Введение

Математическая безупречность любой физической теории ничего не говорит о ее истинности. Вот как об этом, применительно к геометрии, пишет Г. Рейхенбах [1 с.22-23]:

«Если математик не связан использованием определенной системы аксиом и может применять аксиому не-а точно так же, как и аксиому а, тогда утверждение а не относится к математике, математика есть не что иное, как наука об импликациях, то есть об отношениях типа «если …, то …». Следовательно, для геометрии как математической науки не существует проблемы истинности ее аксиом … Аксиомы не являются ни истинными, ни ложными, а лишь произвольными утверждениями».

Таким образом, математика ничего не может сказать об истинности аксиом, на которых построена теория. Исследование справедливости теории нужно проводить с помощью анализа уже известных ее следствий на предмет их соответствия экспериментальным фактам, а также очевидным и неоспоримым физическим и логическим принципам. Именно такой подход использован далее в статье для анализа релятивистского времени.

Относительность темпа течения времени

Согласно теории относительности, темп хода инерциально движущихся друг относительно друга часов U₁ и U₂ различен. Причем с точки зрения наблюдателя, находящегося рядом с часами U₁, – отстают часы U₂, а с точки зрения наблюдателя, находящегося рядом с часами U₂, – отстают часы U₁ [2 с.22; 3 с.40; 4 с.133]. Проанализируем это следствие теории при помощи релятивистского поперечного эффекта Доплера.

Пусть наблюдатели инерциально движутся навстречу друг-другу вдоль соединяющей их прямой, и в тот момент, когда они совмещаются, первый наблюдатель излучает перпендикулярно направлению движения второго γ-квант (фотон) частоты f₀. О том, какой частоты фотон должен быть послан, наблюдатели договорились заранее. Приборы, которыми пользуются наблюдатели для измерения частоты, абсолютно идентичны. Так как излучение и прием происходят в одной и той же точке пространства, то изменение принимаемой вторым наблюдателем частоты фотона (по отношению к излучаемой) зависит только от относительного темпа течения собственного времени наблюдателей, и представляет собой так называемый релятивистский поперечный эффект Доплера, который не имеет никакой волновой специфики, причем в классической механике поперечный эффект Доплера отсутствует. [3 с.49; 4 с.260; 5 с.60; 6 с.15].

Если первый наблюдатель испустит фотон частоты f₀, то предполагая (в соответствии с теорией относительности), что время у второго наблюдателя течет медленнее, он сделает единственно возможный вывод, что второй наблюдатель должен принять фотон большей частоты, т.е. f₀ + ∆f₁. Однако второй наблюдатель, предполагая (в соответствии с теорией относительности), что время течет медленнее у первого наблюдателя, сделает единственно возможный вывод, что он должен принять фотон меньшей частоты, т.е. f₀ – ∆f₂.

Фотон какой частоты примет второй наблюдатель? Если он примет фотон с частотой f₀ + ∆f₁, то его предположение о замедленном течении времени у первого наблюдателя неверно. Если же он примет фотон с частотой f₀ – ∆f₂ и сообщит об этом первому наблюдателю, то первый наблюдатель будет вынужден заключить, что его предположение о замедленном течении времени у второго наблюдателя неверно. Получаем, что какой бы частоты фотон не принял второй наблюдатель, – предположение одного из наблюдателей о замедленном течении времени у коллеги ошибочно. Следовательно, релятивистское представление о том, что собственное время замедляется в движущейся системе отсчета, независимо от того какую из двух инерциально движущихся друг относительно друга систем отсчета считать неподвижной, ошибочно.

Доказанная выше логическая противоречивость релятивистского поперечного эффекта Доплера является более чем достаточным основанием для признания несостоятельности теории относительности. Все же интересно рассмотреть ситуацию, когда приемник получает фотон меньшей частоты (чем отдает источник), независимо от системы отсчета, в которой рассматривается процесс. Оказывается, что и в этом случае не удастся избежать противоречия. Действительно, пусть излучатель фотонов пролетает между двумя параллельными жестко скрепленными зеркалами и одновременно излучает фотоны в сторону каждого зеркала перпендикулярно направлению движения. Зеркала находятся на таком расстоянии друг от друга, что излучатель касается их обоих. В этом случае и процесс приема зеркалами фотона от излучателя, и обратное излучение фотона (после его отражения) к излучателю сопровождаются релятивистским поперечным эффектом Доплера. Учитывая допущение, которое мы сделали (что приемник всегда принимает фотон меньшей частоты, чем испущенный источником), это означает, что зеркала принимают фотоны меньшей частоты f₀ – ∆f₂, обратно к излучателю отправляют фотоны той же частоты f₀ – ∆f₂, а источник, выступая теперь в качестве приемника, получает обратно фотоны еще меньшей частоты f₀ – ∆f₂ – ∆f₃. Таким образом, получаем, что энергетическое состояние зеркал не меняется, т.к. все полученные ими фотоны отправлены обратно без изменения частоты, но излучатель отправлял к зеркалам фотоны с частотой f₀, а получал обратно фотоны с частотой  f₀ – ∆f₂ – ∆f₃, т.е. меньшей. Суммарная энергия замкнутой системы уменьшилась, т.е. нарушен закон сохранения энергии!

Заключение

Представленные выше доводы однозначно свидетельствует о том, что релятивистский поперечный эффект Доплера несовместим с релятивистским же принципом относительности, согласно которому независимо от того какой из двух наблюдателей выбран неподвижным (т.е. в системе отсчета какого наблюдателя рассматривается процесс) – время течет быстрее именно в его системе отсчета. Причем, в случае отказа от принципа относительности, релятивистский поперечный эффект Доплера оказывается несовместим с законом сохранения энергии.

1. Рейхенбах Г. Философия пространства и времени, перевод с английского Ю.Б. Мочанова, общая редакция А.А. Логунова. – М.: Прогресс, 1985 (Philosophy of Space and Time by Hans Reichenbach. Translated by Maria Reichenbach and John Freund: witch introductory remarks by Rudolf Carnap. New York 1958)
2. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособие. В 10 т. Т.II. Теория поля. – 7-е изд., испр. – М.: НАУКА, 1988. – 512 с. – ISBN 5-02-014420-7
3. Мёллер К. Теория относительности. – 2-е изд. – Пер. с англ. Под ред. проф. Д. Иваненко. – М.: Атомиздат, 1975 (The Theory of Relativity by C. Möller, second edition, Clarendon press, Oxford, 1972)
4. Тоннела Мари-Антуанетт, Основы электромагнетизма и теории относительности, перевод с французского Г.А. Зайцева. – М: Издательство иностранной литературы, 1962 (Marie-Antoinette TONNELAT, Professeur a la Faculte des Sciences de Paris, LES PRINCIPES DE LA THEORIE ELECTROMAGNETIQUE ET DE LA RELATIVITE; MASSON ET C^IE, EDITEURS; PARIS, 1959)
5. Фок В.А. Теория пространства, времени и тяготения. – 2-е изд., дополненное. – М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961
6. Доплера эффект // Физическая энциклопедия. В 5 т. Т.II. – М.: Советская энциклопедия, 1990.

Все статьи автора «Бузмаков Игорь Витальевич»