Леонид Михайлович Мерцалов
Относительность одновременности и преобразования Лоренца
Часть 3. Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?
В первой и второй частях настоящего исследования была проанализирована статья Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел» и было показано, что если не подвергать сомнению правильность исходных предпосылок (постулатов) и не изменять дальнейшие построения теории, строго придерживаясь представлений Эйнштейна о природе и свойствах электромагнитных волн и способах их распространения, то специальная теория относительности Эйнштейна, являясь обычной физической теорией, имеет очень узкую область применения. Эта теория описывает исключительно радиооптические иллюзии, возникающие при распространении света (или электромагнитных волн другого диапазона) от движущихся тел к неподвижному наблюдателю, и не может, в силу внутренних ограничений, описывать другие явления. В пределах области своего применения (распространения света от движущихся тел) она удовлетворительно объясняет физические процессы, являясь, с другой стороны, теорией, точность которой ограничена внутренними начальными условиями.
Применение же ее для объяснения широкого круга явлений, выходящих за область применимости теории, неизбежно влечет за собой появление необъяснимых парадоксов (вроде парадокса Эренфеста) и противоречию с опытными данными.
Оставаясь на прежней позиции, т.е. ничего не меняя в исходных предпосылках и построениях теории, попробуем теперь проанализировать вывод и обоснование Эйнштейном эквивалентности массы и энергии в его статье «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?»
1. Формула Томсона и спекуляции Эйнштейна
В своей книге «Электричество и материя», посвященной электрическим и магнитным явлениям, Дж.Дж.Томсон, поскольку описывает свойства электромагнитного поля, выводит формулу, которую позже заново вывел Эйнштейн:
где E – электростатическая энергия в единице объема;
M – масса связанного, увлекаемого эфира;
V – скорость света.
С точки зрения теории увлекаемого эфира, соотношение, выведенное Томсоном, является логичным, прозрачным и не допускающим ложных толкований. Что в этой формуле наиболее важно, так это принадлежность массы и категория энергии. Масса принадлежит эфиру, а энергия – электрическому полю. Независимо от истинности или ложности представлений Томсона относительно эфира, общая логика доказательства строго соответствует исходным посылкам и в процессе доказательства ничем не нарушается.
Эйнштейн, который переосмыслил саму формулу, такой строгостью подхода к доказательствам, как мы увидим позже, не отличался. В статье «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?» начинает он с энергии плоских волн:
применяя к энергии волны в неподвижной системе преобразования Лоренца.
Здесь Эйнштейн опять заявляет, что такой (ℓ') будет энергия плоских волн света, «отнесенная к системе (ξ, η, ζ)».Тем самым в очередной раз создается иллюзия, что энергия непосредственно измеряется в движущейся системе, в то время как она наблюдается из движущейся системы. Если энергия непосредственно измеряется (ℓ), то у Эйнштейна это означает, что она измерена в абсолютной неподвижной галилеевой системе (в покоящемся пространстве). В противном случае значение энергии, распространяющейся из неподвижной системы волны, должно было бы наблюдаться из подвижной системы, а истинное ее значение мы могли бы только вычислить, поделив полученное при этом наблюдении значение на релятивистский радикал.
Итак, мы имеем энергию плоских волн света, измеренную в абсолютной неподвижной системе отсчета. Далее Эйнштейн применяет к этому значению преобразования Лоренца, т. е. описывает картину наблюдения из движущейся системы измеренного ранее значения энергии. А как неоднократно было объяснено и показано, при таком наблюдении из-за движения системы и запаздывания сообщения появляется ошибка в параметре, измеренном первоначально в неподвижной системе. В данном случае эта ошибка равна
То есть в представленном выражении ℓ' – значение энергии плоской волны, наблюдаемой из движущейся системы отсчета, ℓ – значение энергии, измеренное в неподвижной системе отсчета непосредственно. Таким образом, оба значения принадлежат одному и тому же физическому параметру одного и того же процесса, в штрихованном случае искаженному при передаче его распространением света. Если бы наблюдатель был неподвижен 
то значения измеренного и наблюдаемого параметра совпадали бы:
но наблюдатель движется, и это движение вносит в величину энергии, им регистрируемую, соответствующее скорости его движения искажение. Физический смысл уравнения, которое приводит Эйнштейн, заключается не в том, насколько реально различается энергия волны в разных системах, а в том, что вычисляется, во сколько раз при этом искажается переданный параметр. Никакого иного смысла в приведенном отношении нет и быть не может.
Далее Эйнштейн вводит энергию покоящегося тела E0. При этом он никак не объясняет, что это за энергия. Если Томсон прямо говорит, что E – это энергия электростатического поля, что физически вполне понятно, то Эйнштейн не раскрывает физического смысла введенной энергии покоящегося тела и, как мы увидим впоследствии, делается это не случайно.
Далее, проделывая с введенной таким образом неопределенной энергией различные преобразования, Эйнштейн получает уравнение
и заключает: «В этом соотношении обе разности вида 
имеют простой физический смысл. Величины H и E представляют собой значения энергии одного и того же тела, отнесенные к двум координатным системам, движущимся относительно друг друга, причем тело покоится в одной из систем [в системе (x , y , z)]. Таким образом, ясно, что разность 
может отличаться от кинетической энергии K тела… только на некоторую аддитивную постоянную C…». [40]
Тут приходится предполагать: либо Эйнштейн совершенно не понимал физического смысла полученного уравнения, что маловероятно, либо понимал, но в угоду поставленной цели – превратить специальную теорию относительности в выдающееся событие в науке – сознательно вводил исследователей в заблуждение.
Величина E0, по Эйнштейну, действительно представляет собой некую энергию тела, измеренную непосредственно в абсолютной неподвижной системе. Но величина H0 вовсе не является величиной энергии, как утверждает Эйнштейн, отнесенной, т. е. измеренной в подвижной системе. Величина H0 есть значение энергии E0, перенесенное к неподвижному наблюдателю с помощью света или электромагнитного излучения другого диапазона. (Для того чтобы наблюдать энергию в подвижной системе, необходимо сначала перенести туда этот параметр с помощью света или электромагнитного излучения иного диапазона.) При этом согласно принципу относительности, тело считается движущимся со скоростью -v. Мало того, что оба значения E0 и H0 принадлежат одному и тому же параметру в одном и том же эксперименте, во втором случае измененному за счет запаздывания электромагнитных волн, переносящих информацию об этом параметре, так еще и сам по себе физический смысл этого параметра Эйнштейном не определен. И разности 
вопреки его утверждению, ни при каких условиях не могут иметь смысла кинетической энергии, или, как он утверждает, «отличаться от кинетической энергии K тела на некоторую аддитивную постоянную C», так как к кинетической энергии движущегося тела они вообще имеют весьма отдаленное отношение.
Поясним этот вывод. Если из неподвижного тела происходит испускание световой волны, уносящей энергию в разные стороны, значит, внутри него существует некий процесс, который эту волну генерирует. Для этого процесса действительно существует уравнение
в котором значения некоторой, не определенной Эйнштейном энергии процесса до излучения E0 и после него E1 непосредственно определяются в абсолютной неподвижной системе отсчета (в соответствии с преобразованиями Галилея).
Если теперь применить к выражению для этой энергии преобразования Лоренца, то получим значения наблюдаемой энергии до излучения H0 и после излучения H1, соответствующие значениям измеренной энергии до излучения E0 и после излучения E1, которые переносятся в движущуюся систему с помощью распространения электромагнитного излучения, если такое в принципе возможно. То, что мы можем измерить значение E0 и E1, еще не говорит о том, что мы можем эти значения передать.
Но если такое возможно, то имеет место равенство:
где радикал 
есть коэффициент искажения параметра L при наблюдении его из движущейся системы с помощью распространения электромагнитной волны. Разности 
представляют собой величины разностей излученной энергии, измеренные в первом случае непосредственно в абсолютной неподвижной системе координат, а во втором – наблюдаемые из подвижной системы.
Разность
показывает, на какую величину изменяется наблюдаемая из подвижной системы с помощью распространения электромагнитного излучения энергия тела, по сравнению с той же энергией, измеренной в абсолютной неподвижной системе до излучения. То есть какова погрешность наблюдения величины энергии тела из подвижной системы до излучения, появляющаяся за счет движения наблюдателя.
Разность
показывает, на какую величину изменяется наблюдаемая из подвижной системы с помощью распространения электромагнитного излучения энергия тела по сравнению с той же энергией, измеренной в абсолютной неподвижной системе, после излучения. То есть какова погрешность наблюдения величины энергии тела из подвижной системы после излучения.
Соответственно, разность
физического смысла, заявленного Эйнштейном, не имеет, так как показывает, на какую величину изменяется погрешность между наблюдаемыми в относительной и измеренными в абсолютной системе значениями энергии до излучения и после излучения. Иными словами, насколько изменится погрешность наблюдения величины энергии тела из подвижной системы, если брать ее до излучения и сравнивать с той же погрешностью после него. Эта погрешность пропорциональна скорости перемещения подвижной системы и величине самой излученной энергии, но не имеет никакого отношения к кинетической энергии, так как процесс излучения энергии относится исключительно к внутренним процессам, происходящим в теле, вклад в которые движение отдаленного наблюдателя в принципе иметь не может, так как Эйнштейном подчеркивается, что в данном эксперименте излучающее тело принципиально остается неподвижным.
То есть излучение тела и движение наблюдателя не имеют между собой причинно-следственной связи.
Манипулируя величиной не определенной им энергии внутренних процессов в неподвижном теле, Эйнштейн пользуется приемом подлога физического смысла рассматриваемого явления – выдает наблюдаемые издалека изменения в процессе, возникающие за счет изменения условий наблюдения, за изменения реальные, физически существующие в месте нахождения самого процесса. У него получается, что движение отдаленного наблюдателя является причиной изменения внутренней энергии тела невыясненной природы, чего не может быть уже по определению. Как бы мы ни применяли принцип относительности, в той метасистеме, где проводится эксперимент, реально движется наблюдатель, а волна излучается из неподвижного тела, поэтому движение наблюдателя ни при каких условиях не может служить причиной изменения величины излучаемой энергии. Движение наблюдателя вызывает искажение наблюдаемого значения энергии, но не меняет саму эту измеренную энергию.
И, следовательно, вывод Эйнштейна ложен, а соотношения:
неверны категорически. Что полностью отменяет основанные на этих соотношениях дальнейшие построения. Заметим дополнительно, что мы не внесли в эти построения ничего нового, а пользовались исключительно выкладками самого Эйнштейна.
Отсюда видно, что попытка некритического применения принципа относительности и преобразований Лоренца к измерению энергии плоской световой волны приводит не к разъяснению физики явлений при излучении света, а к полному искажению существующих представлений о природе этих явлений.
А потому представленные Эйнштейном выкладки относительно связи массы и энергии физического смысла не имеют.
В отличие от формулы Томсона, основывающейся на произвольных, но все же физически понятных для своего времени предпосылках, преобразования Эйнштейна представляют собой не что иное, как попытку путем математических манипуляций, не имеющих даже намека на физический смысл, во что бы то ни стало и вопреки всем правилам исследовательской этики получить формулу Томсона, но уже для материальных тел. Из представленного видно также, что доказательство Эйнштейна не имеет ценности для объяснения поведения массы тела при излучении и не может приниматься как серьезный элемент физической теории. Перед нами примитивная и незамаскированная математическая подгонка вычислений под заранее заданный результат.
Вместо понятного и прозрачного доказательства эквивалентности массы и энергии Эйнштейн представил запутанные математические спекуляции, не имеющие ни физической, ни математической ценности, основанные на очередном подлоге физического смысла в явлениях излучения электромагнитных волн. Нужно заметить при этом, что физический смысл полученной формулы мы не обсуждаем и не комментируем. Речь идёт исключительно о способе её вывода.
Пройдя шаг за шагом все доказательства Эйнштейна, можно увидеть, что для него физический смысл получаемых выражений находится отнюдь не на первом и даже не на втором месте в его теории. Во-вторых, можно сказать, что соответствие получаемых им спекулятивно-математическим способом физических зависимостей явлениям природы его вовсе не заботит, поскольку цель Эйнштейна заключается не в выяснении сущности природных явлений, а исключительно в получении сенсационных и парадоксальных выводов.
На этом анализ основополагающих статей специальной теории относительности и следствий, из них вытекающих, мы заканчиваем. Задача, поставленная в самом начале исследования, выполнена полностью и окончательно. Показано, что специальная теория относительности есть теория излучения или отражения света от движущихся тел, которая распространена автором на явления, далеко выходящие за пределы области ее применения.
Представленный здесь анализ наглядно демонстрирует, каким образом, не обращая внимания на суть физических явлений, пренебрегая элементарными правилами теоретического исследования, с помощью постоянной подмены понятий и математической подгонки вычислений под нужный результат, Эйнштейн строил свою теорию.
Соответственно, все дальнейшие построения современной теоретической физики, выстроенные на основе и с помощью специальной теории относительности, ввиду ложности исходных предпосылок, требуют тщательного исследования и кардинальной переработки.
Двигаясь предложенным путем, возможно постепенно освободить теоретическую физику от нагромождений несостоятельных и изначально ложных построений, накопившихся в результате безраздельного господства специальной теории относительности за последние сто лет. Но это – тема уже для других исследований.
Заключение
Перед предпринятым анализом специальной теории относительности стояла задача: ничего не меняя в ее содержании, внимательно рассмотреть исходные положения и полученные результаты с целью выяснения истинного физического смысла основных представлений теории о свойствах пространства и времени и полученных при применения этих представлений результатов. Одновременно проводился тщательный анализ приемов, применяемых в теории, при осуществлении доказательств ее положений. При этом начальные условия теории и ее построения принимались без каких-либо изменений.
Поставленная задача успешно выполнена: теория рассмотрена до границ основополагающих результатов, послуживших основанием разработки Новой релятивистской физики. В результате проделанной работы выяснен физический смысл основного инструмента, использованного Эйнштейном для построения теории, – преобразований Лоренца и принципа относительности.
Было выявлено, что преобразования Лоренца представляют собой описание передачи значений физических параметров из подвижной системы отсчета в неподвижную с помощью распространения света либо электромагнитного излучения других диапазонов. Это свойство преобразований Лоренца лежит в основе теории относительности, составляет ее фундамент, но полностью игнорируется Эйнштейном, который использует для видимости объяснения исследуемых явлений другие утверждения, чаще всего произвольные и недоказанные. Это делается для того, чтобы придать теории относительности вид «грандиозного» и «революционного» прорыва к новой «постньютоновской» физике. Между тем с учетом выявленного свойства преобразований Лоренца всякая сенсационность теории относительности исчезает, а предполагаемые Эйнштейном «необычайные физические свойства пространства и времени» получают простое и понятное объяснение в рамках традиционной фундаментальной физики. Принцип относительности используется Эйнштейном для того, чтобы придать неподвижной системе отсчета и находящимся в ней процессам движение со скоростью -v относительно подвижной системы, считающейся в этом случае неподвижной вместе с находящимся в ней наблюдателем. При этом Эйнштейном не учитывается, что подобные начальные условия для значимых физических параметров допустимы не во всех рассматриваемых в его теории случаях. Кроме того, в теории постоянно используются искусственные приёмы, как например, придание неподвижному в абсолютной системе отсчёта объекту определённой скорости за счёт движения наблюдателя или изменение течения внутренних процессов в этом объекте за счёт того же движения независимого наблюдателя.
Благодаря проделанному анализу были сделаны следующие неоспоримые выводы относительно представлений о свойствах пространства, времени и материи, на самом деле и вопреки утверждениям ее автора содержащиеся в положениях теории относительности:
1. Истинный физический смысл теории относительности заключается в том, что она описывает передачу информации о процессах, а не процессы сами по себе. Преобразования Лоренца при этом описывают лишь кажущиеся изменения параметров, возникающие вследствие переноса их значений из движущейся системы в неподвижную с помощью распространения света. Свет, переносящий информацию о наблюдаемых явлениях, как этого требует применение преобразований Лоренца, испускается движущимся или отражается от движущегося объекта. То есть теория относительности есть теория, описывающая радиооптические иллюзии, возникающие при движении материальных тел, наблюдаемых неподвижным наблюдателем.
2. Время в движущейся системе отсчета не изменяется. Продолжительность одного и того же процесса в движущейся равномерно и прямолинейно и неподвижной системах отсчета одинакова. Все изменения временного промежутка при движении тела регистрируются лишь у отдаленного наблюдателя при наблюдении им движения тела с помощью распространения света или электромагнитных волн другого диапазона.
3. Размеры физических тел при движении не изменяются. Видимое изменение размеров твердых тел при движении также регистрирует только отдаленный наблюдатель.
4. Масса движущегося тела не зависит от скорости его движения.
5. Скорость света не является предельной скоростью, возможной в природе. Она является предельной наблюдаемой скоростью.
6. Доказательства эквивалентности массы и энергии, представленные Эйнштейном, физического смысла не имеют.
7. Пространство-время физически не существует, представляя собой лишь удобную математическую абстракцию.
8. С представленной точки зрения практически полностью устраняются парадоксы и несуразности специальной теории относительности.
Эти выводы были сделаны, исходя из подлинных и неизменённых построений специальной теории относительности при тщательном их исследовании.
Что касается методики, использованной Эйнштейном, то, помимо некритического применения преобразований Лоренца и принципа относительности ко всем без разбора физическим явлениям, в качестве рабочего инструмента им постоянно используются запрещенные в научном методе приемы подмены понятий и введения произвольных недоказанных утверждений.
Относительно достоверные научные результаты получены Эйнштейном только в случаях, когда речь идет об испускании или отражении света телами, движущимися с высокими скоростями. То есть специальная теория относительности есть теория отражения, либо испускания света или электромагнитных волн другого диапазона от движущихся объектов, и описывает наблюдаемые при этом радиооптические иллюзии, хотя вследствие многочисленных внутренних ограничений теория Эйнштейна не является точной теорией. В целом эта теория является обычным научным исследованием, проведённым, к сожалению, с многочисленными нарушениями общепринятых норм и правил, принятых в фундаментальной физике. Поскольку она посвящена довольно узкой научной проблеме, то использовать теорию относительности для объяснения проблем, относящихся к основам строения и взаимодействия элементов мироздания, есть прямое нарушение норм элементарной научной этики.
Сенсационные, парадоксальные результаты, благодаря которым специальная теория относительности завоевала широкую общественную известность, получены именно в результате распространения ее построений на объяснение физических явлений, которые находятся вне пределов области ее компетенции. Ввиду ложности истолкования Эйнштейном основных результатов созданной им теории и распространения их на области явлений, не относящихся к области ее применимости, необходим тотальный анализ и пересмотр всех физических представлений, полученных на основе и при применении этой теории. Что позволит со временем преодолеть общий и всеобъемлющий кризис фундаментальной физической науки.