© С. Гурин, г. Рязань Россия, апрель 2026 года.
Вступление.
Нас постоянно убеждают в том, что неинвариантность уравнений классической электродинамики в классических преобразованиях при переходах между относительно движущимися системами отсчета (далее СО) это неизбежное следствие самой реальности. На мой взгляд, для такого утверждения изначально было две основные позиции: 1) электромагнитное излучение суть электромагнитная волна (далее ЭМВ) и 2) скорость волны в СО складывается из скорости волны в среде распространения и скорости этой среды в той же СО. По всей видимости, как раз такого сложения и не обнаруживалось в экспериментах с электрическими и магнитными взаимодействиями, при которых предполагалось относительное движение какой-либо СО и возможной среды распространения ЭМВ. Скорость распространения ЭМВ никак хотела меняться при переходе между СО, что полагаю и позволило заговорить о постоянстве скорости ЭМВ независимо от СО как о первом несоответствии с классической механикой.
Тем более, что не все гладко стало и с предполагаемой средой распространения ЭМВ – неким невесомым и заполняющим глобальное пространство, абсолютно неподвижным субстратом именуемым «Эфиром». Хотя с его наличием и классическими преобразованиями прекрасно согласовывалось давно наблюдаемое явление – годовая звездная аберрация. Однако, эксперименты по обнаружению движения Земли в этой абсолютно неподвижной среде, дали отрицательный результат. Объяснение этого было возможно полным увлечением Эфира Землей, но вступало в противоречие с классическими представлениями и наблюдениями годовой звездной аберрации, требовавшей неподвижного Эфира. Смятения добавило и обнаружение частичного увлечения света движущейся прозрачной средой.
Поиски путей согласования этих и подобных им «противоречий» привели к твердой уверенности в том, что методы классической механики не подходит для уравнений электродинамики, и необходимости пересмотра представлений о пространстве и времени, выразившемся в создании особых релятивистских преобразований, которые, якобы, только и сохраняют инвариантность электродинамики.
Однако предлагаю еще раз разобрать, считающийся давно решенным, вопрос неинвариантности уравнений электродинамики в классической механике на примере перехода из СО неподвижной относительно электромагнитного поля (далее поля) в СО, движущуюся относительно первой с постоянной скоростью ʋ₀. Обозначим эти СО и величины, определяемые в них, привычным способом: все что относится к движущейся СО идентифицируем штрихом, то есть K – это неподвижная система отсчета, а K' ‑ движущаяся.
Начальные условия.
В классической механике справедливы следующие определения:
– пространство трехмерно, и оно и время общее для всех СО;
– общность пространства и времени естественным образом выливается в инвариантность пространственных и временных интервалов, то есть расстояния между одними и теми же точками ΔS, и одни и те же временные промежутки Δt не изменяются при переходах между любыми СО;
– инвариантность пространственных интервалов автоматически делает инвариантом объем V, то есть V'=V;
– любой прирост координат и времени инвариантен (так как это суть те же интервалы), что для инерциальных СО означает неизменность ускорения α'=α, и в купе с инвариантностью массы m'=m, сразу дает инвариантность сил F'=F;
– единственным явным неинвариантом для инерциальных СО является скорость объекта в этих СО ʋ'≠ʋ.
Запишем основные правила классических преобразований. При этом надо оговориться, что относительное движение инерциальных СО всегда можно свести к движению со скоростью ʋ₀ вдоль одной из координатных осей трехмерного пространства (обычно эту роль отводят оси X), другие оси при этом будут параллельны, и в этом случае можно записать: t'=t(при совпадении момента начала отсчета времени), x'=x‑ʋ₀t, ʋ=dx/dt, ʋ'=dx'/dt, ʋ'=ʋ‑ʋ₀.
К инвариантности массы необходимо добавить и инвариантность электрического заряда (далее заряда) q'=q, что с учетом инвариантности объема, дает инвариантность плотности заряда ρ'=ρ.
Основная часть.
Переходим к предмету рассмотрения и обратимся к общепринятому сейчас виду уравнений классической электродинамики:
где E и B напряженность электрического поля и магнитная индукция, j=ρʋ плотность тока заряда (величина равная заряду, проходящему со скоростью ʋ через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно к движению заряда), «ε₀» и «μ₀» диэлектрическая и магнитная проницаемость вакуума, а «с» в данном случае не скорость света, а константа c=(ε₀µ₀)‑1/2, численно равная скорости света в вакууме.
Соответственно для K и K' запишем:
В данном виде уравнений используется оператор набла, как не зависящий от выбора СО, то есть он одинаков для обеих систем. Также, исходя из начальных определений: ∂t'=∂t, ρ'=ρ.
Тогда уравнения для K' примут вид:
Сравнивая (2.3) и (3.3.1) сразу же получаем E'=E, с учетом чего, из сравнения (2.2) и (3.2.1) получаем B'=B. Для инвариантности величин E и B есть и вполне простое физическое объяснение: данные параметры поля пространственно определяемые. То есть, в обеих системах, при измерении в одной и той же области общего пространства они по принципу определения должны быть одинаковы, так как зависят только от положения этой области относительно источника поля, которое инвариантно как любой пространственный интервал.
Таким образом определена явная инвариантность трех уравнений:
С этим, на первый взгляд, вступает в явное противоречие сравнение уравнений (2.4) и (3.4.1):
так как равенства E'=Eи B'=B должны приводить к j'=j, что не может соответствовать определению плотности тока заряда, как величины явно зависящей от скорости. Однако, это только «на первый взгляд». Именно в этом «явном противоречии» и кроется та ошибка, которая, судя по всему, и стала формализованным подтверждением неинвариантности уравнений электродинамики в классической механике. И подобную ошибку, если разобраться, можно совершить применительно к относительным преобразованиям любых, даже не электромагнитных, взаимодействий.
Рассмотрим очень простую ситуацию (намеренно используем те же обозначения подобных величин).
Поток воздуха в трубе движется со скоростью ʋ, плотность потока воздуха j=ρʋ. Трубу перекрывает поворотная заслонка. Давление потока, определяемое его плотностью j, позволяет отклонить заслонку на угол φ. Данные значения ʋ, jи φ отнесем к СО K, связанной с трубой. Перейдем теперь в СО K', движущуюся относительно трубы с постоянной скоростью ʋ₀. В K' наблюдаемая скорость потока воздуха ʋ'=ʋ‑ʋ₀, что как бы должно менять и плотность потока воздуха в K' j'=ρʋ'≠j, это очевидно должно было бы изменить и давление на заслонку и угол ее отклонения φ'≠φ. Однако заслонка и в системе K' будет отклонена все на тот-же угол φ (сомневающимся предлагаю поставить заслонку на трубу с вентилятором, включить вентилятор и побегать вдоль трубы, наблюдая за углом отклонения заслонки), потому, что скорость потока воздуха относительно трубы и заслонки не измениться и будет все также равна ʋ, а значит не изменится и плотность потока воздуха, и его давление на заслонку. Система K' в данном случае лишь перемещается со скоростью ʋ₀ мимо процесса отклонения заслонки воздухом, движущимся в трубе, и такое перемещение K' никак на этот процесс не влияет.
Тоже самое происходит и с плотностью потока заряда в уравнениях (2.4) и (3.4.1). Этот параметр, необходимый для определения взаимодействия потока заряда и поля, зависят исключительно от скорости потока заряда относительно взаимодействующего с ним поля, в данном случае от скорости ʋ в системе K. И эта скорость остается такой же и в системе K', которая лишь перемещается мимо наблюдаемого из нее потока заряда в поле, никак на него при этом не воздействуя. Что означает неизменность плотности потока в обеих СО j'=ρʋ=j. Таким образом получаем инвариантность в классической механике всех нужных параметров, входящих в уравнения классической электродинамики: B'=B, E'=E, j'=j, и, соответственно, самих уравнений:
То есть, уравнения электродинамики инвариантны и в классической механике.
Кстати, наиболее часто «отсутствие» этой инвариантности демонстрируется, через рассмотрение взаимодействия поля и движущегося в нем заряда из СО движущихся относительно друг друга с постоянной скоростью. В нашем случае это соответствует K, K' и ʋ₀.
Взаимодействие заряда и поля выражают через отклоняющую силу: F=q(E+ʋ´B) в K и F'=q(E'+ʋ'´B') в K'. Исходя из того, что сила и заряд инвариантны, приходят к выводу о неинвариантности параметров поля, так как (E+ʋ´B) должно быть равно (E'+ʋ'´B'). Либо, если параметры поля принимать инвариантными, получают непременность неинвариантности отклоняющей силы, либо, при сохранении силы и параметров поля, неинвариантности заряда. Чего, естественно не должно быть, поэтому преобразования классической механики якобы и не могут обеспечить сохранение инвариантности электродинамики.
Однако, теперь совершенно очевидно, что неверен сам подход, и в обеих СО параметры для выражения отклоняющей силы необходимо определять только для относительного движения заряда и поля, в нашем случае это ʋ, Eи B. Что полностью делает излишним вопрос инвариантности выражения для действующей на заряд силы, при переходе из одной СО в другую.
Для более наглядного представления ситуации с процессом взаимодействия заряда и поля при переходах между СО, воспользуемся примером не из области электромагнитных явлений.
Возьмем очень упрощенный случай: по шоссе в штиль (воздух не перемещается относительно шоссе) двигается большой тягач со скоростью v в СО Ш, связанной с шоссе. Из сил, оказывающих влияние на движение тягача, оставим сопротивление воздуха и силу тяги двигательной системы тягача, которые уравновешивают друг друга, что позволяет тягачу удерживать постоянную скорость v по шоссе, и эта скорость, как и условия передвижения постоянны. При переходе в СО В, связанную с велосипедистом, едущим по обочине навстречу грузовику с постоянной скоростью v₀, скорость грузовика будет иметь значение vВ=v+v₀. Так как условия передвижения тягача по шоссе остаются постоянны, то откуда же взялась дополнительная сила, позволившая грузовику увеличить скорость в СО В? Очевидно и не требует доказательств, что силы, достаточной для уравновешивания сопротивления воздуха велосипедиста на скорости v₀, недостаточно чтобы увеличить на такую же величину скорость тягача, да и не к нему она приложена. На самом деле ответ простой – силы, действующие на тягач в Ш, при переходе в В, не изменились. Тягач не стал в В двигаться быстрее по шоссе и, соответственно, мимо воздуха, значит сила сопротивления воздуха для тягача не увеличилась и прибавка в силе тяги не требуется. При переходе между СО Ш и В, не происходит силовых и энергетических преобразований. Преобразования касаются лишь перераспределения скорости изменения относительного положения велосипедиста и тягача, и даже не затрагивают ее величину, которая и сама остается инвариантной для обеих СО. При этом сохраняется и полная изолированность процессов движения тягача по шоссе и велосипедиста по обочине (притяжение между тягачом и велосипедистом, а также их возможное взаимодействие через воздух, в расчет не принимаем), которые и в Ш и в В будут определяться одними и теми-же силами и условиями. А именно – процесс движения тягача определен его массой, силой тяги его двигательной системы и силой сопротивления воздуха, зависящей исключительно от скорости тягача относительно воздуха (по сути относительно шоссе, помним о штиле) и его размеров; движение велосипедиста зависит от совокупной массы его и велосипеда, силы тяги развиваемой велосипедистом и силы сопротивления воздуха, зависящей от размеров велосипедиста и велосипеда и их скорости относительно обочины того же шоссе (помним о штиле). Самое правильное, рассматривать процессы движения и тягача и велосипедиста в одной СО, а именно Ш. Так как именно в ней наиболее корректно представлена схема создания и приложения сил, что, к вящему гневу релятивистов, означает ее приоритетность в данной ситуации. И именно через параметры процесса движения тягача в Ш только и возможно оперировать в расчетах сил, действующих на тягач в обеих СО. Иными словами, перенос точки наблюдения за процессом между СО находящимися в относительном перемещении, не изменяет параметры и схему сил, определяющие течение наблюдаемого процесса. И наиболее приемлемо рассчитывать параметры этого процесса в СО, которая связана с источниками преобладающих воздействий, определяющих течение процесса. В данном случае это Ш (связанная с неподвижными шоссе и воздухом), так как именно отталкивание от поверхности шоссе и сопротивление воздуха определяют скорость перемещения тягача ту самую v, которая будет участвовать в расчетах процесса движения тягача. Конечно, нет препятствий и для рассмотрения движения тягача в В, но в этом случае из скорости тягача vВ необходимо убрать скорость перемещения самого велосипедиста относительно воздуха и шоссе v₀ и тогда для скорости в расчете движения тягача в СО велосипедиста получаем vВ‑v₀=v. Что делает расчет движения тягача по шоссе инвариантным для перехода из системы Ш в В.
Это же верно и для силы взаимодействия поля и заряда – она создается именно в процессе движения заряда в поле. И именно этим движением будут определяться параметры необходимые и достаточные для расчета силы взаимодействия поля и заряда во всех СО, и на это никак не будет влиять смена места наблюдения.
Влиять же смена СО может как раз при независимом рассмотрении процесса взаимодействия поля и заряда в каждой СО и применении независимо определяемых в них параметров поля и скорости движения заряда исходя из ошибочного убеждения о неподвижности поля в любой СО и отождествлении движения заряда относительно СО с движением заряда относительно взаимодействующего с ним поля. Именно такой подход и приводит к неинвариантности уравнений электродинамики в классической механике. На самом же деле эта пресловутая неинвариантность не более чем инструментальная и методологическая ошибка, а не неотъемлемое свойство объективной реальности.
Расширение инвариантности уравнений электродинамики в классической механике.
Однако, обнаружившаяся неинвариантность уравнений электродинамики в классической механике, вступала в явное противоречие с требованием неизменности физических законов. Решение этой «проблемы» было найдено в особой форме относительности. По сути её единственная цель – решить исключительно геометрическую задачу переложения скорости электромагнитного излучения (далее ЭМИ) между СО так, чтобы скалярное ее значение ни в коем случае не изменилось. Что, как казалось разработчикам, позволяет исключить необнаруженное ими сложение скоростей ЭМИ и его источников. О том, что не обнаруживалось такое сложение из-за ошибочного определения и локализации самих источников, а также из-за определения ЭМИ как волны (причем в пределе математической абстрактности), всерьез, по‑видимому, никто даже и не думал. Иначе неизбежно обнаружили бы, что именно обычное сложение скорости ЭМИ и его источника и приемника объясняет все «парадоксальные» результаты наблюдений и экспериментов.
Применительно к уравнениям электродинамики, специальная релятивистика позволила «обосновать» использование при переходах между СО параметров, определяемых внутри отдельно взятых СО, независимо от их относительного движения, что якобы и сохраняет инвариантность уравнений. И это, как ни странно, нашло гораздо большую поддержку, чем то, что если СО сама перемещается мимо процессов электромагнитных взаимодействий (например, взаимодействия поля и заряда, движущегося в нем), то параметры, определяемые в этой СО, не могут напрямую использоваться для расчетов взаимодействий. Особенно, это касается скорости движения заряда относительно этой СО, потому как она содержит составляющую никоим образом не связанную с взаимодействием заряда и поля – скорость СО относительно процесса взаимодействия поля и заряда.
Реальность же заключается в том, что все наблюдаемые изменения в движении одного и того же заряда под действием одного и того же поля в по-разному движущихся СО, связаны исключительно с проецированием движения самих СО на относительное движение заряда и поля, и это проецирование не может и не вызывает изменений параметров взаимодействия поля и заряда.
Такое понимание инвариантности справедливо для любого взаимодействия, не только электромагнитного, и совершенно не требует какой-либо специальной релятивистики, в том числе и касательно неинерциальных СО. Инвариантность и независимость сил, определяющих течение любого процесса, есть следствие независимости и инвариантности параметров взаимодействий, создающих эти силы. Переход между СО никак не влияет на эти параметры, он лишь реализует учет движения СО относительно наблюдаемого из нее процесса. И это касается исключительно геометрических параметров этого относительного движения, геометрические и энергетические показатели самого наблюдаемого процесса остаются неизменными, что является прямым следствием сохранения параметров взаимодействий, создающих и поддерживающих процесс.
В самом деле, разве кто-либо возьмётся утверждать, что при ускорении пешехода, происходит равноценное, но противоположное реальное ускорение всего окружающего мира, наблюдаемое в СО связанной с этим пешеходом? И здание, мимо которого ускоряется пешеход будет наращивать свою кинетическую энергию соразмерно ускорению пешехода, даже в СО связанной с последним? А ведь именно это и утверждает релятивизм, причем не только в своем высшем выражении. При этом отметаются вопросы типа: «Откуда берется энергия для такого прироста если это движение вызвано усилиями пешехода?» или «А если смотреть из СО связанной со зданием, то почему остается только энергия пешехода, куда «пропадает» энергия здания «существующая» в СО пешехода?»
Для того чтобы увидеть некорректность такой относительности, представим, что пешеход в своем ускорении не заметил стоящий грузовик и столкнулся с ним, ему будет конечно неприятно от такого экстренного прекращения движения, но и только. Для грузовика последствия если и будут, то вообще минимальны. И вот наш пешеход, по какой-то причине, остановился и видит, что на него с такой же скоростью с какой он ранее столкнулся со стоящим грузовиком, надвигается подобный автомобиль, и уверенный в истинности релятивизма, не спешит уйти с дороги автомобиля, предполагая итог столкновения с тем же результатом – неприятно, но и только. Представили, что будет с пешеходом релятивистом в такой ситуации, абсолютно равноценной с точки зрения относительных скоростей? Хотя, надеюсь инстинкт самосохранения пешехода решит в этом случае в пользу реальности, ведь как минимум грузовик придаст пешеходу скорость равную своей по величине и направлению (пешеход в данном случае не абсолютно упругий). Здесь, кстати, вопрос: куда исчезла энергия движения грузовика в СО пешехода? Ведь скорость грузовика в СО пешехода стала равна нулю. И этот пример снова затрагивает вопрос приоритетной СО. Ведь очевидно, что относительное движение грузовика в СО пешехода в обозначенных выше двух случаях будет соответствовать разной реальной его энергии. Хотя в СО, связанной с пешеходом в обоих случаях скорость движения грузовика будет одинаковой, а значит и кинетическая энергия рассчитанная в этой СО тоже. Однако, в случае, когда движение грузовика в СО пешехода вызвано перемещением именно пешехода у грузовика фактически вообще не будет энергии, энергией движения будет обладать только пешеход соответственно своей массе. Когда же в СО неподвижного пешехода будет наблюдаться движение грузовика со скоростью пешехода, то энергией движения будет обладать уже грузовик соответственно своей массе. Если же относительное движение будет состоять из самостоятельных движений пешехода и грузовика, то и тот и другой будут обладать своими энергиями движения соответственными их массам и скоростям. И в этих трех случаях при одинаковой относительной скорости перемещения пешехода и грузовика их общая энергия будет разной. Ни связанная с грузовиком СО, ни связанная с пешеходом СО не будет в данном случае корректной для расчета их общей энергии, так как в каждой из них, с точки зрения истинного релятивизма, невозможно определить фактическое самостоятельное движение объектов. Приоритетной и наиболее корректной СО будет та, в которой самостоятельные движения и грузовика, и пешехода будут определяться независимо, а в общем случае и будут учтены все значащие для рассматриваемого случая действующие на них силы. И в данном случае самой подходящей СО будет СО связанная с дорогой, по/на которой перемещаются/стоят и пешеход, и грузовик.
Предвижу реакцию релятивистов о том, что сейчас практически говорю о так пугающем их абсолютном движении, невозможность определения которого сводила их с ума. В определенной степени да. Но не буду утверждать, что определение абсолютного движения простая задача. Тем не менее, часть абсолютного движения всегда была доступна для наблюдения и определения – это ускорение. Ускорение есть часть того самого абсолютного движения, так как меняется не только скорость относительно какой-либо СО, но и скорость относительно всеобщего пространства, частью которой и является относительная скорость.
Необходимо вспомнить и про параметр «с», входящий в уравнения электродинамики. В составе уравнений это всего лишь технический параметр характеризующий взаимосвязь специфических электромагнитных свойства пространства «ε₀» и «µ₀». Да, он численно совпадает со скоростью света в вакууме, что используется для обоснования утверждения о необходимости сохранности значения скорости света во всех СО, забывая о том, что в данном случае это лишь коэффициент отношения. Кроме того, никакого ограничения скорости перемещения даже ЭМИ, не говоря уже о несвязанных с ним взаимодействий и движения вообще, из выражения, объединяющего «c», «ε₀» и «µ₀», не следует. Более того, в нем не определена даже иерархия этих параметров.
Вообще, более правдоподобно, что сама по себе скорость света – это, подобно начальной скорости выстрела, характеристика исключительно процесса излучения электромагнитного сигнала, определяющего его максимальную скорость относительно источника в момент излучения. И именно в этом качестве внутреннего параметра процесса излучения скорость света инвариантна во всех СО.
При этом скорость светового сигнала относительно самих СО неинвариантна, и меняется в соответствии с правилами классической механики при переходе между относительно движущимися СО, являясь в этом случае составной величиной из скорости излучения света и скорости процесса излучения – скорости относительно СО источника в момент излучения им света. Скорость источника именно в момент излучения берется потому, что именно в момент излучения движение источника переносится на излучаемый свет, ни до, ни после этого момента источник не оказывает никакого влияния на его пространственное перемещение. Именно так – в совокупности с постоянством скорости излучения, и надо определять реальную независимость скорости пространственного распространения света от движения его источника. Постоянство скорости излучения ограничивает только свою часть скорости перемещения света относительно СО, и ничем не ограничивает скорость перемещения источника света в СО, особенно если это перемещение лишь инверсия движения самой СО мимо процесса излучения. Таким образом скорость распространения света в СО, от перемещающегося в ней источника, не может быть ограничена скоростью с которой источник излучил свет. Экспериментальное необнаружение этого вызвано, как уже говорилось ранее, неверным определением источника света, что приводит к ошибкам в его привязке к СО и ожиданиях предполагаемого изменения скорости света относительно СО при переходе между ними. Однако, вместо реального объяснения было заявлено, что одно и тоже электромагнитное излучение во всех СО перемещается с постоянной по численному значению скоростью, независимо от относительного перемещения СО и источника этого излучения, при этом направление скорости излучения меняется в соответствии с таким относительным перемещением. Сделано это было, чтобы избавиться от необходимости светонесущей среды, «сохранить» инвариантность уравнений электродинамики и «объяснить» наконец «противоречие» наличия годовой звездной аберрации и необнаружения светонесущей среды. Однако, такое объяснение неизменно порождает малые величины вторых и более порядков, которые решено было просто не учитывать, а значит все объяснения и результаты лишь приблизительные.
Однако, и годовая звездная аберрация, и результаты экспериментов по обнаружению «эфирного ветра», а также опытов по частичному увлечению света движущейся средой, и эффект разности путей света, излученного в противоположные стороны в замкнутом контуре при его вращении в своей плоскости, прекрасно объясняются простым сложением скоростей светового сигнала и его источника и/или приемника, а самое главное, что при этом исключаются малые величины вторых и более порядков.
Но не верьте на слово вот расчеты:
Эффект разности пройденных путей света, распространяющихся в противоположные стороны в замкнутом контуре, при его вращении в своей плоскости, от точки излучения до точки встречи, описывается выражением:
где «S» площадь контура, «Ω» угловая скорость вращения контура, ну а «с» это «с».
Необходимо отметить, что в выражении используется знак приближения, потому что в расчетах с использованием специальной относительности появляются малые величины, которые исключаются из расчетов.
Напротив, обычное сложение движений лучей света и точки приемника, где и определяется разность их хода, дает точное выражение.
Линейная скорость точки приемника при вращении контура, для простоты расчётов это окружность с радиусом R, определяется:
Попавшие в контур и движущиеся в разных направлениях лучи света, при неподвижном контуре должны проделать одинаковый путь до точки приемника. Для соблюдения данного условия точка входа должна совпадать с точкой приемника. Тогда оба луча проделают полный путь по контуру, в нашем случае это длина окружности контура
затратив на это время
При вращении контура точка приемника сама переместится за время t на
навстречу одному лучу и попутно другому. В результате до точки приемника путь одного луча меньше на смещение точки приемника, а другого больше на туже величину. Таким образом, разность путей лучей в точке приемнике составит двойную величину ее смещения, с учетом (4.2) и (4.4) получим для разности путей лучей точное выражение
При этом, в расчете не появлялось требующих неучета лишних величин любых порядков.
Результат известных опытов по увлечению света движущейся средой, в которых обнаружилось неполное увлечение, описывается выражением для скоростей света который распространялся в попутном со средой направлении и света, который распространялся навстречу среде:
где C⇈n,⇅n скорость света попутно среде и навстречу ей, n коэффициент преломления воды, с/n скорость света в среде, v скорость среды.
И именно с классической точки зрения в этом выражении нет ничего необычного:
В среде свет движется со скоростью c/n (n – коэффициент преломления среды). Коэффициент взаимодействия света и среды, определяется как отношение разности скорости света в вакууме и в среде к скорости света в вакууме:
Движущаяся среда взаимодействует со светом с этим же коэффициентом. Тогда скорость увлечения света средой, движущейся со скоростью v, будет равна произведению скорости среды на полученный коэффициент:
Теперь надо вспомнить, что для определения увлечения света движущейся средой, от одного источника света создавалось два луча, которые направлялись в две параллельные трубки, в которых в разных направлениях течет вода. Каждый луч попадает сначала в одну трубку потом в другую, что позволяет одному из лучей всегда движется попутно воде, другому – навстречу, и пройдя обе трубки лучи встречаются на интерферометре, по изменению картины на котором и измеряется разность скоростей света в лучах.
При первом проходе, скорость лучей в трубках будет равна:
После первого прохода трубок, скорость лучей увеличится/уменьшится на скорость увлечения и будет равна:
С этой скоростью лучи попадут в трубки второй раз, значит скорость в трубках, при втором проходе, будет уже равна:
что в результате несложных действий дает:
А так как в интерферометр лучи попадают после второго прохода, то и определять интерференционную картину будет разница скорости именно второго прохода.
Данный расчет справедлив при прохождении лучами света одной пары трубок. Сделаю предсказание для двух пар трубок, тогда каждый луч пройдет последовательно сначала две трубки, отразится от зеркала и пройдет еще две трубки, всего четыре.
Для двух трубок скорости уже определены, продолжим рассуждения.
При входе в третьи трубки скорость лучей будет:
В третьих трубках лучи изменят скорость до:
что, в результате все еще несложного и интуитивно понятного расчета:
дает:
При входе в четвертые трубки скорость лучей составит:
В четвертых трубках скорости лучей, которые будут теперь определять интерференционную картину, составят:
что в результате принимает вид:
Классическая механика также прекрасно объясняет годовую звездную аберрацию.
В наиболее простом случае, свет звезды и ось телескопа перпендикулярны плоскости Земной орбиты и в телескопе вакуум.
Попадая в центр начала канала телескопа, свет звезды проходит его за время:
где H длина канала телескопа.
За это время телескоп вместе с Землей переместится по орбите, из-за этого точка попадания света звезды на дне телескопа смещается от центра дна на расстояние:
где vЗ орбитальная скорость Земли.
Чтобы свет звезды проходил по оси канала телескопа, ось необходимо отклонить от вертикали в сторону движения Земли на угол аберрации, тангенс которого находится как:
Если же в телескопе будет прозрачная среда с коэффициентом преломления n, то время за которое свет пройдет телескоп:
Смещение телескопа за это время:
Однако, среда в телескопе увлекает звездный свет со скоростью:
Тогда, наблюдаемое смещение света в телескопе будет равно:
Для тангенса наблюдаемого угла аберрации в этом случае получается:
Таким образом, угол аберрации не меняется при наличии в телескопе любой прозрачной среды.
И наконец, с позиций классической механики просто и без потребности в расчетах объясняется отрицательный результат поиска движения Земли в неподвижной светонесущей среде. Экспериментальная установка движется вместе с Землей. Так как источник света находится в составе установки, то есть связан и также движется вместе с Землей, то и излученный этим источником свет получает это движение в дополнение к скорости излучения. При прохождении установки свету также передается движение всех ее частей, с которыми он взаимодействует. Таким образом, свет от источника, находящегося на Земле всегда будет вести себя так, как если бы Земля, а вместе с ней и экспериментальная установка, были неподвижны. Что и засвидетельствовано результатами поиска «Эфирного ветра».
Есть еще один момент фундаментально различный с точек зрения классической и специальной релятивистики – это одновременность. Ненужность специальных преобразований для сохранения инвариантности уравнений электродинамики возвращает одновременности безотносительность и оставляет относительность там, где она и существует в реальности – относительна исключительно информированность об одновременности. Что сразу переводит сохранение заряда из свойств калибровочной симметрии в разряд фундаментальных свойств реальности.
Необходимые условия и некоторые их последствия.
Правда представленные выше объяснения потребуют еще, даже более крамольных утверждений – 1) свет — это поток частиц‑носителей периодической плотности; 2) носители эти вещественны в обычном понимании и обладают ненулевой массой покоя (да пока неизмеримо малой, но, тем не менее, ненулевой), что требуется для передачи излучению движения источника; 3) носители эти несут электрический заряд.
Вот возможный кандидат на роль «темной материи», в виде огромного количества излучения и его концентрации как раз там, где нужно.
Гравитационное линзирование следствие обычного гравитационного взаимодействия между носителями излучения и массивными объектами.
Так как носители ЭМИ несут заряд, то они создают электрическое поле и в следствии своего движения – магнитное поле. При прохождении пучков через пространственную область напряженность этих полей периодически меняется. Что и интерпретируется как ЭМВ. Кстати, почему-то все забывают, что изначально волновые свойства изучались наблюдением за периодическим движением систем, состоящих из множества частиц, которые вполне себе реально переносились в пространстве. Это в последствии, после получения закономерностей, волны перевели в разряд абстракции живущих в математических функциях.
Далее, если носители несут заряд, то их пучки, должны за время своего перемещения в пространстве постепенно расталкиваться, и такое увеличение расстояния между ними будет восприниматься как увеличение длины волны и покраснение сигнала. Причем, чем больше возраст излучения, тем дальше расталкиваются группы носителей, и тем краснее сигнал. При этом не требуется «расширения» Вселенной. К тому же у версии расширения Вселенной есть изъян, о котором никто не говорит: излученный в прошлом свет вынужден проходить постоянно увеличивающееся расстояние, но скорость света ведь не меняется (иначе не было бы увеличения длины волны), так как тогда свет от «границ» Вселенной за 13,5 млрд лет с Большого взрыва преодолел увеличившийся размер Вселенной, который, по современным представлениям, из-за «расширения» намного превышает 13,5 млрд световых лет?!
Реликтовое излучение, в этом случае, это не излучение начального периода Вселенной, сохранившееся до наших дней, а всего лишь остатки максимально растолкнувшегося, потерявшего свою структуру излучения, достигшего максимальной степени расталкивания, при которой еще возможно его восприятие как излучения, что делает это излучения практически однородным. Возраст такого излучения, как и возраст Вселенной, может быть вообще не определим. А размер видимой, различимой части Вселенной определяется лишь инструментальными возможностями различения информационной структуры распадающегося излучения.
Но даже отмахнувшись от идей, еретических с точки зрения ныне господствующих убеждений, невозможно отрицать, что соотношение параметров «с», «ε» и «µ», является характеристикой исключительно электромагнитных явлений. А раз так, то оно не должно и не может быть определением физического предела скорости для неэлектромагнитных взаимодействий и любых пространственных перемещений, а значит не может быть и ограничением для не имеющих электромагнитного происхождения составляющих скорости ЭМИ в СО.
На неизбежное в этом случае возражение о недостижении, разгоняемыми в ускорителях, частицами даже скорости света, отвечу, что и не достигнут. Так как ускоряются частицы по сути тем же светом и сколько энергии не вливайте (а энергетический аппетит ускорителей очень быстро растет по мере увеличения требований к разгону), свет не обгонит сам себя, и тем более не разгонит другой объект даже до своей скорости, как бы близко к ней не подталкивал. Но посмотрите на разгоняемую частицу из космического корабля, неподвижного хотя бы относительно Солнца, и совокупная скорость ускорителя и частицы, в одной из частей кольца ускорителя на проносящейся мимо вас Земле, неизбежно превысит скорость света при очень близком к ней разгоне (сейчас уже не хватает считанных километров в секунду).
И это совершенно не противоречит классической механике, в которой, как было показано, инвариантность электродинамики прекрасно сохраняется. И в тоже время, это абсолютно недопустимо для специальной релятивистики, которая и была создана лишь с одной целью – обеспечения сохранение числовой величины скорости света в любой СО, что якобы только и может сохранить инвариантность уравнений электродинамики.
Для этого создали и особые, полученные исключительно геометрическим путем, преобразования, которые стали математической реализацией утверждения, что один и тот-же световой сигнал сразу во всех СО, независимо от их относительного движения, распространяется с одним и тем же числовым значением скорости. На самом деле это было неизбежным следствием апофеоза релятивизма, провозгласившего единственно возможным одновременное и независимое рассмотрение в любой из СО одного и того же процесса распространения света. Что, в совокупности с овеществлением самих СО (являющихся исключительно абстрактным инструментом), позволило утверждать, что преодоление одним и тем-же световым сигналом пространственных (не временных) координатных интервалов, неизбежно различающихся по размеру и направлению при относительном перемещении СО, в любой СО происходит так, как если бы сигнал был излучен именно в этой СО. Для обоснования этого была утверждена независимость значения скорости света от движения источника. Что, по сути, не более чем вариация утверждения (явно кстати не декларируемого, но без которого теряется весь смысл), лежащего в основе пресловутой неинвариантности уравнений электродинамики в классической механике, о том, что поле неподвижно во всех СО, независимо от их относительного перемещения, и поэтому необходимо использовать, например, в качестве скорости заряда относительно поля в расчетах их взаимодействия в конкретной СО, скорости заряда относительно этой же СО.
Таким образом, в преобразованиях специальной механики реализована замена инвариантности реальной скорости излучения света – скорости света относительно его источника в момент излучения, инвариантностью значения абстрактной координатной скорости преодоления световым сигналом координатных путей в СО. Реализовано это было через специальные преобразования для пересчета координатных и временных интервалов, со всеми общеизвестными сейчас последствиями.
Конечно, есть СО, где координатная скорость света равна скорости его излучения – это СО, относительно которых источник этого света в момент излучения неподвижен. Во всех других СО, перемещающихся относительно источника в момент излучения, координатная скорость света будет равна обычной векторной сумме скорости такого перемещения и скорости излучения света. Поэтому ограничением для значения такой суммарной скорости не может являться ограничение скорости излучения света источником.
Вообще-то, необходимо различать собственную пространственную скорость (далее просто пространственная) объекта и его координатную скорость в конкретной СО. Пространственная скорость обусловлена действующими непосредственно на объект силами и условиями, влияющими непосредственно на процесс этого действия, позволяющими преодолевать ему определенный пространственный интервал за определенный временной промежуток и эта скорость не зависит от выбора СО по причине инвариантности и абсолютности пространственных и временных интервалов. Заметьте не пространственно-временных, а именно пространственных и временных. Объединение реальности пространства и абстрактности времени неизбежно порождает химерную сущность, для которой возможно изменение соотношений составных частей. Координатная же скорость объекта в конкретных СО состоит из его пространственной скорости и скорости перемещения этих СО относительно процесса движения объекта в пространстве. Если СО не перемещаются относительно процесса движения объекта в пространстве, то в них координатная и пространственная скорости объекта это одно и тоже, также одно и тоже пространственный и координатный интервалы, проходимые объектом за один и тот-же временной промежуток, и в данном случае скорость и интервалы не равные, а именно одни и те-же. В общем случае координатный интервал в СО – это расстояние между точками в конкретной СО, отмечающими в ней положение концов преодолеваемого объектом пространственного интервала в моменты времени их пересечения объектом. Во всех СО движущихся относительно процесса движения объекта за временной промежуток преодоления им пространственного интервала, это же объект будет преодолевать координатный интервал не равный пространственному. Потому, что, при относительном перемещении СО и процесса пространственного перемещения объекта, сама координатная сетка СО (координатное пространство СО), на которую проецируется пространственный интервал, сместится за время его прохождения объектом. Таким образом, координатный интервал будет равен геометрической сумме проекции пространственного интервала на координатную сетку СО и отрезка, на который эта проекция сместилась на координатной сетке. Самый простой и наглядный пример – проекция собственного пространственного пути капель дождя относительно Земли на стекло движущегося по поверхности Земли автомобиля. В данном случае пространственная скорость капель дождя определяется условиями атмосферы и силой тяжести Земли и никак не связана с движением автомобиля (до момента их встречи конечно же), а значит инвариантна для перехода из СО связанной с Землей в СО связанную с автомобилем. Координатная же скорость капли дождя в связанной с автомобилем СО будет состоять из пространственной скорости падения дождевой капли на Землю и скорости автомобиля относительно этого процесса. И в классической механике никаких ограничений и особых условий на такое сложение не накладывается.
По этой же причине не следует накладывать ограничений и особых условий на координатное распространение света, которое принципиально не отличается от общего случая. Координатный отрезок между точками в СО, движущейся относительно процесса пространственного перемещения света, совпадающими с концами пространственного интервала преодолеваемого светом в моменты их пересечения, не будет равен этому пространственному интервалу ни по длине, ни, в общем случае, по ориентации. Таким образом не будут равны пространственный и координатный пути света в СО движущейся мимо процесса прохождения светом пространственного пути. Соответственно и координатная скорость света не будет равна пространственной, а будет состоять из нее и скорости СО мимо процесса прохождения светом пространственного пути. То есть в такой СО непременно измениться и направление и, самое главное, численное значение скорости света. Однако в специальной релятивистике совершенно независимые друг от друга движение света в пространстве и перемещение СО мимо этого процесса, заменяют одним движением света по координатному интервалу СО с сохранением численного значения скорости. И самое поразительное, что это должно происходить сразу во всех возможных СО с одним и тем-же световым сигналом!
Такой отказ от логики реальности и позволил простым кинематическим, а по сути, геометрическим способом получить тот самый спасительный неклассический параметр, входящий в специальные релятивистские преобразования (1-ʋ2/с2)^(-1/2). В последствии простая замена в этом параметре скорости ʋ на ее выражение через ускорение ʋ=αt стала основой для получения уравнений общей (но по прежнему особенной) теории относительности.
Странно, что ни у кого не вызывает никакого дискомфорта тот факт, что вся неклассическая механика является простыми геометрическими преобразованиями, созданными для согласования результатов наблюдений и господствующих утверждений о природе и характеристиках ЭМИ, а все характерные релятивистские «особенности» наблюдаемы и подтверждаются исключительно с помощью приборов и методов, использующих ЭМИ (хотя, например, маятниковые часы покажут обратный эффект гравитационного воздействия на время, скорость же вообще на них влиять не будет).
Но еще более странно то, что столько трудов было вложено в создание пространства-времени с непостоянством метрических параметров и обоснование характера электромагнитных, а в купе и гравитационных сил, как производных метрических изменений, вместо того, чтобы признать, что как раз метрический характер наблюдаемых «аномалий» и свидетельствует о том, что для их решения нужно просто сложить скорость излучения света, его источника и СО наблюдателя.
И тогда не потребовалось бы создавать специальные преобразования, в том числе, и для сохранения инвариантности уравнений электродинамики. Как уже должно быть очевидно, она прекрасно сохраняется и в классической механике.
Благодарю за прочтение.