Оптические эксперименты, проводимые Майкельсоном и Морли с 1902 по 1905 годы, показали отсутствие эфирного ветра. Точнее полученные результаты были значительно меньше по величине, что было истолковано как отрицательный результат. Впоследствии, в 20-е годы, было проведено ещё множество экспериментов, подтверждающих наличие эфирного ветра. Но тогда было уже поздно!
С эфиром можно было бы связать выделенную систему координат для отсчёта абсолютных скоростей света или иных физических объектов. В случае отсутствия эфира понятие абсолютных скоростей теряло смысл. Так начиналась та самая относительность!
Во множестве учебников подчёркивается решающая роль, которую сыграли в становлении СТО ранние результат экспериментов Майкельсона - Морли. А более поздние результаты там просто игнорируются.
Анри Пуанкаре, французский математик, физик и философ, в своих статьях 1904—1905 годов сформулировал универсальный Принцип относительности и пытался согласовать его с электродинамикой. Пуанкаре несколько опередил Лоренца в понимании ситуации. При этом он допускал не только возможность существования эфира, но и возможность движения со скоростью больше световой.
Ситуация совсем запуталась в противоречиях.
В 1905 году Эйнштейн опубликовал статью «К электродинамике движущихся тел» с изложением теории, в дальнейшем получившей название специальной теории относительности (СТО). Непосредственно термин «теория относительности» был позже предложен Максом Планком.
Эйнштейн упразднил эфир, а заодно и ограничил любые перемещения в природе скоростью света в вакууме. Из каких соображений это следует он объяснять не стал, а просто принял как бездоказательный факт — постулировал.
В своей теории Эйнштейн использовал некоторые идеи Пуанкаре и формулы Лоренца, но ссылки на них не привёл. То ли в спешке, то ли по рассеянности.
Нужно отметить, что в те смутные для теоретической физики времена, статья Эйнштейна существенной ясности не внесла, скорее даже наоборот. Но в течение нескольких лет ширилась и росла группа поддержки новой теории. Они активно и даже агрессивно пропагандировали и растолковывали широкой публике прелесть и важность новой гениальной теории и конце концов некоторые в это поверили.
Даже несмотря на то, что многие известные учёные того времени открыто выражали критическое отношение к теории относительности Эйнштейна.
Трудно было найти далёкого от физики обывателя, которому бы все уши не прожужжали про то, что теперь, оказывается, «всё относительно».
Противоречия специальной теории относительности
Президиум Академии наук СССР неоднократно принимал постановление, запрещающее критику теории относительности в науке, образовании и академических печатных изданиях. После этого находились лишь отдельные смельчаки, заявлявшие о несогласии с интерпретациями СТО. Сей факт, к сожалению, не украшает академическое руководство.
Почему именно теорию относительности так усердно защищает от критики официальная наука? Критикуют обычно то, что вызывает сомнения. Ведь никому же не придёт в голову критиковать молекулярно-кинетическую теорию или закон сохранения энергии.
С развитием Интернета критические материалы и сомнения в СТО стали появляться всё чаще.
Считается, что основой СТО являются 2 постулата:
Первый постулат - принцип относительности: «Все процессы природы протекают одинаково в любой инерциальной системе отсчета» (Инерциальной системой называется система движущаяся равномерно и прямолинейно.)
Второй постулат - «Скорость света в вакууме одинакова для всех инерциальных системах отсчета. Она не зависит ни от скорости источника, ни от скорости приемника светового сигнала».
Фактически в теории Эйнштейна присутствуют ещё 3 постулата, но они не конкретизируются, считаясь бесспорными и общепринятыми:
— Отсутствие среды распространение электромагнитных волн — эфира.
— Невозможность каких либо перемещений со скоростью, превышающей скорость света.
— Понятие одновременности не является абсолютным. События, одновременные в одной системе отсчёта, не являются, в общем случае, одновременными в другой системе отсчёта.
По определению: «Постулат в физике есть результат обобщения опытных фактов». Очевидно, что постулаты СТО обобщением фактов не являются, и были приняты без каких бы то ни было объяснений.
А не перепутал ли автор СТО постулаты с гипотезами или с предположениями?
Теория, в основу которой положены сомнительные или ложные постулаты, неизбежно будет приводить к неправильным выводам. Рассмотрим постулаты по порядку:
1. Принцип относительности в механике был сформулирован итальянским ученым Галилеем, проверен практикой и сомнений не вызывает. Соотношения между координатами и временем в инерциальных системах отсчёта движущихся относительно друг друга назывались преобразованиями Галилея.
Во времена Галилея физики имели дело с чисто механическими явлениями. Однако с развитием электродинамики оказалось, что уравнения Максвелла при применении этих преобразований к ним самим или к их решениям - меняли свой вид.
Чтобы принцип относительности выполнялся для электромагнетизма (а значит и для оптики) Хендрик Лоренц предложил другие соотношения между координатами и временем в инерциальных системах отсчёта движущихся относительно друг друга со скоростью v. (Преобразования Лоренца).
В учебниках обычно не сообщается каким образом получены преобразования Лоренца.
Лоренц не вывел свои преобразования на основе каких-то опытных данных. Он их подогнал методом подбора под условие инвариантности уравнений Максвелла. Это всего лишь формальный математический приём! Причём количественная составляющая безразмерного члена преобразования зависела только от скорости тела, которую, не имея причинной зависимости, можно было трактовать достаточно произвольно. Чем и воспользовался Эйнштейн.
А выполняется ли условие инвариантности для электромагнетизма?
Например, есть два одинаковых электрически заряженных тела. Когда они покоятся относительно некоторого наблюдателя, то будут отталкиваться друг от друга в соответствии с законом Кулона. А если они равномерно прямолинейно двигаются параллельно друг другу относительно наблюдателя. Тогда их надо рассматривать как токи, которые притягиваются в соответствии с законом Ампера и образовывают магнитные поля, которых не было в первом случае. Для зарядов ничего не изменилось, они по-прежнему покоятся относительно друг друга. А взаимодействие и их внешние поля, оказывается, будут зависеть от движения относительно наблюдателя.
О какой инвариантности можно тут говорить?
Зато преобразования Лоренца приводят к очень интересным следствиям: в движущейся системе отсчёта линейные масштабы должны сокращаться в направлении движения, на множитель, равный лоренцеву квадратному корню, а временной масштаб, наоборот, на такой же множитель должен растягиваться.
Если принцип относительности Галилея является результатом обобщения наблюдений и экспериментов, то опытная проверка принципа относительности Эйнштейна (преобразований Лоренца) весьма затруднительна, поскольку при реальных (нерелятивистских) скоростях величина v/c практически равна нулю, и преобразования Лоренца почти не отличаются от преобразований Галилея.
Поэтому экспериментальная проверка заменяется мысленными экспериментами. Самый известный из них назвали парадоксом близнецов. Один из двух близнецов отправляется в космос и разгоняется до скорости близкой к скорости света. Какое-то время он путешествует, и время на его корабле существенно замедляется. Потом он возвращается обратно сравнительно молодым и встречает своего брата-близнеца дряхлым старцем.
Многие задают вопрос: «Если всё относительно, то почему быстрее стареет