Знание-сила, 2007 № 12 (966)

В этой же книге сообщается, что в опыте Физо по измерению скорости света в движущейся воде скорости складываются в соответствии с формулами СТО. У меня лично сразу возник вопрос, почему я, несмотря на то, что научно-популярные книги о теории относительности читал еще старшеклассником, узнал о столь интересном факте только недавно, когда готовил материал для этой статьи. Впрочем, этот факт должен быть интересен только для тех, кто скептически относится к СТО. Или для тех, кто намеревается дискутировать с «СТО-скептиками». Тот же, кто в СТО не сомневается, увидит здесь лишь очевидное следствие общепринятой теории. Может быть, и для меня этот научный факт стал интересным лишь после того, как я узнал, насколько распространено неприятие СТО.

Но этот опыт интересен не только сам по себе. Действительно, Физо показал, что скорость света меняется, когда он проходит через движущееся прозрачное вещество — воду. Но в таком случае естественно поставить вопрос — а не изменится ли скорость света, когда он будет проходить через другое прозрачное вещество — оптическое стекло, которое вместе с Землей движется вокруг Солнца. И вообще, как движение Земли влияет на характеристики оптических приборов? Напомним, что коэффициент преломления — основная оптическая характеристика вещества — определяется скоростью света в этом веществе. Подобные опыты были поставлены еще в начале XX века, и, как я понял, эффект сложения скоростей не был обнаружен. Однако мне лично было бы весьма интересно ознакомиться с научно-популярной книгой про СТО, где изложение опиралось бы не на опыт Майкельсона, а на оптические парадоксы. И, как мне кажется, подобные книги уменьшили бы число СТО-скептиков. Заметим, что оптические опыты существенно затрудняют задачу, стоящую перед ними. Для построения теории, отличной от СТО, им необходимо дать объяснение множеству разнородных экспериментально подтвержденных фактов. И чем более отличаются друг от друга эти факты, тем сложнее стоит задача перед опровергателями. Одному эксперименту — тому же опыту Майкельсона — можно дать много интерпретаций. Но физическая теория принимается научным сообществом, когда конкурирующие интерпретации опровергаются другими опытами. Судя по интернету, значительная часть опровергателей этого не осознает.

Эти заметки относятся, собственно говоря, не к физике, а к психологии. В них речь идет о психологических причинах, заставляющих многих не только скептически относиться к СТО, но и не жалея времени и сил пытаться ее опровергнуть. И автор этих строк имел специфический объект наблюдения — самого себя. Действительно, я сам себе удивлялся, недоумевая, зачем мне нужно рыться в учебниках, и, тем более, читать многочисленные послания СТО-скептиков в интернете, многие из которых были для меня очевидно нелепыми, а многие — непонятными. Началось все как-то само собой — я старался помочь своей дочери-старшекласснице одолеть премудрости физики, поругивая тех, кто внес в школьную программу элементы СТО и квантовой механики. При этом я не пытался анализировать противоречащие здравому смыслу положения квантовой механики, но в теории относительности попытался разобраться. Ведь для понимания ее основных положений вроде бы предварительных знаний не требуется. И почти сразу у меня возник вопрос. Задумавшись над наблюдениями Ремера над спутниками Юпитера, я пришел к выводу, что скорость сближения света, отраженного от спутника Юпитера, и земного наблюдателя периодически меняется. Она увеличивается, когда Земля и Юпитер сближаются, и уменьшается, когда они отдаляются. Потом, с помощью интернета, я узнал, что некоторые видят здесь опровержение основного положения СТО. Я не был столь «смел» в своих умозаключениях и понял, что мне следует уточнить, что физики понимают под скоростью света. Ведь наблюдатель на Земле может рассчитать, с какой скоростью он сближается с квантом света, отраженным от спутника Юпитера, и получить число, превышающее c. Физики явно имеют в виду не это. Но что?! Однако, в отличие от тех опровергателей, которые видят здесь контрпример для СТО, я здесь вижу сложный для понимания вопрос теории, который мне, мягко говоря, не вполне понятен.

Тем не менее, я на своем опыте убедился, что в теории относительности есть что-то завораживающее. Когда я узнал, что в опыте Физо с движущейся водой подтверждается закон сложения скоростей СТО, я задумался, а нельзя ли модифицировать подобным образом опыт Майкельсона. Модификация вроде бы простая — пропускать лучи света, скорость которых сравнивается в этом опыте, через трубки с водой (неподвижной). Вода в трубке, направление которой совпадает с направлением движения Земли вокруг Солнца, будет двигаться вместе с ней. И вроде бы здесь должен проявиться тот же эффект, что и у Физо. Однако, оказывается, еще в 1871 году англичанин Эйри проводил астрономические наблюдения, залив водой трубу телескопа. Как я понял, его логика не вполне совпадала с моей. Но это не важно. За несколько лет до Майкельсона не могло быть и речи о поиске релятивистских эффектов. Дело не в деталях, а в постановке вопроса: если прозрачное вещество движется вместе с Землей вокруг Солнца, то как это сказывается на его оптических свойствах? Замечу, что никаких соображений по поводу модификации опытов, связанных с квантовой механикой, мне в голову не пришло и не могло прийти. Поскольку мне было непонятно, о чем идет речь.

Я пишу об этом потому, что хочу понять, почему столько людей пытаются опровергнуть СТО. При этом серьезные возражения, если такие есть, теряются среди множества заведомо несерьезных. И я попытался, стараясь разобраться в основных положениях СТО, одновременно понять логику опровергателей. Вернее, тех из них, к кому следует относиться серьезно.

Тем более что я сам неожиданно для самого себя стал втягиваться в неблагодарное и сложное дело — пытаюсь разобраться, если не в самой СТО, то в вопросах, далеко не простых, которые с ней непосредственно связаны. Возможно, принимаясь за это дело, я подсознательно находился под влиянием одной научно-популярной книги, которую я прочел, будучи старшеклассником. Там утверждалось, что вывод основных формул СТО не сложен. И я помню, что был тогда очень удивлен, убедившись, как просто выводятся эти формулы. Школьнику простительно не видеть сложности там, где она не очевидна, и не знать, что для понимания физической теории мало понимания математической стороны вопроса. Но упрощенное представление о проблемах, связанных с СТО, может дать и учебная литература.

Есть надежда, что некоторые вопросы, смущающие скептиков, будут со временем разрешены как бы сами собой. Технический прогресс и развитие науки ведут к повышению точности приборов. Поэтому многие сомнения со временем будут опровергнуты с помощью опытов, которые в наше время нереализуемы. Или из сомнений превратятся в научный факт, что потребует, как минимум, перестройки научных теорий.