СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Теория Относительности Эйнштейна и ее критика КРИТИЧЕСКИЕ ЗАМЕЧАНИЯ к статьям ’ЭФФЕКТ САНЬЯКА. КОРРЕКТНЫЕ И НЕКОРРЕКТНЫЕ ОБЪЯСНЕНИЯ’, ’СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ И ЭФФЕКТ

КРИТИЧЕСКИЕ ЗАМЕЧАНИЯ к статье Г.Б. Малыкина 'ЭФФЕКТ САНЬЯКА. КОРРЕКТНЫЕ И НЕКОРРЕКТНЫЕ ОБЪЯСНЕНИЯ'

УДК 539.12

© КУПРЯЕВ Н.В.

443011, Самара, ул. Ново-садовая, 221, СФ ФИАН

Контакт с автором: kuprjaev@front.ru


Показано, что в критикуемой работе [1] при вычислении разности времен распространения встречных волн во вращающейся системе отсчета , именно эта величина ответственна за эффект Саньяка, а не величина , измеренная в лабораторной системе отсчета , не совсем корректно выполнено преобразование времени при переходе от лабораторной системы отсчета к вращающейся системе отсчета , приведшее, таким образом, к неверному истолкованию опытов Саньяка. Это, видимо, позволило автору работы [1] считать эффект Саньяка чисто спецрелятивистским эффектом, а введение неподвижного светоносного эфира излишним и ошибочным. Так вместо преобразования Лоренца , как это положено в СТО, было использовано преобразование , являющееся частным случаем преобразования времени Лоренца, когда во вращающейся системе отсчета отсчет времени ведется одними и теми же часами, расположенными в одной и той же точке пространства.

В декабрьском номере “УФН” за 2000 год [1] была опубликована статья Г.Б. Малыкина “Эффект Саньяка. Корректные и некорректные объяснения”, в которой были подвергнуты критике нерелятивистские способы объяснения эффекта Саньяка и было дано объяснение эффекта Саньяка в рамках СТО. Аналогичная статья под названием “Специальная теория относительности и эффект Саньяка” была опубликована на страницах журнала УФН в 1988 году А.А. Логуновым и Ю.В. Чугреевым [2], значительно предшествовавшая по времени публикации [1], где также утверждалось, что эффект Саньяка полностью находится в компетенции СТО и для этого не нужна ни ОТО, ни сверхсветовые скорости. Хотя в 2001 году автором этих строк в журнале “Известия вузов. Физика” была уже опубликована статья [3], показывающая ошибочность релятивистских способов объяснения эффекта Саньяка. Однако в 2002 году на страницах журнала УФН появилась новая критическая статья Г.Б. Малыкина [4], которая подтолкнула автора этих строк в целях избежания недоразумений еще раз высказать свои критические замечания по этому поводу и подчеркнуть чисто эфирную природу эффекта Саньяка, как не подлежащему непротиворечивому объяснению в рамках СТО.

Но прежде хотелось бы заметить, что в работе [4] автор не столь категорично оспаривает спецрелятивистскую модель эффекта Саньяка, как в работе [1], видимо, какие-то сомнения одолевают. Он, наконец-то, соглашается с тем, что если проводить вычисление разности времен распространения встречных волн непосредственно во вращающейся системе отсчета , именно эта величина ответственна за эффект Саньяка, то, на первый взгляд, действительно может возникнуть некоторое недоразумение. Он соглашается с тем, что фазовые скорости встречных волн во вращающейся системе отсчета , вычисленные в рамках СТО, равны между собой и, казалось бы, разность времен распространения встречных волн в этой системе отсчета также должна была бы равняться при этом нулю, что и означало бы отсутствие эффекта Саньяка в СТО. Однако далее эту ситуацию он пытается сравнить с парадоксом Зенона о стреле, хотя последний никакого отношения к этой ситуации (искусственно созданной в рамках СТО) не имеет.

Итак, вот что пишет автор работы [1] на стр. 1327: “…Рассмотрим эффект Саньяка в самом общем виде – для произвольного типа волн, распространяющихся в произвольной среде с фазовой скоростью . Запишем выражения для длины пути 1) в лабораторной (неподвижной) системе отсчета , где специальная теория относительности заведомо справедлива (знак плюс соответствует волне, направление которой совпадает с направлением вращения, знак минус – волне, распространяющейся в противоположном направлении):

, (1)

. 2) (2)

Здесь – радиус кольца, – угловая скорость вращения, – скорость света в вакууме, – времена, затрачиваемые встречными волнами на обход кольца…”. Далее автор [1] пишет: “…Согласно (1) и (2) времена есть

. (3)

Разность времен распространения встречных волн составит

…” (4)

Это, что касается расчета разности времен распространения встречных волн в лабораторной системе отсчета , которая, однако, к релятивистскому эффекту Саньяка никакого отношения не имеет.

Для нахождения разности времен распространения встречных волн в самой вращающейся системе отсчета , именно эта величина ответственна за эффект Саньяка, а не величина (подавляющее большинство физиков-релятивистов считают, что именно величина является эффектом Саньяка и нахождение при этом необязательно), автор [1] использует не преобразование Лоренца

,

как положено, а преобразование

, (5)

являющееся частным случаем преобразования времени Лоренца, когда в системе отсчета отсчет времени ведется одними и теми же часами, расположенными в одной и той же точке пространства, откуда и делает заключение о полном соответствии эффекта Саньяка СТО.

Однако в действительности применительно к ситуации [1] была просто выбрана такая завуалированная постановка задачи, что волны после обхода интерферометра снова замыкаются в источнике (источник и приемник совмещены), но линейные координаты встречных волн по отношению к линейной координате источника при этом получают дополнительное приращение на величину , что уже делает применение формулы (5) не вполне законным. Это, видимо, и смутило автора [1], что линейные координаты волн являются циклическими, а события испускания и встречи волн с источником в системе отсчета периодически пересекаются. Однако, применительно к ситуации [1] волны теоретически могут замыкаться не только в самом источнике, откуда были испущены, но и в диаметрально противоположной точке интерферометра. В этом случае источник и приемник разнесены в пространстве (линейные координаты волн по сравнению с линейной координатой источника в этом случае явно получают дополнительное приращение на величину ) и пользоваться частным преобразованием времени (5) вообще нельзя, так как оно выходит явно за пределы своей применимости. Преобразование Лоренца

(6)

применительно к этому случае приводит к отрицанию существования эффекта Саньяка в СТО. В этом можно убедится, если в преобразование Лоренца (6) подставить не линейные координаты источника , а линейные координаты встречных волн в момент их встречи с приемником, в результате которого получится

,

откуда с учетом формулы (4) получается , а не (5). События, неодновременные в системе отсчета (), в системе отсчета одновременны () в полном соответствии с эйнштейновской относительностью одновременности событий, что приводит к отрицанию существования эффекта Саньяка в СТО.

Теперь прежде чем вернуться снова к круговой траектории распространения лучей в опыте Саньяка, сделаем еще несколько замечаний в адрес работы [1].

Итак, первое, величина в уравнении (2) не определена, видимо, автором [1] подразумевалась скорость волн в лабораторной системе отсчета .

Второе, величина в формулах (2) и (3) не определена. Вероятнее всего, под этой величиной автором работы [1] подразумевалась скорость волн во вращающейся системе отсчета , но тогда эту величину надо было обозначить соответствующим образом через штрихованную величину , чтобы не было путаницы (возможно, это и типографская опечатка).

Третье, из работы [1] не совсем ясно, вращается среда вместе с интерферометром или нет. Судя по всему, вращается.

Четвертое, не понятно, зачем нужно было находить скорости встречных волн в лабораторной системе отсчета , которые никакого отношения к эффекту Саньяка не имеют. За эффект Саньяка отвечает скорость волн (в обозначении автора [1] ) во вращающейся системе отсчета , а она уже по условию задачи задана и равна: и не зависит от направления. Релятивистский эффект Саньяка в СТО равен нулю уже по определению. Обратное релятивистское преобразование скорости , являющееся следствием преобразования Лоренца (6), как отношение , действительно приводит к этой исходной скорости . Волны, испущенные в системе отсчета в обход интерферометра в противоположных направлениях, вернутся к источнику одновременно независимо от направления. В собственной системе отсчета интерферометр покоится, вращается лабораторная система с угловой скоростью в противоположном направлении.

Пятое, в формулах (1) и (2) перед величиной стоит почему-то знакопеременный знак ± , тогда как интерферометр вращается относительно системы отсчета только в одном направлении и имеет один знак вращения. Надо было автору [1] условиться, какому же знаку соответствует вращение. Кроме того, в формуле (1) величина записана с положительным знаком, хотя волны по условию задачи распространяются в противоположных направлениях и имеют противоположные знаки ± .

Шестое, утверждение автора [1]: “… Запишем выражения для длины пути в лабораторной (неподвижной) системе отсчета , где специальная теория относительности заведомо справедлива…” совершенно сбивает с толку. Что значит в лабораторной (неподвижной) системе отсчета ? Относительно чего неподвижной? Ведь в системе интерферометра неподвижна система отсчета , вращается система отсчета , а в СТО все системы отсчета неразличимы? Почему же тогда для преобразования скорости волн при переходе от вращающейся системы отсчета , где, по мнению автора [1], СТО не справедлива, к неподвижной лабораторной системе отсчета , автор [1] использует чисто спецрелятивистское преобразование скорости (2)? Но ведь сложение скоростей (2), использованное автором [1], это есть не что иное, как отношение величин , полученное из чисто спецрелятивистского преобразования Лоренца

, (7)

а оно справедливо только тогда, когда обе системы отсчета равноправны и выполняется СТО. Тогда надо было автору найти преобразование скорости, справедливое для перехода от вращающейся системы отсчета к неподвижной.

Седьмое, как раз именно релятивистский закон сложение скоростей и приводит к отрицанию существования эффекта Саньяка в СТО. Просто автор [1] сказав “а”, не сказал “б”. Он нашел только скорости встречных волн в системе отсчета , которые, однако, не имеют никакого отношения к эффекту Саньяка. Если бы он, однако, и дальше продолжил бы свои вычисления и с помощью обратного релятивистского преобразования скорости ( являющегося следствием преобразования Лоренца (6)) нашел бы фазовые скорости встречных волн в самой вращающейся системе отсчета , именно они ответственны за эффект Санька, то получил бы, что они не зависят от направления и равны: . Волны, испущенные в системе отсчета в обход интерферометра в противоположных направлениях, вернутся к источнику одновременно независимо от направления, что и означает отсутствие эффекта Саньяка в СТО. А операция нахождения скоростей встречных волн в лабораторной системе отсчета совершенно не понятно?

Теперь, после некоторых замечаний, вернемся снова к нашей круговой траектории распространения лучей в опыте Саньяка по заданному радиусу и рассмотрим эффект Саньяка с точки зрения СТО. Пусть, как и в работе [1], интерферометр (система отсчета ) заполнен прозрачной средой с показателем преломления и вращается относительно лабораторной системы отсчета с угловой скоростью по ходу часовой стрелки. Разумеется, относительно системы отсчета вращается лабораторная система отсчета с такой же угловой скоростью , направленной в противоположном направлении, в СТО т.е. обе системы отсчета равноправны. В начальный момент времени из источника, расположенного неподвижно во вращающейся системе отсчета в точке с начальной координатой , испускаются в противоположных направлениях световые волны (в момент времени начальные координаты волн в системах отсчета и равны нулю ). Здесь индексом “+” помечен луч, распространяющийся в направлении вращения интерферометра, а индексом “- ” луч, распространяющийся против вращения. По определению фазовые скорости встречных волн в “системе интерферометра” заданы и равны между собой: , т.е. не зависят от направления распространения и, таким образом, уже изначально отрицают существование эффекта Саньяка в СТО. На этом можно было бы считать доказательство законченным, однако, из чисто методических соображений продолжим.

С точки зрения лабораторного наблюдателя волны, испущенные источником в противоположных направлениях, распространяются (в плоскости платформы интерферометра) по окружности заданного радиуса со скоростью

. (8)

Линейные координаты ± волн в лабораторной системе в моменты времени встречи с источником составят:

(9)

(обратите еще раз внимание не: , а: ). Времена , затрачиваемые встречными волнами на обход интерферометра, с точки зрения лабораторного наблюдателя , определяются, таким образом, как и в работе [1], таким же выражением (3), только в данном случае величина будет обозначена через . С точки зрения лабораторного наблюдателя события встреч волн с источником неодновременны. Волна, для которой направление обхода совпадает с направлением вращения, приходит к источнику в лабораторной системе отсчета позже, чем волна, для которой оно противоположно (источник успевает переместиться на расстояние ).

Однако, с точки зрения “вращающейся” системы отсчета эти события одновременны: и . В этом можно убедиться, если в преобразование Лоренца (6) подставить значения линейных координат событий встреч встречных волн с источником (9) и (3), в результате которого получится:

, (10)

откуда следует, что . Во вращающейся системе отсчета неодновременным с точки зрения системы отсчета событиям (9) и (3) соответствуют одновременные события (10), как и должно быть в соответствии с эйнштейновской относительностью одновременности событий. Именно это обстоятельство является камнем преткновения в СТО и приводит к отрицанию существования эффекта Саньяка.

Можно убедиться, что скорости встречных волн в системе отсчета действительно равны между собой: и не зависят от направления. Чтобы убедиться в этом, нужно поделить пройденное волной линейное расстояние из (10) на время , в результате получится . Эту же скорость можно найти и из релятивистского преобразования скорости , которое является следствием преобразования Лоренца (6).

Разумеется, к таким же отрицательным результатам приводит следующий ход рассуждений. Как мы говорили, с точки зрения системы отсчета вращается лабораторная система против часовой стрелки со скоростью , интерферометр покоится, и нет никаких оснований полагать, что скорость волн теперь уже в покоящейся системе отсчета в противоположных направлениях должна быть анизотропной. Мы можем вообще забыть о существовании лабораторной системы отсчета . Теперь лабораторной системой отсчета является система отсчета , источник волн и приемник (наблюдатель) расположены неподвижно в системе отсчета . Волны, испущенные в момент времени из начальной точки с координатой в противоположных направлениях, вернутся к источнику в момент времени , когда . Так как источник в “системе интерферометра” покоится, то моменты встреч ± волн с источником, определяемые уравнением , с точки зрения интерферометра одновременны (напоминаем, что эти же события с точки зрения системы неодновременны), а это приводит к отрицанию существования эффекта Саньяка в СТО.

С другой стороны, однако, применительно к ситуации [1], СТО приводит к противоречию, т.е. если волны замыкаются в источнике (источник и приемник совмещены). С одной стороны, как мы видели, СТО приводит в этом случае к отрицанию существования эффекта Саньяка (см. формулу (10)), если мы рассматриваем события встреч волн с источником. С другой стороны, по собственным часам источника, событиям встречи источника с ± волнами (не путать с событиями встречи ± волн с источником, первые как мы убедились (см. формулу (10)), произошли одновременно) соответствуют разные времена

. (11)

Именно такой результат и был получен в работе [1]. Этот результат получается из преобразований Лоренца (6), если в преобразование Лоренца вместо значений линейных координат волн: ; подставить значения линейных координат источника: ; . Именно это частное решение (11), которое применительно к ситуации [1] чисто случайным образом совпало с эффектом Саньяка, и преподносится автором [1] как спецрелятивистский эффект Саньяка, а не релятивистское решение (10), получаемое в соответствии с эйнштейновской относительностью одновременности событий, которое приводит к отрицанию существования эффекта Саньяка. Таким образом, мы видим, что работа [1] полностью ошибочна и единственной причиной возникновения эффекта Саньяка во вращающейся системе отсчета является анизотропия скорости света, связанная с вращением интерферометра относительно неподвижного абсолютного пространства (эфира), как это и представлял себе Ж. Саньяк.

Примечания

1) В действительности, однако, СТО имеет дело не с длиной пути, а с линейной координатой – примечание Н.В.К.

2) На самом деле вместо (1) и (2) должно быть, конечно: , (или ), так как СТО имеет дело только с алгебраическими преобразованиями и базируется на преобразовании Лоренца. А оно связывает координаты события в одной системе отсчета с координатами события в другой системе отсчета и все его следствия, такие как преобразование скорости и т.п. являются алгебраическими преобразованиями, и знакопеременные символы ± должны стоять перед величинами и (величина в данном случае играет роль числа, она задана по условию задачи и ). Именно они имеют противоположные направления. Величина должна быть записана при этом как штрихованная величина, а не как , так как относится к вращающейся системе отсчета . Интерферометр же вращается относительно лабораторной системы отсчета в положительном направлении и в начальный момент времени линейные координаты волн и источника в системах отсчета и по определению равны нулю: . Здесь индексом “+” помечен луч, распространяющийся в направлении вращения интерферометра, а индексом “- ” луч, распространяющийся против вращения. Примечание Н.В.К. 

Литература:

  1. Малыкин Г Б УФН 170 1325 (2000)
  2. Логунов А А, Чугреев Ю В УФН 156 137 (1988)
  3. Купряев Н В Изв. вузов (8) 63 (2001)
  4. Малыкин Г Б УФН 172 969 (2002)
Дата публикации: 24 февраля 2004
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.