Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Физика
Размещена 28.06.2019.
Просмотров - 357

О существовании эфира

Стёпочкин Евгений Анатольевич

ФГУП "Росморпорт"

Ведущий специалист

Аннотация:
В статье изложена нетрадиционная интерпретация опыта Морли-Майкельсона.


Abstract:
The article describes the alternative interpretation of the Morley-Michelson experiment.


Ключевые слова:
специальная теория относительности; эксперимент Морли - Майкельсона

Keywords:
special theory of relativity; Morley-Michelson experiment


УДК 530.12

Введение
Кажется, уже более ста лет известно, что эфир, как его понимали с 16го по 19й век, не существует. Тем не менее, он упомянут в заголовке этой статьи. Вспомним – крушение теории существования эфира началось с попыток обнаружить его физическое присутствие. Результаты опыта Морли-Майкельсона, как известно, не обнаружили отклонения луча света «эфирным ветром». Впоследствии Лоренц попытался объяснить отрицательный результат опыта предположением, что плечи интерферометра сокращаются в направлении движения. Позже Пуанкаре ввел эти обоснования в оборот под именем преобразований Лоренца. И эти же преобразования легли в основу специальной теории относительности. Другими словами, СТО базируется, по большому счету, на попытке объяснения неудачи с обнаружением эфира и на двух постулатах – инвариантности законов в разных системах отсчета и постоянства скорости света – напрямую вытекающих из уравнений Максвелла. В итоге имеем сто последних лет в попытках представить себе и объяснить «релятивистские» эффекты. 

Из них самый впечатляющий, без сомнения, замедление времени в движущейся системе отсчета. Отказавшись от использования грандиозного математического аппарата, зададим предельно простой вопрос: как можно замедлить или ускорить то, чего нет? Именно - время. Как известно, время не существует как материальная категория. Это всего лишь атрибут изменчивости материи. Другими словами, согласно СТО, изменчивость материи меняется в инерциальной системе на релятивистских скоростях. При этом помним, что движущаяся инерциальная система отличается от неподвижной чуть меньше, чем никак. Особенно, если нет неподвижного наблюдателя... И вот нам уже шлет привет кот Шредингера. Остановимся здесь и не будем сваливаться в штопор необъяснимых парадоксов СТО.

Инвариантность скорости света в эксперименте Морли-Майкельсона
Лучше попробуем вернуться к началу – что все-таки получили Морли и Майкельсон в своих опытах почти полтора века назад? В качестве исходных условий примем, то, что нам известно - эфир не существует, и свет будет распространяться в пустом пространстве. А также внимательно интерпретируем принцип инвариантности скорости света. В то же время помним, что скорость света не зависит от скорости его источника. Другими словами, свет, распространяясь всегда с постоянной скоростью, никак не наследует скорость источника. То есть, свет не принадлежит системе отсчета источника. Следовательно, нужно уточнить постулат – скорость света инварианта ДЛЯ (не во!) всех систем отсчета. Инвариантность для всех означает отсутствие принадлежности к какой-либо из систем отсчета.
Поэтому, луч света распространялся не в системе отсчета интерферометра Морли-Майкельсона, а в мгновенной системе отсчета, которую можно связать с точкой в которой возникло излучение, и в которой скорость света постоянна. Далее интерферометр и свет движутся независимо друг от друга, каждый со своей скоростью.
На приведенном ниже рисунке 1 изображены четыре положения зеркал интерферометра Морли-Майкельсона, обозначенные четырьмя цветами: синий в момент первого отражения полупрозрачным зеркалом, зеленый – в момент отражения верхним зеркалом (перпендикулярно направлению движения), оранжевый – в момент отражения правым зеркалом (в направлении движения) и фиолетовый – в момент второго отражения полупрозрачным зеркалом. Синим цветом показаны лучи в прямом направлении, красным – в отраженном.

 

Рис.1 – Распространение лучей в движущемся интреферометре.

 

От точки разделения лучей (А) луч в перпендикулярном движению интерферометра направлении (1) пройдет расстояние двух плеч (для простоты не учитываем положение приемника от центрального зеркала) за время:

t1= 2L/c , (1)

где:
t1 – время распространения луча в перпендикулярном движению интерферометра направлении;
L – длина плеча интерферометра;
c – скорость света.

Луч в направлении движения (2) пройдет расстояние до убегающего от него правого зеркала, и после отражения – до движущегося навстречу полупрозрачного зеркала:

t2= L/((c-v))+L/((c+v))=2Lc/((c2-v2)) , (2)

где:
t2 – время распространения луча в направлении движения интерферометра:
L – длина плеча интерферометра;
v – скорость интерферометра.

Следовательно, разница во времени прихода лучей в приемник составит:

∆t=t2-t1=2L(c/(c2-v2)-1/c) , (3)

где:
∆t – разница во времени прихода лучей в приемник:

Поскольку за время, прошедшее с момента разделения луча в точке А до момента отражения в точке В центральное зеркало сместится вправо, то лучи попадут в приемник еще и со смещением в направлении движения интерферометра:

∆L=t2×v=2Lcv/(c2-v2)  ,  (4)

где:
∆L – смещение лучей в приемнике интерферометра:

Принимая для приблизительной оценки плечо интерферометра в 1 метр, и скорость интерферометра в 200 м/с (приблизительная линейная скорость вращения Земли в средних широтах) получаем, что лучи падают на приемник со смещением относительно друг друга ∆L = 1,33*10-6 м и задержкой луча 2 относительно 1 ∆t =2,96*10-21 с. Другими словами, фазовый сдвиг между двумя лучами составляет примерно 9 тысячных долей нанометра при средней длине волны света в 590 нм. Поэтому, никакой интерференционной картины при таких значениях мы не получим. Возможно, при удачном расположении интерферометра по направлению движения всей Солнечной системы со скоростью порядка 200 км/с можно было бы рассчитывать на получение желаемого результата с ∆t = 2,96*10-15 с и ∆L =0,0013 м, когда фазовый сдвиг в 889 нм может быть соизмерим с длиной волны света.

Выводы
Таким образом, слегка переосмыслив давно известные постулаты можем с уверенностью заявить: эфир существует. Но не как материальная сущность, а как неподвижная система отсчета, в которой распространяются волны. И только в этой системе «эфира» свет будет иметь постоянную скорость. Восприятие распространения света в других системах отсчета, движущихся со своими скоростями будет восприниматься наблюдателем как результат векторного вычитания скорости наблюдателя из скорости света. И подвижный, и неподвижный наблюдатель будут видеть одинаковую картину распространения света в подвижном объекте: меньшую скорость относительно объекта в направлении его движения и большую – в противоположном.
Ирония в том, что принцип относительности Эйнштейна обычно иллюстрируют при помощи света от источника внутри подвижного объекта и при этом не учитывают, что свет никак не относится к этому объекту. И, следовательно, принцип относительности будет справедлив только в системе «эфира», а для перехода в систему отсчета объекта следует учесть относительность движения света и объекта. В то же время, мяч, брошенный внутри подвижного объекта в направлении его движения, наследует скорость объекта и полностью принадлежит системе отчета подвижного объекта. Поэтому подвижный наблюдатель будет видеть полет мяча точно так же, как и неподвижный наблюдатель увидит мяч, брошенный им в своей системе отсчета. При наблюдении мяча внутри подвижного объекта неподвижным наблюдателем следует учитывать относительное движение двух систем.
На основании изложенного следует немного уточнить принцип относительности Эйнштейна: если в двух замкнутых лабораторных системах отсчета, одна из которых равномерно и прямолинейно движется относительно другой, провести одинаковый механический, электродинамический или оптический эксперимент, результат будет одинаковым до тех пор, пока его не наблюдают из другой системы или скорости обоих систем одинаковы.

 

Библиографический список:

1. Специальная теория относительности. [Википедия]. - URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Специальная_теория_относительности (дата обращения: 25.06.2019)
2.Опыт Майкельсона [Википедия]. - URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Опыт_Майкельсона (дата обращения: 25.06.2019)




Рецензии:

25.07.2019, 12:11 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: Рецензия на статью «О существовании эфиhа» автора Степочкина Е. А. 1. В статье автор, опираясь на результаты приводимого им расчета с учетом геометрических параметров «установки» по эксперименту Майкельсона, показывает, что ожидаемый «фазовый сдвиг между двумя лучами составляет примерно 9 тысячных долей нанометра при средней длине волны света в 590 нм. Поэтому, никакой интерференционной картины при таких значениях мы не получим. Возможно, при удачном расположении интерферометра по направлению движения всей Солнечной системы со скоростью порядка 200 км/с можно было бы рассчитывать на получение желаемого результата с ∆t = 2,96*10-15 с и ∆L =0,0013 м, когда фазовый сдвиг в 889 нм может быть соизмерим с длиной волны света». И с этим выводом автора вполне можно было бы согласиться, если бы световой поток представлял собой некие «волны», которые могли бы существовать в некой среде под названием «Эфир». 2. Стало быть, объяснение автора основано на предположении, что световой поток в опытах Майкельсона (автор, как и Майкельсон вместе с Морли принимал свет за некое множество волн) представляет собой среднюю длину «волны света в 590 нм». К сожалению, световой поток не является ни волной, вообще, ни даже электромагнитной волной. Т.к. принятое автором статьи положение о световом потоке, с которым экспериментировал Майкельсон, как о волне – не соответствует действительности: в настоящее время в опытах со световым потоком ОДНОЗНАЧНО установлено – носителями светового потока являются материальные частицы (фотоны) как три носителя разных по воздействию на зрительную систему человека светового потока [См. 1. Тарханов О.В. Опыты Ньютона с призмой; сущность и следствия // Электронный периодический рецензируемый научный журнал «SCI-ARTICLE.RU» №47, С. 24 – 29 / http://sci‐article.ru., 2.Тарханов О.В. Дифракция Гримальди – открытие или интерпретация // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. Материалы ХIХ международной научно-практической конференции (29 сентября 2017 г.), Санкт-Петербург, 2017 г. С. 86 – 92.]. 3. Учитывая п.2 можно и без расчетов по параметрам эксперимента Майкельсона УТВЕРЖДАТЬ – в опытах Майкельсона не будет наблюдаться никакой интерференционной картины ни при каких соотношениях скоростей систем отсчета и плечах интерферометра, ибо световой поток не состоит из волн, а состоит из корпускул особой природы. Другими словами, эфира, как гипотетичного объекта, связанного с гипотезой о волновой природе света, не существует, ибо световой поток не является множеством каких-либо волн. Т.е. опыты по поиску эфира, как среды распространения световых волн, бесцельны и бессмысленны Заключение: В силу изложенного, вывод автора о наличии эфира, как объекта, связанного с гипотезой о волновой природе света (а именно на этой гипотезе был основан эксперимент Майкельсона, разобранный автором статьи) – не соответствует действительности, т.е. является ошибочной гипотезой. В силу ошибочности вывода автора о наличии эфира, статья в представленном виде не может быть рекомендована к опубликованию. Тарханов О.В.

05.08.2019 16:16 Ответ на рецензию автора Стёпочкин Евгений Анатольевич:
Уважаемый Олег Владимирович, Спасибо за Ваше время на рецензию. Правда меня несколько поставило в тупик суждение о природе света как совокупности корпускул особой природы. Из школьного курса физики известно о двойственной природе света: распространение - как частиц, взаимодействие - как волн. Хотя приравнивание фотонов к частицам больше имеет характер умозрительной модели для простоты представления. Отрицание волновой природы света исключает существование таких явлений как дифракция, дисперсия и интерференция, которые мы постоянно наблюдаем вокруг себя - ту же радугу, как дисперсию лучей на каплях воды. На всякий случай, перед написанием этого комментария взял пару карандашей и лупу. Сложив карандаши чуть накрест, чтобы между ними был очень острый угол, стал поворачивать под лампой, пока этот угол не появился между тенями двух карандашей. Под лупой видны полутени дифракции и тонкая черная "биссектриса" интерференции в остром угле. Но основная мысль моей статьи вовсе не сводится к природе света, но к иному толкованию постулата об инвариантности скорости света. Инвариантность для всех систем означает отсутствие принадлежности к какой-либо из систем отсчета. Поэтому, луч света распространялся не в системе отсчета какого-либо наблюдателя, а в мгновенной системе отсчета, которую можно связать с точкой в которой возникло излучение, и в которой скорость света постоянна. И уж тем более, речь не идет о существовании эфира, как материальной сущности, но лишь как об обозначении собственной системы отсчета света.

5.08.2019, 22:28 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: Уважаемый Евгений Анатольевич! 1. В рецензии я привел ссылки не на «суждения» кого-либо о том, что световой поток состоит не из световых волн, а привел ссылки на экспериментальное опровержение волновой природы света. Отсюда следует: 1.1. В моей рецензии нет суждения о корпускулярной природе света, а есть экспериментальное опровержение волновой природы света, т.е. световой поток не состоит из волн, существование которых строго привязано к понятию «ЭФИР». 1.2. Но раз световой поток не состоит из волн, то гипотеза об «ЭФИРЕ» - становится бессмысленной. Именно эта бессмысленность, а не приведенный Вами расчет с учетом ГИПОТЕТИЧНОЙ волны (в 590 нм) и определяет отсутствие результатов в эксперименте Майкельсона. 1.3. Именно опровержение волновой природы света говорит о бессмысленности понятия «ЭФИР», как гипотетичной среды, определяющей распространение световой субстанции. 2. То, что Вам было известно из школьного учебника, «известно» было миллионам школьников на всех континентах Земли со дня включения в школьные учебники интерпретаций опытов Гримальди и Ньютона французским физиком Френелем. Это было «известно» и мне, как ученику средней школы в СССР. Но «известность из учебника» применительно к световому потоку опровергнута в экспериментах, результаты которых приведены в указанных публикациях. Именно поэтому (световой поток не состоит из световых волн), КАК ВЫ ПРАВИЛЬНО ЗАМЕТИЛИ, никакой интерференции, как и дифракции, как световых явлений, нет (смотрите указанные статьи). Вполне возможно, ч то Вы обнаружите в этих статьях ошибки. 3. Что же касается дисперсии, то это явление, описанное Ньютоном, имеет место быть. И это явление вполне описывается при условии, что световой поток является потоком частиц – фотонов. 4. Учитывая изложенное, описание Вами Ваших экспериментов с карандашами и лупой с использованием понятий «полутени дифракции и тонкая черная "биссектриса" интерференции» - является некорректным. 5. С учетом изложенного в Вашей статье придется исключить упоминание о световых волнах и опытах Майкельсона. Но если это сделать, то от всей Вашей статьи остается только суждение о том, что эфир есть, а на основании чего Вы это суждение формулируете – в статье исчезает. Но само утверждение, не привязанное к чему – либо – есть нонсенс, что и отражено в моей рецензии. ВЫВОД. Поскольку автор статьи не опроверг результатов экспериментов по приведенным в рецензии источникам, постольку автор не устранил изложенных в рецензии замечаний. Стало быть, статья, как опирающаяся на несостоятельные умозаключения (гипотезы) о волновой природе света, опубликована быть не может. Тарханов О.В.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх