А. Эйнштейн - увлекающийся или обманывающий?

      ( критический конспект начала статьи Эйнштейна)

В статье [1] в подразделе "Простой мысленный опыт, в котором, возможно, кроются неизвестные нам правила" был продемонстрирован мысленный опыт с симметрично движущимися поездами, с помощью которого (без применения математики) удалось доказать, что никаких относительных изменений длины или времени в зависимости от скорости происходить не может. Другими словами, было доказано, что эйнштейновская СТО является ошибочной. В статье было сказано: "Разумеется, в вычислениях Эйнштейна где-то прячутся чисто математические или логические ошибки. Тот, кто их найдёт непосредственно, возможно, скажет новое слово в логике или математике".  Это была шутка, своего рода вежливость по отношению к читателю, привыкшему к величию и непогрешимости Эйнштейна. Даже мысленное свержение кумиров с пьедестала - это болезненный и мучительный процесс. С другой стороны, эта шутка могла бы побудить некоторых читателей критически прочитать статью Эйнштейна. Конечно, за ошибками А. Эйнштейна (АЭ) не прячутся никакие открытия, кроме загадки о том, обманул ли он сам себя или же пытался обмануть своих читателей?

Зная о том, что ошибка в статье АЭ имеется, искать её уже легче, ибо мы знаем о том, что у нас есть шанс её найти. При этом, уверяю вас, нам вовсе не надо будет заниматься математикой, исследовать сложные математические выкладки. Нет, мы просто должны быть внимательными. За каждым словом может крыться подвох (ошибка, преднамеренная или нет).

Любой путь, большой или маленький, начинается с первого шага. Сделаем и мы его, откроем статью АЭ. Она называется "К электродинамике движущихся тел" [2].

Конспект предисловия

Секрет названия открывается в предисловии к статье. АЭ, похоже, хочет выяснить, почему при относительном движении магнита и проводника возникает тот же ток, независимо от того, который из этих предметов движется - магнит, или проводник. Он считает, что для всех координатных систем, для  которых справедливы уравнения механики, справедливы те же самые электродинамические и оптические законы. Кроме того, он полагает (постулирует?), что свет в пустоте всегда распространяется с постоянной скоростью V. При этом он не уточняет, как можно в пустоте (в вакууме) измерять расстояние от одной "точки" к другой. Вопрос пустоты (вакуума) он далее не упоминает. Нам же, похоже, не остаётся ничего другого, как считать, что в любой инерциальной системе отсчёта свет, по его понятиям , имеет одну и ту же скорость.

Совокупность этих двух предположений он называет "принципом относительности" и утверждает, что "Эти две предпосылки достаточны для того, чтобы, положив в основу теорию Максвелла для покоящихсятел, построить простую, свободную от противоречий электродинамику движущихся тел".

Конспект § 1

В "§ 1. Определение одновременности" он говорит, что следует уточнить понятие "времени" и "одновременных событий". Его не устраивает то, что время происхождения события определяется по показанию (синхронизированных) часов, находящихся в месте события. Но мне кажется, что он просто хочет к законам механики приплести свет. Он уверяет, что посредством световых сигналов, перемещающихся к месту происхождения события и затем обратно, понятие одновременности может быть определено гораздо лучше. Меня он в этом не убедил, но о вкусах не спорят. Смотрим, что будет дальше.

Он говорит, в частности, о трудности "установить время для тех событий, которые происходят в местах, удаленных от часов". Но он не говорит ни слова о том, что по предлагаемому им методу в соответствующих точках надо установить отражающие свет зеркала, причём так, чтобы отразить свет совершенно точно в обратную сторону, что может вызвать не меньшие затруднения.

Далее он говорит: "Мы сделаем допущение , что это определение синхронности можно дать непротиворечивым образом и при том для сколь угодно многих точек и что, такимобразом, справедливы следующие утверждения:

1) если часы в B идут синхронно с часами в A, то часы в A идут синхронно с часами в B;

2) если часы в A идут синхронно как с часами в B, так и с часами в C, то часы в B и C также идут синхронно относительно друг друга".

Непосредственно после этого допущения , не приведя ни одного слова в качестве доказательства , он вдруг утверждает:

"Таким образом, пользуясь некоторыми (мысленными) физическими экспериментами, мы установили , что нужно понимать под синхронно идущими, находящимися в различных местах покоящимися часами, и благодаря этому, очевидно, достигли определения понятий: «одновременность» и «время» ".

Немногословность доказательства может о многом говорить, но о чём может говорить полное отсутствие доказательства ?

Разумеется, мы привели две цитаты, являющиеся верхом краткости или непонятности. Но они являются своего рода примером стиля данной его статьи. В ней очень трудно отличить друг от друга места, где просто что-то утверждается или предполагается, от тех мест, где что-либо доказывается.

АЭ уверяет, что часы можно синхронизировать, если время прохождения светового сигнала "туда" будет равно времени  прохождения сигнала "обратно". Кроме того, он говорит что из имеющегося опыта отношение пути туда и обратно (от А к В и затем от В к А) на время этого пути является универсальной константой V. (Ну прямо как Планк пятью годами раньше "нашёл" универсальную постоянную h , без которой с тех пор физика обойтись уже не может). Он не говорит о том, что при этом А и В должны быть неподвижны. Но зато подчёркивает что "Существенным является то, что мы определили время с помощью покоящихся часов в покоящейся системе: будем называть это время, принадлежащее к покоящейся системе, «временем покоящейся системы».

Конспект § 2

В "§ 2. Об относительности длин и промежутков времени" он в самом начале говорит:

"Дальнейшие соображения опираются на принцип относительности и на принцип постоянства скорости света. Мы формулируем оба принципа следующимобразом". В введении он оба эти "принципа" объединял в один. Приведя эту фразу, я вовсе не хочу сказать, что АЭ не умеет считать даже до двух. Замеченное нельзя назвать ни ошибкой, ни противоречием. Но наверное это говорит о своего рода несобранности автора. То он допущение путает с доказательством , то не знает, сколько же он выдвинул "принципов". Сколько раз он перечитывал свою гениальную статью перед отправкой в журнал? Проверял ли полученнные от редакции журнала гранки?

В следуещей за этими цитатами фразе утверждается:

"Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, эти изменения состояния относятся".

Каждый ли из читателей понял эту фразу? О себе я этого сказать не могу. Мне кажется, что АЭ забыл сказать о том, что он понимает под "состоянием физических систем". Возможно, подобное объяснение сделало бы его фразу более понятной.

И опять-таки непосредственно за этой фразой следует:

"Каждый луч света движется в «покоящейся» системе координат с определенной скоростью V, независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом".

Здесь трудно однозначно установить, что он под этим подразумевает, тем более, что слово «покоящейся» взято в кавычки. Но при обсуждении предисловия мы уже говорили о том, что нам "не остаётся ничего другого, как считать, что в любой инерциальной системе отсчёта свет, по его понятиям , имеет одну и ту же скорость".

Далее он говорит: "При этом

причем «промежуток времени» следует понимать в смысле определения в §1."

Это утверждение тоже вызывает недоумение, так как в §1 он говорил только о покоящейся системе, и даже подчёркивал это обстоятельство. Здесь же он явно не исключает подвижные системы координат.

АЭ продолжает:

"Пусть нам дан покоящийся твердый стержень, и пусть длина его, измеренная также покоящимся масштабом, есть L . Теперь представим себе, что стержню, ось которого направлена по оси X покоящейся координатной системы, сообщается равномерное и параллельное оси X поступательное движение (со скоростью v ) в сторону возрастающих значений x . Поставим теперь вопрос о длине движущегося стержня, которую мы полагаем определенной с помощью следующих двух операций:

а) наблюдатель движется в месте с указанным масштабом и с измеряемым стержнем и измеряет длину стержня непосредственно путем прикладывания масштаба также, как если бы измеряемый стержень, наблюдатель и масштаб находились в покое;

б) наблюдатель устанавливает с помощью расставленных в покоящейся системе синхронных, в смысле §1, покоящихся часов, в каких точках покоящейся системы находятся начало и конец измеряемого стержня в определенный момент времени t. Расстояние между этими двумя точками, измеренное использованным выше, но уже покоящимся масштабом, есть длина, которую можно обозначить как «длину стержня».

Согласно принципу относительности, длина, определяемая операцией «а», которую мы будем называть «длиной стержня в движущейся системе», должна равняться длине l покоящегося стержня. Длину, устанавливаемую операцией «б», которую мы будем называть «длиной (движущегося) стержня в покоящейся системе», мы определим, основываясь на наших двух принципах, и найдем, что она отлична от l . В обычно применяемой кинематике принимается без оговорок, что длины, определенные посредством двух упомянутых операций, равны друг другу, или, иными словами, что движущееся твердое тело в момент времени t в геометрическом отношении вполне может быть заменено тем же телом, когда оно покоится в определенном положении.

Представим себе, что к обоим концам стержня ( A и B ) прикреплены часы, которые синхронны с часами покоящейся системы, т. е. показания их соответствуют «времени покоящейсясистемы» в тех местах, в которых эти часы как раз находятся; следовательно, эти часы «синхронны в покоящейся системе».

Представим себе далее, что у каждых часов находится движущийся с ними наблюдатель и что эти наблюдатели применяют к обоим часам установленный в § 1 критерий синхронности хода двух часов. Пусть в момент времени t A из A выходит луч света, отражается в B в момент времени t B и возвращается назад в A в момент времени t' A . Принимая во внимание принцип постоянства скорости света, находим

где r AB — длина движущегося стержня, измеренная в покоящейся системе". (Конец цитаты)

Результат конспектирования

Вот мы и пришли к искомому пункту. Выражения для t B - t A  и t' A - t B , полученные АЭ, являются  неверными в соответствии с его собственными воззрениями , так как нарушают его принцип постоянства скорости света в любой системе координат. По его же принципу скорость света в любой системе координат не зависит от скорости источника света, и потому при измерении длины стержня здесь не может учитываться ни разность скоростей V - v , ни их сумма V + v . Время хода луча света как туда, так и обратно должно быть одинаковым - в соответсвии с принятым им самим принципом.

Итак, его результат измерения длины подвижного стержня оказывается неверным. А так как на этом "измерении" зиждется всё дальнейшее содержание статьи, то на этом мы можем прекратить наше конспектирование его статьи. Все его дальнейшие выводы не могут иметь основания.

Но как ни странно, его непосредственно следующий за этой цитатой "вывод" оказывается правильным:

"Итак, мы видим, что не следует придавать абсолютного значения понятию одновременности. Два события, одновременные при наблюдении из одной координатной системы, уже не воспринимаются как одновременные при рассмотрении из системы, движущейся относительно данной системы".

Если учитывать конечность скорости света, то при попытке подобных измерений даже с помощью фотоаппарата мы сможем получить документ, удостоверяющий, что уходящий от нас поезд короче, а течение времени замедленно. Но это явление кажущееся, а не действительное. Если произвести фотосъёмку не вслед уходящему поезду, а "со стороны", то мы увидим, что никакого изменения ни длин, ни времени не происходит [3], [4].

Передёрнул ли здесь АЭ свои "принципы" сознательно, чтобы обмануть читателя, или сам не понял, что слишком увлёкся и в выгодном для него месте забыл о своих принципах, этого установить уже нельзя. В реальности он не смог отличить кажущегося от действительного. Уходящее от нас тело (система координат) действительно кажется более коротким, но это не означает, что оно действительно укорачивается. Если же система координат будет удаляться от нас со скоростью света, его метод измерения длины и времени будет вообще неприменим, но это опять-таки не означает, что скорость света нельзя превысить в принципе. Но мы можем понять, что весь его "метод" является методом подгонки под заранее намеченный результат.

Литература:

1.Великие физики. От ошибок нечаянных до ошибок намеренных

А. Эйнштейн. Кэлектродинамикедвижущихсятел.

3.Можно ли научиться отличать кажущееся явление от действительного?

4.Путешествие на большой космической карусели