Сашо Сълков
"Вие грешите, мистър Айнщайн!"
Сашо Сълков
Грешите, мистър Айнщайн
И красивата грешка е грешка
Фиг. 1/7
Повече от сто години една от най важните теории за съвременната физика е теорията на относителността (ТО) на Алберт Айнщайн. Тя по един или друг начин е преплетена в почти всички области на познанието. Поради тази причина сме длъжни да я преосмисляме и проверяваме едва ли не всеки ден, защото евентуални грешки в нея мога да ни върнат години назад. За никого не е тайна, че тя е и една от най-оспорваните теории през целия период на нейното съществуване. Множество учени от цял свят са се опитвали да намерят аргументи против нея, но така и никой досега не е успял да постигне категоричност. Също така е вярно, че всички се борят предимно с нейната логика, а това е много трудно поради елегантните и математически модели. В тази статия аз няма да се занимавам с математическите модели на ТО, тъй като не мисля, че мога да внеса допълнителна светлина по въпроса.
По-скоро бих искал да ви обърна внимание на един проблем, който е основополагащ за нея. Всеки, който познава теорията, знае, че ако трябва да назовем един-единствен опорен стълб в нея, то това ще бъде законът за постоянство на скоростта на светлината във вакуум. Този закон от своя страна се състои от две основни твърдения. Първото касае независимостта на скоростта на светлината от източника, а второто - нейната независимост от приемника. Колкото до независимостта на светлината от източника, всякакви съмнения относно истинността на това твърдение ще бъдат неоснователни поради вълновите свойства на светлината. Как стои въпросът за независимостта на скоростта на светлината от приемника обаче? Този постулат е следствие от един-единствен експеримент - експеримента на Майкелсън и Морли. Принципът, върху който изграждат експеримента си залагат двамата физици, е илюстриран на фиг. 1/7.
Повече от сто години една от най важните теории за съвременната физика е теорията на относителността (ТО) на Алберт Айнщайн. Тя по един или друг начин е преплетена в почти всички области на познанието. Поради тази причина сме длъжни да я преосмисляме и проверяваме едва ли не всеки ден, защото евентуални грешки в нея мога да ни върнат години назад. За никого не е тайна, че тя е и една от най-оспорваните теории през целия период на нейното съществуване. Множество учени от цял свят са се опитвали да намерят аргументи против нея, но така и никой досега не е успял да постигне категоричност. Също така е вярно, че всички се борят предимно с нейната логика, а това е много трудно поради елегантните и математически модели. В тази статия аз няма да се занимавам с математическите модели на ТО, тъй като не мисля, че мога да внеса допълнителна светлина по въпроса. По-скоро бих искал да ви обърна внимание на един проблем, който е основополагащ за нея. Всеки, който познава теорията, знае, че ако трябва да назовем един-единствен опорен стълб в нея, то това ще бъде законът за постоянство на скоростта на светлината във вакуум. Този закон от своя страна се състои от две основни твърдения. Първото касае независимостта на скоростта на светлината от източника, а второто - нейната независимост от приемника. Колкото до независимостта на светлината от източника, всякакви съмнения относно истинността на това твърдение ще бъдат неоснователни поради вълновите свойства на светлината. Как стои въпросът за независимостта на скоростта на светлината от приемника обаче? Този постулат е следствие от един-единствен експеримент - експеримента на Майкелсън и Морли. Принципът, върху който изграждат експеримента си залагат двамата физици, е илюстриран на фиг. 1/7.
Фиг. 2/7
Ако изстреляме едно идеално еластично топче към отражател, то ще изминава по-кратко разстояние в случаите, в които системата е в покой, отколкото ако системата се движи успоредно на отражателя. Това е така поради факта, че при движещата се система топчето изминава по-дълга траектория. И така, стъпвайки на тази логика, Майкелсън и Морли конструират своя експеримент в търсене на етерен вятър, който би следвало да се получи при движението на Земята по орбитата и. Системата, която конструират (фиг. 2/7), в общи линии изглежда по следния начин. От неподвижно свързан със системата източник се излъчва светлинен лъч, който се разделя от полупрозрачна пластина на два взаимноперпендикулярни лъча. Първият се движи перпендикулярно на движението на Земята, а вторият - успоредно. Двата лъча, след като се отразят две равноотдалечени от полупрозрачната
пластина огледала, се връщат върху нея и интерферират върху интерферометъра. Тъй като първият лъч, подобно на топчето в предходния пример, се движи по по-дълга траектория, би следвало да очакваме промяна в интерференчната картина, ако завъртим системата на 90 градуса. Такава промяна обаче не се наблюдава. От този резултат се прави съдбовният извод, че скоростта на светлината не зависи от приемника.
Ако изстреляме едно идеално еластично топче към отражател, то ще изминава по-кратко разстояние в случаите, в които системата е в покой, отколкото ако системата се движи успоредно на отражателя. Това е така поради факта, че при движещата се система топчето изминава по-дълга траектория. И така, стъпвайки на тази логика, Майкелсън и Морли конструират своя експеримент в търсене на етерен вятър, който би следвало да се получи при движението на Земята по орбитата и. Системата, която конструират (фиг. 2/7), в общи линии изглежда по следния начин. От неподвижно свързан със системата източник се излъчва светлинен лъч, който се разделя от полупрозрачна пластина на два взаимноперпендикулярни лъча. Първият се движи перпендикулярно на движението на Земята, а вторият - успоредно. Двата лъча, след като се отразят две равноотдалечени от полупрозрачната пластина огледала, се връщат върху нея и интерферират върху интерферометъра. Тъй като първият лъч, подобно на топчето в предходния пример, се движи по по-дълга траектория, би следвало да очакваме промяна в интерференчната картина, ако завъртим системата на 90 градуса. Такава промяна обаче не се наблюдава. От този резултат се прави съдбовният извод, че скоростта на светлината не зависи от приемника.
Фиг. 3/7
Наричам извода съдбовен, защото той заляга в основата на закона за постоянство на скоростта на светлината във вакуум, който от своя страна е базата, на която стъпва ТО. Ето защо си позволих по-щателно да анализирам този експеримент, тъй като върху него пада цялата отговорност за създаването на теорията. Както вече споменах, в експеримента на Майкелсън и Морли за лъча, който се движи перпендикулярно на движението на Земята, се предвижда поведение като на топчето от фиг. 1/7 така, както е показано на фиг. 3/7.
Наричам извода съдбовен, защото той заляга в основата на закона за постоянство на скоростта на светлината във вакуум, който от своя страна е базата, на която стъпва ТО. Ето защо си позволих по-щателно да анализирам този експеримент, тъй като върху него пада цялата отговорност за създаването на теорията. Както вече споменах, в експеримента на Майкелсън и Морли за лъча, който се движи перпендикулярно на движението на Земята, се предвижда поведение като на топчето от фиг. 1/7 така, както е показано на фиг. 3/7.
Фиг. 4/7
От така направеното предположение следва да очакваме по-голяма траектория на светлинния лъч, когато системата е в движение. Първият постулат за независимост на скоростта на светлината обаче ни казва друго. Както и самият Айнщайн отбелязва: “Светлината забравя за източника в момента, в който го напусне”, което означава, че няма причина светлинният лъч да се влияе от това дали системата е в движение или в покой. Това може да означава само едно. Траекторията на лъча няма да е тази. И наистина, ако се позовем на постулата за независимост на светлината от източника, то траекторията на лъча ще е, както е показано на фиг. 4/7. Това от своя страна означава, че лъчът няма да измине по-голяма траектория, както е очаквал Майкелсън, а точно същата, както ако системата е в покой. При това положение не ни остава нищо друго, освен да приемем, че експериментът е безплоден,
защото от него не можем да очакваме нито потвърждение, нито отрицание на независимостта на скоростта на светлината от скоростта на приемника. Това пък от своя страна поставя ТО в много деликатна ситуация, тъй като излиза, че тя е изградена върху погрешен експеримент. Това, разбира се, не означава, че е погрешна, но, във всеки случай, ще ни се наложи да потвърдим закона за постоянство на скоростта на светлината с експеримент, различен от опита на Майкелсън и Морли.
От така направеното предположение следва да очакваме по-голяма траектория на светлинния лъч, когато системата е в движение. Първият постулат за независимост на скоростта на светлината обаче ни казва друго. Както и самият Айнщайн отбелязва: “Светлината забравя за източника в момента, в който го напусне”, което означава, че няма причина светлинният лъч да се влияе от това дали системата е в движение или в покой. Това може да означава само едно. Траекторията на лъча няма да е тази. И наистина, ако се позовем на постулата за независимост на светлината от източника, то траекторията на лъча ще е, както е показано на фиг. 4/7. Това от своя страна означава, че лъчът няма да измине по-голяма траектория, както е очаквал Майкелсън, а точно същата, както ако системата е в покой. При това положение не ни остава нищо друго, освен да приемем, че експериментът е безплоден, защото от него не можем да очакваме нито потвърждение, нито отрицание на независимостта на скоростта на светлината от скоростта на приемника. Това пък от своя страна поставя ТО в много деликатна ситуация, тъй като излиза, че тя е изградена върху погрешен експеримент. Това, разбира се, не означава, че е погрешна, но, във всеки случай, ще ни се наложи да потвърдим закона за постоянство на скоростта на светлината с експеримент, различен от опита на Майкелсън и Морли.
Фиг. 5/7
Горните разсъждения поставят под сериозно съмнение правилността на закона за постоянство на скоростта на светлината и затова си поставих за цел да конструирам нова експериментална установка, която да не почива на принципите на Майкелсъновия интерферометър. При него се разчита на наличието на етерен вятър на повърхността на Земята при орбиталното и движение. Допускането обаче е много рисковано, тъй като не можем да бъдем сигурни как евентуалният етер ще си взаимодейства с материята, с гравитацията, а и със сили, за чиито параметри може би дори не подозираме. Това априори предполага един доста „замърсен” експеримент. Ето защо реших, че много по-правилно ще бъде, вместо да търсим етерен вятър, самата установка да бъде движена спрямо повърхността на Земята. Така, сравнявайки резултатите в покой и
движение, ще можем да бъдем сигурни, че ако етер все пак съществува, ние ще можем да го установим. И така, логиката на експеримента, който конструирах, е следната: Нека си представим една система, която в единия край на която е монтиран лазер (фиг. 5/7). Светлинният лъч, който ще произведе лазерът, попада точно в центъра на екрана в противоположния край на системата. Ако задвижим уреда перпендикулярно на светлинния лъч, при наличие на етерална среда ще се получи изместване на точката, в която попада лъчът върху екрана.
Горните разсъждения поставят под сериозно съмнение правилността на закона за постоянство на скоростта на светлината и затова си поставих за цел да конструирам нова експериментална установка, която да не почива на принципите на Майкелсъновия интерферометър. При него се разчита на наличието на етерен вятър на повърхността на Земята при орбиталното и движение. Допускането обаче е много рисковано, тъй като не можем да бъдем сигурни как евентуалният етер ще си взаимодейства с материята, с гравитацията, а и със сили, за чиито параметри може би дори не подозираме. Това априори предполага един доста „замърсен” експеримент. Ето защо реших, че много по-правилно ще бъде, вместо да търсим етерен вятър, самата установка да бъде движена спрямо повърхността на Земята. Така, сравнявайки резултатите в покой и движение, ще можем да бъдем сигурни, че ако етер все пак съществува, ние ще можем да го установим. И така, логиката на експеримента, който конструирах, е следната: Нека си представим една система, която в единия край на която е монтиран лазер (фиг. 5/7). Светлинният лъч, който ще произведе лазерът, попада точно в центъра на екрана в противоположния край на системата. Ако задвижим уреда перпендикулярно на светлинния лъч, при наличие на етерална среда ще се получи изместване на точката, в която попада лъчът върху екрана.
Фиг. 6/7
За да може такова изместване да бъде отчетено обаче, ще е нужна свръхпрецизна апаратура, която за момента не е по силите на съвременните технологии. Ето защо ще променим малко системата, за да наблюдаваме ефекта. Нека си представим две успоредни огледала, както е показано на фиг. 6/7. Като пуснем под ъгъл светлинен лъч, на изхода той ще попадне в точка М. Когато задвижим системата, точката, в която ще попадне лъчът на изхода, ще се придвижи от М в М1.
За да може такова изместване да бъде отчетено обаче, ще е нужна свръхпрецизна апаратура, която за момента не е по силите на съвременните технологии. Ето защо ще променим малко системата, за да наблюдаваме ефекта. Нека си представим две успоредни огледала, както е показано на фиг. 6/7. Като пуснем под ъгъл светлинен лъч, на изхода той ще попадне в точка М. Когато задвижим системата, точката, в която ще попадне лъчът на изхода, ще се придвижи от М в М1.
Фиг. 7/7
И така, използвайки горната логика, направих следната система (фиг. 7/7). От лазер тръгва лъч, който се разделя от полупрозрачна пластина. Първият лъч се насочва между двете огледала и след многократно отражение попада в обектива на интерферометър. Вторият се насочва директно към него. При наслагването на двата лъча се получава интерференчна картина. При задвижването на устройството с достатъчно висока скорост, многократните отклонения на начупения (ефекта показан на фиг. 6/7) лъч ще доведат до промяна на интерференчната картина. Това, разбира се, ще се получи само при наличието на етер. Така конструираният експеримент, беше проведен при земни условия в автомобил, движещ се със скорост от 200 км в час. Резултатът, който се получи, беше изненадващ. Интерференчната картина се променя, показвайки правопропорционална зависимост на скоростта на светлината от приемника.Разбира се
давам си сметка, че в земни условия и при сравнително ниската скорост от 200 км в час не мога да бъда напълно сигурен в резултата, но в едно съм сигурен: Крайно наложително е този експеримент да се повтори в орбитални условия, където скоростта на движение, която може да бъде постигната, е многократно по-голяма. Ако резултатът, който получим, обаче отново е същият, мисля, никой не се съмнява, че много неща от съвременната физика ще трябва да бъдат преосмислени.
И така, използвайки горната логика, направих следната система (фиг. 7/7). От лазер тръгва лъч, който се разделя от полупрозрачна пластина. Първият лъч се насочва между двете огледала и след многократно отражение попада в обектива на интерферометър. Вторият се насочва директно към него. При наслагването на двата лъча се получава интерференчна картина. При задвижването на устройството с достатъчно висока скорост, многократните отклонения на начупения (ефекта показан на фиг. 6/7) лъч ще доведат до промяна на интерференчната картина. Това, разбира се, ще се получи само при наличието на етер. Така конструираният експеримент, беше проведен при земни условия в автомобил, движещ се със скорост от 200 км в час. Резултатът, който се получи, беше изненадващ. Интерференчната картина се променя, показвайки правопропорционална зависимост на скоростта на светлината от приемника.Разбира се давам си сметка, че в земни условия и при сравнително ниската скорост от 200 км в час не мога да бъда напълно сигурен в резултата, но в едно съм сигурен: Крайно наложително е този експеримент да се повтори в орбитални условия, където скоростта на движение, която може да бъде постигната, е многократно по-голяма. Ако резултатът, който получим, обаче отново е същият, мисля, никой не се съмнява, че много неща от съвременната физика ще трябва да бъдат преосмислени.