А.Усов

www.usoff.narod.ru

usoff@narod.ru

 

ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

1.     Введение

2.     Краткое изложение сути  СТО. Преобразования Лоренца

3.     Относительность одновременности

4.     Время. Синхронизация часов

5.     Время. Парадокс близнецов

 

1.      ВВЕДЕНИЕ

1

С точки зрения философской принцип относительности – едва ли не банальность, прямо вытекающая из положения, признаваемого, кажется, всеми философскими направлениями, - положения о том,  что в опыте мы имеем дело лишь с КОНЕЧНЫМИ вещами и их отношениями - столь же конечными. Например, находясь в лесу, мы видим деревья, или «много» деревьев, но не видим леса КАК ТАКОВОГО, - именно потому, что не видим ему «конца и края». Увидеть нечто – значит увидеть ГРАНИЦЫ этого нечто. Поэтому, чтоб увидеть лес, мы должны выйти за его ПРЕДЕЛЫ, отдалиться от него, так, чтоб он стал зеленой полосой на горизонте, т.е. стал чем-то ОГРАНИЧЕННЫМ - сверху – небом, снизу – землей.

Аналогичным образом и протяженность, как отрицание конечного, может быть выявлена, определена в опыте лишь в том случае, если это отрицание САМО ОТРИЦАЕТСЯ, т.е. САМО КОНЕЧНО, ограничено. Именно с такого рода протяженностями мы и имеем дело, наблюдаем их как в обыденной жизни, так и в физических экспериментах. Например: вот тело А; мы видим его границы – мысленным или физическим взором – стало быть мы уже ЗА пределами этих границ. Мы «где-то там или в том», что уже не есть это А; мы там или в том, что есть не-А. Это не-А и есть пространство вне А. Это отрицание может длиться или продолжаться «до поры, времени», т.е. мы можем – мысленно или физически  - удаляться от этого А, - до тех пор, пока не обнаружим некое другое тело Б. Здесь отрицание конечного А заканчивается, и утверждается другое конечное – Б. Отрицание конечного, таким образом, само отрицается, становится конечным – протяженностью, расстоянием между А и Б, которое мы можем уже физически определить, т.е. попросту говоря, измерить и в дальнейшем тем или иным способом регистрировать его изменения.

Итак, в опыте мы наблюдаем «лишь» границы вещей; вещи взаимоограничивают и тем самым взаимоопределяют друг друга. Лишь посредством этого взаимоопределения - взаимоограничения они и СУЩЕСТВУЮТ в опыте, как объект опыта. Таким образом, ВСЕ содержание опыта – ВСЯ РЕАЛЬНОСТЬ - исчерпывается взаимными отношениями вещей. Или иначе и в более узком смысле: все природные процессы  определяются ОТНОСИТЕЛЬНЫМИ положениями и состояниями вещей. Но это и есть принцип относительности ПОЧТИ в классической его формулировке. ПОЧТИ – потому что здесь нет фраз про ИСО (инерциальные системы отсчета), равномерное движение и т.п. И их нет НЕ СЛУЧАЙНО. Если выяснить СМЫСЛ принципа относительности в самой простейшей его форме, то указанные фразы весьма трудно вставить в определение принципа относительности: они там неуместны, невозможны.

В самом деле, что бы мы хотели сообщить фразами об ОТНОСИТЕЛЬНЫХ скоростях, движениях, положениях и прочь? Эти фразы имеют смысл, только если подразумевается, что существуют и АБСОЛЮТНЫЕ скорости, движения и т.п. Но что такое абсолютное пространство, например?

Абсолютное пространство есть отрицание ВСЕГО конечного, ВСЯКОЙ конечной протяженности. В этом случае отрицается не то или иное А, и не какое-то сколь угодно обширное множество конечных объектов, но ВСЕ КОНЕЧНОЕ как таковое. То есть в этом случае отрицание конечного - БЕСКОНЕЧНО. Но бесконечное КАК ТАКОВОЕ не может быть конечным объектом, и не может быть выражено или выявлено ни в каком конечном отношении объектов. Проще говоря, бесконечное НЕ ЕСТЬ конечное и на этом простом основании не может быть обнаружено эмпирически, посредством физического опыта. Сама попытка опытным путем обнаружить абсолютное пространство – что-то вроде попытки разглядеть в микроскоп математическую точку. Или это что-то вроде религиозного фетишизма, когда представление о боге связывают с каким-либо случайным предметом – деревом, камнем и т.п. – причем так, что этот предмет (идол, фетиш) НЕПОСРЕДСТВЕННО  И СТАНОВИТСЯ БОГОМ. – В обоих случаях мы имеем дело с заблуждением, причем это заблуждение особого сорта: оно смешивает разнородные, противоположные сущности  ровно настолько, насколько это вообще возможно. То есть это не просто ошибка, это предельная, или, так сказать, АБСОЛЮТНАЯ ошибка. Ошибаться ХУЖЕ – невозможно.

Таким образом, невозможность эмпирического обнаружения абсолютного пространства вытекает из самой сущности этого пространства; можно сказать, она-то (невозможность обнаружения) и составляет СУЩНОСТЬ понятия абсолютного пространства.  Это пространство абсолютно и ИМЕННО ПОЭТОМУ эмпирически (т.е. в опыте) «невоспринямаемо» и «недосягаемо».

Поэтому мы можем сказать: НИЧЕГО абсолютного в опыте по определению нет и поэтому все ИСО равноправны – и таково именно другое классическое определение принципа относительности. Однако тут же следует заметить, что вторая часть этой формулировки («ИСО равноправны») лишь другими словами говорит тоже, что уже содержится в первой ее части. То же относится и к эйнштейновской формулировке принципа относительности: все природные процессы во всех ИСО протекают одинаково. – Конечно, одинаково, заметим мы, ведь между ИСО по определению НЕТ никакой разницы. Поэтому фраза «во всех ИСО» вообще-то излишня. Но мы и не можем обойтись без этой фразы: ведь не можем же мы просто сказать: «все природные процессы протекают одинаково» - это было бы нелепостью. Только лишь из соображений литературной законченности и дабы избавиться от нелепости, мы добавляем: «во всех ИСО».  Законченность этим достигается и нелепость устраняется - это верно,  но смысла, однако, не прибавляется… Если мы пришли к мысли, что не то чтобы «содержание опыта», но ВСЕ БЫТИЕ вещей «насквозь» определяется их ОТНОШЕНИЯМИ, то определение «все природные процессы во всех ИСО протекают одинаково» сводится к определению: одинаковые процессы одинаковы.

Таким образом, принцип относительности настолько прост и тавтологичен, что трудно даже дать ему адекватное определение – все они сводятся, в общем, положению типа «масло масляное».

Но если оставить в стороне все эти «метафизические» тонкости, то мы, не «мудрствуя лукаво» и следуя традиции, можем констатировать: абсолютное пространство невозможно обнаружить никаким экспериментом;  все системы отсчета (ИСО), связанные с конечными телами, равноправны; природные процессы в них во всех  протекают ОДИНАКОВО. Всякая попытка поставить под сомнение этот принцип есть физический фетишизм, столь же далекий от науки, как и фетишизм религиозный. 

2

И вот, несмотря на всю, казалось бы, самоочевидную незыблемость принципа относительности, имеется явление, которое самим фактом своего существования  как будто разрушает указанный принцип. Причем это явление у всех перед глазами, на глазах, или даже В глазах – я имею в виду свет.

Если верить физике свет обладает двумя свойствами:

1.     Свет распространяется в вакууме со скоростью с.

2.     Скорость света не зависит от скорости источника света.

(Оба этих положения составляют, как известно, второй постулат Эйнштейна; первый постулат – принцип относительности.)

Сами по себе эти свойства вполне «невинны» и в высшей степени заурядны. В вакууме (в космосе, например) может «распространяться» (двигаться) все, что угодно. Правда свет – это некое колебание. Спрашивается: как же КОЛЕБАНИЕ, может существовать и распространяться В ВАКУУМЕ, т.е. вне и без колеблющейся среды? Однако с точки зрения дальнейших рассуждений эту «мелочь» можно оставить в стороне, тем более что у физики все равно нет ответа на этот вопрос…

Что же касается второго пункта, то любое механическое колебание обладает тем же свойством: скорость распространения волны  в среде зависит от свойств этой среды, но не зависит скорости источника колебаний. Источник может двигаться в среде с какой угодно скоростью, колебания же, исходящие от него, распространяются относительно среды с одной и той-же скоростью.

Итак, оба названных свойства света вполне себе заурядны (если закрыть глаза на указанную выше «мелочь»). Однако если соединить эти свойства, то получается нечто «неслыханное». Свет распространяется в вакууме – это значит, что он САМ ПО СЕБЕ физически не связан ни с какой средой, ни с каким конечным нечто. Он «связан» (если только уместно в данном случае говорить о связи) «лишь» с вакуумом, с абсолютным пространством. Если же при этом скорость света не зависит от источника света, то уж тем более она не зависит и от приемника света, то есть она не зависит ВООБЩЕ НИ ОТ ЧЕГО, ни от какого физического нечто.

Что же это значит? А это значит, немного–немало,  что свет ФИЗИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛЯЕТ АБСОЛЮТНОЕ ПРОСТРАНСТВО.

И определяет очень просто… Часто задаются вопросом: скорость света в вакууме…, но как же нам определить ИСО вакуума? С ЧЕМ, собственно, мы должны связать эту ИСО? ОТНОСИТЕЛЬНО ЧЕГО скорость света в этом случае измеряется? – Вопрос, конечно интересный, особенно если учесть, что СО вакуума – ЭТО И ЕСТЬ В ПРИНЦИПЕ НЕОПРЕДЕЛИМАЯ АБСОЛЮТНАЯ СО… Однако если этот вопрос перевернуть, то сразу же находится и ответ. Не скорость света определяется относительно вакуума, но СО вакуума определяется скоростью света. А именно:  если скорость любого луча света относительно тела А равна с, то А находится в состоянии АБСОЛЮТНОГО ПОКОЯ. Если же скорость луча света в том или ином направлении  относительно А отлична от с, то стало быть, в этом именно направлении А движется в абсолютном смысле, а величина отклонения скорости данного луча света от с равна  абсолютной скорости А в  направлении этого луча.

Иными словами, из второго постулата Эйнштейна следует, что на скорость света распространяется обычное правило сложения скоростей, так что относительно движущегося тела скорость света равна с+v или c-v (в направлении движения). Эта +/-v И ЕСТЬ АБСОЛЮТНАЯ СКОРОСТЬ тела.

Умножаем эту скорость на любой произвольный период времени – и получаем величину АБСОЛЮТНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ А за данный период времени в этом именно направлении. Таким образом, принцип относительности оказывается под большим вопросом…

Правда, таким способом невозможно определить АБСОЛЮТНЫЕ КООРДИНАТЫ А, а стало быть, АБСОЛЮТНЫЙ ЦЕНТР ВСЕЛЕННОЙ, но, как говорится, еще бы этого не хватало.

Правда, указанный способ, т.е. непосредственное определение скорости света относительно той или иной ИСО, практически трудноосуществим, если не невозможен, но это – слабое утешение. До практики нам в данном случае вообще нет никакого дела.

Последнее заявление может показаться легкомысленным и рискованным, но для него есть основания. Пуанкаре говорит :

«…Скорость света относительно эфира рассматривалась как абсолютная. Эту скорость можно было измерить. Теоретически физики получили средство, позволявшее сравнивать перемещение движущегося тела с абсолютным перемещением, средство, позволявшее решать, находится ли тело в абсолютном движении или не находится.» 

Однако:

«Тонкие эксперименты, необычайно точные приборы… позволили предпринять попытку практически реализовать сравнение абсолютного и относительного движений. Результат оказался равным нулю. Принцип относительности не допускает никаких ограничений в новой механике. Он имеет, так сказать, абсолютное значение.» (Последние работы. Новая механика, 197)

Мы, конечно, удовлетворены тем, что принцип относительности остался непоколебленным, но стоит задуматься: а почему вообще потребовалось его проверять посредством в данном случае оптических опытов? Ответ очевиден: потому что указанные выше свойства света дают надежду, что абсолютное движение может быть обнаружено. А если оно, несмотря на все старания не обнаружено, то тогда становится возможным вывод, что свойства света совсем не таковы, как предполагается. Например, можно подумать, что свет распространяется не в вакууме, а в среде (в эфире); или что скорость света складывается со скоростью источника света (баллистическая теория). В обоих этих случаях «абсолютное значение» света исчезает. ИСО, связанная со светом, становится, возможно, более универсальной, более глобальной, чем ИСО связанная с Землей, или Солнцем, или центром галактики, но ничуть не более абсолютной, чем перечисленные только что ИСО.

Однако та же самая «совокупность опытных данных» не позволяет утвердиться ни эфирной, ни баллистической теориям света. Я уж не говорю о том, что указанные теории официальной наукой «раз и навсегда» признаны несостоятельными.

Таким образом, опыт обрекает нас на противоречие. Именно: принцип относительности, экспериментально многократно проверенный, гласит, что абсолютное пространство невозможно обнаружить в опыте, т.е. что его физически НЕТ. Если иметь в виду только электромагнитные явления, то это означает, что скорость света для любой ИСО должна быть =с. Из свойств же света, так же подтверждаемых опытом,  прямо следует, что на свет распространяется обычное правило сложения скоростей, скорость света относительно разных ИСО различна, и поэтому абсолютное пространство опытным путем обнаружить можно, т.е. что оно физически ЕСТЬ. Поэтому имеет смысл абстрагироваться от всех опытных данных и сосредоточиться на указанном противоречии КАК ТАКОВОМ.

И тогда мы, собственно говоря, получим антиномию:

1.     Абсолютного пространства и движения физически НЕТ.

2.     Абсолютное пространство и движение физически ЕСТЬ.

Можно ли как-либо согласовать, примирить эти НЕТ и ЕСТЬ?

Оба положения являются постулатами Эйнштейна, лишь иначе сформулированными. Противоречие между ними признает и сам Эйнштейн. Его СТО И ЕСТЬ, собственно говоря, попытка разрешить это противоречие, согласовать, «гармонизировать» первый и второй постулаты; в этом и стоит ГЛАВНОЕ содержание СТО. Однако сам Эйнштейн с самого начала, т.е. еще ДО всякого решения,  почему то объявляет указанное противоречие  КАЖУЩИМСЯ… «Кажущимся…» - хоть бы какое другое слово употребил… Всякому, у кого своя голова на плечах, очевидно, что мы имеем дело не с кажущимся, а с самым что ни на есть НАСТОЯЩИМ противоречием, противоречивее не бывает. Но Эйнштейн нас заинтриговал и теперь нам вдвойне интересно посмотреть, каким образом он разрешает это «кажущееся» противоречие…

 

 

   2.  КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУТИ СТО. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛОРЕНЦА

 

Каким же образом можно ПРАКТИЧЕСКИ определить с помощью света абсолютную СО? Например, следующим:

Наиболее наглядно эффект замедления времени проявляется на примере световых часов, в которых импульс света периодически отражается от двух зеркал, расстояние между которыми равно . Время движения импульса от зеркала к зеркалу в системе отсчёта, связанной с часами, равно . Пусть относительно неподвижного наблюдателя часы двигаются со скоростью  в направлении, перпендикулярном траектории светового импульса. Для этого наблюдателя время движения импульса от зеркала к зеркалу будет уже больше.

 

 

 

 

 

 

Световой импульс проходит в неподвижной системе отсчёта вдоль гипотенузы треугольника с катетами и . Импульс распространяется с той же скоростью , что и в системе, связанной с часами. Поэтому по теореме Пифагора:

Выражая  через , получаем формулу замедления времени.

Википедия. Релятивистское замедление времени

 

Как видим, в пояснении к рисунку сказано, что этот пример со световыми часами иллюстрирует замедление времени. Между тем соответствующий рисунок иллюстрирует лишь то, что для того, чтоб пройти возросшее расстояние свету требуется больше времени. Никакого замедления времени здесь нет и из этого примера КАК ТАКОВОГО подобного вывода сделать невозможно. С таким же успехом мы могли бы объявить что «время остановилось» - на том основании, что остановился будильник… после того, как мы его уронили на пол.

Вывод о замедлении времени получается лишь в том случае, если мы взглянем на эти световые часы с точки зрения принципа относительности.

Приспособим к нашим световым часам какие-нибудь другие часы, например упомянутый только что «будильник» (но исправный, разумеется) и будем с его помощью измерять время, в течение которого свет распространяется от источника к зеркалу и обратно. Если часы (те и другие) покоятся, то время движения света t0, а если движутся, то  t0 возрастет до t1. Причем, из формулы (теоремы Пифагора) на рисунке следует, что

 t1= t0/К, где  K=    (коэффициент Лоренца.)

Итак, время движения света вследствие движения часов увеличивается в К раз – с t0 до t1. Спрашивается, сможем ли мы при помощи нашего будильника зафиксировать это увеличение времени? С одной стороны, казалось бы, это неизбежно: часы для того и придуманы, чтоб сравнивать длительности разных процессов, или длительность одного и того же процесса при разных обстоятельствах. Но с другой стороны, если вспомнить о принципе относительности, мы не можем, не должны, не «имеем права» обнаружить указанного замедления движения света при движении часов, ибо в противном случае мы обнаружили бы… собственно говоря, то, что и показано на рисунке: что движущиеся часы  удаляются, «убегают» от лучей света (пусть и в перпендикулярном направлении). То есть, что скорость света относительно часов становится МЕНЬШЕ с. Тем самым мы бы обнаружили  АБСОЛЮТНОЕ ДВИЖЕНИЕ.

Но НЕ ОБНАРУЖИТЬ абсолютное движение мы можем только в том случае, если наш будильник будет показывать ОДНО И ТО ЖЕ время движения света t0 - как в состоянии движения, так и в состоянии покоя часов. Но такое, в свою очередь возможно, только если ход будильника вследствие движения так же замедлится в К раз. Но вместо будильника у нас могут быть какие угодно часы, основанные на использовании каких угодно природных процессов. Поэтому «во имя» принципа относительности мы должны утверждать, что ВСЕ природные процессы при движении замедляются в К раз. А вот это-то уже и означает, что ВРЕМЯ ЗАМЕДЛЯЕТСЯ – только теперь мы получаем этот вывод.

Итак, первая трудность как будто преодолена. Время замедляется, поэтому обнаружить абсолютное движение описанным выше способом (или ему подобными) невозможно. Принцип относительности как будто «спасен»…

Однако и способы определения абсолютного движения еще не исчерпаны. Повернем наши световые часы с будильником на 90 град. – так чтоб они двигались не перпендикулярно лучам света, а параллельно им.

Теперь, если часы покоятся, то время движения света от источника к зеркалу и обратно, как и в предыдущем случае, =t0.

Если же часы движутся со скоростью v, то свет в одном направлении движется со скоростью с+v, в обратном – со скоростью с-v. Это прямое следствие ВТОРОГО постулата Эйнштейна и, кроме того, интуитивно понятно само по себе. Но из простой алгебры следует, что в результате этого полное время движения света до зеркала и обратно возрастает до t1 – опять-таки, как и в предыдущем случае - но оказывается БОЛЬШЕ t0 не в К раз (как в предыдущем случае), а в К В КВАДРАТЕ раз. (Вывод этой, а также предыдущей формулы можно найти едва ли не в любом описании опыта Майкельсона - Морли.) Положим даже, что время замедляется в К раз – все равно t1 остается больше t0 в К раз, и эту разницу мы вроде бы «обречены» обнаружить с помощью нашего будильника. То есть опять-таки  обнаружить абсолютное движение.

Но, как уже догадался читатель, мы «не можем, не имеем права» его обнаружить. Что же нам делать?... В нашем распоряжении, собственно, только два параметра движения: расстояние и время, за которое преодолевается это расстояние. И если уж мы пришли к идее замедления времени в К раз вследствие движения, то нам уже ничего не мешает распространить ту же идею и на расстояния, точнее, на протяженность тел. Таким образом мы должны утверждать: все тела сокращаются в длине в К раз в направлении движения.

И тогда получаем: вследствие замедления времени t1 сокращается в К раз, вследствие сокращения расстояний – еще в К раз, и таким образом t0=t1, как при движении, так и при покое часов. Принцип относительности в очередной раз «спасен»…

Таким образом, получаем формулы – так называемые преобразования Лоренца:

=       и     (где l0 и l1 – длина тела в покое и движении соответственно; а что такое и откуда взялось в первой формуле   , выясним в своем месте.)

Эти формулы как будто обеспечивают совмещение, согласование постулатов Эйнштейна, которые первоначально казались нам как будто несовместимыми …

Итак, вследствие движения время замедляется, а тела сокращаются  в К раз… В чем суть этих гипотез, или, если угодно, истин?

Второй постулат гласит, что скорость света =с, т.е. некоторой конечной величине. КОНЕЧНОЙ – это значит, что к этой величине можно прибавить (или отнять от нее) любую другую конечную величину, т.е. что на скорость света распространяется обычное правило сложения скоростей. Если тело движется навстречу свету со скоростью v, то скорость света относительно этого тела =с+v. А если тело движется в противоположном направлении, то с-v.

Но тот же второй постулат гласит, что свет распространяется в ВКУУМЕ и его скорость не зависит о  скорости источника. Это значит, что упомянутая только что скорость тела относительно света +/-v непосредственно есть АБСОЛЮТНАЯ скорость. И вот в этом пункте второй постулат вступает в «антагонистическое» противоречие с первым – принципом относительности.

Этот антагонизм, однако, преодолевается тем, что, если верить Лоренцу и Эйнштейну, в ИСО движущегося со скоростью v тела расстояния сокращаются, а время замедляется как раз в такой мере (в К раз), что абсолютное движение (со скоростью v) компенсируется, нивелируется и тем самым становится НЕВИДИМЫМ в опыте. Т.е. скорость v оказывается =0, а скорость света =с как для движущейся, так и для неподвижной ИСО. Принцип относительности соблюдается…

То есть здесь все примерно как с рычажными равноплечными весами: если на чашах весов нет груза, то весы находятся в равновесии и стрелка весов стоит строго вертикально. Если же на чашах весов сколь угодно большие, но РАВНЫЕ веса, то… весы опять находятся в равновесии, а их стрелка стоит строго вертикально. Так что если вы закроете чаши весов газетой – так чтоб не было  видно есть ли на них груз или нет – то вы по положению стрелки не сможете сказать есть ли груз на чашах или его нет…

 Скорость света – это стрелка весов. На одной их чаше - движение с абсолютной скоростью v, на другой – релятивистские эффекты «сокращения-замедления».

Но мы  не можем непосредственно наблюдать v. Мы можем выявить эту скорость, лишь измеряя с и наблюдая ее изменения. Мы не можем так же непосредственно наблюдать релятивистские эффекты: сократившиеся расстояния мы измеряем сократившейся в длине линейкой, замедлившееся время – замедлившимися в той же степени часами. То есть мы НИЧЕГО не можем наблюдать непосредственно: «чаши весов закрыты от нас газетой». Мы можем наблюдать лишь  «стрелку» - скорость с.

Но чем больше v, тем более изменяются расстояние и время, причем таким образом, что v уравновешивается, так что с все время остается НЕИЗМЕННОЙ и как бы независящей от v. Наши «весы» у нас оказываются всегда в равновесии. Соответственно, мы, наблюдая неизменность с,  не можем определить движется ли наша  ИСО  в абсолютном смысле или же покоится (нагружены чаши весов или пусты). Принцип относительности (первый постулат) соблюдается идеально. Но и второй постулат тоже соблюдается… и тоже идеально.

Казалось бы: все просто и даже изящно;  противоречие между постулатами как будто и в самом деле лишь «кажущееся». Однако уже сейчас очевидны принципиальные границы, лишь в пределах которых преобразования Лоренца «работают».

Во-первых. Свет должен двигаться по замкнутому контуру, в простейшем случае от источника к зеркалу и обратно. Соответственно, когда мы приходим к выводу о неизменности с в любых ИСО, то имеется в виду не скорость света вообще, а СРЕДНЯЯ скорость света при его движении по замкнутому контуру.

Во-вторых, ясно само собой, что преобразования Лоренца имеют решающее значение лишь в том случае, когда мы СРАВНИВАЕМ проходимые светом расстояния и соответствующие промежутки времени в разных состояниях движения измерительной системы. – Только в этом случае у нас имеется, так сказать, техническая возможность «манипулировать» этими величинами и утверждать, что скорость с остается неизменной, потому что время и расстояние изменяются таким-то образом.

Имеются и другие ограничения, но об этом позже…

Отсюда неизбежно возникает вопрос: а что если мы выйдем за пределы этих ограничений, т.е. технически организуем опыт так, что  расстояния, проходимые светом, и соответствующие промежутки времени станут безразличными для нас как с точки зрения физического результата опыта, так и с точки зрения его истолкования? И сравниваться будет не средняя скорость лучей, движущихся по замкнутому контуру, а «мгновенная» скорость двух противоположно направленных лучей? Именно с такого рода случаем мы имеем дело в вопросе об относительности одновременности… И это поистине РОКОВОЙ для  Эйнштейна и его СТО вопрос…

 

3.  ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ОДНОВРЕМЕННОСТИ

 

Первым делом Эйнштейн дает  определение одновременности.  Определение таково:

События считаются одновременными, если наблюдатель, находящийся в центре между ними видит световые сигналы от них одновременно.

Ясно, однако, что это определение остается бессмысленным до тех пор, пока мы не знаем, с какой скоростью распространяются эти сигналы. Пусть имеются точки А и В и посредине между ними – точка М. Если А-М-В покоятся относительно света, то скорость луча света, движущегося от А к М, равна скорости противоположного луча, движущегося от В к М, - и тогда определение Эйнштейна в силе. Если же А-М-В движутся со скоростью v, то тогда скорость одного луча с+v, другого c-v (если v параллельна А-М-В) – и тогда определение Эйнштейна теряет смысл: за счет этой разницы скоростей наблюдатель может одновременные события увидеть неодновременно или наоборот.    Эйнштейн соглашается с этим:

Это «определение было бы безусловно правильным, если бы я уже знал, что свет от удара молнии, воспринимаемый наблюдателем в точке М распространяется с одинаковой скоростью на отрезках АМ и ВМ»…(Теор. Отн.  стр. 148.)

«Если бы я уже знал…», - то есть Эйнштейн, очевидно, не знает  с какой скоростью (в общем случае) свет проходит расстояния АМ и ВМ … - НЕ ЗНАЕТ и потому свободно утверждает… ИМЕННО ЭТО: скорость луча света, движущегося от А к М, равна скорости луча от В к М:

«Утверждение, что свет проходит расстояния АМ и ВМ в одно и то же время в действительности не является предпосылкой или гипотезой о физической природе света, а утверждением, которое можно сделать на основании свободного выбора, чтобы прийти к определению одновременности.» (стр.  149)

Во-первых, хотя Эйнштейн и не утруждает себя ясностью формулировок, мы должны заключить из его слов, что скорость света от А к М = скорости света от В к М НЕЗАВИСИМО от скорости А-М-В. Иначе: скорость света одинакова для любых ИСО. То есть Эйнштейн свободно утверждает свой первый постулат – принцип относительности (сформулированный применительно к свету).

Во-вторых… это что еще за «свободный выбор» В ДАННОМ ИМЕННО СЛУЧАЕ?

 Мы можем ЗНАТЬ, что скорости света  в разных ИСО РАВНЫ, или что они НЕ РАВНЫ. – В ОБОИХ случаях мы должны исходить из этого нашего ЗНАНИЯ – и у нас НЕТ никакого выбора.

Или же мы можем не знать с какой скоростью в том или ином случае движется свет. Но тогда утверждать что либо по поводу этой скорости – значит ткнуть пальцем в небо, или брякнуть что-то о том, что нам не ведомо. Мы конечно имеем полное право «ткнуть» и «брякнуть», но тогда все наши последующие рассуждения неизбежно обретают это самое интеллектуальное качество – брехни или гаданий на кофейной гуще.

Это в математике мы можем утверждать, например, что Х=0 – и нам неважно, может ли в действительности это самое Х быть равным 0? Действительность нас вообще может принципиально не интересовать. Поэтому в математике мы можем свободно утверждать все что угодно, и это наше утверждение можем рассматривать как постулат или аксиому.

Но в физике если нас если что и интересует, так это, прежде всего действительность и то, насколько наши утверждения с ней согласуются. Это тем более верно, когда мы прилагаем наши утверждения к какому либо реальному процессу и нам важен его реальный результат… Достигнет ли электромагнитный сигнал  космического корабля вовремя – и тогда все в порядке, или же достигнет, но слишком поздно – и тогда корабль врежется в другой корабль и произойдет катастрофа? В этом и во множестве других, пусть и куда более прозаичных случаях, нам важны факты, точные сведения. Всякого же рода «свободные утверждения» нас принципиально не интересуют; они есть именно то самое: брехня или гадания… Хотя конечно и в этом случае их можно по ученому назвать  постулатами или аксиомами…

Речь у нас идет не о «какой-то» скорости «чего-то там», а о скорости СВЕТА, которая у нас – критерий истинности принципа относительности: либо эта скорость одна и та же во всех случаях - и тогда принцип относительности соблюден; либо  она  различна, и тогда принцип относительности нарушен. «Свободно выбирать» между этими положениями никак невозможно.

 И дело обстоит совсем уже худо, если почему-нибудь мы определённо знаем, что принцип относительности не соблюдается. Тогда  наше  свободное утверждение противоположного есть лукавство, шарлатанство, а попросту сказать - ЛОЖЬ. «Побеждает», как сейчас увидим, именно этот, последний вариант…

Переходим к примеру Эйнштейна, которым он иллюстрирует относительность одновременности.

Пусть по рельсовому полотну идет поезд. В точки А и В полотна и поезда ударяют молнии. Один наблюдатель М находится вблизи полотна как раз по середине между А и В. Другой М1 – в поезде. Молнии оставляют след как на полотне, так и на поезде; таким образом точкам А и В полотна соответствуют точки А1 и В1 на поезде. И М1 может при желании и по окончании эксперимента убедиться в том, что находился, как и М, по средине между молниями (т.е. между точками А1 и В1).

Спрашивается: «являются ли удары молний, происходящие одновременно относительно полотна дороги, так же одновременными и относительно поезда?..» 

Положим, что М видит свет от молний одновременно. Поэтому, говорит Эйнштейн, и сами эти события (молнии) для него одновременны:

«Когда мы говорим об ударах молнии в А и В, одновременных относительно полотна дороги, то это означает, что световые лучи, исходящие из А и В, встречаются в средней точке М участка полотна АВ…» (150)

…Что-то здесь не так… Что за странноватая фраза: когда мы говорим… то это означает… и т.д.?  Я не только форму изложения имею в виду, хотя и она «настораживает». Почему нельзя просто сказать: М видит лучи одновременно, полагает при этом, что они проходят равные расстояния с РАВНОЙ СКОРОСТЬЮ и поэтому заключает, что и сами молнии были одновременны? Почему, помимо стилистических «странностей», Эйнштейн ничего не говорит о СКОРОСТИ лучей света? И кстати, как в этой связи насчет принципа относительности и свободного утверждения? Эйнштейн забыл, что ли обо всем этом?... Как-то очень не к стати… Восполним же этот пробел в его изложении и предположим самый простой и «беспроигрышный» вариант -  что лучи от молний движутся относительно М с равной скоростью. И тогда мы легко согласимся с его выводом насчет одновременности молний…

Но ДВЕ молнии бьют в ДВЕ точки, а не в ЧЕТЫРЕ. Точки А и В на полотне и А1 и В1 на поезде потом только, вследствие движения поезда «разъезжаются» в разные стороны. В моменты же ударов молний они СОВПАДАЮТ (А - с А1, а В - с В1), физически они неразличимы. И моменты времени ударов молний также совпадают. Пусть часы у наблюдателей идут по разному, как угодно; пусть, например, в момент удара молнии А часы у М показывают 01:00, в то время как у М1 – 00:48. Но эти самые моменты 01:00 и 00:48 физически неразличимы – это ОДИН И ТОТ ЖЕ момент. Если мы не согласимся с этим, а также с тем, что точки, в которые ударяют молнии, так же совпадают (в моменты ударов), то тогда мы придем к неизбежному выводу, что у нас было не две молнии, а четыре – по паре на каждого из наблюдателей.

Но если молний было все-таки две; если согласно свободному утверждению скорость света для обоих наблюдателей одинакова; если свет в обоих случаях проходит равные расстояния и если при этом один из наблюдателей видит лучи света одновременно, то отсюда следует, что и второй наблюдатель увидит их ТАК ЖЕ ОДНОВРЕМЕННО. То есть мы получаем не относительность, а скорее «абсолютность» одновременности. Но это было бы еще ничего. Хуже то, что нам в этом случае придётся объяснить каким это образом  ДВЕ молнии ДВАЖДЫ встречаются  в РАЗНЫХ точках пространства – СНАЧАЛА в точке М, а ПОТОМ, в точке М1?

Однако Эйнштейну неведомо это затруднение, потому что  он и в самом деле уже забыл о своем свободном утверждении, - забыл и потому говорит следующее:

«Хотя … точка (М1) в момент ударов молнии и совпадает с точкой М, она движется со скоростью v вправо… Если бы находящийся в поезде в точке М1 наблюдатель не обладал этой скоростью, то он продолжал оставаться в точке М и тогда световые лучи от даров молнии в А и В достигли бы его одновременно, т.е. оба луча встретились бы в том месте, где он находится. Однако в действительности он движется… навстречу световому лучу, идущему из… В, и в то же время движется по световому лучу, идущем из точки А. Следовательно, наблюдатель увидит световой луч из В ранее, чем луч из А…» Поэтому относительно М1 (или поезда) «удар молнии в В произошел ранее, чем удар молнии в А.» («О специальной и общей теории относительности…» пар.9 стр.150)

Эйнштейн мог бы избежать этого многословия и просто сказать: хотя свет в обоих случаях проходит равные расстояния, скорость одного из лучей относительно М1  =с+v, в то время как скорость другого с-v (если предположить, что скорость света относительно М =с). Поэтому М1 видит сначала первый из этих лучей, потом последний, т.е. НЕОДНОВРЕМЕННО… и т.д. Здесь не хватает лишь сущей мелочи – уточнения, что если принять, как я это и сделал, что  М неподвижен относительно света (скорость света относительно него =с), то тогда v есть ничто иное как АБСОЛЮТНАЯ СКОРОСТЬ М1. (Если же М так же движется относительно света, то тогда v есть РАЗНОСТЬ АБСОЛЮТНЫХ СКОРОСТЕЙ М и М1)…

Теперь мы видим и понимаем, почему Эйнштейн «забыл» про свое свободное утверждение, т.е. принцип относительности – свой ПЕРВЫЙ постулат. – Потому что «вспомнил» про свой ВТОРОЙ постулат, необходимым следствием из которого как раз и являются формулы с+v и c-v (т.е. обычное правило сложения скоростей).

…«Вспомнил» ВТОРОЙ постулат - и немедленно… «забыл» о нем… и вновь «вспомнил» про ПЕРВЫЙ постулат. Наблюдатель М1 обязан руководствоваться свободным утверждением, согласно с которым скорость света одинакова как для М, так и для М1. (Ничего подобного правда Эйнштейн вслух не говорит, и мы почему-то уже не удивляемся этому). Поэтому  М1 видит сигналы от молний неодновременно не потому, что скорости лучей света для М1 иные, нежели чем для М, КАК ЭТО САМ ЭЙНШТЕЙН ТОЛЬКО ЧТО ОБЪЯСНИЛ, а потому что САМИ МОЛНИИ произошли НЕОДНОВРЕМЕННО:

«Наблюдатели, пользующиеся поездом в качестве тела отсчета, должны, таким образом, прийти к выводу, что удар молнии в В произошел ранее удара молнии в А.» (151) 

Время подводить итоги.

Выше, в примерах со световыми часами, мы видели, что если ИСО покоится, то скорость любого луча света относительно этой ИСО =с и второй постулат этому нисколько не мешает. Если v=0, то с+v=с и c-v=с; первый и второй постулаты естественным образом совпадают. Если же v не=0, то есть если имеется другая ИСО, движущаяся относительно первой со скоростью v, то тогда относительно этой движущейся ИСО скорость одного луча света параллельного движению =с+v в обратном направлении с-v. То есть в обоих направлениях скорость света отклоняется от с на величину v. Постулаты в этом случае уже определённо не совпадают.

Но пространство и время в движущейся ИСО изменяются в К раз;  эти изменения компенсируют v, так что и для движущейся ИСО средняя скорость света оказывается равной с. Таким образом, хотя постулаты и не совпадают, они нисколько не искажают и не ограничивают друг друга. Они гармонически согласуются друг с другом.

 Можно подивиться красоте и изяществу этой теории и даже на мгновение поверить, что те ограничения, в рамках которых «работают» преобразования Лоренца, не навязываются искусственно теорией, но предначертаны самой природой. Но вот сами же релятивисты делают «шаг в сторону», выходят за рамки этих ограничений и… «красота и изящество» теории оказываются бесполезными… Ну, пусть длина поезда  сократится, а часы в поезде замедлят свой ход в К раз – и что? Да ничего. На ходе эксперимента и его результатах это никак не отразится.

 Согласно первому постулату  абсолютное движение не должно влиять на результаты любого опыта, не должно быть ВИДИМО в опыте. Но М и М1 видят молнии по-разному (один – одновременно, другой – неодновременно). Эта разница происходит оттого, что М и М1 движутся относительно света с разными скоростями, вот эту-то разницу своих абсолютных скоростей, т.е. абсолютное движение они и «видят». И пожалуй «видят» даже и без кавычек… Когда они просто смотрят друг на друга, они видят лишь то, что смещаются относительно друг друга, т.е. лишь свое относительное движение. Но когда они потом выясняют, что видели молнии  по-разному, то это означает, что они видели так же и свое смещение относительно света, то есть свое АБСОЛЮТНОЕ ДВИЖЕНИЕ.

Постулаты, таким образом, вновь не совпадают, вновь расходятся, но на этот раз оказываются НЕСОВМЕСТИМЫМИ. Если один из постулатов справедлив, то другой – нет, и наоборот. И у Эйнштейна остается лишь один способ их «совместить» - воспроизводить их ПООЧЕРЕДНО.

Только на основании первого постулата наблюдатель М может прийти к выводу об одновременности молний. Если он покоится относительности света (как я выше предположил), то, как говорится, и слава богу, проблем нет. Но на этот счет (покоится М или движется) Эйнштейн ничего не говорит, поэтому мы вправе думать, что он (М) в общем случае так же движется (например, вместе с Землей, на которой покоятся и он, и рельсы, и все прочее). Но тогда можно продолжать настаивать на справедливости первого постулата лишь в том случае, если считать  недействительным второй постулат, игнорировать, «выключить» его. Это Эйнштейн и делает… молча. Затем, когда речь заходит об М1, Эйнштейн  применяет по отношению к нему правило сложения скоростей, т.е. «выключает» по отношению к нему первый постулат и «включает» второй. Причем опять-таки делает это молча. Затем когда  результат этой манипуляции получен – выясняется, что М1 видит молнии неодновременно – Эйнштейн вновь – и опять молча -  «выключает» второй постулат и «включает» первый: М1 полагает, что скорости лучей света относительно него =с и поэтому если он увидел молнии неодновременно, то стало быть и сами молнии произошли неодновременно. «Относительность одновременности» достигнута.

В этом пункте легко можно начать долгий и муторный спор о том, насколько само понятие существования сложно и неопределенно, и насколько, поэтому может быть «двойственным» и «противоречивым»  понятие одновременности существования и т.п. Но было бы глупейшей промашкой соскользнуть в эти материи. Потому что если мы поднимем глаза чуть выше тех строк, в которых Эйнштейн провозглашает свою относительность одновременности, мы увидим, что если для М1, в отличие от М, молнии неодновременны, то это не оттого, что имеет место быть некая относительность одновременности, а просто оттого, что он движется относительно света с иной нежели М скоростью. Никакого собственного смысла – ни метафизического, ни даже физического – понятие относительности одновременности не имеет. Его нельзя даже сравнить с фиговым листком, которым Эйнштейн прикрывает алогичность своих рассуждений. Потому что чтобы что-то прикрыть фиговый листок должен быть непрозрачным. Понятие же относительности одновременности слишком пусто и прозрачно, чтоб служить указанной цели… Когда человек не может или не хочет объяснять своих поступков, он произносит бессмысленную фразу: «черт попутал». Так и Эйнштейн: в критический момент своих рассуждений произносит бессмысленный набор звуков «относительность одновременности»… и пусть потом читатель думает об этом все, что хочет…

(В «эпохальной» статье Эйнштейна «К электродинамике…» смысл относительности одноимённости еще более  убог: там это означает, что пространственно разнесенные часы показывают одно и то же время неодновременно… потому что идут ЗАВЕДОМО НЕ СИНХРОННО.)

Отсюда понятно, кстати, откуда этот кашеобразный, хаотичный стиль изложения у Эйнштейна, - стиль, более напоминающий бормотание оракула, нежели рассуждения физика.  – Потому что его мысли невозможно выразить коротко и ясно не «оскорбляя» при этом разума читателя… Как иначе он мог рассуждать, в самом деле? Он что-же, должен был сказать что-то вроде:  вот де, здесь я свободно утверждаю, что скорости лучей света равны, а там я свободно отменяю это свое утверждение, и утверждаю нечто противоположное, а потом - наоборот и т.п.? Никакой даже школьник «не вынес бы» подобной «свободы» и «надругательства» над «принципами». Поэтому Эйнштейн на протяжении  всего 9-ого пар. «Относительность одновременности»  НИЧЕГО не утверждает, НИЧЕГО не отменяет, НИЧЕГО не говорит ни о первом, ни о втором постулатах, ни о даже скорости света как таковой, даже самой этой фразы умудряется не употребить, хотя и технически, и по существу дела это – ключевой «параметр»; главным образом о скорости света и следовало говорить. Мало того, он вообще всячески избегает каких либо умозаключений,  точных формулировок и т.п..  В результате   впадает в бездарную беллетристику, а вывод об относительности одновременности получается не из первого постулата и не из второго, и не из какой-то их комбинации, а  ниоткуда – как черт из табакерки… И все это вот уже 100 лет, пересказывают на разные лады  во всех учебниках,  монографиях как некое гениальное прозрение; обсуждают все это, спорят, морочат головы школьникам, студентам, «широкой общественности»…

Итак, стоит нам сделать «шаг в сторону», как преобразования Лоренца падают, утрачивают силу, а противоречие между постулатами восстанавливается «в полный рост», во всем своем «первобытном» антагонизме и остроте…

Пусть даже действительно имеет место некий «замкнутый круг» (при измерении скорости света и времени - об этом еще будем говорить), и измерять время, расстояние, скорость света можно не иначе чем по рецептам СТО; пусть наблюдателям не дано знать истинной скорости лучей света, которые они наблюдают и, соответственно, они принципиально не могут установить одновременны или нет события В ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ; пусть они договорятся считать с=const, а события - одновременными или нет - по рецепту Эйнштейна. На ПРАКТИКЕ подобная договоренность (=свободный выбор) при указанных условиях оправдана и приемлема. Но на практике многое чего приемлемо; на практике часто можно считать белое - за черное, прямое - за кривое и т.д. Но мы немедленно возмутимся, если на этом основании нам скажут, что и ВООБЩЕ, т.е. и в теории нет разницы между белым и черным, прямым и кривым и т.д. Поэтому из практических соображений мы легко можем согласиться  и с тем, что скорость света всегда const, и с «относительностью одновременности», - но лишь в том случае мы согласимся, если нам немедленно скажут, что оба этих пункта есть… именно то, что они и есть – лишь УСЛОВНОСТИ, приемлемые на практике, но не приемлемые, «ничтожные» в теории. Потому что из той же практики, т.е. из опыта следует, что скорость света конечна, не зависит от скорости источника и т.д. и что поэтому если М и М1 видят молнии по-разному, - один из них – одновременно,  другой – неодновременно, - то ЕДИНСТВЕННОЕ ФИЗИЧЕСКОЕ объяснение этому - то, что их абсолютные скорости различны. Результаты их наблюдений ЗАВИСЯТ от их абсолютных скоростей. И пусть они не знают и никогда не узнают своих абсолютных скоростей, но они не могут сомневаться в том, что по крайней мере один из них движется в абсолютном смысле, т.е. не могут сомневаться В РЕАЛЬНОСТИ  АБСОЛЮТНОГО ПРОСТРАНСТВА и АБСОЛЮТНОГО ДВИЖЕНИЯ. И вот как раз и только лишь этот-то вывод физически достоверен как теоретически, так и  практически… Потом они могут, конечно, из соображений практического удобства, например,  считать молнии одновременными или нет в зависимости от того как они их видят, отбросив само представление об абсолютной скорости, - могут, но это, как говорится, «на здоровье».

И, наконец, последний штрих.

 ВТОРОЙ постулат по отношению к М  даже и не озвучивается, существует как бы подспудно. Впрочем, «не факт», что он существует хотя бы «подспудно»… В этом случае «безраздельно» «торжествует» первый постулат, который впрочем, так же «не озвучивается»… По отношению к М1 ВТОРОЙ постулат уже озвучивается, правда не в прямой формулировке и не в виде правила сложения скоростей, а в виде рассказа о том, как М1 движется навстречу одному лучу, удаляется от другого и т.д. Но Эйнштейн совершенно уверен, что М1 увидит лучи неодновременно – значит второй постулат в данном случае - «железная» реальность. Но реальность – до поры до времени. Наступает время для М1 делать «свои выводы», - и о втором постулате мгновенно «забывают», благо, что о нем «вслух» даже и не упоминали… Но по крайней мере, хотя бы единожды – в упомянутом «рассказе» про движение М1 относительно лучей – второй постулат бесспорно реален.

В отличие от этого первый постулат - принцип относительности – «ни разу» не реальность. В общем случае (т.е. когда М так же движется) для обоих наблюдателей первый постулат - лишь свободное утверждение, которое «свободно» прежде всего, от действительности: он соответствует действительности лишь условно. То есть заведомо НЕ СООТВЕТСТВУЕТ ей.

Этот вывод разом отбрасывает нас назад, к преобразованиям  Лоренца и, хотя и косвенным образом, выносит им «приговор».

До этого еще можно было верить, что преобразования Лоренца разрешают противоречие между постулатами. Теперь же мы должны сказать: хороша басня, да придумана напрасно. Если уже на первом же шаге после того, как эти преобразования «приняты и утверждены», противоречие между постулатами вновь возникает, постулаты вновь оказываются в «первозданном» взаимоисключающем виде, то значит, знаменитые формулы ничего не решают. Если ОБЩАЯ теория объясняет лишь один единственный эксперимент, то значит, она НА САМОМ ДЕЛЕ не объясняет даже и этого эксперимента.

 Преобразования Лоренца идеально вписываются в эксперимент Майкельсона –Морли (ради объяснения результата этого опыта они и были «придуманы»). Но вот «шаг в сторону» - и Эйнштейну приходится придумывать новое решение, но на этот раз неприемлемое ни по существу, ни даже «эстетически». Отсюда и следует… «неожиданный» вывод, что и преобразования Лоренца ничего не решают… Или что-же, будем думать, что природа так хитро все устроила, что ВСЕ НА СВЕТЕ – независимо от химического  состава, физической структуры и природы процессов, - все на свете сокращается в длине и замедляется при движении - и это все «затем», чтоб физики не смогли обнаружить абсолютного движения по методу Майкельсона? А если устроить опыт как-нибудь по другому, не по Майкельсону, то все эти «метафизические» препятствия разом «испаряются», и - пожалуйста, абсолютное движение обнаружить МОЖНО?  Это был бы уже не «заговор природы» против физиков, как иногда «художественно» интерпретируют неудачные попытки физиков обнаружить абсолютное движение. Это был бы заговор природы лично против Майкельсона и его опыта. И это как-то уж и слишком…

Согласен, впрочем, что соображения подобного рода – далеко еще не «приговор» преобразованиям Лоренца. Скорее это только намек на «неотвратимость» «приговора»…

 

ВАЖНОЕ ДОБАВЛЕНИЕ

П.Г. Бергман в своем «Введении в теорию относительности» высказывает то же соображение, что и я выше, - что точки, в которые ударяют молнии, в момент ударов совпадают: А совпадает с  А1, В - с  В1.  И далее у него следует предложение:

«Если окончательно окажется, что обе молнии ударили одновременно, как это кажется наблюдателю на земле… то М1 должно совпадать с М в тот момент, когда А совпадает с А1 и В с В1…»

«…Должно  совпадать… в тот момент…», - пишет Бергман. – В какой это тот момент? В момент ударов молний, очевидно. То есть молнии ударяют В ОДИН И ТОТ ЖЕ момент, т.е. они ударяют  ОДНОВРЕМЕННО ДЛЯ ОБОИХ наблюдателей. Даром, что Бергман оговаривается, что то, что молнии одновременны – это, дескать, только так кажется наблюдателю М… Это навело меня на некоторые дальнейшие размышления…

Точки А и А1, В и В1 совпадают в момент ударов молний, они ТОЖДЕСТВЕННЫ в моменты ударов (. В этих точках ИСО М и ИСО М1 ПЕРЕСЕКАЮТСЯ. Поэтому, если молнии ДЕЙСТВИТЕЛЬНО одновременны хотя бы для одного из наблюдателей, то расстояние АВ равно расстоянию А1В1, ФИЗИЧЕСКИ это ОДНО И ТО ЖЕ расстояние.

То есть дело обстоит не так, что вот, допустим, в одной ИСО у нас имеется жесткий стержень длиной АВ и эта длина ИЗМЕРЯЕТСЯ  в другой ИСО, относительно этой другой ИСО. В результате измерения получается, допустим, что длина стержня равна А1В1 и эта А1В1 по каким-то причинам отлична от АВ. У нас явно не тот случай. У нас ФИЗИЧЕСКИ АВ=А1В1, это «одна на двоих» (М и М1) величина. Номинально это могут быть разные величины. Если, например, М1 измеряет  А1В1 более «мелким» масштабом, чем М, то цифра, которую он получит, будет, естественно, больше, чем у М. Но это все неважно, как для нас, так и для наблюдателей М и М1. Для нас «всех» единственно важно, что АВ физически =А1В1 и что М – в центре АВ, а М1 – в центре А1В1 (это-то тот и другой легко могут установить).

Но тогда как должен рассуждать М1? Примерно так: «Я вижу сначала молнию от В1, в направлении которой движусь; потом, то есть с некоторым ВРЕМЕННЫМ ИНТЕРВАЛОМ молнию от А1. Измеряю расстояние до этих точек и выясняю, что В1М1-М1А1. При этом я полагаю, что скорости лучей равны, поэтому делаю вывод, что молнии ударили неодновременно.

Но как такое может быть?... Вот ударяет молния В1 (которую я вижу раньше), и  я знаю, что в этот момент находился точно напротив М. Молния в В1 ударила -  физически возникли точки В и В1 и расстояния М1В1 и МВ – и далее они не изменяются. Потом ударила молния в А1. Нет ничего странного, что М1А1 оказалось равно М1В1. Но – раз я считаю молнии неодновременными - в течение интервала времени, с которым они ударили, я двигался, я УДАЛЯЛСЯ от М - и удалился от него на некоторое расстояние Х. Но точки А и А1 тождественны, следовательно  в течении указанного интервала точка А ПРИБЛИЖАЛАСЬ к М – и приблизилась к нему на то же расстояние Х. Следовательно М никак не может оказаться в центре АВ: расстояния АМ и МВ различаются как раз на величину Х… Но я устраню это затруднение, если только предположу, что как для меня, так и для М молнии были одновременны. А вижу я молнии неодновременно только потому, что лучи относительно меня движутся с иной скоростью, нежели относительно М. – Только в этом случае может быть понятно, каким образом М оказывается также в центре между местами молний»

В ответ на это можно возразить, что М1 рассуждает «незаконно»: он каким-то образом «узурпирует» еще не существующую точку А, полагая что в период времени МЕЖДУ ударами молний, А движется относительно М ВМЕСТЕ с  А1, кстати так же еще не существующей (молния в А1  еще  не ударила). (Впрочем можно считать, что А1 до удара молнии была чисто гипотетическим местом удара, в которое потом чисто случайно и угодила молния.) Но как ему не «узурпировать», если А и А1 тождественны в момент удара? Любые его утверждения относительно А1 непосредственно, «физически» распространяются так же и на А.

Можно конечно «узурпировать» точку А1 в пользу М, но тогда М1 окажется не в центре А1В1. Можно ничего не узурпировать, но тогда у нас окажется ДВЕ  несовпадающих В МОМЕНТ УДАРА МОЛНИИ точки А и А1. То есть молний было не 2, а 3 – одна в , другая – в А, и третья в А1, и каждый из наблюдателей видит «свою» молнию от «своей» «А».

Можно продолжить эти рассуждения и далее; можно предположить например, что в момент ударов молний М и М1 не совпадали.  Это, правда противоречит условиям задачи, но… можно. Можно предположить, что в моменты ударов молний ДВИЖЕНИЯ М1 относительно М НЕ БЫЛО: М1 движется к М – достигает М, т.е. М и М1 совпадают - движение прекращается - ударяют молнии - движение возобновляется - и далее все, как рассказывают Эйнштейн и Бергман. Но это было бы совсем уже никчемным предположением… Как бы мы не рассуждали, нам  не удастся свести концы с концами, все равно мы придём к выводу: если движение М1 относительно М БЫЛО, если молний было 2 (а не 3 или 4)  и если М и М1 находятся в центре между местами куда ударили молнии, то последние были одновременными, как для М, так и для М1, и СОВРШЕННО НЕВАЖНО одновременно или нет они их ВИДЕЛИ. А если важно, то пожалуйста: пусть они видят молнии по-разному (один одновременно, другой нет) – это легко объясняется тем, что их абсолютные скорости различны. Но это уже излишняя банальность.

Вся суть дела в том, что , в моменты ударов молний, при этом неважно одновременно или нет они ударяют в каком угодно смысле. Поэтому если оказывается, что АВ=А1В1, то значит, молнии произошли одновременно в абсолютном смысле, т.е. для обоих наблюдателей. Если же АВ не= А1В1, то значит точки А и А1 (или В и В1) разошлись, «разъехались», прежде чем ударила другая молния. Это значит, что между молниями имел место быть  некоторый интервал времени, т.е. что молнии ударили неодновременно и опять-таки в абсолютном смысле.

М и М1, правда, не могут физически сравнивать АВ с А1В1. Измерять же им эти расстояния своими линейками – дело безнадежное, поскольку неизвестно одинаковы у них масштабы или нет, а чтобы эти масштабы сделать  одинаковыми, их (масштабы), опять-таки, необходимо сравнить ФИЗИЧЕСКИ… Но зато они знают, что в момент удара хотя бы одной из молний, они находились точно напротив друг друга. И Эйнштейн, и Бергман это прямо утверждают (или предполагают).

 Но утверждают как то странно, как бы  между прочим, а Эйнштейн так и вовсе – в примечании. Между тем это принципиальный пункт. Эйнштейн с Бергманом как будто намекают нам, что если один из наблюдателей считает, что находится точно против другого, то необязательно, чтоб другой наблюдатель «считал» точно так же. Но как это возможно? Как возможно, чтобы М1 находился по его мнению точно напротив М, в то время как М находил бы, что М1 – где то в другом месте? Если М и М1 совпадают, т.е. расстояние между ними =0, то можно умножать это расстояние хоть на какие угодно коэффициенты, оно все равно будет =0 относительно ЛЮБОЙ ИСО. Я это к тому, что никакие сокращения расстояний и замедление времени не позволят нам утверждать, что если относительно одной ИСО М1М=0, то относительно другой это же расстояние не=0… В конце концов, если один из наблюдателей полагает, что находится в точности напротив другого, то тогда он может протянуть руку с кисточкой и краской - и влепить этому другому «кляксу» на лоб. Если клякса имеется, то ни один из них не может отрицать, что расстояние между ними было равно =0 ОТНОСИТЕЛЬНО ИХ ОБОИХ. А если кляксы нет, то ни один из них не может отрицать обратное, т.е. расстояние было не=0, опять таки ОТНОСИТЕЛЬНО ОБОИХ… Либо мы имеем дело здесь с очередным фундаментальным релятивистским эффектом, но никаких разъяснений на этот счет ни Эйнштейн, ни Бергман не дают (их намеков решительно недостаточно). Либо НЕТ никакого эффекта и в тот момент, когда М полагает, что находится напротив М1, последний полагает тоже самое и оба НЕ ОШИБАЮТСЯ. В противном случае, в конце концов, нам придется утверждать, что они ДВАЖДЫ встречаются – сначала относительно М, потом – относительно М1. Если позволить себе утверждать подобную чепуху, то тогда можно утверждать вообще все, что угодно (например, что молний было не 2, а 4 или что 2 луча встречаются дважды и т.п.). Даже более того, тогда мы сможем утверждать, что если вот относительно одной ИСО имеется ОДИН телеграфный столб, то найдется и другая ИСО, относительно которой их ДВА…

Если же не позволить себе чепухи, то тогда у наблюдателей есть надежный критерий – я его уже сформулировал выше, повторю еще раз.

Допустим, ударила одна из молний, допустим в Тем самым возникают расстояния АМ и А1М1 – и далее эти расстояния остаются неизменными и ОНИ РАВНЫ, поскольку в момент удара молнии М и М1 так же совпадают. Но тем самым предопределяются и положения (координаты) точек В и В1 - ведь АМ=МВ и А1М1=М1В1. И эти точки должны совпасть в момент удара другой молнии. Они и совпадут, НО  только если молния в , ударяет одновременно с первой молнией. Если же нет, то точки, соответствующие координатам МВ и М1В1 «разъедутся» и место молнии в одной из ИСО окажется не в В (или В1), а скажем в точке С (или С1), отстоящей от М (или М1) на расстояние, отличное от АМ=А1М1. То есть один из наблюдателей окажется не в центре между местами молний.

Отсюда вывод: если в момент удара хотя бы одной из молний М и М1 находятся друг против друга (), если при этом оба – в центре между местами молний, то молнии произошли одновременно в абсолютном смысле. А если при этом М еще и видит молнии одновременно, то это означает – совсем уже «сокрушительный» вывод – это означает, что он находится в состоянии АБСОЛЮТНОГО покоя. А скорость v, с которой М1 движется относительно М – непосредственно есть АБСОЛЮТНАЯ скорость. То есть абсолютное движение обнаруживается не просто как движение – т.е. как разность абсолютных скоростей – а в прямом и явном виде: как абсолютное движение  М1 с   абсолютной скоростью v. И это уже не гипотетическое предположение, которое мы всегда можем допустить, а необходимый результат опыта, условия которого сформулированы Эйнштейном (и Бергманом).

Итак, в моменты ударов молний . Поэтому  ни один из наблюдателей не может рассуждать только «со своего кондачка», т.е. только лишь с точки зрения своей ИСО. Вывод любого из наблюдателей насчет одновременности (или неодновременности) молний «автоматически» распространяются на другую ИСО. Ни один из них не может не согласовывать свои утверждения с фактами в другой ИСО – потому, повторяю, что факты в другой ИСО непосредственно есть факты в его ИСО. И единственный способ согласовать – отказаться ИМ ОБОИМ от принципа относительности.

Таким образом, мы видим, что в этом примере невозможно согласовать первый и второй постулаты поочередно «включая и выключая» их, хотя такой способ и сам по себе есть скорее «способ» их рассогласования. Но даже и это невозможно. Для того чтоб  спасти принцип относительности недостаточно выключить второй постулат. Вернее, для того, чтоб «эффективно» выключить второй постулат, каждый из наблюдателей должен «выключить» другую ИСО вообще. Каждый из них не должен ничего знать о том, что происходит в другой ИСО, не должен даже и подозревать  о ее существовании. Иначе говоря, он должен жить в мире, где нет других ИСО, где все неподвижно. Только в этом случае каждый из них может со спокойной совестью свободно утверждать, что скорость любого луча света относительно него =с. Но и это лишь потому, что никаких других ИСО для него не существует; второй постулат не то чтобы «выключен» он вообще исключен из бытия. В мире где все неподвижно, нет места не только второму постулату, там самому понятия какой либо скорости (помимо скорости света) нет места. У наблюдателей  нет шансов даже заподозрить о существовании какого-то правила сложения скоростей. Первый постулат в этом случае существует «беспредельно», он абсолютно ЕСТЬ, но лишь той ценой, что второго постулата… абсолютно НЕТ.

То есть, не говоря уже о том, что картина получается совсем уж несуразной, взаимоисключающее отношение между постулатами и в этой картине не устраняется, наоборот оно становится АБСОЛЮТНЫМ. … Это какой-то даже рок: чем более мы пытаемся сблизить постулаты, тем далее они расходятся…

К этому еще следует добавить, что даже если наблюдатель будет жить в своем замкнутом мире, где все неподвижно, он все равно, как увидим ниже, «обречен» обнаружить абсолютное движение…

Примечание. Справедливости ради следует сказать, что  если ПРЯМО допустить абсолютное движение М; если допустить, далее, что М и М1 НЕ СОВПАДАЮТ в момент  удара хотя бы одной из молний, и что молнии ударяют неодновременно (в абсолютном смысле, разумеется) – если допустить все это, то тогда можно представить себе ситуацию, когда М и М1 оказываются в центре между местами молний и  при этом один видит молнии одновременно, другой – неодновременно. Однако если ТАК сформулировать пример, то этим будет достигнут лишь тот результат, что это мое «важное дополнение» станет неважным (ненужным). Предыдущие мои рассуждения останутся в силе. Но в ТАКОМ виде пример  выглядел бы правдоподобно хотя бы с «технической» стороны… Зачем вообще Эйнштейну, понадобилось условие, что в момент удара молний?... Статья Эйнштейна написана в 1916 году. Работа Бергмана, в которой он повторяет пример Эйнштейна, - в 1947 году (была написана в сотрудничестве с Эйнштейном). Этот же пример (в разных вариациях) можно найти и в современной литературе по СТО. За все это время релятивисты могли бы получше продумать свои примеры вместо того, чтоб  десятилетиями повторять одну и ту же ерунду.

 

4.  ВРЕМЯ. Синхронизация часов

Что значит ОПРЕДЕЛИТЬ время? Я имею в виду не в философском, а в самом простом, обыденном смысле. Что мы имеем в виду, когда говорим, например: «Ты ЗНАЕШЬ, сколько сейчас времени?» и т.п. Что значит ЗНАТЬ время?

Знать (или узнать) время «здесь и сейчас» – значит просто взглянуть на ближайшие  часы и выяснить, сколько часов и минут они насчитали, начиная от  некоторого    начала (от полуночи, от полдня и т.п.). Но этого недостаточно. Наши часы могут «врать», могут вообще стоять. Необходима уверенность, что в пределах интересующего нас пространства любые другие часы «в этот момент» показывают то же время, что и наши, т.е. необходимо, чтобы все часы в данном пространстве были синхронизированы. ОПРЕДЕЛИТЬ время – собственно и значит: синхронизировать часы.

Именно так, «по простому», Эйнштейн и подходит к определению времени (и это несколько сбивает с толку тех, кто в его определениях ищет какого-то глубокомыслия). Определить время в точках А и В пространства – значит синхронизировать часы в этих точках. Разница, однако, в том, что если согласно классическим (и обыденным) представлениям синхронизация часов – процедура не принципиальная, техническая – есть эталон, по которому мы выставляем все часы, вот и все, - то с точки зрения Эйнштейна – это процедура и принципиальная, и метафизическая, в общем исполненная всяческих смыслов включая и сомнительные.

Так или иначе, но все дело в синхронизации. Как же мы можем синхронизировать разнесенные часы А и В? Метод предложил Пуанкаре и потом его воспроизвёл Эйнштейн в статье «К электродинамике…». Метод состоит в следующем.

В произвольный момент времени наблюдатель в А сбрасывает в 0 свои часы, посылает в В световой сигнал, и в момент tА принимает отраженный – и переводит стрелки своих часов НАЗАД на величину, соответствующую середине отрезка tА. Наблюдатель В в момент прихода к нему сигнала так же обнуляет свои часы. Процедура закончена.

Проверить синхронность своих часов наблюдатели в А и Б могут аналогичным способом. А в любой момент времени  t0 посылает сигнал в В и в момент времени tА принимает отраженный. Наблюдатель в В отмечает по своим часам момент прихода к нему сигнала (tВ) и тем или иным способом сообщает полученную цифру А. Если эта цифра tВ окажется посередине отрезка tА-t0, значит часы идут синхронно, если же нет – значит нет.

Посмотрим теперь как это все «работает».

 Предположим, имеются часы А, на расстоянии Х от которых – часы В. А и В неподвижны относительно друг друга и покоятся в абсолютном смысле.

 Наблюдатель в А сбрасывает часы в 0, посылает сигнал в В, в момент времени tA принимает отраженный – и переводит стрелки своих часов назад на величину tA/2. При этом он придерживается принципа относительности, т.е. считает, что скорости прямого и отраженного лучей равны, что в данном случае соответствует действительности. Поэтому время tA=2X/c.

Наблюдатель В, приняв сигнал, так же сбрасывает свои часы в 0. И за время, пока отраженный луч следует к А, часы В насчитывают время X/c. Поэтому когда А, получив отраженный сигнал сбрасывает половину tA, время на часах А становится =X/c=tB. То есть теперь часы А и В идут синхронно. Процедуру проверки, полагаю, описывать излишне, поскольку и так ясно, что у наблюдателей  «все получится».

Предположим теперь, что часы А и В движутся в направлении АВ со скоростью v. Теперь  скорость прямого луча =c-v, отраженного c+v.  Поэтому

где К, как мы помним, - коэффициент Лоренца   и K=.

Вспомним так же, что Х у нас вследствие движения сокращается в К раз, поэтому tA уменьшается в К раз; и еще в К раз уменьшается – вследствие замедления времени. Таким образом,  в формуле tA сокращается, и получаем: tA=2X/c. То есть часы А при движении НОМИНАЛЬНО показывают то же время tA, что и в покое. Наблюдатель  А таким образом не видит, не замечает этого движения, по прежнему имеет право думать, что скорости лучей равны, т.е. принцип относительности сохраняет  силу.

Посмотрим теперь, что с часами В. Приняв луч, двигавшийся к нему со скоростью c-v, наблюдатель В сбрасывает свои часы в 0 и далее, пока отраженный луч двигается к А со скоростью c+v, его часы насчитывают время tB =. Наблюдатель А, приняв луч света в момент tA, сбрасывает половину tA. Таким образом, моменту времени tB на часах В соответствует время tA1=X/c – на часах А.  Запишем эту величину в первоначальном виде и без учета «сокращения-замедления»:

 

 

Возьмем разность tA1-tB:

И с учетом «сокращения-замедления»:

Если  А и В двигаются в противоположную сторону, то величина  получится с отрицательным знаком…

 Что такое эта разность? Ничто иное как величина рассогласования, ошибка синхронизации часов: в любой момент времени показания часов различаются на эту величину; часы А и В идут несинхронно.

Теперь ясно, откуда в полной формуле преобразований Лоренца для времени возникает член . Физический смысл его понятен: показания часов зависят не только скорости, с которой они движутся, но и от Х, - их координаты – расстояния, на которое часы отстоят от начала отсчета. (В разбираемом примере таким началом является А). Таким образом, при движении часы не только замедляются, но их показания различаются друг от друга в зависимости от их местоположения: в каждой точке пространства – свое время.

Но интереснее другое. Что произойдет, если А и В проверят свои часы именно на этот предмет: насколько их часы синхронны?

Предположим для простоты, что А посылает луч света в В не в произвольный момент времени, а когда стрелки его часов совершают полный оборот, т.е. в момент времени 0. Он получает отраженный сигнал в момент времени tA=2X/c и ожидает, что В ему сообщит, что получил сигнал в момент времени X/c (потому что А полагает, что их часы идут синхронно: ведь они же «только что» были синхронизированы). Какую же цифру на самом деле сообщит ему В?

Когда часы А показывают 0, часы В ЕЩЕ НЕ В НОЛЕ: их стрелки показывают время  (В отстают от А на эту величину). Затем, пока луч от А движется к В, часы В насчитают еще . Время tB очевидно равно сумме/разности этих величин – в зависимости от знака ошибки. Напишем соответствующую формулу опять-таки в первоначальном виде и без учета «сокращения-замедления»:

И с учетом «сокращения-замедления» tB=X/c. То есть В сообщит А именно ту цифру, которую тот от него ожидает: tB оказывается в центре отрезка tA – и  оба наблюдателя могут думать, что их часы идут синхронно, и что скорость света обоих лучей =с. Принцип относительности как будто вторично подтверждается.

Весь «фокус» в том, что ошибка, возникшая при синхронизации часов, потом при проверке вновь возникает, но с обратным знаком. Тем самым она компенсируется, «самоликвидируется», и  получается, как будто никакой ошибки не было вовсе.

Но что будет, если А и В синхронизируют часы когда движутся с одной скоростью, а проверят их, двигаясь с ДРУГОЙ скоростью? Предположите, например, что часы синхронизируются когда А и В покоятся, а проверяются - когда движутся со скоростью v? При синхронизации никакой ошибки не возникает. Потом часы вследствие движения замедляются, но остаются при этом неподвижными друг относительно друга и потому замедляются синхронно и в равной мере. Поэтому когда при проверке А выдает сигнал в момент времени tA=0, часы В в этот же момент так же показывают 0. И время в течение которого движется луч к В,   tB часы В покажут без всякой «коррекции» или «предискажений»; оно будет равно .  И можно хоть дважды, хоть трижды умножать ту или другую величину на К (дабы учесть «замедление-сокращение»), ни та, ни другая не станет =X/c, преобразования Лоренца бессильны.

То есть сразу и без формул ясно: если ошибка возникает при одной скорости, а «компенсируется» при другой, тогда «балансирующие» величины (ошибка при синхронизации и ошибка при проверке) будут РАЗНЫМИ и никакой компенсации не получится. А и Б обнаружат, что их часы идут НЕ СИНХРОННО. Тем самым они обнаружат абсолютное движение - и принцип относительности нарушен.

То есть. При переходе из одной ИСО в другую в ОТНОСИТЕЛЬНОМ положении и состоянии часов НИЧЕГО не меняется. Но синхронизм их нарушается. Процессы в ИСО АВ ЗАВИСЯТ от ее абсолютного движения, они различны при разных скоростях и эта разница при переходе от одной скорости к другой ОБНАРУЖИВАЕТСЯ.

Какой же выход из положения? Если бы можно было придумать здесь очередной релятивистский эффект, то релятивисты давно бы его придумали. Но возможности манипуляции пространством и временем исчерпаны преобразованиями Лоренца. А манипулировать кроме как пространством и временем больше нечем. Остается просто разрубить гордиев узел:  провести вторичную синхронизацию при новом значении скорости v! А если скорость опять изменилась, то синхронизировать часы  в третий раз, а если понадобится, то и в 5-ый, и в 25-ый раз. – И мы получаем очередное «открытие чудное»: в каждой ИСО – свое время…

Было бы опять таки оплошностью впадать поэтому поводу в «философию»… Хотя можно было сказать, например, что если в каждой ИСО свое время, и «внутри» ИСО, в каждой ее точке, опять свое время, то тогда вообще НЕТ времени. Потому что в мире вообще-то ВСЕ движется и движется с изменяющейся скоростью; все часы поэтому врут не только друг другу, но и самим себе, поскольку в самих часах что ни будь да движется. И синхронизация заведомо бесполезна, потому что уже в следующее мгновение синхронизм нарушится. Относительное время Эйнштейна есть такая же абстракция, как и абсолютное время Ньютона.  За некоторой, однако, разницей: если реальное время мы можем, согласно Ньютону, бесконечно приближать к  абсолютному,  то разница между реальным и относительным временем с увеличением скорости увеличивается и она непреодолима… Все эти рассуждения, однако,  -  излишний труд, поскольку сермяжная правда, стоящая за эйнштейновскими определениями времени слишком уж «режет глаза».

Положим, А – Петя, а В – Вася. Положим, что они обнаружили, что при изменении скорости АВ их часы перестали идти синхронно.  И вот Петя говорит Васе: «Что, Вася, твои часы отстают на минуту? Это что-же, мы с тобой, получается, обнаружили абсолютное движение? Э-нет, так не пойдет. Давай-ка переведи свои часы на минуту вперед… Перевел? Хорошо. Теперь никакого абсолютного движения мы НЕ ВИДИМ. Принцип относительности соблюдается… Ловко же мы управились с фундаментальной проблемой бытия!»…  И это при том, что Петя с Васей понимают, что их часы были не синхронны до синхронизации, и остаются несинхронными после синхронизации; и даже не факт, что после синхронизации ошибка синхронизации уменьшилась.

Принцип относительности перестаёт быть ФИЗИЧЕСКИМ ПРИНЦИПОМ, ЗАКОНОМ; он становится УСЛОВНОСТЬЮ, - чем-то вроде правил дорожного движения, которые все должны соблюдать, но и… каждый может нарушить.

То что принцип относительности – условность это для нас, собственно, не новость, в конце концов Эйнштейн это объявил с самого начала (его свободное утверждение). Но одно дело когда мы уславливаемся о чем-то когда не в состоянии установить реальное положение дел, или когда это «положение дел» нам безразлично… Даже наблюдатели в примере об относительности одновременности могут прийти к выводу о реальности абсолютного движения лишь посредством ряда умозаключений, лишь сопоставляя факты в ИСО друг друга; непосредственно из СОБСТВЕННОГО опыта ни один из них не может судить о том, одновременны или нет наблюдаемые им события… Другое дело, когда прямо в опыте, в пределах СОБСТВЕННОЙ ИСО они «открывают» абсолютное движение и единственный способ его «закрыть» - это «подкрутить» часы, т.е. смухлевать. Можно сколь угодно оправдывать этот мухлеж практической целесообразностью, или даже необходимостью, но с теоретической точки зрения… это было бы то же самое, как если бы выяснилось, что Майкельсон с целью скрыть абсолютное движение «подкручивал» во время опыта длины плеч своего интерферометра…

 

   5. ВРЕМЯ. Парадокс близнецов

Вспомним как мы пришли к идее замедления времени. В качестве наглядного примера мы использовали световые часы:

 

 

 

 

 

 

Если часы покоятся, то расстояние L от источника света до зеркала и обратно свет преодолевает за время Т со скоростью с. Если же часы движутся, то указанное расстояние относительно НЕПОДВИЖНОЙ ИСО, согласно теореме Пифагора (свет в этом случае движется по гипотенузе прямоугольного треугольника), возрастает в К раз, и соответственно время Т также возрастает в К раз и становится равным . Но тоже самое расстояние относительно самих движущихся часов остается по прежнему =L. Поэтому скорость света относительно движущихся часов становится =, т.е. уменьшается в К раз сравнительно с с – и принцип относительности нарушен.

Дабы избежать этого «открытия», мы и предположили, что все процессы, а значит и темп хода любых часов,  в движущейся ИСО замедляются в К раз. Поэтому, если мы измерим время Т в движущейся ИСО любыми часами, то это время у нас окажется , то есть получим тоже значение Т, что и для неподвижных часов. Таким образом, и скорость света у нас оказывается =с как относительно неподвижных, так и относительно движущихся часов – и принцип относительности соблюдается.

Таким образом. Казалось бы, глобальный принцип относительности – принцип, в котором невозможно усомниться – неминуемо приводит нас к столь же глобальной идее замедления времени. Причем, это умозаключение от первого к последней представляется  неизбежным, - настолько, что какие-то еще доказательства или опытные подтверждения замедлению времени кажутся излишними. Тем более что математика, пусть и чисто формально, но доказывает нам, что замедление времени в сочетании с другими релятивистскими эффектами гарантирует нам постоянство с для любых ИСО.   Но… от великого до смешного один шаг.

Пусть в неподвижной (абсолютной СО) у нас имеется двое синхронизированных световых часов А и В. Пусть теперь часы В удалятся от часов А с такой-то скоростью на такое-то расстояние, а затем вновь вернутся в точку А. – Что будет?... Слишком легко представить себе что будет…

В начинают двигаться с некоторой скоростью, отдаляются от А. Время в ИСО  часов В замеляется, т.е. темп похода движущихся часов замедляется: они начинают считать медленнее. Затем они останавливаются. Их темп хода вновь становится таким-же, как и у часов А: скорость счета обоих часов становится одинаковой. Затем, когда часы В возвращаются обратно в точку А, они вновь считают медленнее часов А. В результате когда В окажется в точке А показания обоих часов будут различаться: часы В будут отставать от часов А. Если пренебречь ускорением и временем, в течение которого В изменяют направление движения, то если чистое «время в пути» часов В по часам А будет равно Т, то по часам В оно будет равно ТК, т.е. будет меньше Т в К раз, причем как раз вследствие замедления времени. И почему это произошло? Потому что часы В находились в состоянии АБСОЛЮТНОГО ДВИЖЕНИЯ…

Таким образом, мы приходим к удручающему выводу. Дабы обеспечить постоянство с для любых ИСО мы выдвинули гипотезу замедления времени. И  эта гипотеза, действительно, постоянство с для любых ИСО нам «обеспечивает». Но теперь эффект замедления времени САМ ПО СЕБЕ становится критерием, посредством которого мы вновь обнаруживаем абсолютное движение. Принцип относительности вновь нарушен.

Пусть даже мы примем во внимание, что преобразования Эйнштейна «устроены» весьма хитроумно: с какой бы абсолютной скоростью  не двигались сами «неподвижные» часы А, разность показаний часов А и В ВСЕГДА  будет ФОРМАЛЬНО зависеть ТОЛЬКО от движения В ОТНОСИТЕЛЬНО А. Поэтому как бы мы не манипулировали с часами А и В нам не удастся посредством этих манипуляций определить ни состояния абсолютного покоя, на абсолютные скорости А или В.

Но это - само по себе замечательное - свойство преобразований Эйнштейна нисколько не поправляет ситуации в главном… Да, если мы будем измерять скорость света в разных ИСО, то благодаря релятивистским эффектам эта скорость всегда у нас будет оставаться одной и той же. Но что с этого толку, если  из ФАКТА отставания В сравнительно с А ПРЯМО следует вывод о том, что физические процессы в разных ИСО протекают неодинаково? И далее, вывод о том, что во время своего раздельного движения А и В двигались с РАЗНЫМИ абсолютными скоростями. То есть факт отставания В от А прямо противоречит принципу относительности как в общей, так и в частной его формулировке.

Таким образом, идея замедления времени совершенно бесполезна: она не решает проблемы и даже не делает ее меньше. Наоборот. Если в рамках классических представлений мы могли думать, что лишь посредством специальных устройств – вроде световых часов – мы можем обнаружить абсолютное движение, то теперь выясняется, что «благодаря» эффекту замедления времени абсолютное движение мы можем обнаружить посредством ЛЮБЫХ часов, т.е. любых длящихся процессов. Принцип относительности нарушается даже в области механики, т.е. там, где он до этого казался незыблемым. Гипотеза замедления времени не только не решает изначальной проблемы, она  возвращает ее нам в так сказать преумноженном виде…

В вопросе об относительности одновременности, мы видели, первый и второй постулаты согласуются лишь посредством лукавой софистики. В вопросе о синхронизации часов принцип относительности из объективного закона превращается в условность, формальное соглашение, которое все обязаны соблюдать. И он (принцип относительности) будет соблюдаться, если мы будем его соблюдать (например, «правильно» синхронизировать часы). А если не будем соблюдать, то он «благополучно» будет нарушен.

Теперь же дело становится совсем плохо. Принцип относительности, правда соблюдается и в рассмотренном только что примере с часами А и В, но соблюдается, если можно так выразиться, издевательским образом. Разница показаний часов А и В, после того, как после движения одних из них они вновь оказались в одной точке, - разница эта будет ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ, будем ли мы считать А неподвижными, а В движущимися, либо наоборот. Арифметически эта разница будет одинаковой, и В ЭТОМ СМЫСЛЕ принцип относительности соблюдается… Арифметика вообще не видит разницы между А и В; с точки зрения арифметики БЕЗРАЗЛИЧНО какие из часов отстают. Но с физической точки зрения мы слишком хорошо отличаем часы, которые отстают, от тех часов, от которых они отстают. И если вместе с часами перемещаются братья близнецы, то при встрече после путешествия, один из них окажется старше другого. И мы никак не можем признать ситуацию, когда А старше В эквивалентной ситуации, когда В старше А…

Сидя в вагоне поезда и наблюдая другой проносящийся мимо поезд, мы, если отвлечемся от прочих признаков движения, не можем определить, наш ли поезд движется, или тот, другой. И мы легко можем  поочерёдно  становиться как на ту, так и на другую точку зрения. В случае с братьями мы КАК РАЗ ЭТОГО не можем. Если мы выяснили, что «на самом деле» А старше В, то мы уже никак не можем предположить обратного.  Истинной может быть не ПООЧЕРДНО та или иная ситуация (как в примере с поездами), но ЛИБО та, ЛИБО иная ситуация. И установить эту истину мы можем, только если помимо ИСО А и ИСО В введем третью – АБСОЛЮТНУЮ СО. Тогда старше будет тот из братьев, который оставался в состоянии абсолютного покоя (или двигался с меньшей абсолютной скоростью).

Таким принцип относительности хотя и соблюдается арифметически, но с физической точки зрения он ПОПИРАЕТСЯ.

Принцип относительности и идея замедления времени, таким образом, исключают друг друга. И у нас нет выхода из этого тупика кроме как отказаться либо от принципа относительности,  либо от гипотезы замедления времени, т.е. от СТО. И выбор здесь очевиден. Если учесть, что СТО как раз и была «придумана» с целью теоретического обоснования принципа относительности, и если выясняется, что это обоснование не обосновывает, но сокрушает указанный принцип, то… выбор очевиден…

Посмотрим же, как из этого «затруднения» выходят релятивисты.

Рассмотренный выше пример с часами А и В привел Эйнштейн в статье «К электродинамике…». Результат этого мысленного эксперимента – отставание одних часов сравнительно с другими вследствие движения -  Эйнштейн характеризует как «необычное» или «своеобразное» следствие из его преобразований, которым возможно, он и сам был удивлен, обнаружив его, и потому специально обращает на него внимание читателя. При этом он как будто не понял С ЧЕМ, собственно он столкнулся и КАКОЕ значение указанный результат имеет для его теории. Не понял и потому не заметил, что открыл «ящик Пандоры», под позднейшим названием «парадокса близнецов». Впрочем, «ящик» этот был бы конечно открыт и без Эйнштейна; он открылся бы и сам собою, без посторонней помощи, поскольку слишком уж распираем,  так сказать, внутренними противоречиями…

Какие из часов отстают: А или В, после того, как их относительное движение закончилось и они вновь оказались в одной точке? Если часы идут одинаково – это соответствует принципу относительности, но противоречит преобразованиям Эйнштейна. Если отстают часы, которые условно движутся – это соответствует преобразованиям Эйнштейна, но противоречит принципу относительности: ИСО становятся неравноправными.

Формальное решение у этой проблемы вообще-то имеется, и оно, что называется «под носом». «В каждой точке пространства – свое время» - говорили мы выше. Это значит, что каждый раз, когда часы В (они у нас условно двигались) оказываются в другой точке пространства, должна быть проведена процедура их синхронизации с часами А. Первоначально, когда  А и В находятся в одной точке пространства – синхронизируем их и они у нас, естественно будут показывать одно и тоже время. Затем, когда В вследствие движения оказываются в другой точке пространства, вновь синхронизируем А и В - и опять они будут показывать одно и тоже время. Затем, после того, как В вновь переместились в А, вновь синхронизируем А и В и… в общем, понятно. Без этой принципиально обязательной синхронизации (это требование СТО) показания часов бессмысленны и физическому истолкованию не подлежат.

Ясно однако, что посредством синхронизации та самая  разность показаний часов А и В, которая обусловлена исключительно замедлением В, и О КОТОРОЙ ТОЛЬКО У НАС И ИДЕТ РЕЧЬ, просто сбрасывается, а соответствующая проблема не решается, а ликвидируется. При этом стрелки то часов мы легко можем перевести, а как быть с необратимыми процессами, с теми же братьями близнецами? Как мы «сбросим» возникшую разницу в их возрасте? Ясно, что это формальное решение посредством синхронизации часов никого не может устроить, и о нем даже и не упоминают. И я бы не упомянул, если бы у меня не было подозрения, что это - единственное решение, которое возможно в рамках СТО.

Но обратимся к релятивистам.

В 1911 году Ланжевен придал парадоксу с часами А и В «художественную» форму с братьями близнецами один из которых отправляется в космическое путешествие и по возвращении оказывается моложе своего, остававшегося на Земле брата. Почему стареет быстрее именно последний, Ланжевен объяснил тем, что если этот последний остается все время в одной и той же ИСО, то брат – путешественник неизбежно движется с ускорениями, т.е. переходит из одной ИСО в другую…

В ответ Лауэ в 1913 году показал, что ускорениями по таким-то причинам можно пренебречь…

В этой дискуссии удивляет прежде всего ее никчемность… Вообще-то Лауэ прав: достаточно вспомнить пример со световыми часами, чтобы наглядно представить себе, что ускорения не привносят в пример с часами А и В ничего кардинального. При разгоне часы В лишь постепенно замедляют свой ход, соразмерно нарастающей скорости, при торможении, наоборот. В целом ускорения имеют в опыте характер помехи, которую практически можно сводить к минимуму, а теоретически – пренебречь ею.

Но дело здесь поглубже и потоньше.

В природе нет вообще ничего, что двигалось бы идеально равномерно и идеально прямолинейно. То есть никаких ИСО в природе НЕТ. ИСО – это понятие, к которой мы приходим посредством ПРИНЦИПИАЛЬНОГО абстрагирования от ЛЮБЫХ ускорений. Почему же, спрашивается, в случае с конкретным примером с часами А и В мы должны отказаться от этого ПРИНЦИПА и «вспоминать» об  ускорениях, принимать их во внимание? Почему во всевозможных задачах по механике мы «сплошь и рядом» можем игнорировать ускорения (когда, например, рассматриваем лишь средние скорости), а в этом примере  с часами мы этого не можем? Пусть часы разгоняются и тормозятся МГНОВЕННО. - Это не реально? Конечно! Ну так дайте нам решение проблемы именно для этого НЕРЕАЛЬНОГО случая. Только об этом идет речь…

Единственным оправданием того, что с подачи Ланжевена мы вынуждены говорить в данном случае об ускорениях, в то время как «по определению» мы вовсе не обязаны о них говорить, является то, что ускорения в парадоксе близнецов – это единственное, за что можно «зацепиться». Часы А и В отличает только то, что одни из них движутся с ускорением, во всех прочих отношениях они равны. Поэтому, хотя Лауэ дал исчерпывающий ответ Ланжевену, к аргументам последнего возвращаются вновь и вновь. При этом на их состоятельности особо как-то и не настаивают. Но возвращаются, потому что не к чему больше возвращаться,  не за что «зацепиться». Иные даже начинают спорить сами с собой. Паули, например, в своей «Теории относительности» после того как дважды или трижды сказал, что ускорениями в примере Эйнштейна можно по таким то основаниям пренебречь (стр. 29-30), в конце концов пришел к тому, что пренебречь ими… нельзя, и решение вопроса возможно лишь в рамках ОТО…

Далее. Бергман («Введение в ТО») покоящуюся   и движущуюся ИСО снабжает неопределённым множеством часов, благодаря чему к  замедлению часов примешивается их рассинхронизация, так что любой из наблюдателей найдет, что его часы отстают или идут вперед  сравнительно с часами в другой ИСО – в зависимости от того, на какие часы он смотрит… - Ясно, что этот подход еще хуже предыдущего. НЕ НАДО многих часов, достаточно только двух. НЕ НАДО привносить вопрос синхронизации часов в пример, где  этот вопрос ни при чем, и где ему нет даже места… Имеется двое часов, нас интересуют временные интервалы, измеренные разными часами, а не абсолютные показания часов. То есть синхронны часы или нет, вообще не имеет значения; если выше я и предположил, что часы в начале движения синхронизированы, то лишь для большей наглядности.

И.А.Соломещ в статье «Парадокс часов. Решение проблемы» в начале статьи чуть не на 10 стр. доказывает, что часы, которые условно двигались, отстают от условно неподвижных часов… Доказал, спасибо… Решение же, которое он предлагает состоит в том, что раз движущиеся часы неизбежно переходят из одной ИСО в другую, то должна быть проведена процедура их синхронизации (опять синхронизация!)… и т.д. И что при встрече  часов А и В показания часов действительно будут различаться, но уже вследствие скачка времени, возникшего в результате синхронизации одних из часов. (При этом из указанной статьи я, признаюсь, даже и не понял, что с чем должно синхронизироваться; если синхронизируются А и В, то откуда возникает скачок времени?).

Статья И.А.Соломещ – хороший пример того, как решают проблему игнорируя ее суть… Если ИСО А и ИСО В равноправны, то часы А и В при встрече должны показывать ОДИНАКОВОЕ время. Если они показывают РАЗНОЕ время, значит ИСО А и ИСО В неравноправны, принцип относительности нарушается. И по большому счету неважно вследствие чего возникает эта разница: вследствие замедления времени или вследствие принудительной синхронизации (а лучше сказать  рассинхронизации) часов. И если помимо ИСО А и ИСО В вы привносите еще какие-то ИСО, в которые движущиеся часы якобы переходят, то тем самым вы вместо двух неравноправных ИСО получаете три или четыре неравноправных ИСО, только и всего. А заодно счастливо обнаруживаете, что синхронизация часов по Эйнштейну – это еще один сомнительный пункт в СТО, и еще вопрос насколько принцип относительности соблюдается в этом самом пункте…

Мы упоминали выше, что  Поль Ланжевен, помимо прочего придал парадоксу «научно популярную» форму в виде истории двух братьев близнецов. Этим «доходчивым» примером Ланжевен не столько популяризировал вопрос, сколько затемнил его и невольно вытолкнул в какое-то совсем деструктивное русло. Мало того, что, поскольку речь зашла о реальных движениях, в вопрос были немедленно втянуты гравитация, ускорения, «четырехмерные формулировки» и прочее тому подобное, к делу не относящееся.  С легкой руки Ланжевена  взялись обсуждать насколько реальна возможность полетов со скоростью близкой к с, устройство ракет, двигателей, вплоть до того, что с энтузиазмом вычисляют, сколько миллионов тонн топлива требуется, чтоб разогнать ракету до скорости, близкой к с. (Д.В.Скобельцын. «Парадокс близнецов…») Здесь уж и вовсе комментировать нечего…

И наконец, приводят в доказательство правоты Эйнштейна некие эксперименты, подтверждающие, что время действительно замедляется… Я бы с удовольствием послушал про время жизни мезонов, гиперонов, чего то там еще; про часы, которые летали на самолете и вследствие этого замедлились и про, возможно, многое другое, что есть в запасе у релятивистов, - все это можно было бы принять во внимание, но лишь ПОСЛЕ ТОГО, как будет выяснено, ЧТО ЖЕ, собственно, эти «опытные дынные» подтверждают. Вопрос возникает в рамках СТО и потому В РАМКАХ ЖЕ СТО на него должен быть получен определённый ответ. И потом только можно будет говорить об опытных доказательствах найденного решения. Но если непонятно в чем же состоит решение проблемы на уровне теории, если ЛЮБОЕ решение, которое может нам предложить Эйнштейн, НЕСОВМЕСТИМО с его собственной теорией, - в этом случае обсуждать какими опытами это «решение» «подтверждается» несколько преждевременно. Прежде чем «опытным путем» доказывать нам, что Эйнштейн ПРАВ, пусть сначала объяснят В ЧЕМ он прав…

Итак, что мы имеем? «Литературы по данному предмету чудовищно много», - констатировал Мардер в 1971 году. Но в итоге сами же релятивисты признают, что «Девяносто лет, сотни книг, тысячи статей, но дело фактически не сдвинулось с места, на котором его оставил Лауэ»(Соломещ. стр.4)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поскольку у релятивистов дело не движется с места, позволю себе немного пофилософствовать  насчет «относительности» вообще, поскольку я подозреваю, что релятивисты не очень представляют себе, что означает это слово. (Иначе дело у них давно бы сдвинулось, правда, не туда, куда им желательно.)

…Допустим имеются две точки А и В и расстояние между ними меняется. Мы можем сказать: А покоится,  В  движется. Или наоборот: В покоится, А движется. И это И ЕСТЬ относительность (скорости, в данном случае). Но РОВНО ТО ЖЕ САМОЕ утверждает и формула  Эйнштейна для времени. Если часы А покоятся, то В замедляют ход. Если В покоятся, то А замедляют ход. И ЭТО И ЕСТЬ ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ВРЕМЕНИ. Что спрашивается, нас не устраивает в этом утверждении? Ведь в последнем положении относительно времени утверждается то же самое, что в первом – относительно скорости? Но нет, такая относительность нас, почему то не устраивает. Почему же? Почему  в первом случае мы усматриваем его соответствие принципу  относительности, в то время как во втором –  отрицание этого принципа?

Предположим, что А и В – это просто несовпадающие точки в пространстве. Мы можем утверждать, что расстояние АВ относительно в том смысле, что оно одно и то же, измеряем ли мы его в направлении от А к В (считая А началом отсчета), или же в обратом направлении. Это – банальность, о которой не стоило бы говорить. Но если мы доведем эту банальность до логического конца, то получится уже не банальность.

Мы говорим: положения (координаты) точек А и В в пространстве определяют расстояние АВ. Но точки А и В сами по себе ТОЖДЕСТВЕННЫ. ОТЛИЧНЫМИ друг от друга их делает лишь расстояние, которое их разделяет. А и В – это лишь концы отрезка АВ. Ликвидируем этот отрезок, приравняем его длину к 0 – и точки А и В стянутся, сольются в одну точку, т.е. перестанут существовать как таковые отдельно друг от друга. Поэтому мы можем сказать, не точки А и В и их положения  определяют отрезок АВ, но отрезок АВ определяет бытие и положение точек А и В. Имманентное, автономное бытие точек А и В насквозь, полностью, так сказать, тотально определяется, исчерпывается их ВНЕШНИМ отношением. – И вот это то и есть относительность в первоначальном смысле этого понятия.

Далее, поскольку скорость определяется, как изменение расстояния за единицу времени, понятие относительности расстояния (в указанном выше смысле) без ограничений распространяется так же и на скорость: нам безразлично покоится ли А, а В – движется, или же наоборот.

И вот стоит нам приложить эти элементарные и общеизвестные истины ко времени, как мы немедленно обнаруживаем очевидную разницу.

Почему расстояние и скорость относительны? Да потому что собственное бытие точек А и В определяется их внешним отношением. САМИ ПО СЕБЕ эти точки абсолютно пусты и в этой пустоте тождественны.

А если А и В – это часы, т.е. некий самовоспроизводящийся физический ПРОЦЕСС? Ясно прежде всего, что в этом случае А (или В), это процесс который, повторюсь, сам себя воспроизводит, т.е. САМ  СЕБЯ ОПРЕДЕЛЯЕТ. Любые внешние воздействия имеют характер помехи, нарушающей его нормальный ход. И пусть эти воздействия будут сведены к 0, пусть во всей вселенной останутся лишь одни эти часы, а все остальное исчезнет – часы будут продолжать свой ход. Рано или поздно они, конечно, остановятся, но опять-таки по внутренним причинам, а не по внешним.

И уж конечно на их ход никак не могут повлиять какие-то другие часы, которые где-то там движутся. Теоретически какую-либо СВЯЗЬ между часами А и В невозможно даже и предположить. Вернее мы должны осмысленно и принципиально абстрагироваться от этой связи, если не хотим, чтоб весь вопрос свелся у нас к банальному взаимодействию двух механизмов. Например, часы сталкиваются, ударяются друг от друга, в результате одни из них замедляются. – Ясно, что ни о чем подобном, т.е. НИ О КАКОЙ физической связи между часами у нас не может идти речи. От всего подобного мы ПРИНЦИПИАЛЬНО абстрагируемся. Но ничего ДРУГОГО у нас и не остается: часы принципиально не взаимодействуют ни друг с другом, ни с вакуумом, в котором движутся. И при этом каждые из них сами себя определяют, т.е. все их параметры определяются внутренними процессами в них протекающими. Если в случае с точками их пространственное отношение исчерпывает их имманентное бытие, то в случае с часами их пространственные отношения ничего не «исчерпывают», никак не определяют,  вообще никак не касаются часов как таковых. Никакой СВЯЗИ между тем и другим просто НЕТ.  Между тем именно в этой СВЯЗИ рассматривает часы А и В математика релятивистов. То есть преобразования Эйнштейна просто-напросто формально распространяют на ВРЕМЯ, на ЧАСЫ А и В то самое представление об относительности, какое имеет место в случае ТОЧЕК А и В.

Безразлично считаем ли мы расстояние АВ от А к В или в обратном направлении; безразлично покоится А, а В – движется или наоборот. Если А покоится, то В движется, если В покоится, то А движется. Совершенно АНАЛОГИЧНО: если часы А и В движутся относительно друг друга, и при этом А покоятся, то В замедляют свой ход; если же В покоятся, то А замедляют свой ход. - И это при том, что аналогия здесь НЕВОЗМОЖНА.

Разность координат точек А и В, т.е. отрезок АВ мы всегда можем представить себе как физическую реальность в виде, например, твердого стрежня, концами которого являются А и В. И САМИ ПО СЕБЕ эти концы, т.е. точки А и В БЕЗ СТЕРЖНЯ являются чем-то вроде дырки от бублика без бублика, т.е. НИЧЕМ.

Или наоборот, мы можем считать, что точки А и В – это реальность, виде, например двух бильярдных шаров. И тогда расстояние АВ становится «дыркой от бублика».

И мы свободно можем становиться как на ту, так и на другую точку зрения: они эквивалентны. В этом в данном случае и состоит самое первоначальное понятие об относительности.

В случае с часами подобная относительность НЕВОЗМОЖНА. Часы А и В безусловно, «абсолютно» есть физическая реальность, т.е. это всегда «бублик». А вот расстояние между ними и их относительную скорость даже и с дыркой от бублика нельзя сравнить, потому что представить себе бублик без дырки трудновато, а вот представить часы А безотносительно к часам В и вообще ко всем в мире остальным часам – легко.

Мы можем сказать, что отрезок АВ определяет точки А и В, что собственное бытие ТОЧЕК А и В определяется их внешним отношением (расстоянием, скоростью). Поэтому, далее,  мы легко и соглашаемся как с тем, что А движется, а В – покоится, так и с противоположной точкой зрения. В случае же с часами все ровно наоборот:  внешнее отношение между часами А и В (расстояние между ними и относительная скорость) не определяет ВООБЩЕ НИЧЕГО… Если мы абстрагируемся от всех атрибутов движущихся тел и сосредоточимся лишь на расстоянии между ними, то тогда мы сможем легко утверждать, что это не пароход отходит от пристани, а пристань от парохода. Но если мы абстрагируемся от движущихся часов, и сосредоточимся лишь на их относительной скорости, то… и что? Да, мы можем, как и прежде утверждать, что либо А движется, а В покоится, либо наоборот, но и ничего более. Про время мы ничего не можем сказать. Мы абстрагировались от часов, вместо часов А и В у нас лишь две точки А и В, времени у нас вообще нет. Как может замедлиться то, чего нет? Мы, правда вновь можем привнести часы в наши рассуждения и считать, что А и В – это все-таки часы, а не точки, и опять-таки, что? Никакой связи между темпом хода часов и их относительной скоростью, как не было, так и нет.  В обоих случаях темп хода часов и все прочие их параметры определяются процессами, происходящими в часах, и более НИЧЕМ (в идеале).

Нам говорят: нет разницы отходит ли пароход от пристани, или наоборот; нет разницы покоятся ли часы А, а В движутся, или наоборот. И с тем, и с другим мы легко соглашаемся. Но затем нам говорят: часы В вследствие движения замедляются. Это то же самое, что сказать, что пароход вследствие движения относительно пристани превращается в баржу. Мы немедленно «возбуждаем» вопрос: так значит между пароходом и пристанью, между часами А и В есть все таки какая-то физическая связь, раз их относительные движения вызывают столь ВИДИМЫЕ физические изменения? – Нет, никакой такой связи как не было, так и нет. – А как же?… - А так… «потому что ВРЕМЯ ОТНОСИТЕЛЬНО» и т.п…

То есть нам предлагают мыслить следствие  без причины, физическое без физического; формальную связь между часами А и В при том, что всякая физическая связь определённо и принципиально отрицается. Сводят физическую реальность к математической абстракции, потом делают с этой реальность «что хотят» – замедляют часы, приписывают близнецам разный возраст, превращают пароход в баржу и т.п. – и потом «как ни в чем ни бывало», вновь «подсовывают» нам математическую абстракцию в виде физической реальности. А то, что при этом возникает вопиюще абсурдное противоречие между математикой и реальностью – этого нам предлагают не замечать. Или рассматривать как «проблему», «требующую своего решения» и т.п. Или отсылают к ОТО. Или прикрывают фразами об «относительности»… всего на свете…

В указанном абсурде повинна, конечно, не математика, как таковая. Математика лишь механически – бессмысленно, как компьютер, выдает нам решение поставленной задачи… Вам угодно было «приравнять» часы, т.е. физический процесс – к математической точке?; вы вздумали рассматривать время - как некий «параметр», который вы произвольно приписываете этой точке и придаете ему любое значение?; вы ввели в условия задачи время как функцию относительной скорости? – на здоровье,  ваше право. Вот вам результат: эта самая функция в конкретном виде (формула замедления времени); получите – распишитесь… А то что вы потом зачем-то начинаете сравнивать показания часов, и результат этого сравнения почему-то для вас важен, то об этом мне, математике, ничего не ведомо, об этом мы не договаривались и, соответственно, мне до всего этого нет никакого дела…

К математике и в самом деле не может быть претензий. А вот к Эйнштейну – могут. Это он ввел, сформулировал эту самую функцию в условиях задачи. Когда он в статье «К электродинамике…» написал в самом начале:

t’ = bt + yx

он должен был объяснить нам, что собственно он имеет в виду: откуда взялась эта зависимость времени от относительной скорости часов (коэффициент b – бета -  в формуле)? Мало того, не только темп хода часов, но их «мгновенные» показания зависят не только от их собственной скорости счета (и тем самым от их относительной скорости), но и от РАССТОЯНИЯ между часами (коэффициент y – гамма - в формуле), показания которых сравниваются? Как мы должны все это понимать? Как мы должны понимать эту зависимость физических параметров часов от их относительной скорости и расстояния, если всякое предположение о физическом взаимодействии часов заведомо нелепо, неуместно и мы от всего подобного абстрагируемся? - Прежде всего, этому, т.е. ответу на ЭТОТ вопрос, - а не возне с математикой, - должно было бы быть посвящено дальнейшее содержание статьи «К электродинамике…»

Позже, когда наткнулись на парадокс близнецов – наткнулись на ЭТОТ САМЫЙ вопрос. Но ответ на него принялись искать опять-таки в рамках релятивисткой математики, с привлечением, разумеется, всего и вся, что только может прийти голову, поскольку в указанных рамках КАК ТАКОВЫХ ответ невозможен. При этом, и опять-таки разумеется, все усилия не дали результата…

Ответ на вопрос надо искать не в головоломных математических построениях: математика здесь изначально беспомощна, потому что она ПО СУЩЕСТВУ за пределами вопроса. ПО СУЩЕСТВУ речь идет о том, чтоб ликвидировать «физико-математический» абсурд, заключающийся в указанной выше формуле… Нам предлагают мыслить формальную зависимость времени от скорости и расстояния, и одновременно «настоятельно рекомендуют» не «заикаться» о какой либо их физической зависимости – и вот эта-то  зависимость бузины в огороде от дядьки в Киеве – это и есть абсурд, который должен быть ликвидирован.

И ликвидировать его можно двумя способами: мы должны либо отказаться от указанной формальной зависимости КАК ТАКОВОЙ, либо наполнить эту форму физическим содержанием.

В последнем случае речь идет, конечно, не о физическом взаимодействии двух часов. Но если часы не взаимодействуют друг с другом, то значит, ВСЕ часы взаимодействуют с чем-то третьим и общим для НИХ ВСЕХ. То есть речь идет о глобальной, всеобщей, «вездесущей» связи, о связи АБСОЛЮТНОЙ, от которой поэтому уже невозможно абстрагироваться. То есть речь идет об АБСОЮТНОМ ПРОСТРАНСТВЕ.

Но и этого недостаточно. Понять почему темп хода часов В меняется в зависимости от скорости относительно какой-то условно неподвижной СО – будь она хоть трижды абсолютной – понять это так же невозможно, как и то, почему темп хода часов В меняется в зависимости от их скорости относительно часов А. Понять это  можно лишь допустив, что между часами и абсолютным пространством имеет место ФИЗИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. То есть, что абсолютное пространство – это не просто система отсчета, это физическая реальность, т.е. некое физическое НЕЧТО.  То есть вакуум, пустота, НИЧТО есть НЕЧТО.

Похоже, мы тем самым получаем лишь очередной абсурд, но, по крайней мере, допустив это, мы  избавимся от всех парадоксов, связанных с замедлением времени…

Таким образом, мы можем избавиться от противоречия в преобразованиях Эйнштейна, только если введём в эти преобразования АБСОЛЮТНУЮ СО в качестве необходимого ПРИНЦИПА; только в этом случае физическая бессмыслица устраняется. Однако должно быть ясно, что «таким образом» мы «избавляемся» так же и от СТО…

На первый взгляд последнее утверждение не является очевидным. Могут заметить: ну да, пусть мы введем абсолютную СО, и что? В конце концов, Эйнштейн и сам пришел к признанию эфира и т.д. и т.п. - Не ломлюсь ли я в открытую дверь?, не воюю ли с мельницами?

На это имеется простое соображение. Единственным основанием идеи замедления времени, основанием в последней инстанции, является принцип относительности. Поэтому, если мы настаиваем на принципе относительности, то мы должны отбросить гипотезу абсолютного пространства, а вместе с ней и формулы Эйнштейна, которые предназначены для того, чтоб скрыть это самое пространство – потому что они не могут его скрыть. Абсолютное пространство является их собственным, хотя и неявным принципом.

Если же мы настаиваем на реальности абсолютного пространства, то тем самым отбрасываем принцип относительности, а вместе с ним и формулы Эйнштейна, которые базируются как раз на  этом самом принципе.

Иными словами: СТО утверждает принцип относительности – и не может его утвердить, потому что «на самом деле» утверждает реальность АСО. Утверждает реальность АСО – и не может ее утвердить, поскольку формально основана на принципе относительности. То есть, СТО несовместима ни с утверждением, ни с отрицанием принципа относительности, если конечно тот и другой ход идей проводить достаточно последовательно.

продолжение следует…