В современной физике сложилось научное направление, которое можно было бы назвать антирелятивистским. Это направление представлено теориями, которые в той или иной степени противоречат постулатам и выводам теории относительности (ТО) - фундаменту современной физической науки. Антирелятивистским это направление можно назвать еще и потому, что президиум РАН объявил все нерелятивистские теории лженаучными, и любая попытка опубликовать нерелятивистскую статью превращается по истине в борьбу против прорелятивистски настроенных членов редколлегий академических журналов.Школьные опыты по антирелятивизму
Следует отметить, что за сто лет существования ТО методически проработана очень досконально, и попытки ее ревизии часто выглядят наивно или научно и методически безграмотно. Поэтому прежде всего необходимо создать непротиворечивую методологическую и экспериментальную базу антирелятивизма и помочь в этом может анализ причин возникновения ТО.Одними из ключевых нерешенных классической механикой вопросов были и остаются вопросы о существовании и свойствах эфира. В течение XIX в. предложено несколько моделей эфира. О.Френель пришел к выводу, что световая волна совершает поперечные колебания, но из поперечности колебаний следует, что «эфир, будучи тончайшим и невесомым, должен в то же время быть и абсолютно твердым», ведь только твердые тела могут передают поперечные колебания с такой большой скоростью как скорость света. Кстати, Дж. Максвелл впоследствии, создавая свою теорию, отмечал, что рассматривает только поперечные волны поскольку ему неизвестны эксперименты с продольными волнами электричества.
Устанавливая взаимосвязь силы взаимодействия заряженной частицы (электрона) с полем от скорости, Г. Лоренц пытался увязать теорию Максвелла с эфиром Френеля. Однако уравнения Максвелла - Лоренца не удовлетворяли принципу относительности Галилея. Действительно (см. рис. 1),А раз это так, то эксперименты должны позволить определить движение Земли относительно эфира. Но опыты Майкельсона - Морли опровергли это утверждение. Тогда Лоренц делает вывод о несправедливости преобразований Галилея и вводит свои. Когда в 1902 - 1903 гг. Кауфман повторил эксперименты Томсона, Лоренц уже был полностью уверен в причинах аномальных отклонений в движении электронов. И здесь предполагаемое изменение массы электрона приблизительно совпало с множителем Лоренца, который тот применил как гипотезу сокращения продольных линейных размеров для объяснения отрицательного результата в экспериментах Майкельсона – Морли.
a) b) c)
Рис.1.Движение двух электронов в эфире (ue1=ue2):
a,b) cила Лоренца Fл = Fк + Fм нарушает принцип относительности Галилея,
c) сила Денисова Fд компенсирует изменение силы Лоренца
Совпадение закона предполагаемого увеличения массы электрона с множителем Лоренца сыграло решающую роль и в 1904 году в статье «Электромагнитные явления в системе, движущейся с любой скоростью, меньшей скорости света» Лоренц приводит результаты экспериментов Кауфмана как подтверждение своей теории и формулирует идею общего принципа относительности. А. Пуанкаре с некоторыми колебаниями, а А. Эйнштейн без критического анализа перенесли эти заблуждения в свои работы.У Г. Лоренца была еще одна потенциальная возможность не заводить классическую физику в тупик релятивизма. Это учет конечной скорости распространения взаимодействий. Первым о последствиях существования конечной скорости взаимодействия задумался К.Ф. Гаусс, и в 1835 г. он вывел закон динамики электрического взаимодействия частиц, зависящий от их относительной скорости, где электростатика Кулона была обобщена на скорость распространения взаимодействия.
Однако В. Вебер, развивавший идеи Гаусса, выдал это как закон, не объясняя физической сущности явления. Вместо скорости взаимодействия в теории Вебера фигурирует коэффициент перехода от электростатической к электродинамической системе единиц. (После того, как сам же Вебер совместно с Кольраушем экспериментально показали, что величина этого коэффициента равна скорости света и стало ясно, что свет – электромагнитные колебания).Гельмгольц и Максвелл, однако, восприняли закон Вебера как закон дальнодействия (ведь коэффициент – не скорость взаимодействия) и выступили с резкой критикой. Гельмгольц усмотрел у Вебера нарушение закона сохранения энергии. Видимо поэтому в своей теории Г. Лоренц не рассматривает влияние запаздывания потенциалов.
Теория А. Денисова [1] учитывает эти ошибки, позволяет обойтись без релятивизма и построить физическую теорию без парадоксов, вполне доступную пониманию не только студентов, но и школьников.Опыт Майкельсона - Морли еще раз подтвердил справедливость Галилея, который ут-верждал, что абсолютное движение относительно эфира обнару-жить невозможно. Теория Максвелла-Лоренца не учитывает существование продольных электрических (не электромагнитных!). волн. Действительно, уже упоминалось, что возможность существования продольных электрических волн Максвелл просто не рассматривал и не изучал возможность обнаружения их в экспериментах, чем и можно объяснить все последующие проблемы в теории Лоренца.
По Денисову эфир существует и является средой, передающей взаимодействия. Все релятивистские эффекты объясняются запаздыванием электромагнитных сигналов.
Не во всех релятивистских учебниках можно встретить признание того скользкого факта, что III закон Ньютона для силы Лоренца не выполняется. На рис. 2a видно, что на заряд e1 со стороны заряда e2 действует только кулоновская сила, т. к e2 на линии своего движения не создает магнитного поля. Однако на e2, кроме электрического поля, действует ещё и магнитное со стороны e1.Приводимые иногда релятивистами объяснения этой теоретической проблемы не выдерживают критики. Так Р. Фейнман [2, стр. 270, 303] откровенно пытается уйти от ответа на вопрос и учит студентов, что III закон Ньютона не выполняется, но зато справедлив закон сохранения полного импульса системы. Ничего себе аргументация! Другие авторы пытаются ввести в рассмотрение «скрытый импульс», что ничем не лучше, чем, например, переход в пятое измерение.
Поэтому, отказываясь от релятивизма, вполне резонно вслед за Денисовым предположить, что, помимо силы Лоренца, существует еще какая-то сила, компенсирующая изменение электромагнитной силы при поворотах и делающая систему инвариантной к ним. Для определенности будем здесь называть ее сила Денисова. Данная сила возникает благодаря тому, что при движении заряда в какой-либо среде вокруг него существует не только вектор-ное магнитное поле, но и скалярное T = vE/c2 (названное Денисовым электрострикционным продольным полем), что определяется запаздыванием электромагнитного сигнала [1, стр.17-18].Тогда для двух движущихся относительно друг друга зарядов сила взаимодействия F = FЛ + Fд = q2 (Е0 – В1v2 – Т v2), и величина ее не зависит от взаимного расположения зарядов по отношению к вектору их скорости.а) б)
Рис2. III закон Ньютона в теории Лоренца не выполняется
В эксперименте установлено, что проводник 1 движется в направлении действия силы Fд и поворачивается против часовой стрелки. Это связано с тем, что в этом эксперименте не удалось избавиться от влияния дополнительного магнитного поля подводящих проводов, которые к тому же мешают свободному перемещения исследуемых проводников. Таким образом, наглядно продемонстрировать действие силы Денисова не удалось, так как ей в этом эксперименте всегда сопутствуют электромагнитные силы. То есть требуется дальнейшая доработка схемы экспериментаЭксперимент 1 (рис. 2б). Два отрезка алюминиевой проволоки подвешены на подводящих проводах перпендикулярно друг к другу. По каждому из них пропускается постоянный ток величиной 10 - 20 А. В этом случае кулоновские силы скомпенсированы и сила Лоренца представлена магнитной составляющей, действующей на проводник 2. По Лоренцу проводник 1 не должен двигаться (см. рис. 2а)
Действительно, при изменении заряда сферы возникает радиальное переменное электрическое полеЭксперимент 2. Другая возможность обнаружить продольное поле – сферически симметричные квазистатические поля. Известно, что сфера не может излучать электромагнитные волны.
В качестве передающей антенны использовалась проводящая сфера радиусом 10 см, а в качестве приемной антенны – металлический диск диаметром 15 см и толщиной 3 см. Расстояние между приемной и передающей антенной изменялось от 0 до 40 см.Чтобы заряд успевал равномерно распределиться по сфере и для уменьшения влияния краевых эффектов, измерения проводились на низкой частоте 700 – 1000 Гц. Предполагалось, что сфера электромагнитных волн не излучает, а приемный цилиндр электромагнитные волны отражает по аналогии с зеркальными спутниковыми антеннами. Синусоидальный сигнал напряжением в 5В подается на сферу по коаксиальному кабелю. Принимаемый сигнал наблюдался на осциллографе. Результаты эксперимента приведены в таблице 1
Возможно другое объяснение передачи сигнала - через емкостной делитель, то есть цепочку емкость сфера - диск (С) и емкость диск - земля (С0). Оценим такой сигнал сверху. Очевидно, что он не может быть больше, чем U0С/С0. В свою очередь, С не может быть больше, чем S0/R, где S0 - размерная константа, определяемая при малых R, а R - расстояние между сферой и диском. Тогда справедливо:Таблица 1.
R (см) 0 0,1 0,5 1 5 10 15 20 25 30 35 40 U (В) 5 1,5 0,9 0,7 0,34 0,23 0,17 0,14 0,12 0,09 0.08 0,05 Полученные результаты не могут быть связаны с поперечной электромагнитной волной, поскольку электромагнитных волн сфера не излучает, а излучение на стыке кабеля и сферы пренебрежимо мало.
Еще один эксперимент, в котором проявляются сверхсветовые скорости – телепортация квантового состояния частиц. В квантовой физике две частицы, которые какое-то время взаимодействуют, образуя единую систему, можно описать волновой функцией. Когда взаимодействие прекращается и частицы разлетаются очень далеко, их по-прежнему будет описывать та же функция. Но состояние каждой отдельной частицы неизвестно в принципе: это вытекает из соотношения неопределенностей. И только когда одна из них попадает в приемник, регистрирующий ее параметры, у другой появляются соответствующие характеристики. То есть одна частица мгновенно передает информацию другой. Телепортации самой частицы (передача ее массы) естественно при этом не происходит. Начиная с 1982 года, проведено уже несколько подобных экспериментов.Релятивисты утверждают, что на практике невозможно использовать этот эффект для передачи информации со сверхсветовой скоростью. Но нас не интересует ни квантово-механическое, ни релятивистское описание явления. Важен только сам факт взаимодействия частиц со сверхсветовой скоростью.
Другой эксперимент Лиджуна Вонга, где проявляются «запрещенные» релятивистами скорости, подробно описан д-ром А. Голубевым в статье «Возможна ли сверхсветовая скорость?» в журнале «Наука и жизнь» № 2 2001 года, которому так и не удалось втиснуть его в традиционные рамки.Таким образом, существует несколько серий экспериментов, которые можно считать экспериментальными основаниями антирелятивизма.
Список литературы
1. А.А. Денисов. Основы электромагнетизма.(Единая теория поля). Ростов-на-Дону, 2000 (http://graviton.neva.ru).
2. Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. Фейнмановские лекции по физике, вып. 6., кн.4 Электродинамика. М, 1977.
.
Примечание редакции. Доклад А.В. Шапошникова обсужден на физической секции Президиума АТТ. Попытка экспериментального обнаружения предложенных проф. А.А. Денисовым электрострикционных волн признана интересной. А.В. Шапошникову рекомендовано усовершенствовать технику эксперимента.