I. Что можно, а что нельзя критиковать в СТО

 

Не знаю, почему, но больше всего, подвергается критике Специальная (или Частная) Теория Относительности. Возьмем ее как образец лпротивоборства╗ альтернативистов и ортодоксов и рассмотрим в первую очередь.

Статья Эйнштейна лК электродинамике движущихся сред╗ имеется в интернете, также, впрочем, как и почти все другие статьи по этой теме. Говорю это к тому, чтобы побудить читателя, прежде чем, высказываться по какому-то вопросу, связанному с СТО, посмотреть, что же представляет собой СТО, какой объем знаний содержит, а что уже выходит за пределы СТО и имеет малую связь с творением самого Эйнштейна. Тогда наверно удастся избежать ненужных споров.

По той же самой причине Ц наличии в Интернете огромного объема материала по все затронутым ниже темам Ц я почти не привожуа ссылок (но, будьте уверены, могу это сделать).

 

Начну с вопроса, который имеет малое отношение к физике, но почему-то продолжает привлекать внимание альтернативистов. Очень часто в связи с созданием СТО и ОТО альтернативисты критикуют поведение Эйнштейна как человека и ученого. Приводят массу доводов в пользу того, что он поступал неэтично как в науке, так и в жизни.

Если говорить именно о бытовом поведении Эйнштейна, действительно, сейчас после опубликования его архивов и писем, обнаружилось, что он отнюдь не был святым,а и даже, может быть, был личностью, которой не стоит подражать в этом смысле. Это вступает в резкое противоречие с тем, что писали о нем в прошлом. Можно даже сказать, за тот период был создан настоящий культ личности Эйнштейна.

Но, во-первых, обратите внимание: лписали о нем╗, а не он сам о себе. Не он создавал этот культ (как, например, Сталин), а ученые и журналисты, которых он не заставлял и не наставлял.

Во-вторых, кто сказал, что гениальный в чем-то человек, должен быть образцом нравственности? Документы, а не популярное чтиво, показывают, что за редчайшим исключением все гении, при наличии несомненного гениального творческого начала в какой-то области, в остальном оставались обычными людьми со всеми их слабостями. Александр Великий (Македонский), Цезарь, Аристотель, Наполеон, Байрон, Галуа, Пушкин, Лермонтов, Черчиль и десятки других гениальных людей прошедших столетий имели массу слабостей, которые мы не прощаем простым людям. Почему мы должны предъявлять к Эйнштейну какие-то другие критерии?

Если говорить о научной этике Эйнштейна, здесь тоже обнаруживается масса сомнительных линий поведения. Но за этим следит научное сообщество. Если оно не делает замечаний, то какие претензии мы можем предъявлять к ученому. Если статьи Эйнштейна не содержали ссылок и анализа предшествующих работ, то почему редактор пропустил эти статьи? Критикуйте редактора, но при чем тут Эйнштейн?

И, самое главное: какое отношение поведение Эйнштейна имеет к его теориям? Если Пушкин промотал свое состояние в карты, переспал со всеми красивыми девками своей деревни и т.д., и т.п., значит, он писал плохие стихи? Вольтер вкладывал деньги в работорговлю, но готов был умереть за свободу личности. Ф. Бекон был казначеем и проворовался в пух и прах, но современная методология физики опирается на его работы. И т.д., и т.п..

Никто не запрещает критиковать Эйнштейна, как человека, и освещать все стороны его жизни (конечно, желательно, строго документально!), но связывать это с его теориями нет никакого основания. Теперь о главном:

 

О содержании СТО и его критике альтернативистами

 

(О СТО и других теориях рекомендую читать только профессиональных авторов, прежде всего замечательную книгу Паули: лТеория относительности╗, в котором честно отражена вся история и научный смысл теорий Эйнштейна. И профессиональные авторы имеют свои предпочтения Ц лони тоже люди╗, но лжи в их работах, все-таки намного меньше, чем в популярных статьях, а главное, присутствует понимание сущности вопросов).

Возьмем для примера полу-популярный краткий, но довольно точный обзор СТО в статье русской Wikipedia. Здесь сделаны две характерные ошибки, которые чрезвычайно распространены:

1.Дано следующее определение СТО: лСпециа́льная тео́рия относи́тельностиа Ч теория, заменившая механику Ньютона при описании движения тел со скоростями, близкими к скорости света╗. В рамки СТО не входит релятивистская механика. Кроме того, релятивистскаяа механика создана не Эйнштейном, а Планком, Пуанкаре и Минковским.

2. Следующее утверждение: лСпециальная теория относительности перестает работать в масштабах всей Вселенной, а также в случаях сильных полей тяготения, где её заменяет более общая теория Ч общая теория относительности╗, также содержит неверные утверждения, происходящие из популярной литературы. СТО прекрасно работает ва масштабах всей Вселенной, но действительно не работает в полях тяготения, поскольку они нарушают инерционность систем отсчета. ОТО не заменяет СТО и не имеет с ней никакой связи, кроме как в названии. ОТО Ц это не теория относительности, а просто теория тяготения; здесь нет инерциальных систем отсчета, но нет и обобщения СТО. Об этом уже сто раз писали профессиональные физики, но на это не обращают внимания ни лальтернативисты╗, ни, как ни странно, лортодоксы╗.

 

1.      О методологии физики

 

Те, кто ищут ошибки в физической теории, должны, прежде всего, представлять себе, что же может быть ошибкой в физике, а что ни в коем случае ошибкой быть не может. Другими словами, они должны знать методологию современной физики.

Практически вся методология физики исходит из одного утверждения:

аФИЗИКА - НАУКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ.

Что это означает?

Физика, как наука, состоит из описания явлений (т.е. теории) и эксперимента.

1. Теория строится на каких-то постулатах, на основе которых можно вывести математические выражения, дающие возможность рассчитать характеристики, которые можно измерить. Часто постулат сводится ка уравнению, математическому соотношению, и т.п. Постулат может быть следствием наблюдения, эксперимента, догадки, озарения, гадания на кофейной гуще и т.п. Не обязательно, чтобы он был подтвержден экспериментом; достаточно, чтобы он не противоречил эксперименту.а Постулатов может быть много, мало, один Ц это не столь важно. В каждом разделе физики могут быть свои постулаты, необходимо только, чтобы они не противоречили постулатам других разделов.

2. Теория, до тех пор, пока она не проверена экспериментально, является гипотетической. Только после проверки она считается (относительно) правильной.

Вы можете придумать какие хотите постулаты, сделать какие сумеете выводы. У вас будет замечательная теория. Но если вы не можете ее проверить экспериментально, это не теория, а гипотеза (или лучше, гипотетическая теория). Примером такой теории может служить теория создания и существования мира, изложенная в библии. Если же экспериментальные результаты противоречат предсказаниям теории, теория считается ложной. В методологии физики имеется

 

Постулат: Только Его Величество Эксперимент Непогрешим Абсолютно.

 

Но для того, чтобы мы могли это утверждать, он (эксперимент) должен быть проведен по определенным правилам и согласно определенным критериям. Это означает, что экспериментальная проверка сама по себе имеет свою методологию, свои принципы: проверка должна быть множественной,а в разных условиях, в разных местах, в разное время (т.е. полученные результаты должны быть инвариантны по отношению к установке, месту, времени, личности, и пр.); должна быть указана ошибка, которая должна лежать в определенных пределах для всех результатов; и мн. др.

Относительность правильности теории именно в том и заключается, что теория считается правильной с указанной ошибкой лправильности╗, т.е. в определенных пределах.

3. Экспериментальная проверкаа должна касаться всех следствий теории: если какое-то следствие оказывается не согласным с результатом опыта, теория подвергается сомнению (по крайней мере, ограничению).

 

2. Что мы имеем в отношении СТО? Об лошибках╗ СТО.

а

Имеем два постулата Эйнштейна, которые не противоречат экспериментальным данным (происхождение постулатов и их содержание весьма нелегко понять, если не знать предшествующих работ Лорентца и Пуанкаре, которые были известны Эйнштейну, но не упомянуты в его статье):

1) Принцип относительности: лДля всех координатных систем, для которых справедливы уравнения механики, справедливы те же самые электродинамические и оптические законы, как это уже доказано для величин первого порядка╗;

2) лСвет в пустоте распространяется всегда с определенной скоростью V, не зависящей от состояния движения излучающего тела╗.

Во-первых, принцип относительности был сформулирован до Эйнштейна Пуанкаре (название введено им же).

Во-вторых, эксперименты Мейкельсона-Морли и им подобные, связанные с обнаружением движения по отношению к эфиру, к этим постулатам не имеют никакого отношения, так как в постулатах эфир не упомянут и никаким боком не участвует. Эфир может не существовать в природе. Но также точно эфир может существовать, но природа может быть устроена так, что невозможно измерить движение по отношению к нему, потому что все компенсируется. Или эфир может выступать как одна из инерциальных систем отсчета. Или еще что-то. Все это никак не касается СТО.

Те, кто пишет, что Эйнштейн утверждал, что эфир не существует, делают грубую ошибку. Это утверждали многочисленные популяризаторы СТО. В своих статьях Эйнштейн писал, что в его теории нет эфира, или писал, что в его теории эфир не нужен. В главной статье 1905 г. мы читаем: лВведение лсветоносного эфира╗ окажется при этом излишним, поскольку в предполагаемой теории не вводится лабсолютно покоящееся пространство╗, наделенное особыми свойствами, а также ни одной точке пустого пространства, в котором протекают электромагнитные процессы, не приписывается какой-нибудь вектор скорости╗.

Это совершенно строгое замечание: в СТО нет эфира, он там не нужен. Ноа в СТО не утверждается,а что эфира нет в природе. Поэтому в рамках СТО невозможно ни доказать, ни опровергнуть это утверждение. СТО утверждает только, что никакими экспериментами невозможно обнаружить разницу между инерциальными системами отсчета, даже если в этот разряд включить систему, привязанную к эфиру. В теории Лорентца, на которую намекает Эйнштейн названием своей статьи, есть эфир (электромагнитный, а не механический!), но и там, как ни странно, невозможно обнаружить разницу между инерциальными системами отсчета, включая и эфир.

Кстати, критикуют также, что в противоречии с тем, что Эйнштейн утверждал в СТО,а потом, в ОТО,а он ввел эфир. Опять-таки, критика неверна. Здесь нет основания для противоречия: то, что эфир не участвует в СТО,а не означает, что его нельзя ввести в ОТО. Критики не понимают, что же они критикуют.

 

На основе этих постулатов Эйнштейн вывел следствия: преобразования Лорентца (которые так названы Пуанкаре, потому что Лорентц, а до него Фогт, нашли их раньше Эйнштейна на основе электромагнитной теории материи Дж.Дж. Томсона, Абрагама, Лорентца, основой которой является классическая электродинамика).

Таким образом, действительное значение ва физике имеют не постулаты Эйнштейна, а преобразования Лорентца (или точнее, инвариантность законов физики относительно этих преобразований). Постулаты Эйнштейна нигде больше не используются. лСТО╗ Ц это просто громкое название. СТО - это, фактически, не теория, а принцип инвариантности (это писали многие известные физики, но популяризаторам не интересно было принимать такое состояние вещей). Популяризаторы придали СТО сверхъестественный вес, окружив бесчисленным количеством лследствий╗, которые не следуют из СТОа (более того, некоторые из популяризаторов и даже ученыха приписывают Эйнштейну также и создание релятивистской механики, что совершенно неверно). Так что в большинстве случаев альтернативисты на самом деле критикуют популяризаторов, но не СТО.

Другие результаты, полученные Эйнштейном и связанные с преобразованиями Лорентца, невозможно получить в рамках СТО, так как они требуют привлечения новых постулатов.

 

Поскольку постулированы не сами преобразования Лорентца, а два вышеприведенные утверждения, то, прежде всего, встает вопрос о проверке правильности вывода из них преобразований Лорентца. Логичность этого вывода во времена появления СТО подвергалась сомнению. Убедительных доводов Эйнштейн не дал. Так что вопрос остался до настоящего времени в подвешенном состоянии и подвергается критике до сих пор. Это, действительно, можно критиковать. Но логично и последовательно (как это сделано, например, А.А. Тяпкиным).

 

3. Как проверена СТО экспериментально?а

 

Как мы сказали, поскольку эфир мы можем рассматривать как одну из инерциальных систем отсчета, то опыты типа Мейкельсона-Морли, сами по себе не подтверждают и не опровергают постулаты Эйнштейна. Все остальные опыты тоже не противоречат этим постулатам.

Как обстоит дело в отношении проверки следствий СТО? В качестве следствий СТО мы имеем преобразования Лорентца. Если они неверны, то невернаа вся классическая электродинамика, вся релятивистская механика иа вся квантовая теория поля (релятивистская в своей основе), т.е., фактически,а вся физика. Но эта физика проверена с огромной точностью. На сегодняшний день нет ни одного результата, который можно подвергнуть сомнению. С этой точки зрения можно считать, что СТО проверена с той же точностью. Но здесь есть некоторая тонкость, о которой мы сказали выше: сам вывод преобразований Лорентца в рамках СТО имеет слабые стороны.

 

Таким образом: Что же можно критиковать в СТО?

А) Вы можете критиковать вывод Эйнштейном преобразований Лоренца, потому что все его предположения, принятые при этом, мало обоснованы (в частности, процедура измерения времени). Постулаты Эйнштейна несомненно правильны. Но вполне возможно, что, постулаты Эйнштейна являются следствиями преобразований Лорентца, а не наоборот.

Б) Вы можете строить другую теорию, из которой следуют преобразования Лорентца.

В) Вы можете изобретать любой эфир, такой, чтобы он был равноправен с любой инерциальной системой отсчета. Но вы должны заранее понимать, что этот эфир никому не нужен, если вы не можете предложить опыты, доказывающие его существование (не эксперименты типа Мейкельсона-Морли, не теоретический вывод уравнений поля, чем очень увлечены альтернативисты, а новые результаты, которые отсутствуют в современной теории, например, найти различные постоянные квантовой теории поля, и т.п.). Эфир должен давать дополнительные результаты, а не быть теоретическим развлечением.

С) Вы имеете право задавать любые вопросы, на которые нет ответа в рамках СТО, и требовать на них ответа. В том числе: почему выполняются постулаты Эйнштейна и следствия из преобразования Лорентца. Но нужно понимать, что это уже вне рамок СТО.

Д) Вы можете не обращать внимание на лпарадокс близнецов╗ и тому подобные парадоксы, так как они находятся вне рамок СТО (в частности, требуют ускорений; это понимал сам Эйнштейн; см. подробный разбор в учебнике М.-А. Тоннела: лОсновы электромагнетизма и теории относительности╗. М., 1962. стр. 146-149). Даже если они когда-нибудь подтвердятся экспериментом, они не являются следствием СТО.

 

Что вы ни в коем случае не имеете права делать на данном этапе развития физики Ц это лисправлять╗ формулы преобразования Лоренца и все связанные с ними результаты, поскольку до сих пор нет никаких сомнений в их точности.

 

К главе II

 

К содержанию