Опровергнуть научную теорию можно только двумя способами: найти внутреннее противоречие или поставив эксперимент (проведя наблюдение). Есть оговорки, конечно: ad hoc, например, в просторечии "костыли" позволяющие "спасти" теорию, или принципы проведения экспериментов. Я вот как-то под Санкт-Петербургом широту по Солнцу измерял и получил 20 градусов.
По поводу экспериментального подтверждения теории относительности: все в порядке. Экспериментов много, разных, с воспроизводимыми результатами. Радуют комментарии компетентных людей про погрешность эксперимента и "всего в два раза больше шума". Если зарплата директора всего в два раза больше средней, это можно заметить без точных приборов, как думаете? Про погрешность идите в какой-нибудь институт физики и поучите их учитывать погрешность. Бить не будут... наверное.
Но давайте поговорим о Первом способе, уютном и комфортном: теоретическом. Можно ли, хотя бы в принципе, опровергнуть теорию относительности путем демонстрации внутреннего противоречия?
Нельзя. Она математически непротиворечива.
Начнем со Специальной теории относительности. Она формулируется геометрически, в терминах декартовых координат в пространстве-времени Минковского. Тогда длины, расстояния и интервалы времени выражаются через компоненты 4-векторов в этом пространстве: в тех или иных координатах. Соответственно, выражаются и скорости.
Система отсчета, движущаяся относительно другой с какой-то скоростью, это система координат, повернутая относительно первой. Поворот гиперболический, но операция принципиально ничем от поворота обычного не отличается: умножение на ортогональную матрицу.
При повороте вектора его длина не меняется (инвариантность интервала), а вот отдельные компоненты меняются. Время сокращается, расстояния тоже: это преобразования Лоренца.
В общем-то, это всё. Можно нарисовать траектории как прямые или даже кривые, ввести скорость как касательный единичный вектор, вектор энергии-импульса как скорость, умноженная на массу или плотность...
В итоге вся кинематика сводится к гиперболической геометрии. Она столь же непротиворечива, как и обычная. Всё.
Противоречие, которое удалось бы получить, опровергло бы всю геометрию, что было бы любопытно.
С другой стороны, любая стройная теория дает ряд предсказаний, которые отличаются от классических. Проверь одно в эксперименте или наблюдении, и теория подтверждена. Вовсе не обязательно измерять именно длину летящего дрына неподвижной линейкой.
Теперь Общая теория относительности. Это тоже геометрическая теория, только пространство-время риманово, с переменной метрикой. Теория таких пространств тоже непротиворечива. Уравнение Эйнштейна, связывающая метрику с распределением энергии-импульса, тоже неизбежно, о чем в другой раз. Оно имеет решения (разрешимо), причем приближенное решение соответствует Ньютоновскому закону. Более того, практически можно обойтись уравнением для пустого пространства, когда гравитация создается точечными массами в отдалении от этих масс. Это уравнение решается.
Получается, что Общая теория относительности тоже непротиворечива. Что бы там не казалось, ошибка не в теории, а у вас. Противоречия с интуицией решаются отказом от интуитивных представлений.
Особо забавно, когда апеллируют к явному противоречию интуиции: такое противоречие, будь оно очевидным, очень легко бы фиксировалось экспериментально, и теорию было бы опровергнуть предельно легко.
Путеводитель по каналу и Оглавление рубрики
