Артеха С.Н.

Основания физики (критический взгляд):
КРИТИКА ОСНОВ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Изд. 3, расш. и доп.

Основания физики (критический взгляд): Критика основ теории относительности

Oglavlenie

Predislovie k tret'emu izdaniyu

S momenta poyavleniya pervogo izdaniya knigi [133] uzhe proshel nemalij srok -- 14 let. Situatsiya v Rossii nemnogo uluchshilas' v plane vozmozhnostej obsuzhdeniya podnyatikh v knige voprosov. Na nekotorikh konferentsiyakh stali dopuskat'sya diskussionnie dokladi po printsipial'nim voprosam s kritikoj somnitel'nikh teorij (teorij otnositel'nosti, Bol'shogo vzriva, relyativistskoj kosmologii i dr.). Nekotorie vpolne ofitsial'nie zhurnali (pravda, poka ne profil'nie ranovskie) stali publikovat' kriticheskie stat'i i al'ternativnie idei. Mnogie perestali boyat'sya imet' sobstvennuyu tochku zreniya i viskazivat' ee publichno. Koe-gde na postoyannoj osnove rabotayut seminari, gde mozhno obsudit' novie narabotki i idei, v tom chisle fundamental'nogo kharaktera. Tak chto v tselom protsess osoznaniya i osvobozhdeniya ot samoobmana, pust' medlenno, no idet. Za proshedshee vremya avtor tozhe opublikoval dopolnitel'no ryad statej v angloyazichnikh zhurnalakh i materialakh mezhdunarodnikh konferentsij [134-138,152-155], a uzh kolichestvo obscheniya s rossijskimi i zarubezhnimi issledovatelyami bilo prosto ogromnim.

K chislu kritikov teorii otnositel'nosti prinadlezhat mnogie izvestnie filosofi, matematiki i fiziki, vklyuchaya dvenadtsat' laureatov Nobelevskoj premii, t.e. lyudi, vnesshie pionerskij vklad v razvitie nauki (a ne tol'ko pisavshie i perepisivavshie uchebniki). Chislo imenitikh protivnikov obsuzhdaemoj teorii sopostavimo s chislom ee imenitikh storonnikov, tak chto avtoritet tut yavno ne sud'ya. Ne ver'te, budto bi kritiki teorii otnositel'nosti otvergayut kakie-to nablyudaemie effekti. Ponyat' protiv chego zhe mi vistupaem legche vsego na sleduyuschem primere. Predstav'te sebe, chto koldun zaklinaet o voskhode Solntsa. Mi ne govorim, budto ne uvidim voskhoda Solntsa. Mi tol'ko utverzhdaem, chto zaklinaniya kolduna ne imeyut nikakogo otnosheniya k etomu voskhodu. Teoriya otnositel'nosti -- eto zaklinaniya kolduna, kotorie vovse ne imeyut otnosheniya ko vsem tem effektam, ob'yasnenie kotorikh pripisivaet isklyuchitel'no sebe samoj teoriya otnositel'nosti. Takim obrazom, net prichin otvergat' vozmozhnost' sobstvennogo analiza dannoj teorii i iskat' real'nie prichini i konkretnie mekhanizmi yavlenij. Neobkhodimo pomnit', chto, naprimer, v matematike beskonechnoe (!) chislo podtverzhdenij ne mogut perevesit' dazhe odnogo oproverzheniya. Vot pochemu relyativistam stoit podumat' imenno nad temi protivorechiyami, kotorie obnaruzhili opponenti, a ne sorevnovat'sya v kolichestve sluchaev, gde protivorechiya imi prednamerenno sokriti. Poisk istini vsegda predpolagaet ser'eznoe otnoshenie k vozrazheniyam opponentov.

Pozitsiya istinnogo uchenogo prekrasno otrazhena v sleduyuschem viskazivanii. {\bf Kto khochet viyavit' istinu, tot ne menee userdno ischet ee i v ubezhdeniyakh ili predpolozheniyakh protivnika\dots On staraetsya pomoch' protivniku najti dlya ego misli slova, kotorie naibolee tochno virazhali bi ee. On pitaetsya ponyat' protivnika luchshe, chem tot sam sebya ponimaet. Vmesto togo, chtobi ispol'zovat' kazhdij slabij punkt argumentatsii protivnika dlya nizlozheniya, razvenchaniya i unichtozheniya togo dela, kotoroe on otstaivaet, uchastnik predmetnoj diskussii prilagaet usiliya k tomu, chtobi izvlech' iz utverzhdenij protivnika vse to tsennoe, chto pomozhet viyavleniyu istini} (T. Kotarbin'skij).

Mnogie li otnosyatsya k poisku Istini i k metodam vedeniya diskussii, kak Istinnie uchenie? Ne stoit vosprinimat' obsuzhdenie nauchnikh teorij v dukhe zhivotnikh instinktov -- konkurentsii v bor'be <>! Davajte poprobuem otojti ot porochnoj praktiki <> i, naoborot, stanem chestno soobschat' ob imeyuschikhsya v fizicheskikh teoriyakh nestikovkakh, protivorechiyakh s drugimi faktami ili proverennimi teoriyami, o nealgoritmicheskikh priemakh, dopolnitel'nikh gipotezakh ad hoc, nereshennikh fizicheskikh, filosofskikh, metodologicheskikh ili matematicheskikh problemakh. Kogda eti problemi budut chestno visvecheni, to lyuboj issledovatel' smozhet popitat'sya ikh reshit'; i esli eto ne smozhet sdelat' nashe pokolenie, to navernyaka smogut sdelat' posleduyuschie pokoleniya. Vazhno, chtobi kazhdomu novomu pokoleniyu ne prikhodilos' s nulya <>, a mozhno bilo bi samie molodie i samie produktivnie godi sosredotochit'sya na ikh obdumivanii i reshenii. (Naprimer, matematicheskie knigi s zaglaviem, nachinayuschimsya slovami <> vsegda vdokhnovlyayut, v otlichie ot nit'ya nekotorikh <> fizikov o kontse nauki.)

Pervij variant knigi bil napisan, v osnovnom, tezisno, kratko (mnogie punkti mozhno bilo bi dopolnit' i raspisat' do ob'ema otdel'noj stat'i). No on bil izlozhen tak, chtobi lyuboj chelovek smog ponyat' suschestvuyuschie problemi, bilo bi tol'ko zhelanie. I khotya materiali, izlozhennie v pervoj versii knigi, ne poteryali svoej aktual'nosti (i nikakoj material ne bil isklyuchen iz novoj versii), tem ne menee bilo resheno vipustit' ne stereotipnoe izdanie, a rasshirennuyu i dopolnennuyu versiyu knigi. Dannoe izdanie dopolneno izlozheniem novikh klyuchevikh paradoksov, dobavochnimi literaturnimi ssilkami (v tom chisle v oboikh Predisloviyakh), rasshireno bolee podrobnim obsuzhdeniem ryada nyuansov, soputstvuyuschikh momentov i al'ternativ, dopolneno podrobnim raz'yasneniem nekotorikh prezhnikh protivorechij. Eto sdelano iz rascheta predvzyatogo prochteniya knigi relyativistami. Razumetsya, esli u nikh vozniknet khotya bi malejshee zhelanie razobrat'sya v suschestve podnimaemikh problem.

U avtora net ni malejshej fizicheskoj vozmozhnosti ubedit' v chem-libo shest' milliardov zhitelej Zemli (dazhe po odnoj sekunde na kazhdogo -- v itoge budet bol'she chelovecheskoj zhizni). Da i takoj nedostizhimoj tseli ne stavitsya. Razumeetsya, kazhdij chelovek imeet polnoe pravo sdelat' svoj sobstvennij vibor za kotorij i budet otvechat', v tom chisle, vibor <>. Khotelos' bi tol'ko napomnit', chto <>. A v ostal'nom vse eto -- lichnij vibor cheloveka! I ya uvazhayu i prinimayu lyuboj vibor, lish' bi on bil osoznannim.

Pristupaya k kriticheskomu analizu obeikh teorij otnositel'nosti, zhelayu vsem ostavat'sya chestnimi khotya bi po otnosheniyu k samomu sebe. Itak, v dobrij put' poiska Istini!

Predislovie k pervomu izdaniyu

Khotya dostizheniya tekhniki v proshedshem veke bili ves'ma vpechatlyayuschimi, sleduet priznat', chto dostizheniya nauki bili gorazdo skromnee (vopreki okolonauchnoj reklame). Vse eti dostizheniya mozhno otnesti skoree k usiliyam eksperimentatorov, inzhenerov i izobretatelej, chem k "prorivam" teoreticheskoj fiziki. Tsennost' "ob'yasnenij post factum" obscheizvestna. Krome togo, zhelatel'no real'no otsenit' "poteri" ot podobnikh "prorivov" teoretikov. Samaya glavnaya "poterya" proshlogo veka -- eto utrata edinstva i vzaimosvyazi vsej fiziki, to est' edinstva nauchnogo mirovozzreniya i podkhoda k raznim oblastyam fiziki. Sovremennaya fizika yavno predstavlyaet soboj "loskutnoe odeyalo", kotorim pitayutsya prikrit' neobozrimie "kuchi" razroznennikh issledovanij i nesvyazannikh faktov. Vopreki iskusstvenno podderzhivaemomu mneniyu o tom, chto osnovoj sovremennoj fiziki yavlyayutsya neskol'ko khorosho proverennikh fundamental'nikh teorij, slishkom uzh chasto proslezhivayutsya gipotezi ad hoc (dlya konkretnogo chastnogo yavleniya) i naukoobraznie korrektirovki raschetov v "nuzhnuyu storonu" -- kak u studentov, podglyanuvshikh v zaranee izvestnij otvet zadachi. Predskazatel'naya sila fundamental'nikh teorij v prakticheskikh prilozheniyakh okazivaetsya blizka k nulyu (vopreki utverzhdeniyam "shoumenov ot nauki"). V pervuyu ochered' eto otnositsya k spetsial'noj teorii otnositel'nosti: vse prakticheski proveryaemie "ee" rezul'tati bili polucheni libo do sozdaniya etoj teorii, libo bez ispol'zovaniya ee idej (chasto ee protivnikami) i tol'ko potom usiliem "sobiratelej" bili "pripisani" k ee dostizheniyam.

Kazalos' bi, teoriya otnositel'nosti prochno integrirovalas' v sovremennuyu fiziku i ne stoit "kopat'sya" v ee fundamente, a luchshe dostraivat' "verkhnie etazhi zdaniya". Na kritike etoj teorii mozhno tol'ko "shishki nabit'" (vspomnim o postanovlenii Prezidiuma AN SSSR, priravnyavshego kritiku teorii otnositel'nosti k izobreteniyu vechnogo dvigatelya). Solidnie nauchnie zhurnali gotovi obsuzhdat' kak gipotezi, kotorie ne mogut bit' provereni v blizhajshij milliard let, tak i te gipotezi, kotorie nikogda ne smogut bit' provereni. Odnako, obsuzhdat' printsipial'nie voprosi teorii otnositel'nosti beretsya daleko ne kazhdij nauchnij zhurnal. Kazalos' bi, situatsiya dolzhna bit' protivopolozhnaya. Poskol'ku osnovi etoj teorii prepodayut ne tol'ko v VUZakh, no i v shkole, to pri vozniknovenii malejshikh somnenij vse voprosi dolzhni ser'ezno i podrobno obsuzhdat'sya nauchnoj obschestvennost'yu, chtobi "ne isportit' molodie dushi".

Odnako, suschestvuet nemnogochislennaya, no ochen' aktivnaya i ochen' visokopostavlennaya chast' nauchnoj eliti, kotoraya vedet sebya stranno zakodirovannim obrazom. S samim ser'eznim pokrovitel'stvennim vidom oni mogut obsuzhdat' "zheltikh slonov s rozovimi khvostikami" (sverkhtyazhelie chastitsi vnutri Luni, ostavshiesya obyazatel'no posle Bol'shogo Vzriva ili chto-to pokhozhee), no pri popitke obsudit' teoriyu otnositel'nosti oni, kak po komande iz edinogo tsentra, dejstvuyut tak aktivno, budto s nikh snimayut nizhnee bel'e i tam mozhet bit' obnaruzheno kakoe-to "rodimoe pyatno". Vozmozhno, im prosto "prikazano srochno gromit'" i oni vse smeshivayut s gryaz'yu, chasto dazhe ne chitaya rabot (slava Bogu, avtora poka minula siya chasha). A ved' lyubaya, dazhe samaya odioznaya kritika, mozhet soderzhat' kakoe-to ratsional'noe zerno, sposobnoe uluchshit' ikh zhe sobstvennuyu teoriyu.

Teoriya otnositel'nosti pretenduet na rol' ne prosto teorii (naprimer, kak odin iz metodov rascheta v prilozhenii k teorii elektromagnetizma), a na rol' pervogo printsipa, dazhe "pervoverkhovnogo" printsipa, sposobnogo otmenyat' lyubie drugie proverennie printsipi i ponyatiya: prostranstva, vremeni, zakoni sokhraneniya i t.d. Sledovatel'no teoriya otnositel'nosti dolzhna bit' gotova k bolee tschatel'nim logicheskim i eksperimental'nim proverkam. Kak budet pokazano v nastoyaschej knige, logicheskoj proverki dannaya teoriya ne viderzhivaet.

Teoriya otnositel'nosti obrazno predstavlyaet primer tak nazivaemikh nevozmozhnikh konstruktsij (vinesennij na oblozhku dannoj knigi nevozmozhnij kub i t.d.), kogda kazhdij lokal'nij element neprotivorechiv. Lokal'nikh matematicheskikh oshibok rassmatrivaemaya teoriya ne soderzhit. Odnako, kak tol'ko mi skazhem, chto bukva t oznachaet real'noe vremya, srazu mozhno prodolzhit' konstruktsiyu i obnaruzhitsya protivorechie. Analogichnaya situatsiya s prostranstvennimi kharakteristikami i t.d.

Nas dolgo priuchayut k misli, chto mozhno zhit' s paradoksami, khotya pervonachal'nie "paradoksi" teorii dovol'no pravdopodobno bili svedeni relyativistami prosto k nekotorim "strannostyam". Na samom dele kazhdij normal'nij chelovek ponimaet, chto esli v teorii prisutstvuet dejstvitel'noe logicheskoe protivorechie, to nado vibirat' mezhdu logikoj, na kotoroj baziruetsya vsya nauka, i etoj chastnoj teoriej. Ochevidno, chto vibor ne mozhet bit' sdelan v pol'zu chastnoj teorii. Imenno poetomu dannaya kniga nachinaetsya s logicheskikh protivorechij teorii otnositel'nosti i logicheskim voprosam zdes' udeleno osnovnoe vnimanie.

Lyubaya fizicheskaya teoriya, opisivayuschaya real'noe yavlenie, mozhet bit' eksperimental'no proverena po tipu "da-net". Relyativisti takzhe formal'no podderzhivayut podkhod: chto eksperimental'no neproveryaemo, to ne suschestvuet. Poskol'ku teoriya otnositel'nosti dolzhna perekhodit' k klassicheskoj fizike pri malikh skorostyakh (naprimer, dlya kinematiki), a klassicheskij rezul'tat odnoznachen (ne zavisit ot sistemi nablyudeniya), to chasto relyativisti stremyatsya dokazat' otsutstvie protivorechij svoej teorii putem svedeniya paradoksov k edinstvennomu rezul'tatu, sovpadayuschemu s klassicheskim rezul'tatom. Tem samim eto yavlyaetsya priznaniem eksperimental'noj neobnaruzhimosti kinematicheskikh effektov teorii otnositel'nosti, a znachit ikh real'nogo otsutstviya (to est' pervonachal'noj tochki zreniya Lorentsa o vspomogatel'nom kharaktere vvedennikh relyativistskikh velichin). Mnogie spornie momenti relyativisti pitayutsya "ob'yasnyat'" sovershenno po-raznomu: kazhdomu pozvoleno dodumat' samomu nesuschestvuyuschie detali "plat'ya gologo korolya". Etot fakt tozhe yavlyaetsya kosvennim priznakom neodnoznachnosti teorii. Relyativisti pitayutsya uvelichit' znachimost' svoej teorii, soglasovivaya s nej kak mozhno bol'she teorij, v tom chisle iz sovsem nerelyativistskikh oblastej. Iskusstvennost' podobnoj globalistskoj "pautini" vzaimosvyazej ochevidna.

Krome relyativistov teoriyu otnositel'nosti zaschischayut (kak pole deyatel'nosti) matematiki, zabivaya, chto u fiziki -- svoi zakoni. Vo-pervikh, podtverzhdaemost' nekotorikh konechnikh vivodov ne dokazivaet istinnost' teorii (takzhe kak iz vernosti teoremi Ferma vovse ne sleduet pravil'nost' vsekh "dokazatel'stv", predstavlennikh za 350 let, ili iz nablyudaemogo dvizheniya zvezd i planet ne sleduet suschestvovanie khrustal'nikh sfer). Vo-vtorikh, dazhe v matematike suschestvuyut dopolnitel'nie usloviya, trudno virazimie v formulakh, kotorie uslozhnyayut poisk reshenij (naprimer, uslovie: najti resheniya v natural'nikh chislakh). V fizike podobnij fakt virazhaetsya, naprimer, ponyatiem "fizicheskij smisl velichin". V-tret'ikh, esli matematika mozhet issledovat' lyubie ob'ekti (kak real'no suschestvuyuschie, tak i nereal'nie), to fizika zanimaetsya tol'ko poiskom vzaimosvyazej mezhdu real'no izmerimimi fizicheskimi velichinami. Konechno, mozhno real'nuyu fizicheskuyu velichinu razlozhit' v kombinatsiyu nekotorikh funktsij ili podstavit' v nekotoruyu slozhnuyu funktsiyu i "sochinyat'" smisl etikh kombinatsij. No eto ne bolee, chem shkol'nie matematicheskie uprazhneniya na podstanovki, ne imeyuschie k fizike nikakogo otnosheniya nezavisimo ot stepeni slozhnosti.

Ostavim na sovesti "shoumenov ot nauki" ikh zhelanie obmanivat' ili bit' obmanutimi (v lichnikh interesakh) i popitaemsya bespristrastno proanalizirovat' nekotorie somnitel'nie momenti teorii otnositel'nosti.

Zametim, chto v techenie vremeni suschestvovaniya teorii otnositel'nosti neodnokratno poyavlyalis' stat'i s paradoksami, kritikoj relyativistskikh eksperimentov, delalis' popitki skorrektirovat' etu teoriyu, vozrodit' teoriyu efira. Odnako, kritika nosila, kak pravilo, chastnij kharakter, zatragivaya lish' otdel'nie aspekti etoj teorii. Tol'ko v kontse proshlogo veka suschestvenno uvelichilis' potok kritiki i ee kachestvo (nazvaniya statej i knig, privedennie v kontse dannoj knigi v spiske literaturi, govoryat sami za sebya).

Nado priznat'sya, chto v otlichie ot kritiki, suschestvuet professional'naya fundamental'naya apologetika teorii otnositel'nosti [3,17,19,25,29,30,32--34,36--40]. Poetomu osnovnaya tsel', kotoruyu stavil pered soboj avtor, bila sleduyuschaya: dat' posledovatel'nuyu sistematicheskuyu kritiku teorii otnositel'nosti, opirayas' imenno na khoroshuyu apologetiku dannoj teorii. Sleduya obscheprinyatoj neglasnoj traditsii, osnovnaya chast' dannoj knigi proshla proverku v retsenziruemikh mezhdunarodnikh nauchnikh zhurnalakh (GALILEAN ELECTRODYNAMICS, SPACETIME & SUBSTANCE]. V rezul'tate postavlennaya zadacha postepenno vipolnyaetsya, nachinaya s rabot [47--54], gde podrobno rassmotreni eksperimenti, lezhaschie v osnovanii teorii otnositel'nosti, bazovie kinematicheskie ponyatiya spetsial'noj teorii otnositel'nosti i obschej teorii otnositel'nosti, dinamicheskie ponyatiya i sledstviya relyativistskoj dinamiki. Sredi obschego potoka kriticheskikh rabot prakticheski ne vstrechalis' raboti po relyativistskoj dinamike. Etot fakt yavilsya odnoj iz osnovnikh prichin napisaniya dannoj knigi.

Nastoyaschaya kniga yavlyaetsya obobscheniem opublikovannikh rabot s edinikh pozitsij. (Krome togo, tonkosti logiki vsegda luchshe vosprinimayutsya na svoem rodnom yazike.) Kazhdij somnitel'nij punkt teorii otnositel'nosti mi budem starat'sya, po-vozmozhnosti, obsudit' nezavisimo ot drugikh, chtobi kak mozhno polnee uvidet' vsyu "kartinu absurda". Odnako, v tselyakh ekonomii ob'ema, kniga ne soderzhit tsitirovanij obsuzhdaemikh momentov iz uchebnikov. Poetomu predpolagaetsya nekotoroe znakomstvo chitatelya s osnovami teorii otnositel'nosti. Krome togo, v knige chasto obsuzhdayutsya ne tol'ko obscheprinyatie traktovki teorii, no i vozmozhnie "relyativistskie al'ternativi". Eto sdelano na sluchaj, esli u kogo-nibud' vozniknet iskushenie sdelat' v somnitel'nikh traktovkakh inoj relyativistskij vibor i podpravit' teoriyu otnositel'nosti. "Monstr" davno mertv i ozhivlyat' ego ne stoit -- takovo mnenie avtora.

Vibor posledovatel'noj logiki izlozheniya daleko ne prost: dlya lyubogo voprosa voznikaet zhelanie izlozhit' v odnom i tom zhe meste knigi srazu vse soputstvuyuschie nyuansi, chto prosto nevozmozhno vipolnit'. Avtor nadeetsya, chto esli u chitatelya khvatit sil i terpeniya dochitat' knigu do kontsa, to bol'shinstvo ekspromtnikh voprosov i somnenij budet posledovatel'no zakrito. Struktura knigi sleduyuschaya. V Glave 1 predstavlena kritika relyativistskikh ponyatij vremeni, prostranstva i mnogikh drugikh aspektov relyativistskoj kinematiki. Glava 2 posvyaschena kritike osnov obschej teorii otnositel'nosti (OTO) i relyativistskoj kosmologii. V Glave 3 dani zamechaniya k eksperimental'nomu obosnovaniyu teorii otnositel'nosti. Pri etom mi ne budem podrobno rassmatrivat' opiti, imeyuschie otnoshenie tol'ko k elektromagnetizmu ili razlichnim chastnim gipotezam efira (eto sama po sebe ogromnaya tema), a proanaliziruem isklyuchitel'no obschie opiti, zatragivayuschie tol'ko samu sut' relyativistskoj kinematiki i dinamiki. Glava 4 soderzhit kritiku dinamicheskikh ponyatij spetsial'noj teorii otnositel'nosti (STO), rezul'tatov i interpretatsij relyativistskoj dinamiki. K kazhdoj glave dani kratkie vivodi. V Prilozheniyakh rassmatrivayutsya chastnie gipotezi.

About the author

Artekha Sergej Nikolaevich

Kandidat fiziko-matematicheskikh nauk, zaveduyuschij laboratoriej. Okonchil TGU im. V. I. Lenina v 1989 g., aspiranturu IKI RAN (zaschitil dissertatsiyu v 1992 g.), s 1993 g. rabotaet v IKI RAN v otdele kosmogeofiziki. Zanimaetsya issledovaniyami v oblasti geofiziki, fiziki plazmi, fiziki atmosferi, statisticheskoj fiziki i drugimi, a imenno: issledovaniem fluktuatsionnogo khaosa, prosvetleniya volnovikh i kvantovo-mekhanicheskikh bar'erov, razvitiem metodov momentnogo opisaniya nelinejnikh sistem, analizom mekhanizmov samoproizvol'nogo vozniknoveniya vrascheniya v plazme, izucheniem vliyaniya lokal'nikh struktur na kineticheskie i elektrodinamicheskie svojstva plazmi, na rasprostranenie i rasseyanie voln, issledovaniem elektricheskikh protsessov v atmosfere i krupnomasshtabnikh vikhrej (tipa tajfunov i tornado), analizom protsessa samoorganizatsii i generatsionnikh svojstv turbulentnosti v plazme i atmosfere i t. d. Krome togo, v svobodnoe vremya zanimaetsya analizom osnov fizicheskikh teorij, teoriej chisel i dr.