Специальная теория относительности – гениальное озарение или математическая фантазия?

Сергей Александрович Гурин, 2022

Специальная теория относительности и все связанное с ней создаёт ощущение притянутости и нереальности. Попытавшись разобраться в истоках данной теории, автор убедился в правоте своих сомнений в правоте СТО. В данной книге автор излагает свои выводы. Кроме того, читателю предлагается по-новому взглянуть на отдельные фундаментальные утверждения. Ведь наука до сих пор не даёт ответа на вопросы о природе таких явлений как масса, заряд, инерция.

ЭВОЛЮЦИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О СВЕТЕ, КАК НАЧАЛО ПУТИ К СТО.

В настоящее время скорость света считается максимальной скоростью распространения сигнала, да и вообще любого движения. Кроме того, при переходах между системами отсчета она, как и поведение света должны оставаться постоянными.

Однако, что такое свет (как в общем-то и все электромагнитное излучение)? При непредвзятом взгляде — это всего лишь сигнал, а не какое-то метафизическое нечто, имеющее уже почти религиозное значение.

В поисках информации о природе света и вообще представлениях о нем, а также того, как они повлияли на создание СТО, мною сделаны следующие выводы:

1. Изначально (не упоминаю совсем уж экзотические теории вроде щупалец в глазах) свет представляли частицами;

2. После обнаружения таких свойств света как интерференция и дифракция, свет стали считать волной;

3. Световая волна должна была распространяться в особой светонесущей среде (это было одним из значимых предположений для дальнейшего движения в сторону СТО);

4. Признана электромагнитная природа света;

5. Создана теория электромагнитных полей и волн (еще одна веха на пути к СТО);

6. Наконец свету определили корпускулярно-волновую природу.

Самой главной предпосылкой для создания СТО стали опыты по обнаружению эфира (той самой выше упомянутой светонесущей среды). Необходимость её существования следовала из принятия волновой природы света, по аналогии с уже изученными волнами в реальных средах.

Кроме того, как мне видится, существование неподвижного эфира, позволяло объяснять годовую звездную аберрацию — периодическое смещение наблюдаемого положения звезд в течении года.

Объяснения этого явления с учетом волновой теории света, как раз и согласовывались с существованием неподвижного эфира, в котором распространялся свет от звезд, а из-за движения Земли по орбите вокруг Солнца суммарный вектор скорости света смещался от направления на звезду в зависимости от направления движения Земли, что и приводило к смещению изображение звезды.

Для обнаружения влияния на свет движения Земли сквозь этот неподвижный эфир была проведена серия опытов, известных как опыты Майкельсона-Морли. В этих опытах свет делился на два луча и распространялся во взаимно перпендикулярных направлениях и после лучи встречались. При этом, если один из лучей будет двигаться перпендикулярно движению Земли в эфире, второй будет двигаться вместе и против «эфирного ветра». Это должно вызвать разницу в пройденном пути и появление определенной интерференционной картины. Для попадания в такое положение интерферометр свободно поворачивался.

Однако эфирный ветер так и не был обнаружен, это могло бы соответствовать тому, что Земля полностью увлекает эфир в своем движении.

К этому необходимо добавить и опыты Физо по обнаружению влияния движения среды, в которой распространяется свет, на его скорость. В этих опытах получалось, что влияние есть, но оно гораздо меньше ожидаемого. Это стали объяснять частичным увлечением эфира средой.

Также обнаружилась явная неинвариантность уравнений электромагнетизма Максвелла в преобразованиях Галилея, использовавшихся для пересчета параметров при переходах между инерциальными системами отсчета. В результате чего, при переходах от неподвижной системы отсчета к подвижной и наоборот, скорость света изменялась.

Кроме того, обнаружились отдельные, необъяснимые на тот момент, парадоксы в экспериментах с электромагнетизмом. Например, парадокс Фарадея, когда вращение медного диска относительно неподвижного магнитного диска, находящегося на одной оси с первым, давало разность потенциалов между ободом диска и его центром, а вращение магнитного диска при неподвижном металлическом — нет. Хотя, ранее, в опытах с магнитным полем и проводящим контуром, обнаружено, что независимо от того, что магнитное поле перемещалось относительно неподвижного контура, или контур перемещался относительно неподвижного магнитного поля, в контуре появлялся электрический ток.

Итак, на лицо явные противоречия результатов эмпирических данных и теоретических представлений, актуальных в научной среде.

Самым главным считаю разногласия, обусловленные существованием аберрации звезд и отсутствием влияния «эфирного ветра» на Земной источник. Получалось, что в случае аберрации эфир неподвижный, а в опытах Майкельсона-Морли он полностью увлекается Землей, а в опытах Физо он увлекался средой частично. Так как одна и та же среда не может одновременно и полностью увлекаться, и быть неподвижной, и частично увлекаться, сделано первое утверждение-предположение о том, что эфира не существует (полностью эфир был отвергнут уже в теории СТО, как и всякое абсолютное и неподвижное пространство).

Но объяснение должно ведь быть! И вдобавок, из-за всеобщего убеждения в постоянстве скорости света, просто необходимо было решить проблему неинвариантности уравнений Максвелла.

Хотелось бы конечно проследить полностью путь образных размышлений (именно образных, а не математических, потому, что, по моему мнению, невозможность найти решение проблемы на уровне интуитивного объектного моделирования и дает толчок для развития теоретического и математического аппарата), приведший теоретиков к известным выводам, из которых наиболее известны преобразования Лоренца и Пуанкаре. Но кратко это, на мой взгляд, выглядит так: