Вадим Протасенко

          "Мы не можем непосредственно, на основе интуиции, определить ни одновременность, ни равенство двух промежутков времени.

          Если мы считаем, что у нас есть такая интуиция, мы впадаем в иллюзию.

          Мы заменяем её некоторыми правилами, которые применяем почти всегда, не отдавая себе в этом отчёта.

          Но какова природа этих правил?

          Нет общего правила; нет правила строгого; есть множество частных правил, применяемых в каждом отдельном случае.

          Эти правила не навязываются нам, и можно было бы позабавиться, придумывая другие. Однако от них нельзя отойти, не усложняя заметно формулировку законов физики, механики, астрономии.

          Следовательно, мы выбираем эти правила не потому, что они верны, а потому, что они наиболее удобны, и мы можем их резюмировать следующим образом:

          "Одновременность двух событий или порядок их следования, равенство двух длительностей должны определяться таким образом, чтобы формулировка законов природы была бы настолько простой, насколько это возможно. Другими словами, все эти правила, все эти определения являются лишь плодом неосознанного соглашения"

          (Анри Пуанкаре "Измерение времени" 1898 г. Избранные труды. Москва, "Наука", 1974 г. т. 3. стр. 428).

          Слова, приведённые мной в эпиграфе, были написаны Пуанкаре ещё в 1898 году, тогда Пуанкаре вряд ли подозревал, что примерно через семь лет несколько физиков, включая самого Пуанкаре, "позабавятся" и придумают другие правила измерения времени, тем самым заметно изменив формулировки законов природы. Но физики пойдут на изменение правил измерения времени, конечно, не ради забавы, а лишь для того, чтобы, как и утверждал Пуанкаре, сделать формулировку законов природы настолько простыми, насколько это возможно. И я вовсе не уверен в том, что конвенционный характер принципов теории относительности в полной мере осознавался всеми создателями данной теории, а не только одним Пуанкаре. И уж совершенно точно то, что принципы теории относительности для многих и по сей день остаются плодом, как и писал Пуанкаре, НЕОСОЗНАННОГО соглашения.

          Вообще, слова Пуанкаре о конвенционном характере законов природы редко кто понимает адекватно. В особенности тяжело даётся это понимание мыслителям, относящим себя к материалистам и в штыки воспринимающим любой намёк на возможность зависимости законов природы от выбора человека. Последнее зачастую воспринимается материалистами непременно как отрицание объективного характера природы, как потакание субъективизму. Вот, например, что написал о позиции Пуанкаре В.И.Ленин:

"...суть дела "оригинальной" теории Пуанкаре сводится к отрицанию (хотя он далеко не последователен) объективной реальности и объективной закономерности природы" (В.И.Ленин, "Материализм и эмпириокритицизм", 1909 г.).

          Конечно же, конвенционализм Пуанкаре не отрицает объективную реальность и объективный характер природных закономерностей, но чтобы понять это, нужно глубоко разбираться в положение дел в физической науке и в соответствующих аргументах самого Пуанкаре. К слову, работа Ленина "Материализм и эмпириокритицизм" является ярким свидетельством того, что нельзя одновременно готовить революцию и всерьёз размышлять над устройством мироздания. Для одного нужна решительность и отсутствие сомнений в собственной правоте, для другого же нужна вдумчивость, гибкость ума и, главное, критичность (в том числе и самокритичность) мышления. Первого в работе Ленина с избытком, а вот второго явно недостает.

          Но вернусь к конвенционализму. Понять суть позиции Пуанкаре будет полезно в первую очередь именно материалистам, ибо между материализмом и конвенционализмом Пуанкаре нет и не может быть никакого антагонизма, но вот сам материализм без осознания роли конвенции в исследовании объективных закономерностей природы — ущербен. Да, допускаю, что не со всем в позиции Пуанкаре можно безоговорочно соглашаться, да, допускаю, что, как и любой человек, Пуанкаре мог в чём-то ошибаться, но в чём я абсолютно убежден, так это в том, что ядро позиции Пуанкаре абсолютно здравое и заслуживает самого пристального внимания и осмысления как физиками, так и философами.

          При безусловном признании объективного характера мира, окружающего человека (того, что мы образно величаем Природой), следует осознать, что "Законы Природы" — это не нормативные акты, которые вынуждено соблюдать всё сущее, и это не некая скрытая движущая сила, которой всё сущее вынуждено подчиняться, а суть лишь сформулированные человеком утверждения о некоторых "повторяемостях", выявленных человеком в процессе исследования природных явлений. Посему форма выражения обнаруженных человеком "повторяемостей" не может не зависеть от метода их, повторяемостей, выявления. Причём под методом я имею в виду не методики постановки эксперимента и обработки его результатов, а нечто более фундаментальное.

          Как я уже показал в заметке, посвящённой понятию времени, закономерное в явлениях природы познаётся человеком путём сопоставления одних процессов с другими процессами, но в формулировках обнаруженных закономерностей человек уходит от сравнения процессов и вводит в обращение понятие времени, в результате получая не закономерности протекания одних процессов по отношению к другим процессам (что в реальности человек только и может фиксировать), а закономерности протекания процессов по отношению к такой абстракции, как время. И уже затем, зная закономерности протекания разных процессов "во времени", человек получает возможность сопоставлять друг с другом различные процессы.

          Как при сопоставлении тел в пространстве человек вводит посредника в виде длины тела и универсального эталона длины, так и при сопоставлении течения различных процессов человек вводит понятие длительности процесса и, соответственно, эталона длительности. Как не существует в мире длины самой по себе без всякой связи с телами, так не существует и времени, "текущего само по себе". Это только кажется, что при исследовании природы человека интересуют закономерности протекания природных явлений во времени, на самом деле конечной практической целью человека является установление закономерности протекания одних явлений по отношению к другим явлениям, время же есть не природный феномен, а лишь мыслимая человеком категория, посредник между разными явлениями, вводимый в обращение самим человеком лишь для удобства формулирования природных закономерностей.

          Из изложенного следует, что сами закономерности протекания природных явлений "во времени", выявляемые человеком, не могут не зависеть от того, как человек определяет понятие времени, ибо в этом своём определении человек абсолютно волен. Определение понятия времени не может быть истинным или не истинным, такая категория к данному понятию вообще не применима, ибо время не есть природный феномен. То или иное определение понятия времени может быть лишь более или менее удобным и является всего лишь соглашением между людьми, соглашением о методе сопоставления процессов друг с другом. Так незаметно для самого человека конвенция об измерении времени вкрадывается даже в формулировки ньютоновской механики — именно об этом и толкует Пуанкаре в своей статье "Измерение времени" 1898 года, и здесь я не буду повторять или разъяснять аргументы Пуанкаре: желающие сами могут с ними ознакомиться ¹ , я лишь покажу роль конвенции об измерении времени в формулировке специального принципа относительности.

          Как мне кажется, на примере принципа относительности осознать конвенционный характер понятия времени и вообще роль конвенции в формулировках законов природы будет даже легче, чем в случае с принципами механики Ньютона, ибо чем проще, чем фундаментальнее представления (как это имеет место в случае с законами Ньютона), тем труднее их пересмотреть.

          У разных авторов и даже у одного и того же автора существует несколько чуть отличающихся друг от друга формулировок принципа относительности, между которыми, на первый взгляд, нет принципиальных отличий.

          Вот как Анри Пуанкаре задолго до Эйнштейна сформулировал принцип относительности:

          "Опыт дал множество фактов, которые допускают следующее обобщение: невозможно обнаружить абсолютное движение материи, или, точнее, относительное движение весомой материи и эфира. Всё, что можно сделать, — это выявить движение весомой материи относительно весомой материи" (А.Пуанкаре. К теории Лармора. 1895 г. Цитируется по А.А.Логунов "К работам Анри Пуанкаре о динамике электрона" Москва 1984 г. стр. 11).

          А вот более поздняя формулировка принципа относительности, сделанная Пуанкаре:

          "Все наблюдаемые ими (наблюдателями, движущимися вместе с некоторой системой отсчёта — В.П.) явления будут происходить совершенно одинаково, — находится ли вся система в покое или вся же в постоянном движении. В этом состоит принцип относительности..." (Анри Пуанкаре, "Новая Механика", Москва, Торг. Дом "Мысль", 1913 г., стр. 49)

          Суть принципа относительности в изложении Пуанкаре заключена в том, что все явления в системах отсчёта, движущихся равномерно относительно эфира (а Пуанкаре никогда не отказывался от этого понятия), воспринимаются наблюдателями, движущимися вместе с системой отсчёта, точно так же, как в случае, если бы система отсчёта покоилась относительно эфира.

          А вот очень близкая формулировка принципа относительности, сделанная Альбертом Эйнштейном:

          "Представим себе опять равномерно движущийся по прямолинейному пути вагон. Пусть его окна не пропускают воздух и свет; рельсы и колеса пусть будут абсолютно гладкими. Пусть в вагоне находится физик, вооружённый всеми мыслимыми приборами. Тогда мы знаем, что все опыты, проделанные физиком, проходят точно так, как если бы вагон покоился или двигался с другой скоростью. Это и есть в сущности то утверждение, которое физики называют "принципом относительности"" (Альберт Эйнштейн "О принципе относительности" 1914 г. Собрание научных трудов, т. 1, Изд. "Наука" Москва 1965 г. стр. 396).

          Эйнштейн, как известно, не использовал в построении своей теории понятие эфира, потому покой и движение системы отсчёта в формулировках Эйнштейна следует понимать как покой или движение по отношению к совокупности тел, внешних рассматриваемой системе. Но, несмотря на это отличие от позиции Пуанкаре, суть сформулированного Эйнштейном таким образом принципа мало чем отличается от сути принципа относительности в формулировке Пуанкаре, — результаты опытов, проводимых наблюдателем, внутри некоторой замкнутой системы не зависят от скорости движения данной системы по отношению к внешнему системе миру, если, конечно, движение это не ускорено.

          Разглядеть в приведённых выше формулировках принципа относительности какую-либо конвенцию, принятую между людьми, крайне затруднительно. Точнее будет утверждать, принцип относительности, изложенный в такой форме, конвенцией не является вовсе, а заключает в себе наблюдение о мире, похоже (до конца не уверен), не зависящее от каких-либо предпосылок, сделанных человеком.

          Но существует и иная общепринятая формулировка принципа относительности, та, на которую, собственно, и опирается формализм СТО Эйнштейна:

          "Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, эти изменения состояния относятся" (Альберт Эйнштейн "К электродинамике движущихся тел" 1905 г. Собрание научных трудов, т. 1, Изд. "Наука" Москва 1965 г. стр. 10).

          Или вот принцип относительности в моей любимой формулировке про "законы природы":

          "Законы природы не зависят от состояния движения системы отсчёта, по крайней мере, если она не ускорена" (Альберт Эйнштейн "О принципе относительности и его следствиях" 1907 г. Собрание научных трудов, т. 1, Изд. "Наука" Москва 1965 г. стр. 69).

          Похожая формулировка про "законы" есть и у Пуанкаре, причём сформулировал принцип относительности в таком виде Пуанкаре за год до Эйнштейна, в докладе 1904 года:

"...законы физических явлений должны быть одинаковыми для неподвижного наблюдателя и наблюдателя, совершающего равномерное поступательное движение, так что мы не имеем и не можем иметь никакого способа определения, находимся ли мы в подобном движении или нет" (А.Пуанкаре "Настоящее и будущее математической физики" 1904 год. Избранные труды М. Наука 1974. стр. 561-562)

          На первый взгляд кажется, что в данных словах Пуанкаре и Эйнштейна заключен абсолютно тот же смысл, что и в приведённых мной выше формулировках принципа относительности, сделанных ими же, но это не совсем так. И причина тому — употребление таких слов, как "Законы Природы".

          Как я уже неоднократно повторял, законы природы суть некоторые утверждения об обнаруженных в окружающем человека мире повторяемостях. Законы физики как частный случай законов природы, как правило, сформулированы на особом формальном языке, неотъемлемой частью которого является понятие координатной системы и понятие функции. Законы движения вещества и излучения как частный случай законов физики основаны на понятии пространственно-временной координатной системы, называемой также системой отсчёта, а сам закон движения представляет собой зависимость от времени (функцию) положения изучаемого физического тела по отношению к пространственной системе отсчёта.

          Наиболее распространена в физике декартова система координат. Формируется данная координатная система посредством тела отсчёта (чаще всего в качестве него используется планета Земля) и твёрдого тела, используемого в качестве эталона длины. На теле отсчёта отмечается некоторая точка отсчёта, через которую проводятся три виртуальные взаимно перпендикулярные координатные оси. Для однозначного определения положения некоего тела (или определённого события) по отношению к такой координатной системе (а на деле — по отношению к телу отсчёта) требуется, прикладывая эталон длины вдоль виртуальных координатных осей, измерить расстояния от точки отсчёта до точек, в которых координатные оси пересекает перпендикуляр к осям, опущенный от тела, положение которого фиксируется. Полученные таким образом три числа называют координатами тела в пространстве, причём правильнее говорить не просто о некоем абстрактном пространстве, а, используя терминологию Эйнштейна (см. "Пристонские лекции"), о "пространстве отсчёта", неразрывно связанном с телом отсчёта. Координаты тела имеют смысл только в отношении конкретного тела отсчёта, потому, говоря о точке в пространстве, имеющей такие-то координаты, мы тем самым имеем в виду некую точку, определённую по отношению к телу отсчёта, то есть точку в "пространстве отсчёта".

          Для удобства фиксирования местоположения изучаемого тела декартову систему координат можно представить себе в виде пространственной координатной решетки, "прутья" которой жёстко связаны с телом отсчёта, параллельны координатным осям и расположены через определённые расстояния друг относительно друга. Тогда положению некоего тела в пространстве отсчёта можно сопоставить пересечение трёх 'прутьев' пространственной решётки.

          Для изучения закономерностей движения некоего объекта относительно пространственной системы отсчёта фиксирования одного только положения объекта совершенно недостаточно, тут необходимо фиксировать ещё и "моменты времени", в которые изучаемый объект находился в тех или иных точках пространства отсчёта. Для точного и без каких-либо посредников фиксирования моментов времени необходимо в каждой точке пространства отсчёта, в которой происходит событие, момент свершения которого фиксируется, установить часы. Таким образом, пространственно-временную систему отсчёта можно представить себе в виде некоторой пространственной решётки, жёстко связанной с телом отсчёта, в местах пересечения "прутьев" которой расположены часы. На рисунке 1 изображён пример такой системы отсчёта для случая двумерного пространства (плоскости).

          Но для фиксирования закономерностей движения объектов относительно такой системы отсчёта одной лишь установки часов во все узлы пространственной решетки совершенно недостаточно. Создать систему "физического времени" нельзя без установления некоторой системы связей между показаниями часов в разных точках пространства отсчёта. Если показания часов будут абсолютно случайны, то никакой закономерности в движении изучаемого тела относительно такой системы отсчёта установить не удастся. Для фиксирования закономерностей в движении тел показания часов нужно установить так, чтобы они были связаны друг с другом по какой-то системе, только в этом случае между прохождением телом определённых точек пространства отсчёта и показаниями часов в этих точках будет прослеживаться какая-то закономерность. Процедура установления показаний часов в одной точке пространства отсчёта в определённое соответствии с показаниями часов в другой точке пространства отсчёта называется процедурой синхронизации часов. Именно в процедуре синхронизации часов и скрывается конвенция, зачастую не замечаемая исследователями. Именно от того, по какому принципу устанавливаются показания часов, разобщённых в пространстве, и зависит форма закономерностей, фиксируемых человеком. Вот тут-то и лежит корень расхождений классических представлений о времени и временем теории относительности. Эти представления в корне различны не потому, что наш Мир загадочен и парадоксален настолько, что описание его посредством классических представлений о времени (посредством "абсолютного" времени) невозможно, а потому, что время СТО и классическое "абсолютное" время измеряются с помощью часов, синхронизированных по разным принципам. Особый принцип синхронизации часов даёт и особый результат измерений, выполненных с помощью синхронизированных особым образом часов, и, как следствие, особые формы закономерностей протекания природных явлений.

          Посмотрим же, как должны быть синхронизированы часы в "движущихся" системах отсчёта в соответствии с классическими представлениями о времени, и как синхронизируются часы в СТО.

          Прежде всего представим себе систему отсчёта, покоящуюся в эфире, или если Вы, читатель, считаете, что сама предпосылка насчёт существовании эфира и связанной с ним системы отсчёта есть всего лишь ни на чём не основанное предположение, то поступим так, как это делал Эйнштейн — забудем об эфире и условимся, что существует хотя бы одна система отсчёта, в которой скорость света не зависит от направления, и такую систему отсчёта назовём "покоящейся".

          Тут следует сразу заметить, что само утверждение о независимости скорости света от направления в какой-либо системе отсчёта (даже в системе отсчёта, связанной с эфиром) может быть только конвенцией, ибо измерить на опыте скорость распространения в одном направлении самого быстрого из возможных сигналов невозможно, а полагать для самого быстрого из возможных сигналов скорость распространения зависимой от направления — бессмысленно, поскольку анизотропия такого рода не может быть зафиксирована в принципе (если для кого-то данный факт не очевиден, то в будущем я намерен разъяснить этот вопрос в отдельной заметке).

          Представим себе теперь вторую систему отсчёта, движущуюся относительно "покоящейся" со скоростью, допустим, в два раза меньшей, чем скорость света в "покоящейся" системе.

          Смотрим на рисунок 2, на нём "покоящаяся" система отсчёта (её пространственная решётка) изображена чёрным цветом, а "движущаяся" система отсчёта изображена синим цветом.

          Пусть изначально начала координат (точка 0) и координатные оси (жирные линии) обеих систем отсчёта совпадают (чтобы на рисунке координатные оси не сливались друг с другом, я их немного сместил друг относительно друга, но подразумевается, что они совпадают). "Прутья" пространственной решётки "покоящейся" системы расположены через единицу длины друг от друга, и расстояние каждого "прута" от точки отсчёта отмечено снизу цифрами чёрного цвета.

          Пусть "прутья" пространственной решётки "движущейся" системы отсчёта в начальный момент времени расположены ровно посередине между прутьями покоящейся решетки. Расстояние от точки отсчёта до каждого "прута" отмечены вверху рисунка синими цифрами. Возможно, не всем будет понятно, откуда взялись именно такие нецелые числа, но тут следует вспомнить, что согласно теории относительности при движении в эфире (для противников эфира — при движении одной системы отсчёта относительно другой) длина тел сокращается, поэтому если синий "прут" расположен в "покоящейся" системе, например, на расстоянии 0,5 единицы длины от точки начала отсчёта, то расстояние между этими точками, измеренное сокращённой мерой, мерой, движущейся вместе с движущейся системой отсчёта, будет равным как раз 0,58 единиц длины. То есть твёрдое тело длиной 0,58 единиц длины при движении со скоростью, равной половине скорости света, сократится в длине относительно покоящейся системы отсчёта как раз до 0,5 единиц длины.

          Пусть в узлах пространственной решетки размещены часы, изначально никак не синхронизированные (на рисунке это обозначено отсутствием показаний на часах).

          Пусть в тот момент, когда начала координат обеих систем совпадут, в начале координат вспыхнет источник светового излучения (оранжевого цвета), распространение которого будет использовано для синхронизации часов. Пусть также в тот момент, когда вспыхнул синхронизирующий источник, показания часов, расположённых в начале координат, обнулятся.

          На нижней картинке рисунка 2 изображён момент, в который свет, распространяющийся в эфире (для противников эфира — равномерно распространяющийся в системе отсчёта, принятой за покоящуюся) достигает "покоящихся" часов, расположенных на расстоянии одной единицы длины слева и справа от начала координат "покоящейся" системы отсчёта. К этому моменту в указанные точки поступят соответствующие часы "движущейся" системы отсчёта, расположенные на расстоянии минус 1,73 единиц длины и 0,58 единиц длины от начала координат "движущейся" системы отсчёта.

          И вот теперь, внимание, самый важный для понимания СТО момент. При классическом подходе к измерению времени и на часы "покоящейся" системы отсчёта, и на часы "движущейся" системы отсчёта, находящиеся одновременно в непосредственной близости друг от друга, следовало бы установить одинаковые показания (в примере, приведённом на рисунке 2, на все четверо часов следовало бы установить показания, равные единице). Но в том-то всё и дело, что, по соглашению о синхронизации часов, принятому в СТО, на часы "покоящейся" системы отсчёта устанавливаются одни показания (равные единице), а на часы "движущейся" системы отсчёта устанавливаются совершенно иные показания (1,73 и 0,58). В результате таких действий человека скорость света (скорость одного и того же фотона) в "движущейся" системе отсчёта, измеренная часами этой системы отсчёта (точнее будет выразиться: синхронизированными ДЛЯ этой системы отсчёта) численно получается той же самой, что и скорость света (скорость того же самого фотона), измеренная часами, синхронизированными ДЛЯ "покоящейся" системы отсчёта.

          Ещё раз обращаю внимание на то, что скорость света в движущихся друг относительно друга системах отсчёта получается одинаковой только при её измерении в разных системах отсчёта по-разному синхронизированными часами, и что это не часы синхронизируют в разных системах отсчёта таким образом потому, что скорость света во всех системах отсчёта постоянна, а скорость света во всех системах отсчёта постоянна потому, что так синхронизируют часы. Синхронизация часов и измерение скорости — это взаимозависимые вещи, нельзя измерить скорость, не синхронизировав часы, но нельзя и синхронизировать часы, не сделав никаких не подлежащих доказательству опытом предположений о распространении синхронизирующего сигнала. Впрочем, об этом я уже писал в шестой своей "Заметке", когда объяснял, что постоянство скорости света в любой инерциальной системе отсчёта есть не "природный парадокс", а результат конвенции о синхронизации часов, принятой между людьми. Сейчас же я хочу рассмотреть ещё одно важное, но оставленное мной ранее без внимания следствие соглашения о синхронизации часов.

          Из факта принятия данного соглашения следует то, что в СТО все законы природы в "движущейся" системе отсчёта фиксируются с помощью часов, синхронизированных не так, как это было принято в классической физике. И именно закономерности, зафиксированные с помощью так и только так синхронизированных часов и оказываются в "движущейся" системе отсчёта точно такими же по форме, как и закономерности, зафиксированные в "покоящейся" системе отсчёта. Стоит только отступить от правила синхронизации часов, принятого в СТО — например, вернуться к классическому методу измерения времени — как закономерности, зафиксированные в "движущейся" системе отсчёта окажутся совершенно отличными от закономерностей, зафиксированных в "покоящейся" системе отсчёта.

          Например, в число закономерностей "движущейся" системы отсчёта в качестве параметра войдёт скорость движения системы отсчёта относительно "покоящейся" системы отсчёта (относительно эфира — для сторонников такового). В частности, если для целей фиксирования закономерностей в "движущихся" системах отсчёта использовать часы, синхронизированные по классическим принципам, то законы электродинамики Максвелла в движущейся системе отсчёта перестанут выполняться; при классическом определении понятия времени закономерности электромагнитных явлений в "движущейся" системе отсчёта будут иметь совершенно иную форму, нежели закономерности этих же явлений в "покоящейся" системе отсчета. При этом в закономерности электромагнитных явлений в "движущейся" системе отсчёта войдёт скорость движения системы отсчёта относительно "покоящейся" системы отсчёта (скорость относительно эфира). То есть при каком-либо ином подходе к синхронизации часов, помимо принятого в СТО, принцип относительности (в формулировке о форме законов природы) перестанет выполняться. Поясню это на конкретном примере.

          Попробуем синхронизировать часы в движущейся системе отсчёта так, как это было принято в классической физике. Для этого в приведённом мной примере на часы обеих систем по поступлении к ним светового сигнала следовало бы установить показания, равные единице (см. рис. 3).

          Тогда скорость света в "движущейся" системе, измеренная часами, синхронизированными таким способом, окажется, как это ей и положено в соответствии с классическими представлениями, зависимой от направления движения системы отсчёта относительно "покоящейся" системы отсчёта. Так, в "движущейся" системе отсчёта скорость света слева направо (то есть в направлении движения системы отсчёта) окажется равной 0,58/1 = 0,58 единиц длины в единицу времени, а скорость света справа налево (навстречу движению системы отсчёта) будет равна 1,73/1 = 1,73 единицы длины в единицу времени. То есть, как это и положено в классической физике, скорость света относительно движущейся системы отсчёта будет выше при движении света навстречу движению системы отсчёта и ниже при движении света вслед за системой отсчёта. Однако расхождения с классическими представлениями и при такой синхронизации часов будут иметь место. Поскольку скорость "движущейся" системы отсчёта относительно "покоящейся" системы отсчёта равна 0,5 единиц длины в единицу времени, а скорость света в "покоящейся" системе отсчёта равна единице длины в единицу времени, то согласно "классическим" представлениям скорость света в движущейся системе отсчёта должна была бы получиться равной 0,5 единиц длины в единицу времени при удалении системы отсчёта от света и 1,5 единиц длины в единицу времени при движении навстречу свету. Но причина расхождений между ожиданиями в соответствии с классическими представлениями и результатов, показываемых моделью, изображённой на рисунке 3, заключена не в процедуре измерения времени, а в процедуре измерения длин. Точнее, причина заключена в сокращении длин движущихся тел. Расстояния между источником и точкой приёма сигнала, измеренные в покоящейся и движущейся системах отсчёта, окажутся разными по величине (по причине сокращения в длине движущейся меры), отсюда и расхождения в измеренной длине пути, пройденного светом относительно системы отсчёта и, как следствие, расхождение в величине полученной скорости. Но это будет не единственным расхождением модели с классическими представлениями.

          Напоминаю, что часы, движущиеся в эфире (просто движущиеся часы — для не любителей эфира), замедляют свой темп, а потому измерение "абсолютного" времени такими часами всё же было бы невозможным. Если бы мы твёрдо решили оперировать в физике исключительно понятием "абсолютного" времени, то дабы движущиеся часы показывали это самое "абсолютное" время, нам пришлось бы вносить в их ход поправки, зависящие от скорости движения часов относительно "покоящейся" системы отсчёта, то есть системы отсчёта, полагаемой за "абсолютную", чтобы привести показания часов к абсолютным (в примере, изображённом на рисунке 3, ход часов в начале отсчёта "движущейся" системы следовало бы скорректировать относительно их естественного хода так, чтобы в момент, изображённый на нижней картинке, часы показывали бы не 0,86, а ровно единицу, как и "покоящиеся" часы). Всё это крайне сложно в реализации, но чисто теоретически мы можем себе представить такой подход к фиксированию природных закономерностей.

          Итак, при очень большом желании мы можем, как того требуют апологеты классических представлений, вернуться к описанию Мира с помощью "абсолютного" времени, времени, о котором писал Ньютон, времени "текущем само по себе вне всякой связи с внешними предметами", — наш Мир вполне поддаётся описанию в таких классических категориях. Но вот вопрос: нужно ли это нам? Мало того, что система отсчёта, связанная с эфиром, ПРИНЦИПИАЛЬНО не наблюдаема на опыте (что следует как из опыта, так и из ряда теоретических соображений, к изложению которых я пока так и не подступился), то есть абсолютную систему отсчёта нам пришлось бы не отыскивать, а назначать своим волевым решением, так ещё и, при таком подходе, на движущейся Земле мы вынуждены были бы измерять время феноменально сложным образом, во-первых, синхронизируя часы с учётом движения Земли относительно некой абсолютной системы отсчёта, во-вторых, внося в ход часов поправки, связанные с изменением хода часов на движущейся Земле относительно течения "абсолютного времени". В довершение ко всему, природные закономерности, зафиксированные с помощью системы такого времени, имели бы ужасно сложную форму, так как содержали бы в себе в качестве параметров скорость движения Земли относительно "абсолютной" системы отсчёта. При этом следовало бы учитывать ещё и то, что скорость движения Земли относительно "абсолютной" системы отсчёта зависит как от времени года (годовое вращение Земли вокруг Солнца), так и от времени суток (суточное вращение Земли вокруг своей оси), про вращение Солнечной системы вокруг Млечного пути я вообще лучше умолчу. Расчёт природных явлений, протекающих на движущейся Земле, при использовании понятия абсолютного времени превратился бы в непреодолимый кошмар. Но, слава богу (или святой троице? То есть Лоренцу-Пуанкаре-Эйнштейну), физики не пошли по такому пути. Причиной тому явилось отчасти то, что изначально, полагая, что время носит абсолютный характер, и фиксируя природные закономерности на движущейся Земле, естествоиспытатели, тем не менее, даже не задумывались о необходимости при измерении времени учитывать факт движения Земли в "абсолютном пространстве" (хотя бы для синхронизации часов), и неосознанно принимали за абсолютную систему отсчёта саму Землю. Такой подход был вполне оправдан при изучении закономерностей тех явлений, исследованием которых естествоиспытатели занимались на раннем этапе развития науки, ибо поправки на движение Земли относительно "абсолютного пространства" были бы столь мизерны, что ни один из существовавших тогда приборов не смог бы зафиксировать столь малую разницу. Но затем, когда учёные приступили к изучению таких явлений, при изучении которых учёт движения Земли относительно "абсолютного пространства" стал бы необходимым, сами представления о времени были изменены так, что учитывать скорость движения Земли относительно абсолютной системы отсчёта стало ненужным. У физиков XX века хватило ума (или смелости?) определить понятие времени так, чтобы сами законы природы и методы их фиксирования упростились до минимума. Оказалось, что стоит в любой "движущейся" системе отсчёта синхронизировать часы так, будто бы это "покоящаяся" система отсчёта (так, как будто система отсчёта покоится относительно эфира, так, будто бы скорость света в этой системе не зависит от направления), — и природные закономерности, фиксируемые с помощью таких часов, приобрели в любой инерциальной системе отсчёта одну и ту же форму, то есть при таком подходе к синхронизации часов стал выполняться принцип относительности.

          Метод СТО позволил синхронизировать часы без оглядки на скорость движения системы отсчёта относительно некоей "абсолютной" системы отсчёта, а понятие абсолютного движения и абсолютной скорости было исключено из теории, в которой осталось место лишь относительному движению и относительным скоростям, скоростям движения одного тела относительно другого, скоростям движения одной системы отсчёта относительно другой.

          Наш Мир оказался таким, что наиболее простую форму фиксируемые человеком закономерности приобретают при методе измерения времени, принятом в СТО. Но при применении этого метода такие понятия, как одновременность и временнАя длительность процесса, оказывается зависимым от выбора системы отсчёта. Вопреки почти всеобщему заблуждению, бытующему сейчас даже в среде специалистов, мы вполне можем вернуться к понятию "абсолютной" одновременности и "абсолютного" времени, однако сделать это можно будет только ценой невероятного усложнения законов природы и самих методов их фиксирования. Таким образом получается, что критерий, по которому физики (многие неосознанно) выбрали метод измерения времени, принятый в СТО — это УДОБСТВО, что и утверждал Пуанкаре ещё до создания теории относительности.

          Но не следует полагать, что, беря на вооружение теорию относительности, мы грешим истинностью теории ради её удобства. Нет и ещё раз нет! Ибо в Мире нет никакого "истинного" времени, а есть лишь сущее. Мы наблюдаем изменение сущего и лишь пытаемся, следуя определённому методу, сопоставить друг с другом процессы изменения различных единиц сущего. Сам же метод сопоставления не навязывается нам никем и ничем, в том числе и самой Природой. Этот метод выбирается нами самостоятельно, и СТО есть наиболее удобный метод сопоставления процессов изменения сущего, метод, при котором закономерности изменения сущего приобретают наиболее простую форму.

          Но если принцип относительности есть всего лишь конвенция, то как же Эйнштейну удалось логически вывести из конвенции какие-либо следствия в отношении природных феноменов? В частности, как из конвенции можно было получить выводы о сокращении длин движущихся тел и выводы о замедлении хода движущихся часов?

          Дело в том, что принцип относительности не является конвенцией в чистом виде, он лишь содержит в себе её элементы. Конвенционный характер принципа относительности проявляется в том, что человек может определить понятие времени так, что принцип относительности перестанет выполняться, но вот то, что человек может дать такое определение времени, при котором принцип относительности выполняется — это как раз и есть объективное, то есть независимое от воли человека свойство Природы. Будь наш Мир устроен как-то иначе, то бишь если бы ход движущихся относительно эфира часов не замедлялся, а движущиеся относительно эфира тела не сокращались в длине ² , то человек не смог бы дать понятию времени такое определение, при котором законы природы имели бы одинаковую форму в любой равномерно движущейся системе отсчёта.

          Из изложенного следует, что если мы захотим полностью исключить элемент конвенции из принципа относительности, то данный принцип следует формулировать не так, как формулировал его Эйнштейн, а в нижеследующем виде:

          "Понятие времени можно определить так, что формулировки законов природы будут иметь одну и ту же форму во всех инерциальных системах отсчёта."

          22.10.2006 г.

          В сборнике работ Анри Пуанкаре "О науке" (Москва, "Наука", 2-е издание, 1990 год (1-е издание 1983 год) я обнаружил статью М.И.Панова, А.А.Тяпкина и А.С.Шибанова "Анри Пуанкаре и наука начала XX века" (статья, судя по всему, написана в 1983 году). Авторы этой статьи люди, похоже, весьма авторитетные, во всяком случае А.А.Тяпкин был доктором физико-математических наук, профессором, заведующим кафедрой физики элементарных частиц физического факультета МГУ. Так вот выяснилось, что авторы прекрасно понимали всё то, что я тут на форуме пытался доказать своими "Заметками", а именно то, что теория относительности полностью совместима с теорией эфира. Более того, они понимали то, что эфирная теория Лоренца-Пуанкаре и СТО Эйнштейна — это вообще одна и та же теория. Приведу цитату:

          "Трудно понять, что же заставило выдающегося голландского физика (речь идёт о Лоренце — В.П.) согласиться с явно необоснованной версией о возникновении будто бы двух различных физических теорий: квазиклассической теории, завершённой Лоренцем в 1904 году, и совершенно новой релятивистской теории пространства и времени, созданной Эйнштейном в 1905 году. Ведь учёный, обладающий столь проницательным умом и огромным опытом работы в теоретической физике, не мог не понимать, что такая постановка вопроса может быть оправдана только в том случае, если эти теории приводят к какому-либо доступному для опытной проверки различию, а без этого непременного условия речь может идти лишь о расхождениях в интерпретации соотношений и трактовке положений одной и той же физической теории. Новой теорией в физике всегда считалось такое построение, которое предсказывает ранее неизвестные проверяемые на опыте соотношения. Между тем статья Эйнштейна так же, как и работа Пуанкаре (если не говорить о содержащейся в ней первом варианте релятивистской теории тяготения), развивала строго удовлетворявшую принципу относительности теорию, все проверяемые на опыте соотношения которой уже были получены в трудах Лоренца и Лармора. В ряде публикаций авторитетных учёных того времени, например, Кауфмана, Лауэ и Эренфеста, подчёркивалось, что принципиально невозможен эксперимент, различающий теоретические построения Лоренца и Эйнштейна" (стр. 715-716).

          Подчёркиваю: теория Лоренца — это теория неподвижного эфира. Итак, я убеждаюсь, что вовсе не одинок в своём заключении: "Эфир и относительность — близнецы-братья". Это радует.

          Но самое интересное следует дальше. Написав приложение к шестой заметке, в котором я раскрыл конвенциональный характер принципа относительности и показал принципиальную возможность описания мира (при желании) в категориях абсолютного времени и абсолютного пространства, я полагал, что эта моя идея уж точно не посещала головы последних поколений физиков. Я даже полагал, что сам Пуанкаре не вполне осознавал эту сторону принципа относительности (ибо я не встречал у него такой постановки вопроса). Но из статьи Тяпкина и соавторов я узнал, что в конце жизни Пуанкаре написал статью "Пространство и время" (я её ещё не читал, но она, похоже, включена в книгу "О науке" где-то в разделе "Последние мысли") в которой, со слов авторов, Пуанкаре прямо заявил, что вопрос использования преобразований Лоренца и преобразований Галилея — это лишь вопрос соглашения, что преобразования Галилея (а следовательно, и понятие абсолютного времени и абсолютного пространства — В.П.) по-прежнему могут использоваться для описания нашего Мира. Авторы написали, что в те времена эти слова Пуанкаре никто не понял, и посчитали их заблуждением Пуанкаре и отступлением от принципа относительности. Далее приведу цитату из статьи Тяпкина с соавторами:

          "Много позднее, уже во второй половине XX века стало очевидным (интересно узнать: кому, кроме авторов этих строк? — В.П.), что отвергавшееся утверждение Пуанкаре никакой фактической ошибки не содержит. Непонимание простого смысла его слов было результатом ограниченного толкования теории относительности. Во всём смогли разобраться уже после того, как обратили внимание на его раннюю работу "Измерение времени". Именно условность одновременности, связанная с невозможностью измерить скорость света в одном направлении, позволяет одинаково строго описывать физические явления и на основе преобразований Галилея, и на основе преобразований Лоренца. Нужно лишь для каждого способа описания выбрать своё определение одновременности ³ . Анри Пуанкаре был абсолютно прав, когда утверждал, что никакой физический опыт не может подтвердить истинность одних преобразований и отвергнуть другие как недопустимые. Но он остался одиноким в своих взглядах. Хотя вопросы науки и не решаются большинством, в тех случаях, когда возникают разногласия в понимании научных теорий, сложившиеся умонастроение большинства может долгие годы сохранять господствующее положение. В течение нескольких десятилетий научная общественность не принимала точку зрения французского учёного, изложенную в статье "Пространство и время", считая её ошибочной. Ничего не изменилось бы, если вместо публикации этой статьи Пуанкаре изложил бы своё мнение в виде послания, адресованного грядущим поколениям физиков, как это сделал когда-то Майкл Фарадей. Впрочем, статья Пуанкаре как раз и сыграла роль такого письма в будущее, поскольку изложенные в ней идеи не были восприняты на протяжении полувека. Это весьма красноречиво характеризует глубину мышления её автора. Истоки непонимания взглядов Пуанкаре кроются в забвении его ранней работы "Измерение времени", в которой он вскрыл условный характер одновременности. Это центральное понятие было введено в теорию относительности Эйнштейном без тех разъяснений его конвенциональной сущности, которые были даны французским учёным. В результате стало возможным такое ошибочное в своей ограниченности понимание этой теории, при котором основное внимание акцентировалось на несостоятельности преобразований Галилея. ОГРАНИЧЕННЫМИ оказались связанные с этой трактовкой представления о существовании в каждой системе своего САМО СОБОЙ ИДУЩЕГО времени и своих пространственных масштабов, истолковываемых в отрыве от общих свойств физических процессов. Это непонимание нашло отражение в принятой логике построения теории относительности, когда из релятивистских свойств пространства и времени выводятся новые свойства движения при высоких скоростях" (стр. 719-720). (Именно об этом я и толковал — не закономерности изменения сущего определяется некими "свойствами" некоего пространства и времени, а сами свойства пространства и времени определяются сущим, точнее, закономерностями его изменения.)

          Собственно говоря, речь в приведённой цитате идёт о том, о чём я написал в приложении к шестой заметке, просто я не стал писать о преобразованиях Галилея и Лоренца (из соображений простоты я поначалу даже взялся разъяснять суть того, что есть преобразования координат — но потом посчитал это лишним), а написал о двух альтернативах способах задания системы координат. Синхронизируя часы в движущихся системах отсчёта разными способами (сделав разные определения понятия одновременности) мы при одном способе получаем для описания Мира абсолютное время и абсолютное пространство (и, как следствие, справедливость преобразований Галилея), а при другом способе синхронизации часов получаем свои собственные "местные" или "относительные" время и пространство для каждой движущейся системы отсчёта.

          В общем, опять подтверждается известная сентенция: "ничто не ново под луной". Возникает только один вопрос: почему мне, физику по образованию, прослушавшему в своё время курс лекций по теории относительности, пришлось заново "совершать открытие" данной теории? Почему теорию относительности преподают так, что у слушателей складывается полное впечатление того, что наш Мир несовместим с понятием эфира, абсолютного пространства и абсолютного времени, что он чуть ли не парадоксален и постижим лишь математически, но никак не образным мышлением человека?

  ²   Следует сразу оговориться, что отсутствие замедления хода движущихся часов и сохранение неизменной длины движущихся тел при условии, что взаимодействие между частицами вещества передаётся посредством эфира — это нонсенс, тут уж либо взаимодействие между веществом распространяется не через эфир, либо замедление течения процессов и сокращение длины вещей ОБЯЗАТЕЛЬНО, а потому принцип относительности, в общем-то, не может не соблюдаться, соблюдение принципа относительности — это логическое следствие посылки о существовании эфира — именно это я намерен показать своими последующими "Заметками".

  ³   Приняв одновременность, основанную на предположении о равенстве скоростей света в двух противоположных направлениях, и свои для каждой системы так называемые собственные эталоны длины и длительности, мы связываем пространственно-временные координаты двух движущихся систем преобразованиями Лоренца. Но если выбрать для всех систем единую одновременность и единые эталоны длины и длительности, то пространственно-временные координаты систем окажутся связанными преобразованиями Галилея.