Путенихин П.В., Мнимые и реальные парадоксы теории относительности

Полный текст книги находится во вложении (кнопка "Действия").
Введение
    Не является большим откровением, что вся история науки и физики, в частности, представляет собой непрерывную войну теорий. Какой бы привлекательной ни была теория в период своего признания, со временем она перестает удовлетворять потребности познания и на смену ей приходит новая, еще более привлекательная теория. Мы говорим о привлекательности в смысле способности теории ответить на разные вопросы, стоящие перед исследователями. На начало 21-го века в физике наиболее авторитетными и безупречными теориями являются квантовая физика и теория относительности. Пока они не имеют ни одного общепризнанного явного отклонения от своих предсказаний. Тем не менее, к этим теориям предъявляется все больше претензий, поскольку при всей их точности они не способны объяснить непрерывно расширяющийся ряд новых явлений.
    Так было и так будет всегда – ни одна теория не сможет стать последним словом в развитии науки. По этой причине отсутствия всеобъемлющих выводов главенствующих теорий постоянно появляются новые их ответвления, расширения, дополнения или объединения. На статус такой объединяющей теории сейчас претендует так называемая струнная теория, теория суперструн и её последний вариант – М-теория, которая стремится объединить предсказания квантовой физики и теории относительности, свести в одну теорию описание всех элементарных частиц и взаимодействий, стать Теорией Всего.
    Однако, ни зарождающаяся квантовая теория гравитации, ни квантовая хромодинамика, ни М-теория пока не достигли успехов в этом направлении - Теория Всего не создана. Даже теория суперструн, М-теория, объединившая, как считается, все взаимодействия, включая гравитацию на уровне математических уравнений пока что может претендовать лишь на статус философской теории, поскольку она не предложила ни одного собственного проверяемого предсказания, способного предоставить ей статус физической теории.
    На этом фоне становится понятным создание различных альтернативных теорий, предсказания которые ничем особо не отличаются от предсказаний теории струн: тахионная механика, различные теории гравитации, альтернативы теории относительности и клоны теории Большого взрыва. Эти теории чаще используются лишь как аргументы против пока еще никем не отвергнутых главенствующих физических теорий. Главная их цель – показать ошибочность квантовой теории, теории относительности и других – не достигнута.
    Сложность математического аппарата физических теорий выступает в этой борьбе альтернатив своеобразным фильтром. Трудно опровергнуть выкладки, содержащие сотни трехэтажных уравнений, не изучив их самым доскональным образом. Очевидно, что для этого нужно овладеть этим математическим аппаратом, но ведь альтернативный исследователь и так видит, что теория ошибочна! Поэтому основным инструментом опровержения непонравившейся теории служит формальная логика, философский анализ, с помощью которых в рассуждениях ведущих физиков выискиваются логические или мировоззренческие изъяны. А изъяны эти неизбежны, когда математические выкладки начинают, как это называется, интерпретировать, то есть, описывать в виде наглядных образов. Но при этом возникает сложность - такие интерпретации не всегда наглядны, просты, да и возможны. Очевидно, что это и явилось главной причиной того, что чаще всего критике подвергается наиболее наглядная теория – специальная теория относительности.
    В специальной теории относительности, пожалуй, наиболее прозрачный и наглядный математический аппарат. Вывести основные её положения может почти любой, относительно хорошо владеющий элементарной математикой, алгеброй, геометрией. Но она настолько же наглядна, насколько и парадоксальна. Её выводы, следствия просты и понятны, но противоречат тому, что мы видим и знаем. Следовательно, как считают критики,  эти выводы ошибочны и это легко доказать. В качестве доказательств используется приём, введенный ещё автором теории – Эйнштейном. Это так называемые мысленные эксперименты, которые могут быть, в принципе, проведены в реальности. В этом эксперименте, как и положено, делается некоторое предсказание, которое впоследствии должно быть подтверждено в физическом эксперименте. Однако до начала такого физического эксперимента критик обнаруживает, что результат, предсказанный теорией, является парадоксом. Следовательно, нет никакого смысла проводить такой эксперимент в реальности, поскольку результат парадоксальным быть не может, не могут быть одновременно верны два взаимоисключающих тезиса, третьего не дано.
    Таких опровержений специальной теории относительности сформулировано немало, и, казалось бы, теорию следует признать ошибочной. Но при ближайшем рассмотрении таких опровержений всегда выясняется, что ошибочны они сами. Причин таких ошибок несколько, но все их объединяет одно – они противопоставляют предсказания не самой теории относительности, а некоторых ошибочных теоретических представлений о ней. Эти ошибки вызваны, вне всяких сомнений, слабым знанием, непониманием теории относительности и, как следствие, подменой её математики и выводов ошибочными, придуманными выводами.
    Как известно, специальная теория относительности базируется всего на двух принципах, в настоящее время именуемых постулатами. В основополагающей работе Эйнштейна "К электродинамике движущихся тел" эти постулаты (принципы) сформулированы следующим образом:
    "1. Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, эти изменения состояния относятся.
    2. Каждый луч света движется в "покоящейся" системе с определенной скоростью V, независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом" [117].
    Следствиями этих постулатов стали, прежде всего, широко известные предельность скорости света и преобразования Лоренца. Ни одно тело или сигнал не может распространяться быстрее скорости света, которая является предельной, максимально возможной скоростью, а движущиеся тела и системы отсчета приводят к весьма интересным кинематическим эффектам: сокращению тел и замедлению темпа хода часов. Вот против этих эффектов чаще всего и направлена критика противников теории, причем сами критические замечания всегда сводятся к незаметному, неявному априорному отказу от положений теории. Возникает примерно такая тавтология: движущиеся тела не сокращаются, поэтому они не сокращаются.
    Все "направления удара" по теории можно обобщенно систематизировать – это частное опровержение какого-либо её следствия. Например, критика эффекта замедления хода часов. Или абсурдность взаимного сокращения тел. Есть также попытки вывести сам второй постулат теории относительности из-под её юрисдикции, объявив его рядовым, повседневным явлением, присущим, например, звуковым колебаниям в воздухе. Однако, второй постулат СТО является и уникальным и фундаментом теории, поскольку все кинематические (лоренцевы) эффекты возникают исключительно вследствие этого постулата, признания скорости света инвариантом.
    Некоторые из приведенных далее иллюстраций имеют анимированные копии в виде gif-файлов [21]. Все анимационные файлы "зациклены", то есть воспроизводятся повторно неограниченно долго, что позволяет внимательно рассмотреть все происходящие на них процессы. Здесь они представлены в виде отдельных или последовательности кадров.

Оглавление
Введение
1. Демонстрация 2-го постулата СТО
2. Применим ли 2-ой постулат СТО к звуковым сигналам?
3. Удивительные выводы СТО: парадокс спешащих часов
3.1 Парадокс спешащих часов
4. Причина СТО – инвариантность скорости света
4.1 Вывод СТО из принципа постоянства скорости света
4.2 Вывод СТО из принципа относительности
4.3 Анализ принципов СТО
5. Подобия принципа относительности
6. Парадокс близнецов (парадокс Ланжевена, часов)
6.1 С чего начались все эти "парадоксы"?
6.2 Что опроверг опыт Майкельсона
7. Парадокс близнецов - мнимый парадокс СТО
7.1 Задача об отставании часов на экваторе
7.2 Вариации на тему "парадокса близнецов"
7.3 Эксперимент, подтверждающий СТО
8. Итак, парадокса близнецов больше нет!
9. Мнимые парадоксы СТО
10. Парадокс арбалета
10.1 Длинная стрела
11. Парадокс Белла
12. Парадокс транспортера
13. Парадокс Эренфеста
13.1 Миф о парадоксе Эренфеста
13.2 Варианты парадокса Эренфеста
13.3 Обсуждение статьи о парадоксе Эренфеста
14. Парадокс с излучением
15. Парадокс теплотрассы
16. Парадокс шеста и сарая и подобные ему
17. Три ошибки анти-СТО
17.1 Здравый смысл не против знаний
17.2 Как опровергнуть неопровержимое
17.3 Последний гвоздь
17.4 Эксперименты Маринова
17.5 Эксперименты Торра-Колена-ДеВитта
17.6 Эксперимент Штыркова
17.7 Опыт Галаева
17.8 Опыт Краснова
17.9 Эксперимент Ацюковского
17.10 Опыт Довженко
17.11 Эксперименты Приставко
17.12 Заключение
18. Проверка второго постулата СТО
18.1 Основания для проверки второго постулата
19. Великая Тайна Специальной теории относительности
20. Теория относительности и квантовая механика
20.1 Сверхсветовая скорость света
20.2 Квантовая механика против СТО
20.3 Нечисто что-то в релятивистском королевстве
21. СТО неприменима к сверхсветовым сигналам
21.1 Анализ истоков сверхсветовой СТО
21.2 Равноправие систем отсчета и нелокальность
21.3 Стрела времени, прошлое и будущее
21.4 Как возникает петля времени в СТО
22. Сигнализация быстрее света
22.1 Что такое информация
22.2 Сущность квантовой информации
22.3 Квантино - носитель квантовой информации
22.4 Квантовые "нелокальные кубики"
22.5 Мысленный эксперимент с нелокальными кубиками
23. Тахион и теория относительности
23.1 Тахионные парадоксы – свойство СТО
23.2 Скорость тахиона
23.3 Трансцендентный тахион
23.4 Мысленный эксперимент с тахионом
24. Сверхсветовая граница СТО
24.1 Тахион в ТО нарушает причинность
25. Тахион и причинность. Принцип реинтерпретации
26. Тахионная механика и причинные парадоксы
26.1 Критика тахионной механики
26.2 Выводы Реками
26.3 Парадокс дуальности скорости тахиона
26.4 Попытка решения парадокса дуальности
26.5 Заключение
27. Динамические диаграммы Минковского для тахионов
27.1 Обмен световыми сигналами между ИСО
27.2 Обмен тахионными не-инвариантными сигналами
27.3 Обмен тахионными инвариантными сигналами
27.4 Ложные предсказания СТО для сверхсвета
28. Динамические диаграммы Пенроуза – сигнал в прошлое
28.1 Обмен тахионами между неинерциальными системами
28.2 Сигнализация в прошлое в ИСО
Заключение и выводы
Литература