и ее создателю?
История появления теории относительности — настоящий детектив. Доводы фабриковались, возражения игнорировались — короче говоря, во имя Науки творилось форменное безобразие. Так считают двое современных немецких исследователей, опубликовавших недавно во Франкфурте-на-Майне свою книгу «Реквием по частной теории относительности».
СПОР ОБ ЭФИРЕ
«Большинство людей убеждено в том, что Альберт Эйнштейн — один из величайших гениев в истории человечества, а его частная теория относительности — одно из крупнейших достижений науки, — утверждают авторы книги, два немецких физика — Георг Галецки и Петер Марквардт. — Прежде так думали и мы. Но вот теперь всем нам впору утверждать обратное, ибо исследования показали: гений заблуждался!»
И далее на 276 страницах ученые собрали все критические возражения против теории Эйнштейна. Впрочем, главный вывод дан уже в подзаголовке: «Теория относительности устарела».
Научно-критический разбор читается словно детектив, ведь речь идет о сфабрикованных доводах, о возражениях, которые были проигнорированы, об исследователях, которых попросту подкупили…
Действие детектива начинается во второй половине XIX века, когда англичанин Джеймс Клерк Максвелл и немец Генрих Герц сформулировали теорию света и электромагнитных волн. Согласно ей, свет имеет волновую природу. Но раз мы имеем дело с волнами, нам требуется среда, в которой они могли бы распространяться. Ее назвали эфиром. Сразу же возник вопрос: неподвижен ли эфир относительно Земли? А если он движется, как можно измерить его скорость?
Проблемой занялись Альберт Майкельсон и Эдвард Морли, поставившие в 1881 году свой знаменитый эксперимент. Они измерили скорость света, отражавшегося в двух зеркалах. Во время первой серии экспериментов свет двигался в том же направлении, что и Земля; во второй — в обратном направлении. В результате Майкельсон и Морли выявили различие в скорости света. По их расчетам, скорость эфирного ветра равнялась 8 км/с. Однако приборы того времени были весьма несовершенны, и погрешность измерения могла серьезно исказить полученный результат. Во всяком случае, сами Майкельсон и Морли не очень-то доверяли полученным результатам. Но вместо того, чтобы перепроверить данные, от экспериментов попросту отмахнулись, и в учебниках физики воцаряется утверждение: скорость света всегда одинакова, следовательно, эфирного ветра не существует.
Альберт Эйнштейн крепко усвоил эту прописную истину начала века и на ее основе постулировал один из фундаментальных принципов теории относительности — скорость света всегда постоянна. Долгое время весь ученый мир был согласен с ним. Но вот в 1933 году Дейтон Миллер подтвердил результаты, полученные Майкельсоном и Морли, доказывая, таким образом, что «эфирный ветер» существует. А стало быть, частная теория относительности основана на неверной предпосылке.
Возможно, сам Эйнштейн чувствовал подвох. Вслед за частной, он создал общую теорию относительности, в которой признавал, что во Вселенной, может быть, и существует нечто, передающее движение и инерцию. В 1920 году, противореча сам себе, он заметил, что «пространство немыслимо без эфира».
ПАРАДОКС ЭРЕНФЕСТА
Теперь поговорим о другом возражении против теории относительности — так называемом преобразовании Лоренца. Оно подпирает собой весь мир эйнштейновских формул и основано на теории, предложенной немецким физиком Хендриком Антоном Лоренцем. Суть его вкратце сводится к следующему: продольные — в направлении движения — размеры быстро движущегося тела сокращаются. Еще в 1909 году известный австрийский физик Пауль Эренфест усомнился в этом выводе. «Допустим, движущиеся предметы действительно сплющиваются, — рассудил он. — В таком случае, если мы приведем во вращение диск, то при увеличении скорости его размеры, как утверждает г-н Эйнштейн, будут уменьшаться; кроме того, диск искривится. Когда же скорость вращения достигнет скорости света, диск попросту исчезнет. Куда же он денется?..»
Творец теории относительности попытался оспорить выводы Эренфеста, опубликовав на страницах одного из специальных журналов свои аргументы. Но они оказались малоубедительны, и тогда Эйнштейн нашел другой «контраргумент» — помог оппоненту получить должность профессора физики в Нидерландах, к чему тот давно уже стремился. Эренфест перебрался туда в 1912 году, и тотчас же со страниц книг о частной теории относительности исчезает упоминание о так называемом «парадоксе Эренфеста». О нем предпочли попросту забыть.
Лишь в 1973 году умозрительный эксперимент Эренфеста был воплощен на практике. Американский физик Томас Фипс сфотографировал диск, вращавшийся с огромной скоростью. Снимки эти должны были послужить доказательством формул Эйнштейна. Однако вышла промашка. Размеры диска — вопреки теории — не изменились. «Продольное сжатие» оказалось чистейшей фикцией.
Фипс направил отчет о своей работе в редакцию популярного журнала «Nature». Но там его отклонили: дескать, рецензенты не согласны с выводами экспериментатора. В конце концов, статья была помешена на страницах некоего специального журнала, выходившего небольшим тиражом в Италии. Однако так и осталась, по существу, незамеченной. Теория Эйнштейна устояла и на этот раз.
ПРОВАЛИВШИЕСЯ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
Ну, а как обстоит дело с «тысячами» тех экспериментов, которые подтверждают теорию относительности? Кто их проводил? Когда? Как они согласуются с тем же опытом Фипса? Авторы книги, о которой мы ведем речь, по их утверждению, десятилетиями проверяли факты, изложенные в оригинальных публикациях, и провели собственное расследование. Они пришли к выводу, что в действительности было предпринято всего лишь 5 (самое большее!) попыток доказать теорию относительности экспериментальным путем. Однако ни один из этих опытов так и не удостоился тщательного научного анализа.
Два следующих примера авторы приводят в качестве иллюстрации того, на какую откровенную халтуру готовы порой пуститься представители так называемой «точной науки», дабы подпереть «зависшую в воздухе» теорию Эйнштейна.
Первый эксперимент, проведенный еще в 50-е годы, касался определения среднего времени жизни мюонов — частиц, возникающих при столкновении частиц космического излучения с молекулами воздуха.
Обычно мюоны живут всего две миллионные доли секунды, а затем, в свою очередь, распадаются на какие-то другие частицы. Происходит все это в 20–30 км от поверхности нашей планеты. Следовательно, достичь Земли мюоны не могут. Однако их 'все-таки обнаруживали у самой ее поверхности. В чем же дело? Долгое время в ходу было следующее объяснение. Скорость движения мюонов крайне высока, значит, время для этих частиц, согласно теории относительности, меняется. Мюоны, как можно предположить, не старятся и достигают Земли, тем самым подтверждая выводы Эйнштейна. Экспериментальное доказательство налицо!
Однако результаты исследований, проведенных еще в 1941 году, выявили следующее. Во-первых, мюоны образуются на любой высоте, в том числе и невдалеке от поверхности Земли. Во-вторых, мюоны живут дольше вовсе не потому, что время для них растягивается, как гласит теория Эйнштейна, а потому, что из-за своей высокой скорости они не так часто сталкиваются с другими частицами.
Второй эксперимент провели в 1972 году американцы Джозеф Хефеле и Ричард Китинг. В течение пяти суток они летели на двух самолетах вокруг земного шара в противоположных направлениях. Один из них двигался строго на восток, другой — на запад. На борту обеих машин находились синхронно работавшие атомные часы. К концу эксперимента, согласно теории относительности, ученые должны были зафиксировать некоторую разницу во времени. Вернувшись с небес на землю, оба ученых заявили, что расчетные данные подтвердились. Однако только теперь, изучив материалы эксперимента, Галецки и Марквардт убедились, насколько сомнительны тогдашние выводы. Хафеле и Китинг определили, что разница во времени составила 132 наносекунды. Однако погрешность измерения самих атомных часов составляла 300 наносекунд! Следовательно, разница вполне укладывалась в пределы погрешности. Более того, исследователи во время полета вновь и вновь синхронизировали часы. Таким образом результат, полученный ими, никак не может подкрепить теорию относительности.
Какой же вывод следует из этих фактов? Возможно, нам предстоит примириться с нашим космическим одиночеством. Если время не замедляется, как обещал нам Эйнштейн, то инопланетянам никогда не добраться до нас, равно как и нам до них. Человек, отправившийся в великое космическое путешествие, в таком случае стареет теми же темпами, что и его пресловутый брат-близнец — домосед, дряхлеющий где-нибудь в городской квартирке. Рожденный ползать и рожденный летать живут по одним и тем же часам!
Два самолета мчались вокруг земного шара навстречу друг другу. Показания синхронных часов оказались различны, как того требовала теория. Однако разница оказалась меньше, чем погрешность измерения.
ГЕНИЙ ПОШУТИЛ?
С математической точки зрения теория относительности выстроена в самом деле безупречно. «Ошибку», заложенную в ней, мы осознаем только сейчас: формулы на бумаге не имеют никакого отношения к реальной действительности. Для чего же они понадобились теоретику?
Причина кроется, по всей вероятности, в особенностях мышления Эйнштейна, полагают авторы книги. Для него мироздание представлялось областью чистой кинематики. Предложенные им формулы учитывали одни лишь особенности движения тел. Он не обращал внимания на силы, действующие на эти тела.
Показать это можно на простом примере. Допустим, нам нужно подобрать соотношения зубчатых колес в коробке передач. Для начала в расчете учитываются лишь диаметры этих колес и количество зубьев. И лишь потом, когда подобранные пары нужно будет воплотить «в железе», начнется расчет на сопромат, будут учитываться силы трения, нагрузки и т. д.
Так вот, такого расчета «на сопромат» и недостает в теории относительности.
Почему же Альберт Эйнштейн подходил ко всему происходящему только с чисто кинематической точки зрения? Объяснить этот феномен если и можно, то лишь обратясь к психологии великого ученого. Умозрительные эксперименты всегда интересовали его куда больше, нежели реально происходящие события. Это было неотъемлемым свойством его характера, отмечает Абрахам Пейс, один из биографов великого физика.
Эйнштейну повезло- в том, что он появился со своей теорией как раз в тот момент, когда физики пребывали в растерянности, не зная, как справиться с обступившими их проблемами. Его математически и терминологически выверенная идея разом сметала все накопившиеся трудности. И физики-теоретики устремились за ним, восприняв частную теорию относительности как своего рода религию.
За прошедшие десятилетия теоретики квантовой физики довели до «совершенства» математизацию своей науки. В итоге этот раздел физики превратился в гигантский конгломерат формул, разобраться в котором, пожалуй, было уже не под силу и самому создателю теории. Во всяком случае, Эйнштейн, наблюдая за этим «восстанием цифр», довольно резко возражал против увлечения математической «заумью». Но было уже поздно. Все крупнейшие теоретики — от Нильса Бора, Поля Дирака и Эрвина Шредингера до Ричарда Фейнмана и создателей теории «струны» — стали выстраивать причудливые умозрительные миры, пренебрегая реальностью. И Эйнштейн оказался сказочным «учеником чародея», который вызвал духов, но укротить их оказался бессилен.
Может быть, поэтому, когда ему однажды указали на несоответствие его формул фактам, он ответил: «Тем хуже для фактов». Что он мог еще сказать?
ЭЙНШТЕЙН — МОШЕННИК?
И на том наша история вовсе не закончена. Книга немецких физиков, похоже, расшевелила давно тлеющий костер, подлила масла в огонь. С разных сторон посыпались все новые сообщения на ту же тему…
Недавно болгарский физик Стефан Маринов пообещал редакции авторитетного английского научного журнала «Нейчер» устроить самосожжение перед британским посольством в Вене, если не будет опубликована его статья, в которой он критикует теорию Эйнштейна.
Вполне вероятно, что Маринов — просто-напросто псих. Однако его неприятие доктрины Эйнштейна сегодня разделяют немало ученых. Только не у каждого хватает смелости высказать свои взгляды публично. Вот что, например, пишет по этому поводу уже наша печать:
«Доктор наук, ведущий научный сотрудник одного из головных физических институтов России, — пишет в газете «Мегаполис-Экспресс» Анна Ткачева, — попросив не называть его имени, охарактеризовал ситуацию так:
— На базе физики Эйнштейна наши академики и членкоры сделали себе имена и титулы. Вздумай какой-нибудь кандидат в ней усомниться — еретика в порошок сотрут. Теория Эйнштейна превратилась для так называемой официальной науки в священную корову».
Священную корову, разумеется, надо защищать. И вот знаменитый английский физик Стивен Хокинг — калека, прикованный к инвалидному креслу-каталке, тем не менее, на весь мир заявляет, что, когда он слышит о наездах на теорию относительности, его рука сама собой тянется к револьверу.
Правда, эта угроза мало кого испугала. И не только потому, что у парализованного Хокинга ныне работают лишь два пальца на левой руке — так что до револьвера он вряд ли дотянется. Просто, как говорится, ситуация назрела.
И вот уже один из сайтов Интернета имеет примечательное название — «Надувательство в современной физике». Главным объектом нападок в нем стал Эйнштейн, которого нередко впрямую именуют «жуликом». Ученые посмелее и побогаче, как мы уже говорили, выпускают за свой счет монографии с откровениями весьма скандального свойства.
Скажем, итальянский физик Руджеро Сантилли в книге «Как понимают этику американские последователи Эйнштейна» обвинил двух нобелевских лауреатов — Шелдона Глэшоу и Стивена Вейнберга в том, что они организовали настоящий заговор, дабы сорвать проводимые им в Гарварде исследования, потому что результаты не вписывались в теорию относительности.
Том ван Флэндерн, бывший сотрудник обсерватории НАСА, признался, что в ходе космических исследований на практике выяснилось: часы на спутниках работают в том же ритме, что и на Земле. При составлении программ управления от положений Эйнштейна пришлось отказаться, однако от общественности это держалось в строгом секрете.
Партизанская война, которая идет сегодня в физике, грозит опрокинуть самые основы представлений о мире, в котором мы существуем.
Например, то, что причина обязательно должна предшествовать следствию, а прошлое — будущему. Такие выводы следуют из экспериментов даже тех ученых, которые на словах клянутся в своей преданности священной корове.
МАНИПУЛЯЦИИСО СКОРОСТЬЮ СВЕТА
Недавно группа физиков из научно-исследовательского института в Принстоне провела опыт, в котором использовались лазерный луч, камера с охлажденными атомами цезия и суперскоростной хронометр. Его результат взволновал научную общественность: луч прошел через камеру со скоростью, которая в 300 раз превысила скорость света. Это не первый случай, когда скорость света оказывалась в лабораторных условиях превзойдена, однако предыдущий рекорд составлял семь процентов.
Приведенные цифры на далекого от физики и космических скоростей человека сногсшибательного впечатления, возможно, не произведут. Но вот от чего ум действительно заходит за разум, так это от того, какую картину являл собой эксперимент. Ее описывает в журнале «Нейчер» руководитель группы доктор Ли Юнь Ван: передняя часть луча выскочила из атомной ловушки прежде, чем он в нее вообще вошел. То есть для наблюдателей получалось, что луч разогнался раньше, чем у него в принципе была возможность это сделать. Все равно как если бы человека, собравшегося выйти из дому, сначала увидели бы на улице, а уж потом входящим в лифт, чтобы спуститься вниз. Следствие обгоняет причину, прошлое тащится по стопам будущего.
Не кто иной, как сам Эйнштейн, утверждал, что, помимо прочего, скорость света не может быть превышена потому, что это означало бы перемещение из настоящего в прошлое. Доказывается утверждение следующим образом: когда мы смотрим на звезды, то в действительности видим не то, чем они являются сейчас, а некий образ прошлого, который свету пришлось нести до нас тысячелетия. Вот и получается, что, двигаясь быстрее света, мы оказываемся в прошлом.
Правда, и тут сторонники теории относительности пришли на помощь своему кумиру. В частности, на семинаре академика В. Гинзбурга прошло специальное заседание, на котором подробно разбирались сенсационные опыты с преодолением скорости света.
В конце концов, его участники пришли к заключению, что все на самом деле, конечно, не так. Американские физики поставили действительно красивый эксперимент, грамотно использовав свойства специально организованной оптической среды с весьма необычным коэффициентом преломления света. Среда эта, содержавшая атомы цезия, охлажденные чуть ли не до абсолютного нуля, позволила зафиксировать на выходе из установки появление импульса света еще до того, как он вошел туда. То есть получалось, что скорость распространения этого светового импульса (групповая скорость) оказалась выше скорости распространения света в вакууме — теоретически возможного предела.
Однако, разобравшись в сути этого «чуда», и наши и зарубежные исследователи пришли к заключению, что основы современной физики остались все же непоколебимыми — принцип относительности не опровергнут. Ученым из Принстона удалось лишь доказать, что распространением света можно манипулировать способами, которые могли бы удивить самого Эйнштейна.
Вся хитрость состоит в том, что световой импульс в данном случае представляет собой суммарный ансамбль волн различной частоты. Поэтому следует различать разовую скорость отдельной волны-компоненты и так называемую групповую скорость импульса в целом. Когда такой ансамбль попадает в среду, где волны разной частоты преломляются по-разному, с ним могут происходить интересные превращения. В частности, манипулируя отдельными компонентами светового импульса, его световую скорость можно замедлять. Именно такой эксперимент провели в 1999 году гарвардские физики, доведя скорость света всего лишь до 17 м/с. При желании можно и увеличить скорость светового импульса до. казалось бы, сверхсветовых величин. (Хотя на самом деле каждый из компонентов светового пучка не превышает «законные» 300 тыс. км/с.).
Не погружаясь в дебри происходящих при этом процессов — для их понимания необходимы познания в специальных областях физики и математики, — отметим лишь результат.
Оказывается, при некоторых маневрах можно не только сохранить форму исходного импульса света, но и сместить его пик по времени таким образом, чтобы, как говорят сами экспериментаторы, «казалось, пик импульса покидает оптическую ячейку до того, как в нее вошел». Однако, как полагает руководитель работ Л. Ван, это «лишь разновидность логической ошибки». На самом деле оказалось, что полученная в эксперименте групповая скорость светового потока была отрицательна, то есть имела противоположное направление! Отсюда и ощущение, что импульс покинул камеру за одну 62-миллиардную долю секунды до входа в нее.
Далее, хотя проведенные эксперименты по «ускорению» светового импульса действительно весьма интересны, они не имеют отношения к теории относительности и не позволяют создать, скажем, суперскоростные компьютеры, способные передавать и преобразовывать потоки информации со «сверхсветовыми» скоростями. Единственный вывод, который пока сделали физики, — проведенные эксперименты могут стимулировать дискуссию о том, как правильно детектировать появление световых сигналов на входе из оптической ячейки.
Более того, как пояснил собравшимся на семинаре ведущий научный сотрудник ФИАНа профессор В. Быков, теория относительности запрещает не все сверхсветовые движения, а лишь те, в которых проявляются причинно-следственные связи. Например. если положение и скорость того или иного тела являются причиной его появления в другой точке. Такие движения тел, согласно теории относительности, невозможны со сверхсветовой скоростью. А к ним, кстати, относятся все процессы, связанные с переносом информации и энергии.
СТРАННОСТИВ ПРОСТРАНСТВЕ?
Казалось бы, все, инцидент «исчерпан». Однако разгоревшийся костер, похоже, просто так не загасить. Кое-кто вспомнил, что еще в первой половине XX века физик Эрвин Шредингер составил уравнения, в которых математически доказывается симметрия времени. Проще говоря, что оно параллельно течет в обе стороны — как в будущее, так и в прошлое. Хотя уравнений Шредингера (кстати, тоже не являвшегося сторонником эйнштейновской теории относительности) опровергнуть никто не смог, ученые-ортодоксы предпочитают о них лишний раз не вспоминать. Потому как если приложить их, например, к человеческой жизни, то выходит, что мы одновременно, с равной скоростью движемся и к своей смерти, и к своему рождению. Движемся по тому самому замкнутому кругу бытия, о котором, называя его «сансарой» и представляя в виде вертящегося на месте колеса, уже десятки веков говорят индусские и буддийские мудрецы.
Физика, таким образом, плавно перетекает в метафизику и мистику, что чрезвычайно раздражает задающих в современной науке тон материалистов. Тут стоит, пожалуй, вспомнить, что 350 лет назад в мистике был обвинен Исаак Ньютон. Старшие коллеги назвали открытый им закон всемирного тяготения оккультной чушью, не имеющей за собой никаких реальных доказательств.
В общем, сегодня закачались не только общепринятые представления о времени и максимально возможной скорости. С перемещением в пространстве тоже обнаружились странности.
С тем, что элементарные частицы, чьи размеры во много раз меньше атомных, ведут себя наперекор формальной логике, существуя в один момент и здесь и там, двигаясь разом влево и вправо, вверх и вниз, человечество еще готово психологически примириться. Ведь микрочастички все равно не видны. Главное, что не раздваиваются предметы в нашем большом мире. И если перемещаются, то не в нескольких, а в одном-единственном направлении. Законы квантовой механики, занимающейся повадками микрочастиц, — сами по себе, законы макромеханики, изучающей движение более крупных тел, образуемых скопищем этих частичек, — тоже сами по себе. Почему так, никто внятно объяснить не в состоянии, однако это еще одна священная корова физики, в которую предлагается верить. — и точка.
Но вот ученые из государственного университета Нью-Йорка наглядно продемонстрировали, что квантовые законы могут проявляться и в большом мире. В проволочной петле, охлажденной почти до абсолютного нуля, электрический ток пошел одновременно по часовой и против часовой стрелки. Экспериментаторам и раньше удавалось заставить атом и даже молекулу вести себя, как какой-нибудь фотон или мезон, но впервые результат подобных опытов оказался доступен невооруженному взгляду. Из чего следует: между квантовыми законами и законами макромира непроходимой границы не существует. Теоретически допустимо, что живые существа, то есть мы с вами, если наблюдать с какого-то высшего уровня, тоже одновременно пребывают в разных точках пространства или синхронно движутся в разные стороны.