к следующему. 

 Если скорость распространения потенциала взаимодействия конечна, то к движущемуся телу он приходит с некоторым запозданием по сравнению с взаимодействием для неподвижных тел. Это происходит потому, что с момента начала движения потенциала от первого тела, второе тело успело переместиться в другую точку. Чем больше абсолютная скорость между телами, тем больше запаздывание потенциала. При достижении скорости, равной скорости взаимодействия, происходит полное запаздывание (потенциал от первого тела не может достичь второго) и взаимодействие тел отсутствует, его сила равна нулю.

В электромагнитном поле скорость взаимодействия равна скорости света c. Поэтому если скорость v между телами по соединяющей их линии равна скорости c, сила взаимодействия тел исчезает. В уравнение Гаусса входил коэффициент запаздывания потенциала пропорциональный (v/c)2.

Гаусс пришел к выводу о том, что закон взаимодействия от скорости должен зависеть от его механизма. Но поскольку его невозможно пока выявить, то проверку эвристически найденных законов нужно обеспечивать наблюдениями, экспериментами и эмпирическими законами.

Выведенный Гауссом закон был не совсем точен, поскольку он не учёл, что взаимодействующие частицы могут двигаться по отношению друг к другу с ускорением (в этом случае возникает излучение).

Гаусс умер, не успев опубликовать своего открытия. Но он успел послать письмо в Лейпциг своему младшему коллеге и другу Веберу. В письме Гаусс изложил физические соображения, приведшие к выводу уравнения.

Вебер уточнил закон Гаусса и опубликовал его в 1846 г. Однако он не счёл нужным излагать физические соображения, приводящие к выводу уравнения, а опубликовал только математический формализм. Это было серьёзным просчётом.  Идея Гаусса не была понята. Два ведущих физика того времени  (Гельмгольц и Максвелл)   восприняли формализм Вебера превратно. Не как закон распространения взаимодействия зарядов с конечной скоростью, а напротив, как дальнодействие, т.е. мгновенное распространение взаимодействия на бесконечное расстояние. Более того, Гельмгольц усмотрел в предложенном законе нарушение закона сохранения энергии. Он выступил с резкой критикой. Это надолго задержало распространение правильной физической идеи.

Однако еще более негативную роль в отвержении законов запаздывания потенциала сыграл, еще один знаменитый и влиятельный ученый – физик Г. Лоренц.  В 1892 г. при выводе закона электродинамики частица-поле он потерял (v/c)2, то есть потерял запаздывающий потенциал. Ели бы не был потерян запаздывающий потенциал, он бы уменьшал силу взаимодействия сообразно отношению (v/c)2.

Первым заметил аномальные отклонения от закона классической механики в движении электронов в поперечном магнитном поле Дж.Дж. Томсон. Это произошло в 1881 г. Свои наблюдения он соотносил с законами классической механики, а применить электродинамику у него и в мысли не приходило, по причине того, что соображения Гаусса ему были неизвестны, закон Вебера был непонятным формализмом, а до электронной теории Лоренца оставалось еще 11 лет. Он пришел к выводу как бы лежащему на поверхности: с ростом скорости электронов растет их масса.

Когда в 1902-1903 гг. Кауфман повторил эксперименты Дж.Дж. Томсона, он уже не задумывался о причинах аномальных отклонений в движении электронов. Его задачей было подтверждение эмпирического закона, найденного Томсоном. И здесь произошло удивительное совпадение: закон предполагаемого изменения массы электрона приблизительно совпал с множителем Лоренца, который тот применил как гипотезу сокращения продольных линейных размеров для объяснения «нулевых» экспериментов Майкельсона – Морли. Совпадение было не точным. Сам Лоренц отмечал, что при v > 0,85 с  расхождение множителя Лоренца с множителем запаздывающего потенциала становится тем больше, чем больше  v. При приближении скорости   к скорости света, множитель Лоренца стремится к бесконечности, а запаздывающий потенциал принимает конечное значение. Формула для вычисления запаздывающего потенциала Н.К. Носковым приводится. 

 Совпадение закона предполагаемого увеличения массы электрона с множителем Лоренца сыграло решающую роль во введении общего принципа относительности.  В 1904 году в статье «Электромагнитные явления в системе, движущейся с любой скоростью, меньшей скорости света» Лоренц приводит все результаты экспериментов Кауфмана и показывает хорошее их согласие с гипотезой об увеличении массы электрона при применении множителя, носящего его имя. В этой же статье он окончательно сформировал идею общего принципа относительности. Таким образом, в 1904 году формирование и обоснование общего принципа относительности завершилось.

Получается, что, по сути, Эйнштейн в своей работе не совершал процедуры введения общего принципа относительности. Он постулировал его как некий факт и в явном виде задекларировал пустое пространство. А поскольку последствия этого некоего факта были ужасны:  рушились все инварианты классической механики; появлялись чудовищные монстры в виде эквивалентности массы и энергии; искусственного симбиоза пространства и времени, которое к тому же еще искривлялось, эффекта близнецов и т.д., работа Эйнштейна сразу попала в центр внимания.

Лишённое эфира, а тем самым лишённое физического смысла пространство уже без долгих раздумий было перенесено Эйнштейном в ОТО. Теперь становится понятным, почему у всех авторов, модифицирующих ОТО (А.А. Логунов,  Д.Е. Бурланков  и ряд других), Вселенная либо пульсирует, либо расширяется. Потому что все такие Вселенные лишены эфира. Интуитивное введение Эйнштейном в уравнения ОТО космологической постоянной не было лишено прикладного смысла. Хотя физического смысла оно было лишено.

С 1977 по 2006 гг. в лабораториях различных стран  мира (США, Болгария, СССР, Германия, Австралия) была осуществлена целая серия различных экспериментов по измерению однонаправленной скорости света. В статье «Хронология наблюдений эфира» (http://www.astrogalaxy.ru/835.html) перечислены эксперименты, в которых было обнаружено движение Солнечной системы относительно эфира. В большинстве случаев зафиксированная скорость  равна 200-400 км/с. А скорость Местной группы галактик  относительно реликтового излучения, измеренная НАСА, равнялась ~600 км/с.

Таким образом, есть все основания в модель Вселенной вернуть эфир.