CC BY
17
где G1 и G2 - гравитационные коэффициенты тел 1и 2.
К.И. Черных сомневается в точности измерения и расчёта G и считает, что гравитационный коэффициент в законе тяготения Ньютона должен быть в два раза увеличен, потому что взаимно действуют между телами две одинаковые силы, а не одна. Тогда для Земли расчётная средняя плотность
3 3
р = 2,76 г/ см , что вдвое меньше рассчитанной прежде плотности (5,52 г/см ) и, главное, равной средней плотности каменных пород, составляющих кору Земли. Это значит, что внутри Земли нет железного ядра, а магнитное поле возникает из-за электрического поля [4,c. 26]. Причиной возникновения электрических токов является вращение Земли, относительное движение и трение друг об друга коры и магмы, электропроводимость пород, атмосферные вихри и океанские течения. Кроме того гипотетическое железное ядро не может быть постоянным магнитом, потому что в центре Земли высокая температура, а расплавленное железо не обладает остаточной намагниченностью. Одновременное увеличение коэффициента гравитации и уменьшение массы тела не влияет на величину гравитационной силы, так как произведение М на G остаётся прежним.
С моей точки зрения целесообразно установить численное значение коэффициента гравитации большим примерно в 1,5 раза из расчёта получения средней плотности вещества твёрдых пород Земли,
-10 3 2
Луны и других планет и меньшей массы железного ядра. Предлагаю принять G = 10 м /(кг сек ), в котором одновременно учитывается постоянный коэффициент площади 4 ^. Тогда, например, масса Земли будет равна
М = g R2 /G = 9,81 х (6,37 х 106)2 /10 -10 = 3,98 х 10 24 кг.
21 3
Средняя плотность Земли, объём которой V = 1,08 х 10 м , будет равна
24 21 3 3
р = М / V = 3, 98 х 10 /1,08 х 10 = 3,69 х 10кг/м, что более реально.
В будущем, когда будет точно измерено ускорение свободного падения какого-либо космического тела, его размеры и масса, численное значение коэффициента гравитации может быть уточнено. Предложенные в статье уточнения и их разъяснения позволяют глубже понять природу гравитации и повысить точность закона всемирного тяготения. Список использованной литературы:
1. Авдеев Е.Н. Ошибки и заблуждения современной физики (теория относительности и классическая теория гравитации) - М.: ЛЕНАНД, 2018. - 200 с. (Relata Refero)
2. Бухалов И.П. Физика инерции и гравитации. Изд. 2-е, исп. и доп. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009, - 244 с. (Relata Refero)
3. Сумачев Ю.Н. Распространение волн в окружающей среде. Пределы скоростей. Гипотезы // «Научные революции: сущность и роль в развитии науки и техники»: сборник статей Международной научно-практической конференции (20 апреля 2021 г., г. Челябинск). - Уфа: Аэтерна, 2021. - 142 с.
4. Черных К.И. Экология теоретической физики. - М.: Издательство ИТРК, - 72 с.
© Сумачев Ю.Н., 2021
УДК 530.121
Федоровский В.Е.
Пенсионер, физик, бывш. раб. УЭХК, г. Новоуральск, Р.Ф.
ИСТОРИЯ НАУКИ О ДВИЖЕНИИ Аннотация
В статье говорится о том, какие соображениях учёных привели к идее распространения Принципа
инвариантности инерциальных систем на все движения, происходящие в Природе, и идее относительности движения; какие физические парадоксы следуют из формул, которые пришлось ввести в теорию для обоснования относительности движения для электромагнитных явлений.
Ключевые слова: движение, скорость, траектория, колебания, масса, размер, время.
V.E. Fedorovsky
Retired, physicist, former employee of UECC,
Novouralsk, R.F.
HISTORY OF THE SCIENCE OF MOTION Abstract
The article discusses what considerations of scientists led to the idea of extending the Principle of invariance of inertial systems to all movements occurring in Nature, and the idea of the relativity of motion; what physical paradoxes follow from the formulas that had to be introduced into the theory to justify the relativity of motion for electromagnetic phenomena.
Keywords:
motion, speed, trajectory, vibration, mass, size, time.
В мире, как он описывается многими науками, отсутствует смысл. Это, однако, означает не то, что мир лишён смысла, а лишь то, что многие науки слепы к нему.
В. Франкл
Из классических уравнений движения тел, которые сформулировал И. Ньютон, следовало, что они удовлетворяют преобразованиям Галилея, т.е. Принципу инвариантности всех инерциальных систем.
Смысл этого Принципа заключается в том, что внутри любой системы, движущейся прямолинейно с постоянной скоростью, невозможно определить, неподвижна эта система или движется с какой-либо скоростью. Этот вывод Ньютон сделал на том основании, что при подстановке x = x - ut, где x -координата, u - скорость, t - время, то есть, при переходе от неподвижной системы координат к движущейся законы движения остаются прежними.
Поскольку в то время считалось, что сигналы распространяются мгновенно, Принцип инвариантности всех систем не вызывал никаких сомнений. Но сам Ньютон сомневался в принципе «дальнодействия» - мгновенного действия одного тела на другое на расстоянии без помощи какой-либо промежуточной среды. Он, в частности, писал [1]:
Непонятно, каким образом неодушевлённая материя без посредства чего-либо иного, что нематериально, могла бы действовать на другое тело без взаимного прикосновения. И что тяготение дожно быть врождённым, присущим и необходимым свойством материи, так что одно тело может взаимодействовать с другим на расстоянии через пустоту без участия чего-то постороннего. Это мне кажется столь большим абсурдом, что я не представляю себе, чтобы кто-либо, владеющий способностью компетентно мыслить в области вопросов философского характера, мог к этому прийти.
Когда стали изучать электрические и магнитные явления, М. Фарадей в 1850-х годах сформулировал законы электромагнетизма и ввёл понятия: «силовые линии» и «поле». Немного позже (1873г) Д. Максвелл облёк эти законы в математическую форму и написал свои знаменитые уравнения электродинамики. Из этих уравнений следовало, что если источник электромагнитных волн, например, света, вызывает возмущение поля, то, независимо от того, движется источник света или покоится, свет распространяется во все стороны с одинаковой скоростью, равной примерно 300.000 км/сек.
Так ведут себя звуковые волны в воздухе и волны на воде - их скорость не зависит от скорости движения источника. Поэтому сделали вывод, что свет должен распространяться в некой среде - эфире, и наличие эфира явилось неотъемлемым атрибутом уравнений Максвелла.
Но из уравнений Максвелла следовало, что если в них ввести вышеприведённую подстановку, отвечающую преобразованием Галилея, эти уравнения меняются. Это означало, что уравнения, по-видимому, не подчиняются Принципу инвариантности инерциальных систем; и в движущемся, например, космическом корабле оптические явления будут совсем другие, чем в корабле неподвижном. И, значит, можно будет определить абсолютную скорость корабля.
После того, как Максвелл написал свои уравнения, поставили несколько экспериментов для обнаружения эфира. Они дали отрицательный результат. Поэтому сделали вывод, что никакого эфира нет. А если такой среды нет, то стало непонятно, что же делать с уравнениями Максвелла?
И вот однажды (в 1880-х годах) нидерландский физик, лауреат Нобелевской премии Х. Лоренц, оперируя этими уравнениями, заметил, что если подстановку x-ut разделить на ^(1- ^/с2) - корень из единицы минус отношение квадратов скорости тела и скорости света, то уравнения Максвелла остаются теми же самыми для всех инерциальных систем.
Это было чисто формальное решение задачи без всякого физического смысла, хотя её цель была определённая - спасти положение о равноправии всех инерциальных систем применительно к электродинамике.
Поскольку в справедливости Принципа инвариантности инерциальных систем для электромагнитных явлений никто не сомневался, А. Пуанкаре, выдающийся французский математик, который занимался математическим описанием наблюдаемых в физике явлений, предположил, что преобразования Лоренца отражают действительную физическую реальность. И в ряде статей сформулировал принципы относительности движения. То есть, все физические законы не должны меняться от преобразований Лоренца. Другими словами, надо менять не законы электродинамики, а законы механики.
Из этого предположения следовало, что надо так переписать уравнения Ньютона, чтобы выполнялись и законы механики, и законы электродинамики. Оказалось, что для этого надо «совсем немного» - чтобы масса движущихся тел зависела от их скорости по формуле: масса покоя делится на корень Лоренца.
Как только это сделали, так наступила вроде бы гармония между уравнениями Ньютона и Максвелла. На бумаге это означало, что при таком предположении сохраняется инвариантность всех систем, с какими бы постоянными скоростями они ни двигались. А на то, что невозможно представить физическую интерпретацию математической формулы зависимости массы тела от скорости его движения, особого внимания не обращали.
Итак, спасли инвариантность уравнений Максвелла. Значит, надо попытаться, всё-таки, обнаружить эфир, который являлся неотъемлемым атрибутом этих уравнений. Снова стали ставить эксперименты по обнаружению эфира. Наиболее известным стал опыт Майкельсона - Морли (1887г) с использованием интерферометра, как регистрирующего прибора. Исходной предпосылкой был неподвижный эфир, сквозь который движется Земля с орбитальной скоростью 30 км/сек.
В этом эксперименте был обнаружен эфирный ветер, но скорость этого ветра была на порядок меньше скорости Земли по орбите. Поскольку такая величина была на пределе ошибки измерений и не вписывалась ни в одну гипотезу об эфире, сделали вывод, что никакого эфира нет. Стали искать этому результату объяснение - как же так, эфир должен быть, а он не обнаружен?
И снова Лоренц высказал предположение, что, хотя эфир и существует, но в этом эксперименте его, в принципе, невозможно было обнаружить. Почему? А потому что все тела в направлении движения сокращаются.
И предложил такую же формулу (с тем же корнем Лоренца) уменьшения размера тела в направлении его движения от скорости тела. Поскольку интерферометр Майкельсона - Морли тоже двигался, как и Земля, то, когда ухватились за эту идею Лоренца и учли предполагаемое сокращение размеров интерферометра, стало понятно, почему опыт не мог ничего дать.
Хотя такое объяснение вызывало у многих большое сомнение - как же так, эфир есть, а обнаружить его невозможно? Нелогично это.
Как бы там ни было, но снова на бумаге всё объяснили, хотя гипотеза о сокращении тел в направлении движения представлялась не менее экзотичной, чем увеличение массы. Более того, оказалось, что увеличение массы и сокращение размеров тел в направлении движения с повышением скорости должны, как следствие, сопровождаться и замедлением хода часов в движущихся системах. Другими словами, движущиеся часы должны идти медленнее, чем неподвижные. Всё это было очень непонятно и непривычно.
Пуанкаре предположил, что оптические явления могут зависеть только от относительных движений материальных тел, и что мы не имеем и не можем иметь никакого способа узнать, находимся мы или нет в подобном движении.
Интересно отметить, что, хотя постулат относительности Пуанкаре предполагает невозможность определения движения материи относительно эфира, само понятие эфира им не отбрасывается.
В 1905г. в малоизвестном итальянском математическом журнале была опубликована статья А. Пуанкаре «О динамике электрона», в которой он, исходя из уравнений Максвелла - Лоренца, установил принцип относительности для электромагнитных явлений [2].
Через два месяца после опубликования статьи Пуанкаре, в известном немецком журнале «Анналы физики» вышла статья А. Эйнштейна «К электродинамике движущихся сред», где были сформулированы фактически те же идеи относительности движения, что и в статье Пуанкаре. В своей статье Эйнштейн не сослался ни на одну работу Лоренца и Пуанкаре, более 10 лет обсуждавших относительность движений для электромагнитных явлений.
Черновик статьи Эйнштейна был послан на рецензию Пуанкаре. Что писал в рецензии Пуанкаре, какой он дал отзыв - осталось неизвестным, поскольку рецензия не была допущена к печати. Более того, рукопись рецензии Пуанкаре на эту статью Эйнштейна из архива исчезла, что явилось редчайшим событием в истории этого журнала [3].
Теперь рассмотрим положения Специальной теории относительности (СТО), сформулированные Эйнштейном в статье «К электродинамике движущихся сред». Отражает ли объективно эта теория существо физического мира.
Академик А. Мигдал в популярной брошюре «Квантовая физика» писал:
Физика немыслима без математики и математических понятий, но не сводится к ним. Более того, главное в физике - не формулы, а их интерпретация - понимание; именно оно питает интуицию. Физика развивается не с помощью математической логики, а с помощью физической интуиции. На вопрос: что дополнительно понятию истины? Н.Бор ответил: - Ясность.
Полезно воспользоваться этими соображениями академика, чтобы, наряду с некоторыми известными научными результатами, обсудить и их философские проблемы.
В основе СТО лежат несколько постулатов, основные из которых можно сформулировать следующим образом.
1. Все законы Природы одинаковы в любой инерциальной системе отсчёта. Это 1-й постулат относительности движения.
2. Скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света и одинакова во всех инерциальных системах отсчёта. Это 2-й постулат.
3. Светоносной среды (эфира) не существует. Это 3-й постулат
Вот как об этих постулатах в 1905г. пишет Эйнштейн в статье [4]:
При введении двух предпосылок - первой, что для всех координатных систем, для которых справедливы уравнения механики, справедливы те же самые электродинамические законы, и второй -что свет в пустоте всегда распространяется с определённой скоростью, не зависящей от излучающего тела, тогда введение светоносного эфира окажется излишним, поскольку в предлагаемой теории не вводится абсолютно покоящееся пространство, наделённое особыми свойствами, а также ни одной точке пространства, в которой протекают электромагнитные процессы, не приписывается какой-нибудь вектор скорости.
Из этого текста следует, что обе предпосылки ничем не обосновываются, они просто постулируются, а отсутствие эфира вытекает из них. Кроме того, из слов свет в пустоте следует, что свет - это частицы, значит, скорость света зависит от движения источника, что не согласуется со второй предпосылкой.
У первого постулата (об относительности движения) нет обоснования. Зато есть обоснования против него. Принцип относительности Галилея применялся не ко всем физическим явлениям, а только к тем, которые находились в состоянии инерции, то есть, когда сумма сил, действующих на тело, равнялась нулю. Тела, находящиеся в неинерциальных состояниях и волнообразные явления исключались из этого правила. Поэтому идея распространения Принципа Галилея на электромагнитные явления выглядит некорректной.
В самом деле, если свет - это частица (фотон), то считать его инерциальной системой нельзя, потому что она реагирует на механические воздействия (преломление, рефракция), на гравитацию, на электрические и магнитные поля и даже (гамма-фотон) на физический вакуум. Поэтому, где бы ни летел любой фотон, на него всегда действуют какие-то силы. А если свет - это волна, то тем более на него нельзя распространять Принцип Галилея.
Когда Лоренц придумал свои преобразования, он считал, что эфир есть, и тела при движении в эфире и взаимодействии с ним действительно уменьшают свой размер в направлении движения. Но по СТО эфира нет, значит, это уменьшение размера - лишь кажущееся явление наблюдателям, находящимся в относительном движении. И это кажущееся сокращение длины тела в направлении его движения связано только с процессами измерения.
В соответствии с формулой зависимости массы тела от скорости, увеличение массы ничем не ограничивается. Если скорость объекта подбирается к скорости света, масса объекта может стать бесконечно большой. Поскольку масса тела возрастает со скоростью, получается, что только измерение массы в состоянии покоя определяет истинную массу тела. А по первому постулату состояние покоя ничем не отличается от равномерного движения. Значит, масса теряет всякий физический смысл.
Приходится делать вывод, что возрастание масс движущихся тел до бесконечно больших величин есть не что иное, как научная фантазия.
Согласно СТО, время течёт на объекте тем медленнее, чем выше скорость объекта. Рассмотрим так называемый «парадокс близнецов», большое место которому нашлось в научно-фантастической литературе.
СТО утверждает, что брат-близнец, улетевший с Земли на космическом корабле и через какое-то время вернувшийся обратно, окажется моложе своего брата-близнеца, не покидавшего Землю. И чем больше была скорость корабля, чем дольше он летал, тем моложе окажется улетавший космонавт по сравнению со своим братом-близнецом, остававшимся на Земле.
Но по СТО можно считать, что улетал не космический корабль, а Земля улетала с такой же скоростью от космического корабля. И тогда уже земной брат должен оказаться моложе корабельного. В этом и состоит парадокс относительности движения.
Но сторонники СТО говорят, что никакого парадокса здесь нет, поскольку Земля никаких ускорений не испытывала, а корабль испытывал - ему надо было, как минимум, два раза ускориться и два раза замедлиться, чтобы вернуться на Землю. Поэтому нельзя сравнивать системы отсчёта, связанные с Землёй и с кораблём. Они разные. Но из этого объяснения следует, что на замедление времени в движущихся объектах влияет не скорость объекта, а его ускорение. Поэтому, когда СТО утверждает, что брат-близнец, улетевший на ракете, возвратится более молодым, его возраст следует рассчитывать по формуле, в которую должно входить ускорение. А ускорение в формулу не входит. И уже только поэтому никакого «парадокса близнецов» нет.
Даже реальный эксперимент ставить не требуется, чтобы доказать несостоятельность утверждения СТО о замедлении времени. Поставим такой мысленный эксперимент. Пусть с Земли оба брата одновременно отправляются в космос на разных кораблях в одну сторону и с одинаковыми ускорениями. Достигнув определённой скорости, первый брат сразу начинает замедляться, останавливается, с
ускорением отправляется обратно, замедляется и возвращается на Землю. У него не было ни одного участка, где бы он двигался с постоянной скоростью. А второй брат повторяет все маневры с ускорениями первого брата, но после ускорений летит какое-то время с постоянной скоростью.
Таким образом, мы уравняли братьев в отношении движения с ускорением и, значит, можем считать, что улетал первый брат с Землёй. А это означает, что каждый брат после встречи будет моложе другого, чего не может быть.
Поскольку СТО, всё-таки, утверждает возможность реального замедления времени на движущихся объектах, а в формулу входит только скорость корабля, то получается ещё одно логическое противоречие.
Так что же происходит с кораблём во время его движения? Ведь, он летит в абсолютном вакууме (СТО отрицает существование эфира), значит, ничего и происходить не должно. А если происходит замедление времени, то есть, замедление скорости всех физических, биологических и любых других процессов, значит, корабль летит в какой-то среде. И взаимодействие корабля с этой средой усиливается с увеличением скорости, что приводит к этому эффекту.
Выходит, опираясь на гипотезу об отсутствии эфира, СТО вводит эфир своими следствиями. Ещё один парадокс СТО следующий.
Два неподвижных одноимённых заряда по закону Кулона отталкиваются. А если они двигаются с постоянными скоростями, в частности, не меняя своего относительного расположения, то по СТО их можно считать неподвижными.
Но, ведь, если они двигаются, между ними по закону Ампера возникает сила притяжения. А по первому постулату СТО изменений в их взаимодействии не должно быть. Где же равноправность всех инерциальных систем?
Продолжим дальше. СТО утверждает, что скорости света от двух источников надо складывать релятивистским способом. То есть, С + С не может быть больше С, что не подтверждается экспериментально.
Ещё в 1676г. датский астроном О. Рёмер показал, что периодические изменения времени обращения спутников Юпитера и времени начала их затмения объясняется тем, что скорость света имеет конечное значение (раньше считалось, что свет распространяется мгновенно). И по разности времён наступления затмения спутника Ио, когда Земля находилась на разных расстояниях от Юпитера, вычислил скорость света. (5)
В 1693 г по его исследованиям были уточнены соответствующие таблицы, которые успешно стали использоваться в навигации. Все свои вычисления Рёмер делал по классической формуле сложения скоростей света и Земли вокруг Солнца. Если бы этот метод был неточным, и вычисления надо было производить по релятивистским формулам сложения скоростей, то в этих таблицах со временем накапливались бы ошибки. Но этого не происходит.
Известно также, что существует аберрация звёзд. Звёзды на небе описывают, в общем случае, эллипсы за годичное обращение Земли вокруг Солнца.
Из-за того, что Земля движется по орбите (скорость составляет примерно 30 км в сек), чтобы направление света от звезды точно совпадало с направлением его движения строго по оси трубы телескопа, труба должна быть немного наклонена от направления на звезду в сторону движения Земли.
Поэтому в зависимости от направления движения Земли меняется видимое положение звезды, и звезда описывает эллипс.
По методу Рёмера и аберрации звёзд получено одно и то же значение скорости света. В формулы для её вычисления скорость спутника Юпитера и скорость звезды (а они различны) не входят. Это говорит о том, что свет распространяется в какой-то среде, независимо от движения его источника.
Величина и направление скорости света никак не зависят от того, каким источником свет выпущен - неподвижным или движущимся, то есть, скорость света и скорость его источника не складываются никак. А скорость света и скорость приёмника складываются обычным векторным классическим способом. Так всегда и делалось.
Несовместимость 3-х постулатов СТО друг с другом следует из такого мысленного эксперимента.
Пусть два космических корабля стоят неподвижно напротив друг друга и поочерёдно обмениваются информацией с помощью, например, коротких импульсов сфокусированного света лазеров. Если корабли начнут движение параллельно друг другу в одну сторону с одинаковыми скоростями перпендикулярно направлению лучей, то, по 1-му постулату, ситуация не должна отличаться от случая, когда корабли неподвижны.
Но, ведь, импульсу света на путь от корабля до корабля необходимо какое-то время. А за это время корабль-приёмник улетит с того места, куда придёт луч, выпущенный из корабля-источника, и луч «промахнётся»!
Приведём образный пример, который объясняет все парадоксы СТО.
Пусть комната разделена на две части невидимой двояковыпуклой линзой. С двух сторон в комнату входят два человека одинакового роста. И каждый увидит, что второй, вошедший в комнату, - великан. Но это им только кажется, поскольку эти два человека одинакового роста.
В нормальной науке результаты, полученные разными экспериментаторами, должны быть одинаковыми, чтобы ими могли воспользоваться и другие, не принимавшие участие в экспериментах. А в СТО вся наука строится на кажущихся явлениях. А это значит, что мы не можем использовать результаты других экспериментаторов, поскольку одному кажется одно, а другому - другое. Как же можно строить науку о Природе на кажущихся явлениях?
При всех многочисленных физических парадоксах и нелепостях, которые следуют из СТО, нет ни необходимости, ни желания «притягивать за уши» эту теорию для объяснения различных явлений, происходящих в Природе.
А вот что писал Эйнштейн позже, в 1924г. в статье «Об эфире» [6]:
Мы не можем в теоретической физике обойтись без эфира, то есть, без континуума, наделённого физическими свойствами, ибо Общая теория относительности (ОТОА основных идей которой физики, вероятно, будут придерживаться всегда, исключает непосредственное дальнодействие; каждая же теория близкодействия предполагает наличие непрерывных полей, а, следовательно, наличие эфира.
Этим заявлением Эйнштейн фактически признаёт СТО ошибочной, поскольку в её основе лежит постулат об отсутствии эфира. Заключение.
Пытаясь спасти гипотезу о равноправии всех инерциальных систем для электромагнитных явлений, математики и физики-теоретики придумали много экзотических формул и гипотез, которые никто не может интерпретировать хоть какими-либо реальными физическими процессами.
Поэтому следует однозначный вывод, что теория относительности движения является ошибочной. И, значит, спасать равноправность всех инерциальных систем в применении к электромагнитным явлениям любой ценой не надо было, потому что все инерциальные системы неравноправны - ни механические, ни электродинамические.
Вообще-то говоря, наличие большого количества парадоксов в какой-либо теории, которые в течение более 100 лет не поддаются разумному объяснению - это верное свидетельство ошибочности самой теории. Надо убрать эту теорию, и парадоксы исчезнут сами.
Из всего этого следует, что надо пересматривать утверждение об относительности движения в сторону его абсолютности и исследовать свойства физического вакуума (эфира), в котором движутся материальные тела и распространяются электромагнитные волны. Список использованной литературы:
1. И.Ньютон, «Матем. начала натуральной философии», пер. с лат, 1989.
2. Пуанкаре, Анри, матер. из Википедии (эл.ресурс).
3. Ф.Винтерберг, Z/ Naturforsch, 59а, пер. с нем, 2004 (эл.ресурс).
4. А.Эйнштейн, «К электродинамике движущихся сред», СНТ, т.1, 1965.
5. «Измерение скорости света Рёмером», матер. из Википедии (эл.ресурс).
6. А.Эйнштейн, СНТ, т.4, 1967.
© Федоровский В.Е, 2021
