3. Анализ преобразований Лоренца.

Формальный характер уравнений Максвелла сослужил плохую службу при объяснении опыта Майкельсона. Ведь если в опыте не подтвердилась идея существования мирового эфира и возможности сложения скоростей света и источника, то этот факт можно было бы интерпретировать по-разному. Во-первых, можно было предположить, что не соответствует действительности то понимание явления, описываемого уравнениями, которое было развито Фарадеем и Максвеллом. Такого рода сомнения легко могли быть навеяны многочисленными попытками Максвелла найти механическое объяснение смысла уравнений путем создания механической модели эфира, состоящей из колесиков, рычажков, винтиков, пружинок и т.д. Эти попытки свидетельствовали о том, что самого Максвелла тревожил смысл выведенных им уравнений. Тем более это должно было насторожить окружающих. Во-вторых, можно было предположить, что коэффициент 1/с в уравнениях Максвелла есть величина переменная, имеющая вовсе не тот смысл, который в нее пытались вкладывать. Наконец, можно было предположить, что сами уравнения Максвелла неправильно отражают изучаемое явление либо имеют ограниченный характер применения. Все эти и многие другие предположения стимулировали бы научный поиск в рассматриваемой области и помогли бы преодолеть имеющиеся трудности. Но ничего подобного не произошло. Возникшие неприятности были списаны на безгласную природу. Ей приписали отсутствующую у нее способность подчиняться преобразованиям Лоренца, но об этом речь впереди.

Заметим, кстати, что в науке известно много примеров, когда исследователи предпочитают больше верить формулам, нежели природе. В критических ситуациях, если приходится выбирать: или – или, они отдают предпочтение надуманной схеме (формуле), а не жизни (опыту). В дальнейшем еще придется столкнуться с несколькими подобными случаями, когда природе в угоду формулам были навязаны мнимые свойства, причем некоторые из этих случаев имели решающее влияние на судьбы науки.

Анализ показывает, что все три высказанные выше предположения в какой-то мере отражают реальное положение вещей. При этом самым главным является то обстоятельство, что неправильно понимался смысл явлений, описываемых уравнениями Максвелла. Формальный характер уравнений не позволил докопаться до сути. Если принять концепцию общей теории о распространении заряда, тогда сразу выясняется истинный смысл опыта Майкельсона и отпадают возникшие трудности и сомнения.

Действительно, свет представляет собой совокупность микрозарядов, которые распространяются в определенной среде – вакууме, воздухе, жидкости и т.д. Для света совершено безразлично, расположен светопровод (волновод) вдоль направления движения Земли вокруг Солнца или поперек: скорость света определяется проводимостью среды и разностью потенциалов, под действием которых он распространяется. В опытах светопроводы всегда выбираются одинаковыми для двух направлений, что гарантирует тождественность их проводимостей. Источник света бывает один на оба направления, что делает одинаковой также разность потенциалов. Отсюда с «железной» необходимостью вытекает, что скорость света вдоль и поперек направления движения Земли должна быть строго одной и той же. Для объяснений этого элементарного факта не требуется привлечения ни идеи о существования мирового эфира, ни преобразований Лоренца и т.д.

Из общей теории также следует, что исход аналогичного опыта с распространением любого другого заряда для любой формы движения неизбежно должен привести к подобным же результатам. Любой заряд в одинаковых проводниках под действием равных разностей потенциалов будет двигаться с одной и той же скоростью, независимо от того, как ориентирован проводник – вдоль или поперек направления движения Земли. Более того, при этом не играет никакой роли сам факт равномерного и прямолинейного движения проводника, если его скорость не слишком велика (пренебрежимо меньше бесконечности).

Например, если взять две совершенно одинаковые трубы и ориентировать их вдоль и поперек направления движения Земли, то под действием одинаковых разностей давлений в трудах возникнут тождественные потоки данной жидкости или газа. Скорости их будут одинаковыми в обеих трубах. Этот опыт на примере гидродинамической формы движения в точности воспроизводит то, что происходило в опыте Майкельсона со светом, распространяющимся в двух одинаковых светопроводах. Этот результат не содержит в себе никакой мистики, смысл его элементарно прост.

Таким образом, при правильном истолковании электромагнитных явлений (и уравнений Максвелла) не возникает никакой необходимости прибегать для объяснения опыта Майкельсона к преобразованиям Лоренца. Коэффициент пропорциональности 1/с приобретает смысл величины, характеризующей проводимость волновода. Она различна у разных сред и зависит от значений всех зарядов, входящих в число связанных степеней свободы. Сами уравнения Максвелла сильно ограничиваются в смысле возможностей их применения.

В свете изложенного должно быть совершенно ясно, что проблема составления преобразований, которые бы оставляли вид уравнения Максвелла неизменным при переходе от одной инерциальной системы к другой, утрачивает всякий смысл. Эта проблема не имеет значения также и для механических явлений, поскольку, согласно общей теории, с изменением скорости (количества движения) изменяются такие величины, используемые классической механикой, как пространство (длина), время (скорость его течения) и масса. В результате преобразования Галилея (430) нарушаются, а вид уравнений законов механики изменяется.

Проблема сохранения вида уравнений для различных инерциальных систем – это очень частная (надуманная) проблема, не имеющая принципиальной научной ценности. Она должна быть заменена более общей проблемой – сохранения законов при переходе от одной системы к другой. Эта новая проблема имеет исключительно важное принципиальное значение. Вопрос ставится так: должны ли изменяться законы, описывающие поведение системы, если изменяется количество и качество содержащихся в ней зарядов. Изменение зарядов фактически равноценно переходу от одной системы к другой (от одного ансамбля к другому), ибо новые заряды сообщают системе новые свойства.

Маленьким частным случаем этой общей проблемы служит рассмотренная выше проблема сохранения вида механических уравнений при переходе от одной инерциальной системы к другой. Инерциальные системы различаются между собой количеством кинетического заряда (количеством кинетического движения). Но, как уже упоминалось, вместе с кинетическим зарядом изменяются также метрический, хрональный, субстанциальный и другие заряды системы. При больших абсолютных скоростях это в конце концов приведет к изменению вида механических уравнений.

От правильного ответа на поставленный вопрос зависит возможность решения кардинальной проблемы определения границ применимости той или иной теории, того или иного уравнения, тех или иных закономерностей. Важность этой проблемы видна хотя бы из того факта, что большинство серьезных ошибок, зафиксированных в истории науки, обусловлено именно незаконным распространением полученных результатов за пределы сферы их применимости.

Исчерпывающий ответ на поставленный вопрос может дать только учение о формах движения, т.е. общая теория. Согласно общей теории, переход от одной системы к другой, обладающей новым набором форм движения, обязательно связан с изменением действующих законов. Это изменение надо понимать в том смысле, что в уравнениях законов общей теории должны появиться новые слагаемые, отражающие влияние новых форм движения изучаемого ансамбля.

Если имеется какое-либо решение, полученное для определенного ансамбля форм движения, то распространение этого решения на другой ансамбль, с другим набором форм движения – это незаконный акт, который может повлечь за собой серьезные ошибки. Возникающие погрешности тем больше, чем сильнее сказывается влияние неучтенных решением форм движения.

Под этим углом зрения целесообразно проанализировать содержание преобразований Лоренца. Выше уже отмечалось, что сами по себе эти преобразования не нужны, ибо не существует проблемы сохранения вида уравнений Максвелла при переходе от одной инерциальной системы к другой. Коэффициент пропорциональности 1/с в уравнениях Максвелла есть в принципе величина переменная, поэтому нет никаких оснований ее абсолютизировать и искать условия сохранения вида уравнений. Но коль скоро преобразования составлены, желательно выяснить, насколько правильно они отражают связи между входящими в них переменными.

Уравнения Максвелла выведены для ансамбля, содержащего две формы движения – электрическую и магнитную. Это значит, что распространение этих уравнений на более обширный ансамбль, включающий в себя дополнительно метрическую, хрональную, субстанциальную и кинетическую формы движения – это неправомерный шаг. Именно такой шаг совершил Лоренц, использовав уравнения Максвелла для установления связей между метрической, хрональной и кинетической формами движения, которые вообще не входят в ансамбль, рассмотренный Максвеллом. В уравнениях Максвелла пространство и время фигурируют только в качестве сравнительных (вспомогательных, эталонных) величин, которые отличаются стабильностью и поэтому не могут претерпевать никаких изменений. Таким образом, связи, установленные Лоренцом, не отражают реальной действительности. Они тем более ошибочны, что получены исходя из предположения о постоянстве коэффициента пропорциональности 1/с в уравнениях Максвелла. В связи с этим автоматически оказываются неверными соотношения (432) – (435), вытекающие из преобразований Лоренца.

Преобразования Лоренца – это своеобразная дань механистическим воззрениям. Уравнения Максвелла впервые порывают с механицизмом, введя в рассмотрение электрическую и магнитную степени свободы. Лоренц, составив для новых уравнений преобразования (431), аналогичные преобразованиям (430) Галилея, тем самым попытался провести параллель между законами механики и законами электродинамики. Однако эта параллель оказалась излишней, поскольку во времена Лоренца еще не существовало предпосылок, необходимых для того, чтобы найти общие черты в таких разнородных явлениях, как механические, электрические, магнитные, метрические, хрональные, кинетические, субстанциальные. Соответствующие предпосылки были созданы лишь общей теорией.