Критика эфирных теорий (1)
Часть 1. Введение. Доводы эфирщиков
Слово "эфир" сегодня каждый понимает по-своему. Существующие эфирные теории, которые активно и почти всегда с агрессией поддерживаютcя их авторами, различаются от самых наивных, не объясняющих даже простые эксперименты, до заумных, вводящих десятки гипотез и конструкций, далеких от действительности.
Все эфирные теории, описывающие пространство и время, можно в принципе разделить на две группы. В первой группе считается, что все пространство заполнено некоторой средой - основой всего, которая делает понятия пространства и времени абсолютными. Вторая группа теорий оперирует понятием поле, представленного отдельными квантами, свойство которых совершенно не вещественно и таково, что в местах, где эти кванты не представлены веществом (в гипотетических местах вне вещества и излучения свободных квантов), они вырождены в "пустоту", где понятия пространства и времени теряют смысл.
Различие в этих теориях - это различие между "эфиром", который в них используется. В первой группе эфир - постоянно и стабильно существующая среда, состоящая из частиц. Во второй - эфир является квантовомеханическим полем. Принципиальное следствие: классический эфир - детерминирован (возможно предсказание сколь угодно микроскопических событий и формальная обратимость во времени), а квантовомеханический эфир предполагает не детерминированность, а лишь статистическую оценку вероятности.
Первая группа теорий представлена от самых примитивных, где эфир рассматривается как скопище материальных точек и других фантастических новообразований, до более изощренных, но (и это важно!) по-прежнему игнорирующих реалии существования квантов и релятивистские эффекты.
В качестве доказательств своей правоты (то, что эфир реален) обычно выбирается путь компрометации релятивистских теорий и даже их отдельных последователей, особенно, Эйнштейна.
В данной статье последовательно будут разрушены все доводы эфирных теорий (по существу, как было сказано, основывающихся на критике СТО). Доводов не так много. Мы остановимся на шести (основных).
Итак, довод первый - релятивистские теории зашли в тупик со своими сложнейшими математическими построениями.
Однако, оперируя этим доводом, эфирные теории приходят к тому, что допущение эфира как некоей субстанции, заполняющей пространство, приводит к гораздо большему, неисчислимому множеству взаимно противоречивых проблем (которые пытались разрешить теоретически еще во время постановки опыта Майкельсона). В качестве достаточно яркой иллюстрации - совершенно умопомрачительные рассуждения в статье "Эфирная теория фотона", где введено более 40 гипотез, отчасти противоречащих друг другу (о ней мы подробнее поговорим дальше).
Релятивистские же теории продолжают развиваться как теоретически, так и в части их практической проверки. Пока нет ни одного экспериментального опровержения СТО. Подтверждений же - масса, с каждым годом появляются все новые. Вот лишь некоторые, появившиеся в последнее время: http://www.scorcher.ru/journal/art/art1126.php, http://prl.aps.org/abstract/PRL/v95/i15/e150401, http://www.membrana.ru/particle/9527 и т.д.
Таким образом, довод о том, что релятивистская теория - сложная, противоречивая математическая теория, лишен оснований, поскольку сказанное скорее относится как раз к эфирным теориям.
Часть 2. Опыт Майкельсона - Морли
Перейдем к следующему, более конкретному, доводу приверженцев теории эфира: опыт Майкельсона и аналогичные ему опыты, не показавшие влияние эфира, неправильно поставлены или неправильно интерпретированы.
Многие критики теории относительности утверждают, что эксперимент Майкельсона, поставленный с целью проверки эфирной теории, нельзя считать убедительным. Рассмотрим их претензии и выясним, имеют ли они основания. Постараемся также развеять некоторые иллюзии насчет этого эксперимента.
Для начала уясним, с какой целью ставил свою серию экспериментов американский физик Майкельсон (позже совместно с Морли). Затем установим, о чем говорит результат опытов, а о чем - не говорит. Опыт Майкельсона часто называют решающей предпосылкой к появлению СТО. Однако это не совсем верно, так как Эйнштейн даже не знал об этом опыте, в отличие от Лоренца, который пытался согласовать свою гипотезу о неподвижном эфире с результатом майкельсоновского эксперимента.
Итак, целью опыта было обнаружить наличие эфирного ветра на Земле и вычислить скорость нашей планеты относительно эфира. Как известно, результат был отрицательным - то есть смещения интерференционных полос при самых точных измерениях не было (хотя и увеличивали длину пути света, используя многократное отражение). О чем это говорит? Какие гипотезы были сразу же высказаны?
1. Гипотеза частичного увлечения
Эфир есть, но он не является неподвижным: массивные тела могут его увлекать. Это так называемая гипотеза частичного увлечения. Чтобы проверить ее, Майкельсон провел серию опытов на разных высотах над поверхностью земли (в том числе высоко в горах) - и снова результат был отрицательным. Майкельсон сделал вывод, что движение можно будет обнаружить лишь на очень больших высотах от земли. Но и это предположение было неверно, т.к. О. Лодж в 1892 г. показал, что скорость света вблизи быстро движущихся тел не испытывает влияния этих самых тел, причем даже если эти тела излучают сильное электрическое или магнитное поле. Многочисленные опыты на спутниках Земли также отвергнули идею о частичном увлечении эфира.
2. Гипотеза сокращения
Другое объяснение состояло в том, что природа устроена так, чтобы не дать обнаружить эфир. Это утверждал Лоренц в защиту своей гипотезы (несколько позже Фицжеральд). Он считал, что установка Майкельсона должна сокращаться в направлении движения так, чтобы не дать экспериментатору обнаружить смещение интерференционных полос. Эфир оказывает действие на материю и сжимает ее.
Некоторые "эфиристы" утверждают, что так безусловно и должно было быть согласно принципу Галилея: внутри закрытой неускоренной лаборатории невозможно обнаружить ее движение или покой. Однако эфир - это внешняя, всепроникающая среда, следовательно такая лаборатория уже не является закрытой от эфира и принцип Галилея тут уже не должен работать. Представьте, что вы находитесь в открытой машине. Даже с закрытыми глазами вы определите, стоит ли автомобиль на дороге или быстро едет, ощущая ветер. Именно из-за ветра машина не является закрытой лабораторией. А эфир являлся средой для света, как и воздух для звука.
Еще один довод против гипотезы сокращения состоит в том, что сокращение не является следствием каких-либо реальных сил, а является некоторым сопровождающим движение эффектом. Но это не остановило Лоренца, и он продолжил развивать свою теорию, в результате чего в 1899 г. пришел к выводу, что при движении в эфире изменяются не только пространственные размеры, но и промежутки времени. В результате чего были построены знаменитые преобразования Лоренца для пространства и времени, хотя их сущность и применение были другими, нежели в теории относительности Эйнштейна.
Вывод
Опыт Майкельсона был поставлен корректно и его результаты являются истинными. Эфирного ветра на Земле нет.
Существует расхожее заблуждение о том, что данный опыт говорит о постоянстве скорости света. Это неверно. Он утверждает лишь о неизменности скорости света относительно установки во всех направлениях, и дает основания предположить, что таковой она является и для всех наблюдателей. Для проверки данного свойства света были поставлены другие эксперименты.
Заметим в заключение, что опыты, подобные эксперименту Майкельсона, были проведены значительно позднее с неимоверной точностью. Вывод тот же: эфир не обнаружен. Аннотация одной из статей с описанием экспериментов: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v95/i4/e040404.
Часть 3. Большой взрыв и черные дыры
Перейдем к анализу следующего довода сторонников эфирных теорий, основанного на отрицании выводов теории относительности. Они утверждают, что Большого Взрыва вообще не было, он является выдумкой релятивистов, как и черные дыры.
Тем не менее, экспериментов, подтверждающих наличие Большого взрыва и черных дыр, много. Не имея возможности останавливаться на всех, рассмотрим подробнее один из них. Недавно NASA опубликовало результаты исследования фонового СВЧ-излучения, которое несет в себе информацию о начальном периоде существования Вселенной, являясь своеобразным отголоском Большого взрыва. Данные были получены космическим аппаратом WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), который находится в точке, где гравитационные поля Земли и Солнца уравновешивают друг друга (так называемой второй точке Лагранжа).
Полученная WMAP карта фонового космического излучения (см. рисунок) является самой подробной за все время наблюдений за Вселенной. Картина мира, воссозданная с помощью космического аппарата соответствует состоянию Вселенной всего через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Температура СВЧ-фона Вселенной составляет от 2,7251 К до 2,7249 К, однако даже столь небольшая разница способна многое рассказать о "младенчестве" Вселенной. На иллюстрации красный цвет соответствует более горячим, а синий - более холодным областям Вселенной. Собранные WMAP данные позволили уточнить возраст Вселенной - он составляет 13,7 млрд. лет с погрешностью около 1%. Звезды во Вселенной появились через 200 млн. лет после Большого взрыва, то есть намного раньше, чем предполагалось до этого. К этому времени Вселенная достаточно охладилась, чтобы в ней образовались сгустки водородных атомов, из которых затем образовались первые галактики и звезды.
Не менее важно и то, что WMAP получил доказательства в пользу теории быстрого расширения Вселенной. Согласно полученным данным, в момент своего образования Вселенная всего на 4% состояла из обычной материи, в основном, из атомов водорода. Еще 23% вещества приходились на темную материю неизвестной природы, а основу Вселенной - 73% - составляла загадочная темная энергия, которая противодействует гравитации и заставляет Вселенную постоянно расширяться, причем ускоренно. Последнее подтверждается недавними экспериментами (Нобелевская премия по физике, 2011).
Черные дыры стали неотъемлемой реальностью современной астрономии, астрофизики и космологии. Напомню, что черная дыра - это область в пространстве, возникшая в результате полного гравитационного коллапса вещества, в которой гравитационное притяжение так велико, что ни вещество, ни свет, ни другие носители информации не могут ее покинуть. Черная дыра окружена поверхностью со свойством однонаправленной мембраны: вещество и излучение свободно падает сквозь нее в черную дыру, но оттуда ничто не может выйти. Эту поверхность называют горизонтом событий.
Поведение этих объектов всесторонне исследуется, и оно соответствует описываемой их теории (общей теории относительности). Да, мы не наблюдаем черные дыры непосредственно (по самому определению черной дыры), а наблюдаем лишь их влияние на другие объекты (вращение звезд, например), но многочисленные наблюдения могут быть объяснены лишь наличием огромной, но ненаблюдаемой, массы - черной дыры. (Замечу в скобках, что черная дыра, вообще говоря, может излучать - путем образования пар частиц, одна из которых находится вне горизонта событий, другая внутри. Такое излучение не так давно было зафиксировано, что является очередным подтверждением наличия черных дыр).
Совсем недавно черную дыру смогли получить и на Земле. Черная дыра просуществовала крайне мало: всего миллиардную часть наносекунды. При этом ее температура в 300 млн. раз превысила температуру поверхности Солнца. Ученые использовали для создания черной дыры ускоритель частиц в Брокхавенской лаборатории. Ученые столкнули друг с другом два ядра молекул золота, двигавшихся почти со скоростью света. Сила столкновения привела к тому, что ядра распались на кварки и глюоны - мельчайшие частицы, из которых состоит материя. Частицы затем сформировали шар кварк-глюонной плазмы, которая стала поглощать частицы, образовавшиеся в результате столкновения ядер, тем самым образуя черную дыру. Эксперименты продолжаются уже в Большом адронном коллайдере (ЦЕРН).
Вывод
Модели Большого взрыва и черной дыры нашли многочисленное подтверждение в наблюдениях. Нужно понимать, что модель Большого взрыва - не истина в последней инстанции, но она удовлетворяет наблюдениям и является непротиворечивой. Альтернативных моделей, непротиворечиво объясняющих существующие наблюдения и факты, нет.
Часть 4. Эйнштейн и эфир
Ранее мы рассмотрели доводы представителей эфирных теорий, критикующих релятивистов, причем критика была конкретной: либо считалось, что опыт Майкельсона и аналогичные ему опыты поставлены или интерпретированы неверно, либо признавались несостоятельными модели Большого взрыва и черной дыры. Мы выяснили, что эти доводы лишены оснований.
Однако, большая часть "эфиристов" критикует теорию относительности не за это. Ведь конкретная критика требует доказательств, а это не всегда возможно (точнее говоря, их нет). Поэтому доводы приверженцев эфира переходят в другую плоскость - к личности А. Эйнштейна. Они утверждают, что Эйнштейн перед смертью, "опомнившись", вернул эфир в свою теорию, увлекся мистицизмом и религией, отверг созданную им теорию относительности, что он вообще плохо владел математикой, да в конце концов - был выбран определенными кругами в качестве научного "божества" для решения нужных им целей.
И хотя я не сторонник переходить на личности при обсуждении научных теорий, однако в данном случае вынужден, вооружившись оружием оппонентов, это сделать и показать, что указанные доводы сторонников эфира несостоятельны.
1. Эйнштейн и эфир
Основывается утверждение "эфиристов" о возвращении Эйнштейна к эфиру на речах и текстах самого ученого. Перечитаем эти тексты. "Резюмиpуя, можно сказать, что общая теоpия относительности наделяет пpостpанство физическими свойствами; таким обpазом, в этом смысле эфиp существует..." (Эйнштейн А. Эфиp и теоpия относительности. Соч. Т.4. С.689). "...мы не можем в теоpетической физике обойтись без эфиpа, т.е. континуума, наделенного физическими свойствами, ибо общая теоpия относительности исключает непосpедственное дальнодействие; каждая же теоpия близкодействия пpедполагает наличие непpеpывных полей, а следовательно, существование эфиpа". (Об эфиpе. Соч. Т.2. С.160). "Слово эфиp изменяло свой смысл много pаз в пpоцессе pазвития науки. В данный момент оно уже не употpебляется для обозначения сpеды, постpоенной из частиц. Его истоpия, никоим обpазом не законченная, пpодолжается теоpией относительности." (Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. С.112). "Это жесткое четыpехмеpное пpостpанство специальной теоpии относительности есть до некотоpой степени аналог неподвижного тpехмеpного эфиpа Г.А.Лоpенца... Таким обpазом, Декаpт был не так далек от истины, когда полагал, что существование пустого пpостpанства должно быть исключено." (Относительность и пpоблема пpостpанства. Соч. Т.2. С.754).
Видно, что понимал Эйнштейн под эфиром. Вовсе не тот эфир, который вводится в эфирных теориях. Скорее, словом "эфир" Эйнштейн пользовался по привычке. Читаем далее. "Hеудавшиеся попытки обнаpужить движение Земли относительно "светоносной сpеды", ведут к пpедположению, что не только в механике, но и в электpодинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя..." (К электpодинамике движущихся тел. Соч. Т.1. С.7). "Введение "светоносного эфиpа" окажется пpи этом излишним, поскольку в пpедлагаемой теоpии не вводится "абсолютно покоящееся пpостpанство", наделенное особыми свойствами." (Там же. С.8). "...концепция "эфира" теpяет свой смысл" (Относительность и пpоблема пpостpанства. Соч. Т.2. С.744).
Таким образом, выражаясь словами С.И. Вавилова, фактически "демокpитово пустое пpостpанство и непостижимый эфиp заменились сложным, но физически доступным пpостpанством-вpеменем Эйнштейна".
2. Эйнштейн и мистика
Эйнштейну приписывают также мистицизм и веру в Бога. На этом основании делается якобы вывод о его априорном признании эфира как того первоначального "света", который создал Бог. Это, разумеется, не так. Вот что пишет сам Эйнштейн. "Я верю в Бога Спинозы, который проявляет себя в гармонии всего сущего, но не в Бога, который заботится о судьбе и действиях людей." Или: "Самое прекрасное и глубокое переживание, выпадающее на долю человека - это ощущение таинственности. Оно лежит в основе религии и всех наиболее глубоких тенденций в искусстве и науке. Тот, кто не испытал этого ощущения, кажется мне, если не мертвецом, то во всяком случае слепым. Способность воспринимать то непостижимое для нашего разума, что скрыто под непосредственными переживаниями, чья красота и совершенство доходят до нас лишь в виде косвенного слабого отзвука, - это и есть религиозность. В этом смысле я религиозен. Я довольствуюсь тем, что с изумлением строю догадки об этих тайнах и смиренно пытаюсь мысленно создать далеко не полную картину совершенной структуры всего сущего." (Соч. Т.4. С.175).
Эйнштейн пользовался иногда термином "космическая религия", говоря при этом: "Я просто не мог найти более подходящего слова. Какого черта мне до того, что попы наживают на этом капитал." Грубо говоря, Эйнштейн совершенно определенно не был теистом и его можно скорее считать пантеистом. А разницы между пантеизмом и атеизмом по-существу нет.
3. Эйнштейн и математика
Утверждается, что Эйнштейн плохо знал математику и не мог математически сформулировать теорию относительности. Действительно, Эйнштейн имел по математике твердую "четверку". Причем надо отметить, что "четверка" включала в себя знание интегрального и дифференциального исчисления, аналитической геометрии, теории функций комплексного переменного и теорию дифференциальных уравнений и т.д. Как мы видели, математически СТО не так уж и сложна, поэтому утверждение о том, что Эйнштейн не мог сформулировать теорию, вообщем-то ни на чем не основано. Более того, жена Эйнштейна была блестящим математиком. Как Вы думаете, мог ли муж попросить у своей жены помощи в каких-то вопросах? Да и в конце-концов, основное достижение Эйнштейна - не математическая формулировка теории относительности, а ее физическая формулировка.
4. Эйнштейн и мировой заговор
Утверждается, что развитию идей Эйнштейна способствовал мировой заговор. Это должен быть, очевидно, заговор, затрагивающий все страны мира, где только есть физики, профессионально занимающиеся научными исследованиями. Обычные нападки на РАН и комиссию по борьбе с лженаукой как апологетов теории релятивизма здесь уже не прокатывают. Такие ведущие физики-релятивисты как Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз ну никак к РАН не относятся. Они все - зловредные заговорщики, корпеющие над дальнейшим развитием такой ахинеи как теория суперструн и т.д. просто из любви к искусству. К сожалению, никто из современных представителей теорий эфира не способен проникнуть в таинства математических абстракций и идей этих ученых (иначе они бы просто перестали быть эфирщиками), а все непонятное вызывает подозрение.
Утверждается также, что СТО была "навязана" мировому сообществу силовыми методами, "еврейским заговором" и т.д. Утверждается, что до 1923 года о СТО никто и не знал. Вызывает, правда, удивление тот факт, что в имеющемся у меня учебнике Хвольсона (1920 года) целых сто страниц посвящено никому не известной СТО. Но это так, к слову.
При этом, все представители "заговора" скромно умалчивают тот факт, что их утверждения целиком базируются на национальности автора теории, его женитьбах-разводах, связях-знакомствах, но никак не касаются собственно теории, которая ни в одном эксперименте пока не опровергнута.
Более того, десятки тысяч ученых (и не только) во всем мире пытаются опровергнуть СТО (есть такая забава!), да все безрезультатно (чтобы не быть голословными, мы рассмотрим парочку эфирных теорий в следующей части). И каким-то непостижимым образом "заговорщикам" удалось навязать "неправильную" теорию, которая почему-то работает во всех наблюдениях и экспериментах. Странно как-то.
Вывод
Довод представителей теории эфира о том, что Эйнштейн отказался от своих воззрений, был черезчур религиозен, увлекался мистицизмом, плохо знал математику, да и вообще являлся "лицом" мировых заговорщиков, мягко говоря, несостоятелен.
Слово "эфир" сегодня каждый понимает по-своему. Существующие эфирные теории, которые активно и почти всегда с агрессией поддерживаютcя их авторами, различаются от самых наивных, не объясняющих даже простые эксперименты, до заумных, вводящих десятки гипотез и конструкций, далеких от действительности.
Все эфирные теории, описывающие пространство и время, можно в принципе разделить на две группы. В первой группе считается, что все пространство заполнено некоторой средой - основой всего, которая делает понятия пространства и времени абсолютными. Вторая группа теорий оперирует понятием поле, представленного отдельными квантами, свойство которых совершенно не вещественно и таково, что в местах, где эти кванты не представлены веществом (в гипотетических местах вне вещества и излучения свободных квантов), они вырождены в "пустоту", где понятия пространства и времени теряют смысл.
Различие в этих теориях - это различие между "эфиром", который в них используется. В первой группе эфир - постоянно и стабильно существующая среда, состоящая из частиц. Во второй - эфир является квантовомеханическим полем. Принципиальное следствие: классический эфир - детерминирован (возможно предсказание сколь угодно микроскопических событий и формальная обратимость во времени), а квантовомеханический эфир предполагает не детерминированность, а лишь статистическую оценку вероятности.
Первая группа теорий представлена от самых примитивных, где эфир рассматривается как скопище материальных точек и других фантастических новообразований, до более изощренных, но (и это важно!) по-прежнему игнорирующих реалии существования квантов и релятивистские эффекты.
В качестве доказательств своей правоты (то, что эфир реален) обычно выбирается путь компрометации релятивистских теорий и даже их отдельных последователей, особенно, Эйнштейна.
В данной статье последовательно будут разрушены все доводы эфирных теорий (по существу, как было сказано, основывающихся на критике СТО). Доводов не так много. Мы остановимся на шести (основных).
Итак, довод первый - релятивистские теории зашли в тупик со своими сложнейшими математическими построениями.
Однако, оперируя этим доводом, эфирные теории приходят к тому, что допущение эфира как некоей субстанции, заполняющей пространство, приводит к гораздо большему, неисчислимому множеству взаимно противоречивых проблем (которые пытались разрешить теоретически еще во время постановки опыта Майкельсона). В качестве достаточно яркой иллюстрации - совершенно умопомрачительные рассуждения в статье "Эфирная теория фотона", где введено более 40 гипотез, отчасти противоречащих друг другу (о ней мы подробнее поговорим дальше).
Релятивистские же теории продолжают развиваться как теоретически, так и в части их практической проверки. Пока нет ни одного экспериментального опровержения СТО. Подтверждений же - масса, с каждым годом появляются все новые. Вот лишь некоторые, появившиеся в последнее время: http://www.scorcher.ru/journal/art/art1126.php, http://prl.aps.org/abstract/PRL/v95/i15/e150401, http://www.membrana.ru/particle/9527 и т.д.
Таким образом, довод о том, что релятивистская теория - сложная, противоречивая математическая теория, лишен оснований, поскольку сказанное скорее относится как раз к эфирным теориям.
Часть 2. Опыт Майкельсона - Морли
Перейдем к следующему, более конкретному, доводу приверженцев теории эфира: опыт Майкельсона и аналогичные ему опыты, не показавшие влияние эфира, неправильно поставлены или неправильно интерпретированы.
Многие критики теории относительности утверждают, что эксперимент Майкельсона, поставленный с целью проверки эфирной теории, нельзя считать убедительным. Рассмотрим их претензии и выясним, имеют ли они основания. Постараемся также развеять некоторые иллюзии насчет этого эксперимента.
Для начала уясним, с какой целью ставил свою серию экспериментов американский физик Майкельсон (позже совместно с Морли). Затем установим, о чем говорит результат опытов, а о чем - не говорит. Опыт Майкельсона часто называют решающей предпосылкой к появлению СТО. Однако это не совсем верно, так как Эйнштейн даже не знал об этом опыте, в отличие от Лоренца, который пытался согласовать свою гипотезу о неподвижном эфире с результатом майкельсоновского эксперимента.
Итак, целью опыта было обнаружить наличие эфирного ветра на Земле и вычислить скорость нашей планеты относительно эфира. Как известно, результат был отрицательным - то есть смещения интерференционных полос при самых точных измерениях не было (хотя и увеличивали длину пути света, используя многократное отражение). О чем это говорит? Какие гипотезы были сразу же высказаны?
1. Гипотеза частичного увлечения
Эфир есть, но он не является неподвижным: массивные тела могут его увлекать. Это так называемая гипотеза частичного увлечения. Чтобы проверить ее, Майкельсон провел серию опытов на разных высотах над поверхностью земли (в том числе высоко в горах) - и снова результат был отрицательным. Майкельсон сделал вывод, что движение можно будет обнаружить лишь на очень больших высотах от земли. Но и это предположение было неверно, т.к. О. Лодж в 1892 г. показал, что скорость света вблизи быстро движущихся тел не испытывает влияния этих самых тел, причем даже если эти тела излучают сильное электрическое или магнитное поле. Многочисленные опыты на спутниках Земли также отвергнули идею о частичном увлечении эфира.
2. Гипотеза сокращения
Другое объяснение состояло в том, что природа устроена так, чтобы не дать обнаружить эфир. Это утверждал Лоренц в защиту своей гипотезы (несколько позже Фицжеральд). Он считал, что установка Майкельсона должна сокращаться в направлении движения так, чтобы не дать экспериментатору обнаружить смещение интерференционных полос. Эфир оказывает действие на материю и сжимает ее.
Некоторые "эфиристы" утверждают, что так безусловно и должно было быть согласно принципу Галилея: внутри закрытой неускоренной лаборатории невозможно обнаружить ее движение или покой. Однако эфир - это внешняя, всепроникающая среда, следовательно такая лаборатория уже не является закрытой от эфира и принцип Галилея тут уже не должен работать. Представьте, что вы находитесь в открытой машине. Даже с закрытыми глазами вы определите, стоит ли автомобиль на дороге или быстро едет, ощущая ветер. Именно из-за ветра машина не является закрытой лабораторией. А эфир являлся средой для света, как и воздух для звука.
Еще один довод против гипотезы сокращения состоит в том, что сокращение не является следствием каких-либо реальных сил, а является некоторым сопровождающим движение эффектом. Но это не остановило Лоренца, и он продолжил развивать свою теорию, в результате чего в 1899 г. пришел к выводу, что при движении в эфире изменяются не только пространственные размеры, но и промежутки времени. В результате чего были построены знаменитые преобразования Лоренца для пространства и времени, хотя их сущность и применение были другими, нежели в теории относительности Эйнштейна.
Вывод
Опыт Майкельсона был поставлен корректно и его результаты являются истинными. Эфирного ветра на Земле нет.
Существует расхожее заблуждение о том, что данный опыт говорит о постоянстве скорости света. Это неверно. Он утверждает лишь о неизменности скорости света относительно установки во всех направлениях, и дает основания предположить, что таковой она является и для всех наблюдателей. Для проверки данного свойства света были поставлены другие эксперименты.
Заметим в заключение, что опыты, подобные эксперименту Майкельсона, были проведены значительно позднее с неимоверной точностью. Вывод тот же: эфир не обнаружен. Аннотация одной из статей с описанием экспериментов: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v95/i4/e040404.
Часть 3. Большой взрыв и черные дыры
Перейдем к анализу следующего довода сторонников эфирных теорий, основанного на отрицании выводов теории относительности. Они утверждают, что Большого Взрыва вообще не было, он является выдумкой релятивистов, как и черные дыры.
Тем не менее, экспериментов, подтверждающих наличие Большого взрыва и черных дыр, много. Не имея возможности останавливаться на всех, рассмотрим подробнее один из них. Недавно NASA опубликовало результаты исследования фонового СВЧ-излучения, которое несет в себе информацию о начальном периоде существования Вселенной, являясь своеобразным отголоском Большого взрыва. Данные были получены космическим аппаратом WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), который находится в точке, где гравитационные поля Земли и Солнца уравновешивают друг друга (так называемой второй точке Лагранжа).
Полученная WMAP карта фонового космического излучения (см. рисунок) является самой подробной за все время наблюдений за Вселенной. Картина мира, воссозданная с помощью космического аппарата соответствует состоянию Вселенной всего через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Температура СВЧ-фона Вселенной составляет от 2,7251 К до 2,7249 К, однако даже столь небольшая разница способна многое рассказать о "младенчестве" Вселенной. На иллюстрации красный цвет соответствует более горячим, а синий - более холодным областям Вселенной. Собранные WMAP данные позволили уточнить возраст Вселенной - он составляет 13,7 млрд. лет с погрешностью около 1%. Звезды во Вселенной появились через 200 млн. лет после Большого взрыва, то есть намного раньше, чем предполагалось до этого. К этому времени Вселенная достаточно охладилась, чтобы в ней образовались сгустки водородных атомов, из которых затем образовались первые галактики и звезды.
Не менее важно и то, что WMAP получил доказательства в пользу теории быстрого расширения Вселенной. Согласно полученным данным, в момент своего образования Вселенная всего на 4% состояла из обычной материи, в основном, из атомов водорода. Еще 23% вещества приходились на темную материю неизвестной природы, а основу Вселенной - 73% - составляла загадочная темная энергия, которая противодействует гравитации и заставляет Вселенную постоянно расширяться, причем ускоренно. Последнее подтверждается недавними экспериментами (Нобелевская премия по физике, 2011).
Черные дыры стали неотъемлемой реальностью современной астрономии, астрофизики и космологии. Напомню, что черная дыра - это область в пространстве, возникшая в результате полного гравитационного коллапса вещества, в которой гравитационное притяжение так велико, что ни вещество, ни свет, ни другие носители информации не могут ее покинуть. Черная дыра окружена поверхностью со свойством однонаправленной мембраны: вещество и излучение свободно падает сквозь нее в черную дыру, но оттуда ничто не может выйти. Эту поверхность называют горизонтом событий.
Поведение этих объектов всесторонне исследуется, и оно соответствует описываемой их теории (общей теории относительности). Да, мы не наблюдаем черные дыры непосредственно (по самому определению черной дыры), а наблюдаем лишь их влияние на другие объекты (вращение звезд, например), но многочисленные наблюдения могут быть объяснены лишь наличием огромной, но ненаблюдаемой, массы - черной дыры. (Замечу в скобках, что черная дыра, вообще говоря, может излучать - путем образования пар частиц, одна из которых находится вне горизонта событий, другая внутри. Такое излучение не так давно было зафиксировано, что является очередным подтверждением наличия черных дыр).
Совсем недавно черную дыру смогли получить и на Земле. Черная дыра просуществовала крайне мало: всего миллиардную часть наносекунды. При этом ее температура в 300 млн. раз превысила температуру поверхности Солнца. Ученые использовали для создания черной дыры ускоритель частиц в Брокхавенской лаборатории. Ученые столкнули друг с другом два ядра молекул золота, двигавшихся почти со скоростью света. Сила столкновения привела к тому, что ядра распались на кварки и глюоны - мельчайшие частицы, из которых состоит материя. Частицы затем сформировали шар кварк-глюонной плазмы, которая стала поглощать частицы, образовавшиеся в результате столкновения ядер, тем самым образуя черную дыру. Эксперименты продолжаются уже в Большом адронном коллайдере (ЦЕРН).
Вывод
Модели Большого взрыва и черной дыры нашли многочисленное подтверждение в наблюдениях. Нужно понимать, что модель Большого взрыва - не истина в последней инстанции, но она удовлетворяет наблюдениям и является непротиворечивой. Альтернативных моделей, непротиворечиво объясняющих существующие наблюдения и факты, нет.
Часть 4. Эйнштейн и эфир
Ранее мы рассмотрели доводы представителей эфирных теорий, критикующих релятивистов, причем критика была конкретной: либо считалось, что опыт Майкельсона и аналогичные ему опыты поставлены или интерпретированы неверно, либо признавались несостоятельными модели Большого взрыва и черной дыры. Мы выяснили, что эти доводы лишены оснований.
Однако, большая часть "эфиристов" критикует теорию относительности не за это. Ведь конкретная критика требует доказательств, а это не всегда возможно (точнее говоря, их нет). Поэтому доводы приверженцев эфира переходят в другую плоскость - к личности А. Эйнштейна. Они утверждают, что Эйнштейн перед смертью, "опомнившись", вернул эфир в свою теорию, увлекся мистицизмом и религией, отверг созданную им теорию относительности, что он вообще плохо владел математикой, да в конце концов - был выбран определенными кругами в качестве научного "божества" для решения нужных им целей.
И хотя я не сторонник переходить на личности при обсуждении научных теорий, однако в данном случае вынужден, вооружившись оружием оппонентов, это сделать и показать, что указанные доводы сторонников эфира несостоятельны.
1. Эйнштейн и эфир
Основывается утверждение "эфиристов" о возвращении Эйнштейна к эфиру на речах и текстах самого ученого. Перечитаем эти тексты. "Резюмиpуя, можно сказать, что общая теоpия относительности наделяет пpостpанство физическими свойствами; таким обpазом, в этом смысле эфиp существует..." (Эйнштейн А. Эфиp и теоpия относительности. Соч. Т.4. С.689). "...мы не можем в теоpетической физике обойтись без эфиpа, т.е. континуума, наделенного физическими свойствами, ибо общая теоpия относительности исключает непосpедственное дальнодействие; каждая же теоpия близкодействия пpедполагает наличие непpеpывных полей, а следовательно, существование эфиpа". (Об эфиpе. Соч. Т.2. С.160). "Слово эфиp изменяло свой смысл много pаз в пpоцессе pазвития науки. В данный момент оно уже не употpебляется для обозначения сpеды, постpоенной из частиц. Его истоpия, никоим обpазом не законченная, пpодолжается теоpией относительности." (Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. С.112). "Это жесткое четыpехмеpное пpостpанство специальной теоpии относительности есть до некотоpой степени аналог неподвижного тpехмеpного эфиpа Г.А.Лоpенца... Таким обpазом, Декаpт был не так далек от истины, когда полагал, что существование пустого пpостpанства должно быть исключено." (Относительность и пpоблема пpостpанства. Соч. Т.2. С.754).
Видно, что понимал Эйнштейн под эфиром. Вовсе не тот эфир, который вводится в эфирных теориях. Скорее, словом "эфир" Эйнштейн пользовался по привычке. Читаем далее. "Hеудавшиеся попытки обнаpужить движение Земли относительно "светоносной сpеды", ведут к пpедположению, что не только в механике, но и в электpодинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя..." (К электpодинамике движущихся тел. Соч. Т.1. С.7). "Введение "светоносного эфиpа" окажется пpи этом излишним, поскольку в пpедлагаемой теоpии не вводится "абсолютно покоящееся пpостpанство", наделенное особыми свойствами." (Там же. С.8). "...концепция "эфира" теpяет свой смысл" (Относительность и пpоблема пpостpанства. Соч. Т.2. С.744).
Таким образом, выражаясь словами С.И. Вавилова, фактически "демокpитово пустое пpостpанство и непостижимый эфиp заменились сложным, но физически доступным пpостpанством-вpеменем Эйнштейна".
2. Эйнштейн и мистика
Эйнштейну приписывают также мистицизм и веру в Бога. На этом основании делается якобы вывод о его априорном признании эфира как того первоначального "света", который создал Бог. Это, разумеется, не так. Вот что пишет сам Эйнштейн. "Я верю в Бога Спинозы, который проявляет себя в гармонии всего сущего, но не в Бога, который заботится о судьбе и действиях людей." Или: "Самое прекрасное и глубокое переживание, выпадающее на долю человека - это ощущение таинственности. Оно лежит в основе религии и всех наиболее глубоких тенденций в искусстве и науке. Тот, кто не испытал этого ощущения, кажется мне, если не мертвецом, то во всяком случае слепым. Способность воспринимать то непостижимое для нашего разума, что скрыто под непосредственными переживаниями, чья красота и совершенство доходят до нас лишь в виде косвенного слабого отзвука, - это и есть религиозность. В этом смысле я религиозен. Я довольствуюсь тем, что с изумлением строю догадки об этих тайнах и смиренно пытаюсь мысленно создать далеко не полную картину совершенной структуры всего сущего." (Соч. Т.4. С.175).
Эйнштейн пользовался иногда термином "космическая религия", говоря при этом: "Я просто не мог найти более подходящего слова. Какого черта мне до того, что попы наживают на этом капитал." Грубо говоря, Эйнштейн совершенно определенно не был теистом и его можно скорее считать пантеистом. А разницы между пантеизмом и атеизмом по-существу нет.
3. Эйнштейн и математика
Утверждается, что Эйнштейн плохо знал математику и не мог математически сформулировать теорию относительности. Действительно, Эйнштейн имел по математике твердую "четверку". Причем надо отметить, что "четверка" включала в себя знание интегрального и дифференциального исчисления, аналитической геометрии, теории функций комплексного переменного и теорию дифференциальных уравнений и т.д. Как мы видели, математически СТО не так уж и сложна, поэтому утверждение о том, что Эйнштейн не мог сформулировать теорию, вообщем-то ни на чем не основано. Более того, жена Эйнштейна была блестящим математиком. Как Вы думаете, мог ли муж попросить у своей жены помощи в каких-то вопросах? Да и в конце-концов, основное достижение Эйнштейна - не математическая формулировка теории относительности, а ее физическая формулировка.
4. Эйнштейн и мировой заговор
Утверждается, что развитию идей Эйнштейна способствовал мировой заговор. Это должен быть, очевидно, заговор, затрагивающий все страны мира, где только есть физики, профессионально занимающиеся научными исследованиями. Обычные нападки на РАН и комиссию по борьбе с лженаукой как апологетов теории релятивизма здесь уже не прокатывают. Такие ведущие физики-релятивисты как Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз ну никак к РАН не относятся. Они все - зловредные заговорщики, корпеющие над дальнейшим развитием такой ахинеи как теория суперструн и т.д. просто из любви к искусству. К сожалению, никто из современных представителей теорий эфира не способен проникнуть в таинства математических абстракций и идей этих ученых (иначе они бы просто перестали быть эфирщиками), а все непонятное вызывает подозрение.
Утверждается также, что СТО была "навязана" мировому сообществу силовыми методами, "еврейским заговором" и т.д. Утверждается, что до 1923 года о СТО никто и не знал. Вызывает, правда, удивление тот факт, что в имеющемся у меня учебнике Хвольсона (1920 года) целых сто страниц посвящено никому не известной СТО. Но это так, к слову.
При этом, все представители "заговора" скромно умалчивают тот факт, что их утверждения целиком базируются на национальности автора теории, его женитьбах-разводах, связях-знакомствах, но никак не касаются собственно теории, которая ни в одном эксперименте пока не опровергнута.
Более того, десятки тысяч ученых (и не только) во всем мире пытаются опровергнуть СТО (есть такая забава!), да все безрезультатно (чтобы не быть голословными, мы рассмотрим парочку эфирных теорий в следующей части). И каким-то непостижимым образом "заговорщикам" удалось навязать "неправильную" теорию, которая почему-то работает во всех наблюдениях и экспериментах. Странно как-то.
Вывод
Довод представителей теории эфира о том, что Эйнштейн отказался от своих воззрений, был черезчур религиозен, увлекался мистицизмом, плохо знал математику, да и вообще являлся "лицом" мировых заговорщиков, мягко говоря, несостоятелен.