Сергей Семиков - Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

Как отмечал Ритц и, за два тысячелетия до него, Демокрит с Лукрецием, пространства и времени самих по себе просто не может существовать, поскольку это означало бы существование абсурдного центра, начала, границы Вселенной и времени (§ 2.6), а также материальность пустого пространства и времени, реально не обладающих собственными физическими свойствами (§ 5.6). Существуют лишь пространственно-временные связи и соотношения, а, потому, все процессы проявляются в нашем мире лишь в форме относительных, а не абсолютных движений тел. Этот классический кинематический принцип относительности, введённый ещё Демокритом, Коперником и Галилеем, не имеет ничего общего с аристотеле-эйнштейновским принципом относительности. Ведь, по Эйнштейну, сама реальность каждый раз изменяется в угоду наблюдателю, и относительными становятся не только кинематические характеристики, но и сама материя: её количество (масса), её протяжённость (длина), временной масштаб её внутренних процессов (период), который, согласно БТР, можно надёжно зафиксировать по достаточно точным часам, сопоставив с их ходом.

Согласно общей теории относительности, на ход часов, подобно гравитации, влияет также их ускорение. Но, ведь, и ход маятниковых часов зависит от ускорения в той же мере, что и от силы тяжести. При ускорении на маятник действует, кроме силы тяготения, дополнительно сила инерции, заставляющая качаться маятник чаще или реже. Поэтому, нельзя отрицать подобного влияния ускорения и на частоту колебаний электрона в атоме, а, значит, и на скорость хода атомных часов. Таким образом, в опытах всегда меняется ход часов (маятниковых и атомных), а не самого времени. Надо, к тому же, помнить, что может проявиться и рассмотренный ранее эффект Ритца, согласно которому на частоту излучения атомов кроме скорости влияет ещё их ускорение (§ 1.10). Сдвиг частоты Δ f/f = aL / c 2, предсказанный БТР, совпадает с найденным в опытах. Он, действительно, был обнаружен в эксперименте Бёммеля, где источнику гамма-лучей, расположенному на расстоянии L=d от поглотителя, придали лучевое ускорение a . Сдвиг частоты гамма-лучей, измеренный с помощью эффекта Мёссбауэра, составил Δ f/f = ad / c 2, что подтверждало формулу Ритца [153, с. 136].

Другой опыт того же типа был проделан с вращающимися цилиндрами, в которых ядерный источник и поглотитель гамма-лучей располагались на разных расстояниях R 1и R 2от оси вращения. Соответственно, они обладали разными ускорениями a 1и a 2. Относительный сдвиг частоты, в полном согласии с предсказаниями ОТО, составил Δ f/f =( a 1 R 1- a 2 R 2)/2 c 2[153]. Однако, и этот результат, подобно опыту Бёммеля, легко объяснить, по эффекту Ритца, влиянием ускорения источника на частоту и длину волны излучения, как покажем в конце параграфа. Впрочем, не исключено, что различие частот источника и поглотителя вызвано влиянием на собственную частоту ядерных процессов ускорения, аналогичным влиянию гравитации. В таком случае, разные ускорения вызывают разный сдвиг частот внутриядерных колебаний, который и регистрируют в опыте. Подробнее о механизме этого сдвига будет рассказано далее (§ 3.5). Как видим, и в этом случае изменение принимаемой частоты колебаний возникает не от изменения хода времени при ускорении, а от изменения самой частоты физических процессов под действием ускорения. На частоту процессов, имеющих иную природу, ускорение либо вовсе не повлияет, либо повлияет в иной степени.

Стоит отметить, что, порой, сдвиг частоты от ускорения может восприниматься и как проявление гравитационного сдвига частоты. Так, в известном опыте Паунда и Ребке, выполненном в 1960 г. с помощью того же эффекта Мёссбауэра, было обнаружено, что частоты ядерных процессов f' и f в радиоактивных изотопах, один из которых располагался на высоте H =20 м над другим, относились как f'/f =1- gH/c 2, в полном согласии с предсказанием ОТО. С другой стороны, очевидно полное совпадение полученной величины частотного сдвига с изменением частоты по эффекту Ритца. Ведь в опыте частоты сравнивались в процессе испускания нижним источником гамма-излучения к верхнему. При этом, поскольку на нижний источник действует сила тяжести, то, даже от малейших колебаний, он будет двигаться с ускорением a=g , направленным вниз. Поэтому, даже если скорость источника в этих колебаниях ничтожна (за краткий период механических вибраций источник просто не успеет набрать заметной скорости), это ускорение повлияет на частоту f' излучения, приходящего от источника к поглотителю на высоту H , по эффекту Ритца f'/f =1- gH/c 2. Впрочем, не исключено, что на скорость хода ядерных процессов тяготение влияет так же, как на ход атомных, и тогда добавка вызвана исключительно гравитацией (§ 1.18), тогда как ускорение — совершенно отсутствует, за счёт надёжной фиксации источника. Но вполне возможно, что причина состоит исключительно в ускорении свободного падения g и в эффекте Ритца, особенно если учесть переизлучение атмосферой — атомами и ядрами, расположенными на пути луча, летящими с ускорением g и, за счёт сообщения своей скорости свету, ведущими к сдвигу частоты даже при жёстком креплении источника.

Другой известный эффект — изменение частоты света в гравитационном поле Солнца и звёзд, который Эйнштейн в 1911 г. объяснил абсурдным замедлением времени возле тяготеющих тел, наращивающим период световых колебаний. Эффект снижения частоты света у Солнца (по сдвигу его спектральных линий в красную область) был открыт ещё в 1897 г. и широко обсуждался в печати с 1909 г. [30, с. 98]. Однако это явление можно легко объяснить без теории относительности и мнимого изменения масштаба времени, если применить классическую физику и открытый в 1908 г. эффект Ритца: изменение периода и частоты света от ускоренно летящего источника. Ведь в мощном гравитационном поле Солнца ускорение a свободного падения превосходит земное ( g= 10 м/с2) в 30 раз: a = GM S / R 2 S =272 м/с 2, где G= 6,67·10–11 Н·м 2/кг 2— гравитационная постоянная, M S= 2·1030 кг — масса Солнца, R S =7·108 м — его радиус. Атомы, излучая характерные спектральные линии, падают в атмосфере Солнца с ускорением a . От эффекта Ритца их свет частоты f и длины волны λ воспринимается на Земле как свет частоты f' = f (1– aL / c 2) и длины λ ' =λ(1+ aL / c 2), где L — путь, на котором преобразуется свет. То есть, классический эффект Ритца тоже ведёт к росту длины волны, покраснению света Солнца и других звёзд под действием их тяготения. Он же, как увидим, ведёт и к покраснению далёких галактик, — пропорционально расстоянию L до них (закон Хаббла, § 2.4).