Имплицитен ли е етерът в СТО? / Наука / Природни науки / Астрономия

Когато въображаемо извършваме експеримента в неподвижния Етер (система K), а го наблюдаваме реално от движещата се Земя (система K'), получаваме зависимостите за гледна точка K', а именно [полагаме b=(1-v2/c2)1/2]:

x'=x/b-vt/b ; t'=t/b-(v/c2)x/b ;

или x'=(1/b)(x-vt) ; t'=(1/b)[t-(v/c2)x] ;

или x'=(1/b)xкорегирана; t' =(1/b)tкорегирано; в обобщен вид x'=x/b ; t'=t/b

Това е обратен, огледален образ на връзката x-x', t-t'.

Когато реално извършваме експеримента на движещата се Земя (система K') а мислено го наблюдаваме от неподвижния Етер (система K), която постановка са реализирали Майкълсън и Морли, получаваме зависимостите за гледна точка K, а именно:

x=x'b+v.t ; t=t'b+(v/c2)x ;

или x-vt=x'b ; t-(v/c2)x=t'b ;

или xкорегирана=x'b ; tкорегирано=t'b ;

Това е прав, реален образ на връзката x-x', t-t'.

Всяка друга интерпретация ще представлява изопачаване на действителността. Природата е устроена на принципа на противоположностите. Граничната скорост на светлината е всъщност средна скорост на светлинния сигнал по затворения контур "отиване-връщане". Тъкмо тази средна скорост е постоянна величина във всички системи и във всички посоки. Това следва да е коректната дефиниция на втория постулат на Специалната теория на относителността.

ВЪВЕДЕНИЕ

Физиката твърди, че Специалната теория завинаги е "изгонила" така наречения Етер от научното пространство. Като пример за несъвместимост на Етера с научната практика се сочат уж противоречивите изводи от опитите на Брадли, Майкълсън-Морли и Физо. [1, стр.466, 467] Но "несъответствията, предизвикани от Етера", в действителност са резултат от ред погрешни интерпретации. До момента не съществува природно явление или експериментален резултат, които да не могат да бъдат обяснени от позициите на реално съществуващ, абсолютно неподвижен Етер.

Ще демонстрираме този факт, като изведем трансформациите на Лоренц от опита на Майкълсън и Морли, т.е. изхождайки от реалното физическо присъствие на Етера във всемирното пространство.

ИЗЛОЖЕНИЕ

Съгласно опита на Майкълсън-Морли, Земята – инерциална система K'(x', t'), се движи надясно със скорост v относно абсолютно неподвижния Етер – инерциална система K(x, t).

Етерът – абсолютно неподвижната система K – представлява средата, в която се разпространяват светлинните сигнали. Тя е тяхната собствена система. Светлинните сигнали са органично свързани с нея. Сиреч, те са зависими единствено от система K . Характеристиките на тази среда регламентират величината и постоянството на тяхната скорост. В този смисъл само в Етера светлинните сигнали ще се разпространяват с една и съща гранична скорост c във всички посоки.

Всички останали инерциални системи, в това число и система K' (Земята), се движат с различни скорости спрямо абсолютно неподвижната система K (Етера). Ясно е, че светлинните сигнали са напълно независими от посоката и скоростта на тяхното движение, респективно от движението на своя източник.

Уредът, с който се извършва опита, представлява интерферометър с две взаимно перпендикулярни рамена и с интерференционен екран в тяхната пресечна точка O . Рамената, от своя страна, са съоръжени с огледала, съответно в точка A върху успоредното на движението рамо OA – оста Х на система K , по която се осъществява движението XºX' –и в точка B върху напречното на движението рамо OB –оста Y на система K , –при което OA=OB .

Светлинният сигнал по успоредното рамо се отправя също надясно в посоката, в която се движи система K' (респективно, в която се движи интерферометърът, с източника на светлината).

За пълно оформяне на картината на сравняването от гледните точки K и K' е необходимо опитът да се реализира не само с уред, разположен на движещата се Земя (система K'), както са направили Майкълсън и Морли, а още и в противоположния вариант – с уред, разположен в абсолютно неподвижния Етер (в система K). Т.е., редно е по темата да се покажат и сравнят резултатите от двата противоположни експеримента.

Провеждане на опита в неподвижния Етер – система K.

Възпроизвеждаме опита с интерферометър, мислено инсталиран в абсолютно неподвижния Етер (система K), а водим наблюдението от движещата се спрямо него Земя (система K').

По този начин фактически ще реализираме следните задължителни, от векове насам осмислени, познавателни стъпки (останали неразбрани от физиката):

1) Оформяме решение-теза от наблюдението на опита в неподвижната изходна система K .

2) Правим преход-отиване в движещата се система K' . Оформяме решение-антитеза от наблюдението на опита откъм система K' (обърнат, огледален образ на вярното решение).

3) Правим преход-връщане в неподвижната система K (затваряме познавателния контур). Оформяме окончателното решение-синтез на опита – обръщаме обърнатия образ, получавайки така правия (обратен на обратния), реалния образ на решението.

Започваме с тази постановка, защото тъкмо опознавателни стъпки 1 и 2 следва и самата Специална теория на относителността. Тя обаче спира до тук, вземайки огледалния резултат 2 за реален.

Но да се върнем на детайлите. Показанията на уреда в система K ще заснемаме директно от него, а същите откъм система K' ще постигаме по изчислителен път.

Измерванията в системата, в която провеждме опита, ще отбелязваме с главни букви, носещи нейния индекс, а измерванията в другата система – със съответните малки букви с нейния индекс.

Няма съмнение, че този вариант на експеримента ще представлява една огледална (привидна) ситуация, в която вече Земята е неподвижна, а Етерът, с интерферометъра в него, се движи спрямо нея с обратна скорост v, носейки със себе си и светлинните сигнали по двете рамена на уреда (понеже е тяхната собствена среда-система).

В този случай "часовникът" (интерференционната картина) в началото O очевидно ще измерва отделните етапи на опита с времето T на система K . От система K' същите етапи ще измерваме чрез изчисления с времето t' . Тези изчисления са напълно възможни благодарение на определителните условия, предоставени ни от дефинирания статут на Етера, както и на факта, че едновременността на едноместните събития е абсолютна.

Мащабите на система K , като изходна, ще са базови. Съответно базови ще са и измерваните с тях собствени дължини LOA=LOB на успоредното на движението рамо OA и на напречното OB и собствени времена TOA=TOB за изминаването им от сигналите по тях.

Според мащабите на система K' , дължините на същите рамена и съответните им времена ще бъдат l'OA , l'OB и t'OA , t'OB .

За напречното рамо, поради липсата на относително движение по него, ще е в сила равенството:

l'OB = LOB и значи l'OB = LOA понеже по условие LOA = LOB (1)

Съгласно изходните условия, наложени от Етера, при тази постановка на опита, както обърнахме внимание, система K' остава привидно неподвижна, а Етерът с уреда огледално се движи спрямо нея, но вече наляво със скорост v , като светлинният сигнал запазва движението си надясно по успоредното рамо със скорост c . Тогава, при едновременното отправяне на сигналите от общото начало в двете направления, за система K' огледалото върху успоредното рамо ще се движи заедно със сигнала по него със скорост v , обратна на скоростта c на сигнала, което означава, че фактически сигналът ще се движи спрямо K' със скорост c-v . Така, ако маркираме участъка "отиване" с индекс 1, огледалото ще бъде достигнато от сигнала след изминат точен път l'1 и за точно време t'1 , както следва:

l'1 = l'OA - v t'1 = l'OA(1-v/c) и t'1 = (t'OA/c-v) -(vt'1/c-v)= l'OA/c = t'OA (2)

Сега да приведем тези равенства към скорост c на сигнала чрез преобразуване на отношението l'1/t'1=c-v във вида l'1/t'1(1-v/c)=c . Тогава очевидно разсъжденията ни ще са следните: сигналът или изминава път l'1/(1-v/c) със скорост c за време t'1, или изминава път l'1 със скорост c за време t'1(1-v/c). В случая изразът l'1/(1-v/c) ще отбележим като (l'1)C – път, приведен към скорост c . Съответно изразът t'1(1-v/c) ще отбележим като (t'1)C – време, приведено към скорост c . Ясно е, че по този начин равенства (2) могат да получат едно от следните две равностойни представяния:

(l'1)C = l'OA и t'1 = t'OA (2a)

l'1 = l'OA(1-v/c) = l'OA - vt'OA и (t'1)C = t'OA(1-v/c) = t'OA - (v/c2)l'OA (2b)

По уравнение (2a) сигналът, движейки се със скорост c , ще измине приведения път (l'1)C за истинското време t'1 . По уравнение (2b) сигналът, движейки се със скорост c , ще измине истинския път l'1за приведеното време (t'1)C.

За отразения сигнал (участъкът "връщане" ще маркираме с индекс 2) началото O на същото рамо заедно със сигнала ще се движат със скорост v , по посока на скоростта c на сигнала, което означава, че фактически сигналът ще се движи спрямо K' със скорост c+v . Така началото ще бъде достигнато от сигнала след изминаване на точен път l'2 за точно време t'2 , както следва:

l'2 = l'OA + vt'2 = l'OA(1+v/c) и t'2 = (l'OA/c+v) + (vt'2/c+v) = l'OA/c = t'OA (3)

И тези равенства ще приведем към скорост c на сигнала чрез преобразуване на отношението l'2/t'2 =c+v във вида l'2/t'2(1+v/c)=c . Тогава, както и горе, (l'2)C=l'2/(1+v/c) ще е приведеният път, а (t'2)C=t'2(1+v/c) ще е приведеното време. Така уравнения (3) също получават двете си равностойни представяния, а именно:

(l'2)C = l'OA и t'2 = t'OA (3a)

l'2 = l'OA(1+v/c) = l'OA + v t'OA и (t'2)C = t'OA(1+v/c) = t'OA + (v/c2)l'OA (3b)

Отново по уравнение (3a) сигналът, движейки се със скорост c , ще измине приведения път (l'2)C за истинското време t'2 , а по уравнение (3b) ще измине истинския път l'2 за приведеното време (t'2)C .

В същото време в система K сигналът по условие се движи с граничната скорост c и затова, без каквито и да е привеждания, ще фиксира следните точни пътища и времена:

L1 = L2 = LOA и T1 = T2 = TOA (4)

И така, съгласно (4), в система K участъците "отиване" и "връщане" представляват еднакви пътища, изминавани за едно и също време с постоянна скорост. А съгласно (2) и (3), в система K' същите участъци представляват различни пътища, изминавани за едно и също време с различна скорост. Т.е., оказва се, че едновременните разноместни събития в K (в неподвижния Етер) ще са едновременни и в K' и във всяка друга инерциална система.

По-нататък, с данните от (2) и (3) за успоредното рамо, което ще индексираме със символа "II" , се намират общите път и време в K' за пълния цикъл "отиване-връщане" на сигнала, а именно:

l'II = l'1 + l'2 = 2l'OA и t'II = t'1 + t'2 = 2t'1 = 2t'2 = 2t'OA = l'II/c = 2l'OA/c (5)

Същият затворен контур в K ще дава равенствата:

LII = L1 + L2 = 2LOA и TII = T1 + T2 = 2T1 = 2T2 = 2TOA= lII/c = 2lOA/c (6)

Съпоставянето на тези резултати от затварянето на контура позволява да се визуализират редица показателни заключения, направени до момента по пътя на логическото разсъждаване. При това дава възможност да се потвърди тяхната правдивост, тъй като зависимостите в система K са неоспорими по условие.

Поради принадлежността на сигнала към Етера (към система K ), в система K' на практика е невъзможно да се установят поотделно пътищата му от началната точка O до огледалото A и обратно от A до O (просто няма как измерването да става по друг начин, освен с един часовник, разположен в О). В този пункт експериментът се натъква на обективно съществуваща невъзможност. Тя се явява причина, в K' (във всяка система извън K ) да е измерваемо само сумарното разстояние за пълния цикъл "отиване-връщане" на сигнала.

Видно е, че резултат (5) не се интересува от структурата на сбора (която само за K е ясно тъждество), но е категоричен в констатацията, че в K' всяко измерване по неизбежния затворен контур, независимо от посоката на сигнала, винаги ще регистрира една и съща негова средна скорост, равна на граничната с . Това е и единствената обоснована и неопровержима отправна база за разсъждения.

Именно в съгласие с нея заключихме, че във всички системи, без K , измерването с един часовник, с последващо разполовяване на резултата няма да е съвсем точно, но ще е възможно най-точното, най-близкото до истината. Единствено в K с подобно измерване и последващо разполовяване на резултата ще се постига абсолютната истина. Но тази система, така както е свързана с Етера, казахме, се явява идеална и затова непостижима. Ето защо в нея може да се експериментира само въображаемо.

Тук трябва изрично отново да бъде подчертано, че намерените така наречени "точни" и "приведени" пътища и времена поотделно на отиване и на връщане са възможни за постигане само аналитично и само благодарение на обезпечените от Етера определителни условия.

Сравняването на сумарните изрази (5) и (6) сочи, че измерването по принуда на затворения контур, след като бъде разполовено, става равнозначно на еднопосочното привеждане на пътищата към скорост c по зависимости (2a) и (3a). Разполовените (приведените) стойности се явяват средни за цикъла и се оказва, че съвпадат точно с дължината l'OA на успоредното рамо в система K' и времето t'OA за изминаването му от сигнала еднопосочно със скорост c , така че винаги ще е в сила равенството на затвореното и отвореното отношения:

l'II/t'II = l'OA/t'OA= c (7)

Що се касае до напречното рамо, от проследяването на движението му в K' се установява, че сигналът по него го обхожда със скорост c след изминаване на един и същ път за едно и също време и на отиване до огледало B , и на връщане в началото O , а именно [полагаме b=(1-v2/c2)1/2]:

l'OB/b= l'BO/b и t'OB = t'BO = l'OB/bc (8)

Или общото време за пълния цикъл, което сега ще индексираме със символа "^" , ще бъде:

Получаващата се разлика между така изчислените t'IIот (5) и t'^ от (9) явно не съществува реално, понеже в K действителните общи времена по двете рамена TII и T^ са равни, а часовникът на уреда отчита тъкмо тях, тъй като той се намира именно в тази система. От равенството TII=T^ в K се съди и за равенството t'II=t'^в K' , поради безспорния факт, че едновременността на едноместните събития е абсолютна. Така приравняването на времената l'II/c=LII/bc по двете рамена в K' води до извода l'II=LII/b , откъдето, след разполовяването, се стига до заключението, че собствената дължина LOA на успоредното на движението рамо се измерва в K' чрез времето t' като:

l'OA = LOA/b или в общ вид l' = L/b (10)

Вземайки предвид зависимост (10), в система K' ще е в сила следното продължение на равенство (7):

l'II/t'II = l'OA/t'OA = LOA/bt'OA= c (11)

А тъй като за система K по условие е налице отношението LOA /TOA=c , то е очевидна и връзката между времената на двете системи:

LOA/bt'OA = LOA/TOAоткъдето t'OA = TOA/b или в общ вид t' = T/b (12)

Заключението е еднозначно: Щом в K' е в сила измерването за дължината l'=L/b , следва в нея да тече време t'=T/b .

Това утвърждение е недвусмислено и повече от ясно: За движещата се система K' метърът и секундата на покоящата се система K се удължават при нарастване на относителната скорост.

Но, знаем, че реално в K не произтичат никакви подобни събития. Уредът си стои там в покой и няма причини с дължината на неговото успоредно рамо и с времето за изминаването му да се случват каквито и да е промени.

И така, от една страна, при измерването от система K' се установяват като неоспорим факт промените (10) на дължината L и (12) на времето T на система K, а от друга, в система K тези промени реално не съществуват, просто няма как да се случат.

При това положение обяснението на въпросните промени не може да се търси никъде другаде, освен в реални изменения на собствените мащаби на движещата се система K', като последица от самото нейно движение.

С една дума, не може да има никакво съмнение, че регистрираните ефекти върху дължината и времето на система K всъщност са привидни. Представляват огледален образ на реалните изменения в обратна посока на дължината и времето на система K' . Поради съществуващата относителност обаче, наблюдателят, преместил се от K в K' , вече схваща K' като система в покой и нейните мащаби като постоянни, непроменливи.

Но пак повтаряме. В действителност това не е така, този покой е мним. Неизменящи се са само и единствено мащабите на система K , защото именно тя, заедно с цялата постановка в нея, е в състояние на реален покой. Трябва да се досетим, да проумеем, че всъщност наблюдаваните от K' промени стават със самата нея, с нейните мащаби, а тя ги вижда в "огледалото", каквото в случая се явява система K , като обратни.

Това е същностният извод от експеримента. За да довършим гледната точка K', ни остава още да покажем, че от уравнения (2b), като се направят заместванията (10) и (12) и се вземе предвид, че за случая l'=x' , (t'1)C=t' , LOA=x и TOA=t , а x=ct , се получават познатите ни от Специалната теория трансформачни уравнения:Сиреч, още в момента можем да направим преценката, че, при увеличаване на относителната скорост на система K' спрямо система K , мащабите за дължина и време на K' реално се смаляват (метърът и секундата на K' реално се скъсяват). С тези свои смалени мащаби тя мери реално постоянните мащаби на K като увеличаващи се.

x'=x/b-vt/b ; t'=t/b-(v/c2)x/b – гледна точка K' (13)

А след извършване докрай на математическото действие:

x'=(1/b)xкорегирана; t' =(1/b)tкорегирано – гледна точка K' (13)

или в обобщен вид x'=x/b ; t'=t/b - за гледна точка K' (13)

По този начин демонстрирахме нагледно, първо, че абстрактно постигнатите в Специалната теория уравнения всъщност представляват преход от неподвижната изходна система K в движещата се спрямо нея система K' , и второ, че същите уравнения фактически са описание на събитията в K от тази противоположна гледна точка K'.

И така, за този преход от K в K' виждаме, че експериментално добитите резултати от позициите на реално съществуващ Етер съвпадат напълно с теоретичните на Специалната теория. В същото време Теорията твърди, че е постигнала своите решения без да се нуждае от подобен помощник с неговите физически характеристики и функции, с което категорично е изхвърлила Етера от природата на нещата.

Съвсем ясно казано, излиза, че до уравнения (13) се стига и от позицията на реално съществуващ Етер, което, както показахме, трябва да се счита за експериментално доказан факт, и от позицията на игнориране съществуването на такава среда (Етер), според твърденията на Специалната теория.

Очевидна е обаче невъзможността за реално съществуване на подобна двойнствена действителност (хем има, хем няма Етер), тъй като тези две концептуални позиции са взаимно изключващи се. Явно или има Етер, или няма. Друга възможност не съществува. Какво тогава е фактическото положение?

По дълбокият анализ на стъпките на Специалната теория показва, че тя, в прикрита форма, също ползва наличието на Етер, за да изведе своите уравнения (13). Това става чрез приемането априори на втория постулат – постоянната скорост на светлината. Сиреч можем да считаме, че Теорията не само не отхвърля съществуването на Етера, както ни внушават учебниците и разработките по физика, а тъкмо обратно – потвърждава неговата реалност.