Побочный результат эксперимента А. Майкельсона (1881)

Приглашаем прогуляться на умозрительную утиную охоту. Понаблюдаем за тем, как зависит от пространственно-временной конструкции объекта (охотник-утка) относительная скорость ружейной дроби и зададим себе два вопроса, риторический и сакраментальный.

Охотник замаскировался на холме, поджидает добычу. Утка и охотник находятся в одной плоскости, горизонтальной.

Пусть утка налетает или улетает от охотника по прямой. Относительная скорость дроби рассчитывается с учётом собственной скорости дроби и лёта утки. В первом случае скорости суммируются, во втором – вычитаются. Относительная скорость дроби больше и меньше собственной.

Пусть утка облетает охотника точно по окружности. В этом случае она не приближается и не удаляется от него. Следовательно, её скорость в отношении к охотнику на линии огня равна нулю. Относительная скорость дроби численно равна собственной.

Пусть утка совершает одновременно два независимых действия: облетает вокруг охотника и приближается или удаляется от него, то есть описывает эллипс. С одной скоростью она облетает, а с другой приближается и удаляется. Последняя складывается и вычитается со скоростью дроби. Относительная скорость дроби больше и меньше собственной на эту величину.

Риторический вопрос, стрелял ли по уткам физик А. Майкельсон, прославившийся диковинным результатом измерения скорости солнечного света относительно движения Земли?! В его измерениях относительная скорость света (дробь) равна собственной, независимо от того, приближается или удаляется Земля (утка) от Солнца (охотник). Если он получил такой результат, значит, напутал с приближением-удалением Земли…

Майкельсон страстно желал обнаружить эфир. В 1881 году на вершинах двух гор расставил по зеркалу. Солнечный свет, замкнув путь (от одного к другому и обратно), попадал затем на вращающееся восьмиугольное зеркало. По замыслу эфирный ветер, обдувавший Землю, должен был замедлять и ускорять скорость света, когда бы он проходил против и по его направлению. Эти изменения должны были накладываться на относительное изменение скорости света, связанное с движением Земли: приближением и удалением от Солнца.

Посмотрим, Земля облетает Солнце со скоростью 30 км/с по эллиптической орбите, близкой к окружности. Значит ли, что она приближается и удаляется от него с этой скоростью. Конечно, нет, она совершает два независимых действия с разными скоростями. Расстояние, равное разности удаления от Солнца точек афелия и перигелия орбиты, Земля преодолевает за полгода. Отношение перемещения и времени – действительная скорость её приближения и удаления. Она настолько мала, что ошибка измерений Майкельсона покрыла её в разы, скрепив тайну семью печатями. Он же ждал изменения относительной скорости света на ± 30 км/с, а фиксировал, как ему казалось, неизменную величину собственной скорости света.

Сакраментальный вопрос, что это было, досадная промашка экспериментатора, вдобавок просмотренная сообществом физиков? Нет, недостаточность рационального подхода. В некоторых случаях она обнаруживается и характеризуется физиками как дефицит методологии. Так что речь не о простачках в науке, а о том, что не зависит от исследователя, от его сознания: о системном устройстве объекта как процесса. К такому нужен системный подход. В коллизии с измерением скорости света нужда в нём тоже была. Речь об отношениях части и целого в системном процессе построения объекта: некое целое преобразуется в часть целого, которое является частью раздвоенного единого целого. Покажем.

Луч света по мере удаления от Солнца олицетворяет собой радиус увеличивающейся окружности.

Считается, что дуга такой как бы выпрямляется. Потому фронт распространения света далеко в пространстве можно принять практически за прямую линию, а лучи параллельными. Что же на деле? Если речь идёт о дуге, то с ней по мере удаления от центра окружности ничего не происходит: величина центрального угла, образованного двумя лучами, остаётся неизменной. Изменяется лишь масштаб дуги. Он причина мнимого выпрямления дуги в глазах исследователя. Человеческое восприятие вычленяет часть дуги, которую легко принять за отрезок прямой. Суть рациональный приём. Мысленно выстроим соответствующую пространственно-временную конструкцию: поместим Землю в одну из точек «отрезка прямой», в которых заканчиваются «параллельные» лучи света. Увидим её мнимое приближение и удаление по лучу со скоростью 30 км/с.

Понятия отрезок прямой и дуга окружности исключают друг друга. Подмена одного другим – теоретическая ошибка!

Ничто в нашем мире не дано само по себе, всё возникает и исчезает, преобразуется из простого в сложное и обратно. Часть (дуга) соединяется с другими частями (дугами) в целое – окружность. Часть окружности есть часть как часть (тождественна сама себе) – дуга. Но она получена преобразованием чего-то другого: части как целого – отрезка прямой. Часть прямой линии, отрезок (часть как целое) преобразуется в дугу как часть окружности. Если возьмём дугу окружности и скажем о ней как об отрезке прямой, значит, перейдём к иному иного: отрезку как части прямой линии. Прямая линия – иное. И наоборот, если возьмём отрезок прямой и скажем о нём как о дуге, значит, перейдём к иному иного: дуге как части окружности. Окружность - иное.

Далее, геометрическая точка на окружности представляет собой пересечение последней радиусом или секущей. Точка радиуса описывает дугу, но не прямую. Точки секущей соединяются хордой, но не дугой. Касательная к дуге – выродившаяся секущая. Таким образом, было бы верно взять фронт распространения света Солнца касательной к дуге окружности. Первая – недостижимый предел изменения второй. Дуга теоретически остаётся дугой.

Для полной ясности дополним сказанное противоположным отношением дуги и отрезка. Отрезок может быть частью правильного многоугольника, стороной. Периметр вписанного в окружность многоугольника приближается к длине окружности – недостижимому пределу. Отрезок теоретически остаётся отрезком. Его длина может быть умозрительно низведена до точки на линии окружности. Это момент перехода к иному – окружности. Но никогда длина отрезка (хорды) не будет равна длине дуги, концы которой он соединяет.

Надо отличать часть как целое (например, отрезок прямой), часть как часть (дуга) и целое (окружность). Это убережёт от нежелательного перехода в иное, а при необходимости сделает его осмысленным.

Рациональный подход подвёл Майкельсона. Построив схему эксперимента, основываясь на заблуждении, что дуга может быть принята за отрезок прямой, получил ложный результат.

Соединим перигелий и афелий прямой линией, проходящей через центр Солнца. Путь Земли – орбита, перемещение – отрезок, равный разнице расстояний от центра Солнца до точек перигелия и афелия. Его длина 3 млн. км. Это расстояние Земля преодолевает за полгода. Средняя скорость – 0,2 км/с. На эту малозаметную величину увеличивалась и уменьшалась относительная скорость солнечного света в эксперименте Майкельсона.

Ложное представление об инвариантности скорости света сбило механику с верного пути. Вывод уравнения относительного времени – следующий пример беспечного отношения к преобразованию пространственно-временной конструкции объекта.