Аннотация: продолжение дискуссии об опыте Майкельсона
Мои замечания по поводу статьи Н.В. Островского [1]
Автор прислал мне по электронной почте статью [1] со словами:
"Не так давно я предложил свое объяснение экспериментам с интерферометром Майкельсона, которые укладываются в классическую волновую теорию и позволяют, как мне представляется, поставить точку в данной дискуссии. Разрешите предложить эту работу Вашему вниманию".
МОЙ ОТВЕТ
1. ОБ АННОТАЦИИ
Термин "колебательная структура лучей" требует разъяснения, а лучше бы его вовсе не использовать без необходимости, тем более в аннотации.
Можно предположить, что автор имеет в виду распределение фаз световых колебаний во времени и в пространстве.
Возникает вопрос, о каком именно распределении он говорит?
Реальное распределение принципиально неизмеримо на настоящем этапе развития науки, а гипотетическое распределение зависит от того, с позиции какой из множества теорий автор его рассматривает.
В предположении теории относительности, которое часто обозначается как "современные представления", хотя это отнюдь не одно и то же, распределение фаз света во времени и пространстве не может быть описано в отрыве от конкретной системы отсчета. Система отсчета должна быть обязательно привязана к какому-то массивному телу, и внимательное изучение теории относительности показывает, что выбор этого массивного тела отнюдь не может быть произвольным. Следовательно, данная система отсчета не может быть привязана, в частности, к "фотону света". Поэтому по представлениям теории относительности свет никак не видится в виде, допустим, замороженной во времени пространственной структуры. Этот взгляд (взгляд теории относительности), разумеется, исключает наличие среды и исключает наличие объективного распределения фаз во времени и пространстве, не зависящего от метода измерения и инвариантного к системе отсчета.
Если пользоваться релятивистскими представлениями, то нет необходимости с их позиции объяснять результаты опыта Майкельсона, поскольку эти представления именно для того и созданы, чтобы, в частности, результаты согласовывались с этим опытом.
ЗАМЕЧАНИЕ 1: Объяснение опыта Майкельсона с позиции теории относительности никого не интересует.
Следовательно, автор должен говорить о каких-то иных распределениях фазы света в пространстве, то есть не привязанных ни к какому материальному телу, а привязанных к среде. В этом случае необходимо пояснить, что автор, во-первых, возвращается к гипотезе эфира, во-вторых, восстанавливает гипотезу распределения фаз света в пространстве в системе отсчета, связанной с эфиром, и предполагает, что пересчет фазовых соотношений в других системах отсчета должен проводиться по правилу Галилея (по принципу относительности).
В таком случае под колебательной структурой понимается совокупность распределения фаз в пространстве либо как "мгновенная фотография" их - в данный момент времени, либо как функция времени. При этом, естественно, необходимо предполагать, что время во всем пространстве течет равномерно и одинаково, не зависит от способа его измерения и от выбранной системы отсчета, а также от скорости этой системы. Так ли это?
Если это так, то суть и смысл аннотации сводится к тому, что автор совершил очередную (не первую уже) попытку объяснить результаты опыта Майкельсона с позиции нерелятивистской, а эфирной.
Эта задача - достойная, но, мне кажется, в аннотации сразу же следует дать четкую формулировку - написана ли статья с позиции согласия с теорией относительности (в таком случае - что же в ней нового?), или же она отвергает теорию относительности (и опять-таки на какой основе?).
Поскольку ПОПЫТКИ рассмотрения опыта Майкельсона с позиции ЭФИРНОЙ ТЕОРИИ уже производились, и некоторые из них СЧИТАЮТСЯ их авторами вполне УСПЕШНЫМИ, то возможны два подхода.
1. ЛИБО необходима критика тех попыток, которые автору данной статьи должны быть известны (коль скоро он пишет на эту тему), но считаются им неверными, что обосновывает повторную попытку;
2. ЛИБО надо с ними согласиться, и говорить лишь о дополнении к ним (но и в этом случае необходимо пояснить, почему такое дополнение требуется и в чем оно состоит).
ЗАМЕЧАНИЕ 2: Объяснение опыта Майкельсона с позиции эфирной теории уже давно дано и известно тем, кто этим вопросом интересуется, поскольку оно опубликовано [4].
2. О ПРЕДМЕТЕ
Автор пишет: "Эксперименты с использованием интерферометра Майкельсона имели целью проверку эфирной теории электромагнитного излучения, из которой можно было сделать предположение о том, что наблюдаемая скорость света зависит от скорости движения приемника излучения".
Это не совсем так. Фотоприемником как таковым невозможно измерить скорость света. Поэтому не ясно, что подразумевается под утверждением, что "наблюдаемая скорость света зависит от скорости движения приемника излучения". Фотоприемник реагирует на частоту излучения и на его мощность.
Частота оптического излучения фотоприемником не передается, от нее лишь зависит чувствительность фотоприемника, причем эта зависимость достаточно плавная. Смешение нескольких частот дает различные продукты, включая разностную частоту. Если разностная частота настолько мала, что попадает в полосу пропускания фотоприемника, то она имеется в выходном сигнале. Это происходит в двух случаях - когда смешивается свет от монохроматических источников с близкой частотой излучения, и когда смешивается свет от одного и того же источника, прошедший по разным оптическим путям.
Если на фотоприемник подано два излучения, то он реагирует на разность частот: разностная частота модулирует суммарную мощность во времени, и именно на эти изменения мощности фотоприемник реагирует, т.е формирует сигнал, повторяющий их.
В интерферометре Майкельсона вообще фотоприемник как электронное устройство не фигурирует. Наблюдения проводились с помощью человеческого глаза. Тот факт, что свет по-разному воспринимается неподвижным и подвижным наблюдателем, проверке не подлежит, поскольку это известно (даже количественно) и многократно подтверждено экспериментально. Воспринимаемое изменение частоты света вследствие движения наблюдателя относительно источника света известно и носит название эффекта Доплера. В случае изменения скорости движения фотоприемника относительно источника воспринимаемая частота света однозначно меняется. Чувствительности глаза для наблюдения этих изменений явно недостаточно, но соответствующими методами эти изменения могут быть зафиксированы.
Следует отличать, что же всё-таки изменялось в опыте Майкельсона.
Во-первых, в этом опыте был использован свет звезды, а интерферометр расположен на Земле. Следовательно, во-первых, свет был не монохроматическим, во-вторых, движение приемника света относительно источника всегда имеется.
Важно понять следующее [2 - 3]:
1. Интерференция немонохроматического света возможна ни лишь в схемах с нулевой разностью хода, которые нечувствительны к изменению частоты света.
2. Поэтому невозможно выявить движение такого интерферометра Майкельсона по отношению к источнику света. Эти движения проявлялись бы в изменениях принятой частоты, а схема к таким изменениям нечувствительна.
3. В данной схеме не измеряется скорость света, поэтому не следует делать никаких суждений о том, как меняется скорость света вследствие движения лаборатории, базируясь на результатах этого опыта.
По большому счету эти тезисы закрывают дискуссию об опыте Майкельсона, все дальнейшее - лишь детализация этих положений и рассмотрение некоторых частностей.
Любая попытка обойти, игнорировать эти особенности непременно приводит к ошибкам в трактовке опыта Майкельсона.
В упоминании о деталях опыта Майкельсона и трактовки тонкостей не ясно отношения автора к уточнению Е.Р. Хедрика и иное уточнение В.В. Петрова, на которые он ссылается. Считает ли автор эти уточнения верными, или же ошибочными?
Уточнения, видимо, ставили своей целью сгладить мелкие шероховатости в объяснении результата этого опыта, и, следовательно, Хендрик и (или) Петров принимали общепринятое к тому времени объяснение, которое состоит в принятии положений теории относительности.
Если автор статьи считает принятие теории относительности ошибочным, то уточнения, видимо, не имеет смысла обсуждать, поскольку они сделаны для того, чтобы увязать отвергаемую автором теорию с результатом эксперимента. Если же уточнения сделаны на основе эфирных представлений, то автору, видимо, целесообразно было бы их воспроизвести хотя бы в общих чертах и дать оценку - согласен ли он с ними, или же, напротив, отвергает, и почему.
Дело в том, что если (и поскольку!) из эфирной гипотезы можно вывести отрицательный прогноз результата опыта Майкельсона, то есть теоретически показать, что интерферометрические полосы и не должны смещаться в принципе, то на этом в дискуссии следует ставить точку, и никакие уточнения уже не важны.
А поскольку это так и есть [3], то есть распределение фаз света в системе отчета, связанной с неподвижными друг относительно друга источником света и его приемником, инвариантны к медленному по сравнению со скоростью света движению всей этой системы по отношению к эфиру. Поэтому совершенно понятно, что и соотношение между углами падения и отражения в этой системе должны остаться неизменными - строго такими, какими бы они были, если бы система покоилась относительно эфира. Это следует со всей очевидностью из того, что соотношение между углами падения и отражения выводятся из принципа Гюйгенса, который имеет дело с распределением фаз света в пространстве.
Иными словами, достаточно показать, что относительная фаза света инвариантна по отношению к эфирному ветру, и результаты опыта Майкельсона становятся тривиальными с позиции эфирной теории. Мной, в частности, это показано [3, 4], а, может быть, и не только мной. Следовательно, теория относительности безосновательна, ибо создана на ошибочной трактовке опыта по обнаружению эфирного ветра. Теория относительности создана на неверной трактовке отрицательного результата опыта, а верная трактовка предсказывает этот отрицательный результат.
Теория относительности создана лишь для того, чтобы увязать ошибочное положительное предсказание о влиянии эфирного ветра на положение интерференционных полос и отрицательный результат эксперимента.
Кроме того, самую суть рассуждений автора, видимо, следовало бы детализовать, поскольку весьма трудно понять, каким образом получены результаты, и что они детально означают - то ли автор утверждает, что эффекты, которые должны возникать при повороте интерферометра, пренебрежимо малы, то ли он утверждает, что они строго не имеют места ни при каких значениях скорости V.
Между двумя этими, казалось бы, похожими утверждениями лежит целая пропасть. Хотя для Майкельсона, вероятно, они были бы тождественны, тем не менее, не следует забывать, что наряду с движением Земли, имеется еще движения Солнечной системы вместе с Землёй, и имеется, кроме того, движение всей нашей галактики. Скорости этих движений существенно выше, поэтому если бы поворот оптической системы приводил бы к заметным изменениям интерферометрических результатов, и даже если бы при подстановке скорости движения Земли эти изменения были бы пренебрежимо малы, то мы, тем не менее, могли бы их наблюдать вследствие движения Солнца и галактики. Ведь "эфир" - это, по определению, "всеобъемлющая светоносная среда", и движение Солнечной системы также должно создавать "эфирный ветер", который отличается в различных направлениях.
В трактовке опыта Майкельсона мы должны либо признать принципиальную независимость результатов интерферометрических измерений в лаборатории от движения этой лаборатории в светоносной среде (с оговоркой, что скорость этих движений многократно меньше, чем скорость света), либо согласиться с отсутствием среды. Третьего варианта не дано.
Допустимость принятия первого варианта мы можем показать теоретически (что мной сделано), а также продемонстрировать экспериментально - для этого достаточно воспроизвести опыт Майкельсона с интерферометром, заполненным светопроводящей средой, и показать, что в этом случае перемещения интерференционных полос также не наблюдается, хотя достоверно известно, что скорость среды относительно источника света меняется вследствие вращения Земли.
Допустимость второго варианта опровергается из иных соображений, не связанных с трактовкой опыта Майкельсона. Например, соображением о том, что свет после того, как он был излучен и до того, как он был воспринят приемником, должен где-то существовать в течение некоторого времени. Энергия может передаваться в пространстве либо в виде возмущений среды, либо в виде посылки корпускул. Волновая природа света доказана интерференцией и дифракцией, а также тем, что при пересечении пучков света они не влияют друг на друга. Этими опытами корпускулярная теория напрочь отвергается. Волновые же явления просто не могут существовать без среды.
Более просто можно сказать так: вся предшествующая теория, до опыта Майкельсона, указывала на волновую теорию света и электромагнитного поля и косвенно указывала на наличие светоносной среды. Опыт Майкельсона не опровергает этой возможности. Поэтому понятие среды изъято из физики необоснованно, столь же необоснованно введена в рассмотрение гипотеза Эйнштейна, ошибочно называемая "теорией" относительности.
НЕКОТОРЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ К КАЧЕСТВУ СТАТЬИ
Прошу не рассматривать мой отзыв как отрицательный, поскольку я вообще не ставил задачу дать оценку "положительную" или "отрицательную", здесь ведь не решается вопрос об опубликовании, статья уже опубликована.
Я обсуждаю следующие вопросы:
1. Что ближе к истине - традиционная трактовка, или предлагаемая автором.
2. Достаточно ли хорошо представлен материал, чтобы он мог быть весомым козырем в дискуссии против теории относительности.
3. Как можно было бы переделать статью, чтобы их исправить.
В этом ключе я и дам рецензию.
1. Полагаю, что истина лежит там, где показывается принципиальная невозможность обнаружения эфирного ветра тем методом, которым его пытались обнаружить - не потому, что его (эфира и эфирного ветра) нет, а потому что опыты нечувствительны к этим явлениям по сути своей (а не по величинам ожидаемых отклонений). Поскольку автор сказал, что изменения угла незначительные, следовательно, он их допускает, что говорит о том, что автор в принципе допускает возможность выявления эфирного ветра опытами, аналогичными опыту Майкельсона. Полагаю, в этом его ошибка.
2. По поводу литературы:
Первоначально кажется, что автор достаточно глубоко поднял литературу по конкретному опыту, проникся проблемой и, к тому же привел детальные рисунки. Но при внимательном чтении выясняется, что первоисточник цитируется по научно-популярной статье, знакомство автора с современными трактовками опыта Майкельсона продемонстрировано не достаточно широкое.
3. Обзор проблемы, заострение вопроса на той задаче, которую ставит автор. Это - следствие полноты обзора, но и не только. Не понятно, то ли автор хочет дать трактовку, свободную от релятивистских мировоззрений, то ли нет. По выводу можно сказать, что дана трактовка отличная от релятивистской. Но сбивает с толку употребление терминологии "современная интерпретация", "классическая интерпретация" и так далее. Если рассматривается с позиции современной физики, то современная физика стоит на стороне релятивистской интерпретации. Не ясно, противопоставляется ли термин "классическая" термину "релятивистская"?
Ставит ли автор задачу показать, что интерпретация опыта Майкельсона может быть полностью осуществлена с позиции чисто эфирной теории? Если да - то почему в выводах сказано буквально следующее: "Подводя итог данному обсуждению мы вынуждены сделать вывод о том, что эксперименты, проведенные с интерферометром Майкельсона, не могут служить опровержением или доказательством влияния движения Земли на наблюдаемую скорость света"?
"Мы вынуждены сделать вывод" - это звучит как сожаление автора. Но о чём тут сожалеть? Майкельсон допустил ошибку в интерпретации - это "к сожалению", но, "к счастью", она найдена.
Теория относительности никак не обосновывается этим опытом ("к сожалению" или "к счастью" - тут могут быть разногласия), но, к счастью (именно так!), это, наконец, установлено.
Отысканию ошибок надо радоваться, как вообще надо радоваться приближению к истине. Она этого заслуживает!
ЦИТИРУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Островский Н.В. Феномен интерферометра Майкельсона. Интернет-журнал "Известия науки", блоги, 13 ноября 2003 г. http://www.inauka.ru/blogs/article37285.html
2. Жмудь В.А. О гравитационных линзах. Сборник трудов НГТУ. 2004, N 2(36),
с.149 - 156.
3. В.А. Жмудь. Новый взгляд на опыт Майкельсона. Сборник научных трудов
НГТУ, 2004. N 4 (38). С. 157-164.
4. В.А. Жмудь. Мистификация века. http://www.proza.ru/texts/2004/10/27-152.html