Читать книгу Рассуждения об основах физики - Анатолий Николаевич Овчинников - Страница 13

Отмена 1-го постулата и переход к преобразованиям Галилея означает также и отмену 2-го постулата, потому что теперь скорость света ничем не отличается от остальных скоростей и подчиняется правилам классической механики, в частности правилам сложения скоростей (1. 6) и (1. 7). На этом можно было бы закрыть тему 2-го постулата, если бы не одно обстоятельство. Дело в том, что опровергнуть 2-й постулат можно и без того, чего изложено в данной главе. Коснемся этого вопроса по возможности кратко.

1. Второй постулат противоречит явлению Доплера. Пусть в точках A и B пространства расположены соответственно источник света и наблюдатель (или приемник). Рассмотрим движение волнового, светового цуга в пустоте от точки A к точке B [3, с. 33]. Его общая длина равна Nλ, где N – число периодов, а λ – длина волны. Согласно опытным фактам, этот волновой цуг всегда двигается по отношению к источнику со скоростью c. Если частота источника есть ν, то длина волны, скорость и частота связаны известным соотношением: c = λν. Заметим далее, что в пустоте фазовая и групповая скорости волнового цуга совпадают и равны c [3, с. 538]. Это означает, что волновой цуг, сколько бы он ни двигался, не меняет своей формы и длины волны λ. Это означает также, что длина волны зависит только от частоты источника ν и скорости света c (то есть λ = c/ν) и не зависит ни от чего другого, в том числе и от наблюдателя.

Пусть сначала источник света и наблюдатель – неподвижны относительно друг друга. В этом случае наблюдатель измерит скорость, длину волны и частоту какие были заданы источником, то есть c,λ,ν. При этом волновой цуг двигается по отношению к наблюдателю со скоростью c.

Пусть теперь источник света и наблюдатель двигаются вдоль прямой AB относительно друг друга каким угодно образом и имеет место 2-й постулат. Но для наблюдателя этот случай ничем не отличается от предыдущего, так как и в этом случае, согласно 2-му постулату, скорость волнового цуга по отношению к нему продолжает оставаться равной c, а ν и λ, как мы уже говорили, не зависят от наблюдателя. Таким образом, наблюдатель измерит те же самые значения c,λ,ν, какие он измерил бы, находясь в покое относительно источника света. Для этого наблюдателя явления Доплера не существовало бы.

Кратко обсудим «релятивистскую» формулу эффекта Доплера:

Если внимательно посмотреть на традиционные выводы этой формулы, то можно заметить, что в цепочке рассуждений и равенств имеют место высказывания, основанные как на классической механике, так и на «релятивистской» и в этой цепочке они чередуются. Поэтому, строго говоря, эту формулу следует называть «гибридной». Она не отражает реального положения дел. Так, например, для случая встречного движения источника и приемника (и положив β > 0) формула будет выглядеть так:

Таким образом, эта (гибридная) формула приводит к нарушению закона сохранения энергии. Настоящей «релятивистской» формулы эффекта Доплера не существует; она запрещена 2-м постулатом.

2. Второй постулат противоречит явлению интерференции и образованию стоячих световых волн. Хорошо известно, что «релятивистская» формула сложения скоростей есть следствие 2-го постулата и выглядит так [2, с. 371]:

Из этой формулы следует, что относительная скорость двух световых волновых цугов всегда равна c, как при интерференции, так и при образовании стоячих световых волн. Если бы это было так, мы никогда не наблюдали бы, ни интерференции, ни стоячих световых волн. Потому, что не нашлось бы ни одного конечного промежутка времени, для которого разность фаз двух волновых цугов была бы постоянной. Природа предпочитает складывать скорости по классическим, а не по «релятивистским» правилам, поэтому относительная скорость двух волновых цугов, покидающих один и тот же источник (в одном направлении) равна нулю, а не c и это обстоятельство позволяет нам наблюдать явление интерференции.

3. Кратко о многочисленных опытах, которые будто бы подтверждают 2-й постулат. Анализ этих опытов показывает, что в них экспериментатор имеет дело не с движущимся источником света, а с неподвижными источниками света, каковыми являются детали самих приборов. К ним относятся: стеклянные пластинки, призмы, стеклянные объективы, полупрозрачные зеркала, дифракционные решетки. Все эти детали являются источниками собственных волновых фронтов, как правило, с сохранением частоты падающих на них волновых фронтов (это явление иногда называют «переизлучением»). Это не противоречит закону сохранения энергии. Итак, информация о скорости света и длине волны от движущегося источника света теряется в самом приборе. Поэтому такие опыты не подтверждают и не опровергают 2-й постулат. Уникальным с этой точки зрения является идеальное зеркало. Оно сохраняет при отражении, как длину волны, так и модуль скорости падающего на зеркало света. Однако зеркальные интерферометры в таких опытах не применялись. Можно предложить проект зеркального телескопа-интерферометра для астрономов. Но он, по-видимому, опоздал, потому что сейчас уже понятно, что наблюдения таким телескопом опровергнут 2-й постулат.

4. Наконец, добавим, что современная наука продолжает накапливать опытные факты отнюдь не в пользу 2-го постулата; см. [4].