ФГУП "Росморпорт"
Ведущий специалист
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.
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.
9.02.2020, 11:43 Чеклов Олег Александрович Отзыв: Согласен с автором в следующем:"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." В СТО действительно получается что свет входит в составе избранной системы отсчета и его скорость относительно нее всегда равна С. Не согласен с тем что из интерферометра удастся выжать что либо еще, особенно после постройки и запуска проекта LIGO и VIRGO. Уж на этой дуре они бы зарегистрировали любые отклонения. Я думаю этот гигантский интерферометр и строили для попытки все таки обнаружить абсолютное движение Земли. А дабы в случае неудачи не иметь на лицах глупый вид, прикрыли это дело поиском гравитационных волн (ИМХО). Но гигант ВИРГО как и все его предшественники не показал ничего нового в плане обнаружения движения Земли. И экспериментальные данные остались прежними и однозначными: Земля неподвижна. СТО же и является попыткой объяснить именно неподвижность Земли. Меня же вполне устраивает буквальное восприятие факта - Земля неподвижна. А выведенный в космос интерферометр без проблем зарегистрирует собственное движение.(гипотеза) |