) и является воплощением лоренц-инвариантности электродинамики. Более обобщенно можно говорить, что максимальная скорость распространения взаимодействия (сигнала), называемая скоростью света , должна быть одинаковой во всех инерциальных системах отсчёта.
Данное утверждение очень непривычно для нашего повседневного опыта. Мы понимаем, что скорости (и расстояния) меняются при переходе от покоящейся системы к движущейся, при этом интуитивно полагая, что время абсолютно. Однако принцип инвариантности скорости света и абсолютность времени несовместимы. Если максимально возможная скорость инвариантна, то время идёт различным образом для наблюдателей, движущихся друг относительно друга. Кроме этого, события одновременные в одной системе отсчёта, будут неодновременны в другой.
Инвариантность скорости света в лаборатории покоящейся относительно поверхности Земли, твёрдо установлена экспериментально. Интерес представляет поиск возможных небольших отклонений от этого закона .
Примечания
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Принцип инвариантности скорости света" в других словарях:
Теории относительности образуют существенную часть теоретического базиса современной физики. Существуют две основные теории: частная (специальная) и общая. Обе были созданы А.Эйнштейном, частная в 1905, общая в 1915. В современной физике частная… … Энциклопедия Кольера
Начинающим · Сообщество · Порталы · Награды · Проекты · Запросы · Оценивание География · История · Общество · Персоналии · Религия · Спорт · Техника · Наука · Искусство · Философия … Википедия
Классическая электродинамика … Википедия
Преобразованиями Лоренца в физике, в частности в специальной теории относительности (СТО), называются преобразования, которым подвергаются пространственно временные координаты (x,y,z,t) каждого события при переходе от одной инерциальной системы… … Википедия
Преобразованиями Лоренца в физике, в частности в специальной теории относительности (СТО), называются преобразования, которым подвергаются пространственно временные координаты (x,y,z,t) каждого события при переходе от одной инерциальной системы… … Википедия
Предпосылкой к созданию теории относительности явилось развитие в XIX веке электродинамики . Результатом обобщения и теоретического осмысления экспериментальных фактов и закономерностей в областях электричества и магнетизма стали уравнения… … Википедия
Преобразования Лоренца линейные (или аффинные) преобразования векторного (соответственно, аффинного) псевдоевклидова пространства, сохраняющее длины или, что эквивалентно, скалярное произведение векторов. Преобразования Лоренца… … Википедия
Альберт Эйнштейн (1879 1955) был известным специалистом по теоретической физике, который наиболее известен как разработчик общей и специальной теорий относительности. Он также внёс большой вклад в развитие статистической механики, особенно… … Википедия
ТЕОРИЯ - (1) система научных идей и принципов, обобщающих практический опыт, отражающих объективные природные закономерности и положения, которые образуют (см.) или раздел какой либо науки, а также совокупность правил в области какого либо знания млн.… … Большая политехническая энциклопедия
В данной статье на основе фотонной концепции раскрывается физическая сущность понятия свет, на основании которой показывается несостоятельность второго постулата А. Эйнштейна о постоянстве скорости света.
Введение. Предположение о постоянстве скорости света было выдвинуто Альбертом Эйнштейном в качестве второго постулата его знаменитой специальной теории относительности (СТО): “Любой луч света движется в “неподвижной” системе отсчёта с определённой скоростью c , независимо от того, испущен ли луч неподвижным или движущимся телом. ”
Обоснованию этого постулата в течение последнего столетия было посвящено множество астрономических наблюдений и экспериментальных исследований . Многократно на протяжении этого времени постулат подвергался сомнениям со ссылками на недостаточную точность измерений, что, как правило, было связано с малой скоростью v движения источника по отношению к скорости света c и, кроме того, указывалось, что постулат противоречит классическому закону сложения скоростей .
Тем не менее, в среде профессионалов споры вокруг СТО прекратились уже более полувека назад. Но и по сей день редакции физических журналов постоянно осаждают любители, предлагающие варианты пересмотра СТО и, в частности, второго постулата, утверждающего постоянство скорости света для всех инерциальных систем отсчёта .
Проблема в том, что постоянство скорости света мистифицировано так же, как постоянная Планка и постоянная тонкой структуры. Оно является таинственной загадкой для физики, которая второе столетие не может объяснить, почему скорость света не зависит от скорости источника света и скорости наблюдателя, относительно чего свет распространяется с постоянной скоростью (иначе говоря, относительно чего отсчитывается постоянная скорость света), и каким образом свет распространяется с постоянной скоростью. К тому же, наряду с открытием постоянства скорости света, выяснилось, что не существует эфира – вещества, считавшегося носителем световых волн в межзвёздном пространстве. И распространение волн света при отсутствии их носителя – в вакууме – ставит физику в тупик.
Отсутствие ответов на выше поставленные вопросы начинает играть важную роль в ряде отраслей физики, в частности, в астрономии : радиолокационное определение астрономической единицы и некоторых астрономических постоянных путём радионаблюдений искусственных космических тел тесно связано с точными измерениями скорости света. Хотя скорость света c в настоящее время надёжно известна с точностью до шестого знака, однако, погрешность величины скорости света является единственным крупным источником ошибок радиолокационных измерений, если результат их необходимо получить с точностью до километров.
В электродинамике и метрологии : Электродинамика дала возможность установить вторую, независимую от закона Кулона, систему мер. Можно, например, в качестве единицы силы тока выбрать такой ток, который, протекая в длинном проводнике на расстоянии одного сантиметра от второго такого же проводника с таким же током, действует на единицу длины последнего с силой в одну дину. Эта электромагнитная единица такова, что равная ей сила тока в течение единицы времени дает конденсатору единицу количества электричества. Это с необходимостью привело к вопросу об отношении к электростатической единице, определенной законом Кулона. Из соответствующих формул увидели, что это отношение имеет размерность скорости. Его значение измерил в 1852 г. Вильгельм Вебер с удивительным результатом: это есть скорость света, равная 3 10 10 см/сек. Джемс Клерк Максвелл проверил этот результат в 1868-1869 гг. с более высокой точностью, так как это имело основополагающее значение для электромагнитной теории света. В дальнейшем определение этого отношения было так усовершенствовано, что и сейчас считается точным измерением скорости света.
Однако, в 30-е годы ХХ ст. Н. П. Кастериным было показано , что уравнения Максвелла по точности своих результатов “не в состоянии обнять все явления электромагнетизма, известные в настоящее время. Современная теоретическая физика пытается достигнуть этой цели путем надстроек в виде релятивистской, квантовой и волновой механики, изменяя, обобщая и даже извращая основы классической механики и физики, но допуская tacito consensu, что уравнения Максвелла абсолютно точны. С нашей точки зрения уравнения электромагнитного поля Максвелла только первые приближения, и их недостаточность в настоящее время происходит оттого, что точность современных измерений в электродинамике неизмеримо возросла по сравнению с временами Фарадея, Максвелла, Герца, со времени их установления .”
В результате проведенного исследования им был сделан вывод о том, что “обобщенные уравнения электромагнитного поля отличаются от уравнений Максвелла не только тем, что они нелинейны, но и тем, что скорость света c внутри поля переменна .”
На ограниченность уравнений Максвелла, обусловленных допущением постоянства скорости света, также указал В. А. Ацюковский в работе : “электрическое поле имеет продольное, а не поперечное распространение, что никак не вытекает из известных уравнений Максвелла ”. Такой характер электрического поля обусловлен неравномерным распределением носителей электрического заряда (фотонов), т.е. их разной скоростью движения.
Из выше изложенного следует, что, несмотря на не прекращающиеся доказательства постоянства скорости света сторонниками квантово-релятивистской концепции, решение этой проблемы далеко от завершения и имеет современный актуальный характер.
Философский аспект проблемы. Пренебрежительное отношение части исследователей к достижениям философии приводит к появлению ложных научных концепций, на базе которых появляются следующие поколения недееспособных научных и технических проектов . Одной из таких проблем стало постоянство скорости света.
Современное отношение сторонников квантово-релятивистской концепции к философии отражено в интервью вице-президента РАН Г. А. Месяца, данному корреспонденту Российской философской газеты Сергею Шаракшанэ:
“-Геннадий Андреевич, вам в профессиональной деятельности ученого
философия помогала?
— Наше поколение особое, и жили мы при особой философии, никакой другой
философии не было. Если говорить честно, конечно, она нам, ученым, была не нужна и
ничего не давала .”
Доминирующая последнее столетие квантово-релятивистская концепция сформировала определенный тип мышления в физике — абстрактное:
“В отличие от физики XVIII и XIX вв., пытающейся понять внутреннюю суть явлений и сводящей сложные явления к поведению элементов, участвующих в этих явлениях, физика ХХ в. фактически сняла эти цели. Целями развития некоторых областей физики стало подразумеваться создание внутренне непротиворечивого описания с помощью все более усложняющегося математического аппарата.”
С точки зрения мыслительной деятельности человека абстрактное мышление представляет собой высшую ступень. В диалектической логике понятие абстракция часто употребляется в негативном смысле: как нечто одностороннее, неразвитое, слишком оторванное от жизни, в отличие от конкретного .
Абстрактное мышление не может быть у всех одинаково. Как его отсутствие, так и чрезмерное увлечение может вызвать определенные проблемы. Решение этой задачи в физике дает философия.
В этой связи следует вспомнить работу Гегеля Г. «Кто мыслит абстрактно?» и блестящую статью-комментарий советского философа Э.В. Ильенкова.
Э.В. Ильенков:
“– Так кто же мыслит абстрактно?
– Необразованный человек, а вовсе не просвещенный .”
“Такой «образованный читатель» – не редкость и в наши дни. Обитая в уютном мирке шаблонных представлений, с которыми он сросся, как с собственной кожей, он всегда испытывает раздражение, когда наука показывает ему, что вещи на самом-то деле совсем не таковы, какими они ему кажутся. Себя он всегда считает поборником «здравого смысла», а в философской диалектике не видит ничего, кроме злокозненной наклонности «выворачивать наизнанку» обычные, «общепринятые» значения слов. В диалектическом мышлении он видит одно лишь «неоднозначное и нестрогое употребление терминов», искусство жонглировать словами с противоположным значением – софистику двусмысленности.”
“И если принять все это во внимание, то сразу же начинает выглядеть по-иному и проблема «абстракции». «Абстрактное» как таковое (как «общее», как «одинаковое», зафиксированное в слове, в виде «общепринятого значения термина» или в серии таких терминов) само по себе ни хорошо, ни плохо. Как таковое оно с одинаковой легкостью может выражать и ум, и глупость. В одном случае «абстрактное» оказывается могущественнейшим средством анализа конкретной действительности, а в другом – непроницаемой ширмой, загораживающей эту же самую действительность. В одном случае оно оказывается формой понимания вещей, а в другом – средством умерщвления интеллекта, средством его порабощения словесными штампами. И эту двойственную, диалектически-коварную природу «абстрактного» надо всегда учитывать, надо всегда иметь в виду, чтобы не попасть в неожиданную ловушку…
В этом и заключается смысл гегелевского фельетона, изящно-иронического изложения весьма и весьма серьезных философско-логических истин. “
В современной физике за непроницаемой ширмой стоят такие фундаментальные понятия как электрический заряд, электрическое и магнитное поля, постоянная Планка и постоянная тонкой структуры и т. д. Постоянство скорости света также относится к этой категории.
Фотонная концепция света. Раскрыть проблему постоянства скорости света невозможно без вскрытия физической сущности понятия свет. Согласно современным представлениям:
2) Свет в широком смысле — то же, что оптическое излучение.
ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитные волны , длины которых заключены в диапазоне с условными границами от единиц нм до десятых долей мм (диапазон частот ~3 х 10 17 — 3 х 10 11 Гц). К оптическому излучению помимо воспринимаемого человеческим глазом видимого излучения (обычно называемого светом) относятся инфракрасное излучение и ультрафиолетовое излучение .
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ — электромагнитные колебания , распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ – взаимосвязанные колебания электрического (E) и магнитного (Н) полей, составляющих единое электромагнитное поле.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ – физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными частицами вещества, а также с частицами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты.
ПОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ – физические системы, обладающие бесконечно большим числом степеней свободы.
ФИЗИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - объект физических исследований , такое множество взаимосвязанных элементов, отделенных от окружающей среды , что взаимодействует с ней, как целое.
Таким образом, последовательно раскрывая выше указанные представления современной физики о свете можно сделать следующий вывод: свет это некоторое множество взаимосвязанных элементов, отделенных от окружающей среды , которые взаимодействует с ней, как целое.
Такова логика абстрактного мышления при вскрытии физической сущности понятия свет на основе современных представлений физики. Очевидна абсурдность такого представления о свете.
Исторически представления о свете складывались как поток частиц, однако, в конце XVII века на основе развития теории представлений о свете возникли две концепции – корпускулярная (Ньютон – Декарт) и волновая (Гук – Гюйгенс).
Корпускулярные воззрения на природу света И. Ньютон развил в стройную теорию истечения. Свет – корпускулы, испускаемые телами и летящие с огромной скоростью. Ньютон изложил теорию света на абстрактном уровне, не вникая в физическую сущность световых корпускул и среды, в которой они летят. Его теория осталась фактически необоснованной и поэтому стала легко доступной для критики. Тем не менее, в течение ста с лишним лет корпускулярная теория имела гораздо больше приверженцев, чем волновая. Однако в начале XIX в. французскому физику О.Ж. Френелю удалось на основе волновых представлений объяснить все известные в то время оптические явления. В результате волновая теория света получила всеобщее признание, а корпускулярная теория была забыта почти на столетие.
Возрождению корпускулярной ньютоновской теории света в начале ХХ столетия способствовала концепция фотона, заложенная работами Дж. Стони (электрон),
Ф. Эренгафта (субэлектрон), М. Планка (квант), а также работами в области теории фотоэффекта (Г. Герц, А. Г. Столетов, А. Эйнштейн).
В 1905 г. А. Эйнштейн выдвинул идею, обобщавшую гипотезу квантов М. Планка, и положил ее в основу новой теории света (квантовой теории фотоэффекта). Согласно теории Эйнштейна, свет с частотой ν не только испускается, как это предполагал Планк, но и распространяется и поглощается веществом отдельными порциями (квантами), энергия которых E = h· ν . Таким образом, распространение света нужно рассматривать не как непрерывный волновой процесс, а как поток локализованных в пространстве дискретных световых квантов, движущихся со скоростью распространения света в вакууме (с ). Квант электромагнитного излучения получил название фотон.
Неспособность физики ХХ столетия разобраться с сущностью фотона привела ее к созданию мифов о корпускулярно-волновом дуализме и постоянстве скорости света. Несмотря на то, что концепция фотона все еще находится на стадии доказательства , именно она позволяет решить выше указанные проблемы, связанные с постоянством скорости света.
Согласно корпускулярной теории света и гипотезы квантов М. Планка очевидно, что свет представляет собой поток фотонов, а согласно эфиродинамической концепции , средой существования фотонов является эфир. Поток фотонов совместно с эфиром образуют фотонный газ. На основании этого можно дать следующее определение:
Свет это поток фотонного газа, частицы (фотоны) которого образуют излучение, длины волн которых заключены в диапазоне с условными границами от единиц нм до десятых долей мм (диапазон частот ~ 3 ·10 17 — 3·10 11 Гц), предназначенный для переноса энергии.
Фотон это элементарная частица, представляющая собой замкнутый тороидальный вихрь уплотненного эфира с кольцевым движением тора (как колеса) и винтовым движением внутри него, осуществляющая поступательно-циклоидальное движение (по винтовой траектории), обусловленное гироскопическими моментами собственного вращения и вращения по круговой траектории и предназначенная для переноса энергии.
Фотон это элементарная частица обладающая двойным гироскопическим эффектом, которые обуславливают высокую стабильность его параметров, в частности, постоянство скорости прямолинейного движения.
Фотон это понятие, которое относится к множеству элементарных частиц, основным свойством которых является зависимость их параметров от длины волны, например, скорость фотонов (ν) зависит только от длины волны (λ) , ν = f (λ).
Длина волны фотона, в отличие от электромагнитной волны, это период движения по поступательно-циклоидальной траектории.
Таким образом, скорость отдельно взятого фотона (λ = const ) это величина постоянная, не зависящая от системы пространственных координат и системы отсчёта времени, т. е. от систем отсчета.
Эта особенность фотонов была положена А. Эйнштейном в основу второго постулата. Несостоятельность второго постулата Эйнштейна заключается в том, что луч света представляет собой поток фотонного газа, частицы-фотоны которого, согласно зависимости ν= f (λ), движутся с разными скоростями. Доказательством того, что фотоны в луче света имеют разные длины волн, а значит и скорости, служит известное еще Ньютону явление дисперсии света . Экспериментальным доказательством зависимости скорости от длины волны фотона являются работы в области лазерной генерации частоты. Например, по данным, приведенным в работе , показано, что установленная постоянная скорости света в вакууме, равная 299792458 ±1,2 м/с , это ничто иное как скорость фотонов длиной волны 3,39 мкм. Там же показано, что фотоны, имеющие длину волны меньше 3,39 мкм движутся с большей скоростью, т. е. больше скорости света. Согласно эфиродинамической концепции предельным значением скорости фотонов (гамма-фотонов) является вторая звуковая скорость эфира, гипотетическое значение которой равно 3·10 8 м/с.
Особенностью данного параметра фотонов (ν = f (λ) ) является то, что в области существования фотонов в диапазоне длин волн от ед. пм до десятых долей мм изменение скорости прямолинейного движения составляет порядка 0,1%, а в оптическом еще меньше. Т. е. скорость прямолинейного движения фотонов носит квазипостоянный характер.
Существующие способы измерения скорости света не учитывают зависимости скорости фотонов от длины волны, а оперируют некоторой интегральной, т. е. обобщенной характеристикой в области оптического излучения, которая для данного диапазона волн всегда будет постоянной или ее изменение будет находиться за пределами погрешности измерений . С этой точки зрения эти способы измерения являются некорректными и не могут служить доказательством постоянства скорости света.
Не достигнув результата в доказательстве постоянства скорости света в оптическом диапазоне сегодня для сохранения позиций СТО используются новые способы. В частности, в работе сообщается о наблюдении сверхсветовой скорости нейтрино. Там же делается обоснование и вывод: заявленный результат коллаборации OPERA трудно вместить в какие-либо, даже в самые экзотические теоретические модели, т. е. нейтрино не может двигаться со сверхсветовой скоростью.
Таким образом, наглядно демонстрируется незыблемость позиций СТО.
“Фокус” данного мероприятия заключается в том, что нейтрино, как элементарной частицы, в природе не существует, а потому и результат этого эксперимента носит чисто виртуальный характер, т. е. представляет собой очередную ширму.
Выводы. Основой квантово-релятивистской концепции физики ХХ столетия стало создание внутренне непротиворечивого описания физических явлений с помощью все более усложняющегося математического аппарата, с точки зрения философии являющегося абстрактным мышлением. Опыт использования абстрактного мышления показывает его противоречивость: В одном случае «абстрактное» оказывается могущественнейшим средством анализа конкретной действительности, а в другом – непроницаемой ширмой, загораживающей эту же самую действительность.
Относится к «О теории относительности»О постоянстве скорости света. Анализ постулатов Эйнштейна
Зададимся простым, на первый взгляд, вопросом: «относительно чего постоянна скорость света в специальной теор ии относительности (СТО)?». Многие из тех, кому я задавал этот вопрос, удивленно пожимали плечами, но, подумав, несколько неуверенно произносили: «относительно пустоты». Однако на практике скорость движения одного материального объекта (в том числе – частицы или световой волны) может быть определена относительно системы отсчета, связанной с некоторым другим материальным объектом, а не «относительно пустоты», поскольку сама пустота, если она действительно может существовать в природе, не является материей и не характеризуется никакими физическими константами. Такого же мнения в отношении пустоты придерживается А. Эйнштейн : «… в специальной теор ии относительности область пространства без материи и без электрического поля представляется совершенно пустой, т.е. ее нельзя охарактеризовать никакими физическими величинами …» .
В пустоте нет материальных объектов, с которыми можно связать систему отсчета. Определить скорость света относительно этой «области пространства без материи и без электрического поля» невозможно по причине невозможности создания системы отсчета, «скрепленной» с пространством. Тогда, все-таки, относительно чего она постоянна?
Давайте попробуем разобраться в этом вопросе подробнее и послушаем, что на эту тему говорит сам А. Эйнштейн : «…Примеры подобного рода (речь ранее шла о взаимодействии магнита и проводника с током, находящихся в состоянии относительного движения. Прим. автора), как и неудавшиеся попытки обнаружить движение земли относительно «светоносной среды», ведут к предположению, что не только в механике, но и в электродинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя (выделено автором) и даже, более того, – к предположению, что для всех координатных систем, для которых справедливы уравнения механики, справедливы те же самые электродинамические и оптические законы, как это уже доказано для величин первого порядка. Это предположение (содержание которого в дальнейшем будет называться «принципом относительности») мы намерены превратить в предпосылку и сделать, кроме того, добавочное допущение, находящееся с первым лишь в кажущемся противоречии, а именно, что свет в пустоте всегда распространяется с определенной скоростью V (в современном обозначении – С. Прим. автора), не зависящей от состояния движения излучающего тела».
Говоря здесь о несоответствии свойств физических явлений состоянию «абсолютного покоя» А. Эйнштейн подчеркивает один из ключевых моментов своей теор ии – отсутствие светоносной среды («эфира»), заполняющей пространство, являющейся носителем световых волн и проводником электромагнитного взаимодействия, с которой многими учеными ранее связывалось понятие «абсолютного покоя». А. Эйнштейн вполне справедливо полагает, что любой покой относителен, то есть любая система отсчета может покоиться лишь относительно некоторой другой системы отсчета.
В этой связи необходимо сделать небольшое отступление. Физики до сих пор не смогли достоверно обнаружить ни самой светоносной среды, ни движения Земли относительно этой среды. Результаты некоторых известных экспериментов по обнаружению движения Земли относительно «эфира», нуждаются в подтверждении другими независимыми экспериментами. Тем не менее, даже если факты подтверждения будут иметь место, то какие у нас при этом появятся основания утверждать, что именно с «эфиром» может быть связана система отсчета, неподвижная относительно пространства? Как мы уже говорили, в пустом пространстве не может существовать системы отсчета, «скрепленной» с пространством, поэтому покой «эфира» может быть установлен только относительно системы отсчета, связанной с некоторым другим материальным объектом, но не с пространством. Достоверное обнаружение светоносной среды вероятно позволит ученым существенно глубже постичь природу окружающего мира, но не позволит использовать эту среду в качестве системы отсчета, находящейся в состоянии покоя относительно пространства, то есть в состоянии «абсолютного покоя» .
Итак по «допущению» А. Эйнштейна, «свет в пустоте всегда распространяется с определенной скоростью» С. Эта скорость не зависит «от состояния движения излучающего тела». Но, все-таки, относительно чего может быть определена (измерена) эта скорость С? На этот вопрос А. Эйнштейн отвечает в §2 : «Дальнейшие соображения опираются на принцип относительности и на принцип постоянства скорости света. Мы формулируем оба принципа следующим образом.
1. Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся равномерно и прямолинейно, эти изменения состояния относятся.
2. Каждый луч света движется в «покоящейся» системе координат с определенной скоростью V, независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом» .
Ясно, что поскольку находящиеся в состоянии равномерного прямолинейного относительного движения «в пустоте» координатные системы совершенно равноправны, то любую из них можно считать «покоящейся», тогда другая будет «движущейся». Соответственно, если мы или кто-то другой выберет первую систему в качестве «покоящейся», то скорость света относительно неё должна иметь значение С. Если же мы (или кто-то другой) назначит вторую систему «покоящейся», то и относительно неё скорость света также должна иметь значение С.
Иными словами, скорость распространения света «в пустоте» согласно эйнштейновской формулировке «принципа постоянства скорости света» должна всегда иметь значение С относительно ЛЮБОЙ координатной системы, движущейся равномерно и прямолинейно относительно любой другой координатной системы.
В работе А. Эйнштейн приводит несколько более уточненную формулировку своего «принципа постоянства скорости света»: «…можно считать установленным, что свет, как это вытекает из уравнений Максвелла – Лоренца, распространяется в пустоте со скоростью С, по крайней мере, в определенной инерциальной системе координат К. В согласии со специальным принципом относительности мы должны считать (выделено автором), что этот принцип верен также и в любой другой инерциальной системе».
Думается, что ссылка на «уравнения Максвелла – Лоренца» , приведенная в последней цитате, не совсем корректна, поскольку Дж. К. Максвелл, и Г. А. Лоренц связывали эту систему координат со светоносным «эфиром», заполняющим окружающее пространство. По их убеждению свет распространяется не «в пустоте со скоростью С» , а как раз наоборот – в материальной среде, характеризующейся определенными физическими константами. При этом скорость света может быть постоянна и равна С только относительно системы координат, «связанной» с этой материальной средой.
В работе А. Эйнштейн приводит упрощенную формулировку своего «принципа постоянства скорости света»: «Скорость света в пустом пространстве всегда постоянна, независимо от движения источника или приемника света» .
Как видно из этих формулировок, измеренное значение скорости света в пустом пространстве по А. Эйнштейну всегда равно С, даже если эти измерения проводятся не только относительно «излучающего тела» , но и относительно «приемника света», что является явным парадоксом с точки зрения классической физики. Почему парадоксом? В первую очередь, из-за нашего понимания того факта, что в общем случае движение приемника света и движение света не связаны между собой никакой причинно-следственной зависимостью, и ничем не ограничиваемая в «совершенно пустой» области пространства скорость «приемника света» в принципе может иметь любое произвольн ое значение относительно движущихся световых волн. Если свет и приемник движутся независимо друг от друга, то каким же образом значение скорости света оказывается всегда равным С относительно «приемника света» ? Вопреки практике и логике по А. Эйнштейну «мы должны считать» движение света таким движением, скорость которого постоянна и равна С относительно любого объекта (и связанной с ним координатной системы), равномерно движущегося в любом направлении с произвольн ой скоростью относительно других объектов в «совершенно пустой» области пространства. Такое относительное движение света и приемника, если оно может существовать, коренным образом отличается от обычного независимого движения, каковым является любое относительное движение не связанных между собой материальных объектов.
Справедливо отвергнув существование абсолютного покоя в природе, но заодно отбросив и саму гипотез у существования светоносной среды – «эфира», А. Эйнштейн постул ирует существование в природе совершенно нового для физики явления – абсолютной скорости движения света, имеющей одно и то же значение при измерении ее в любом множестве координатных систем, движущихся относительно друг друга «в пустоте». Выдвижение такого постул ата, в свою очередь, неизбежно должно привести и действительно приводит в СТО к отказу от безоговорочно признаваемых классической физикой абсолютного времени и абсолютного пространства, размеры единиц времени и длины в которых одинаковы для всех координатных систем. Может ли принципиально существовать этот новый абсолют в природе?
Рассмотрим простейший пример. Предположим, что несколько материальных объектов вместе с координатными системами и наблюдателями движутся с различными скоростями независимо друг от друга в одном и том же луче света. Пусть луч света никоим образом не связан с движущимися объектами и движется сам по себе «в пустоте». Тем не менее «мы должны считать» , что измеренное значение скорости движения волн в луче света согласно «принципу постоянства скорости света» окажется равным С для каждого из наблюдателей, находящихся на этих материальных объектах. Как это может соответствовать реальности? Для объяснения этого «явления» одних только математических формул, предложенных СТО и связывающих скорость, пространство и время, здесь явно недостаточно. Если эти математические формулы получены в результате неверного постул ата, благодаря которому независимая переменная величина – скорость света – заменена в них некоторой гипотетической константой, то явления, предсказываемые формулами, не могут соответствовать физической реальности. Если же постул ат верен – в природе должен существовать некий «механизм», устанавливающий причинно-следственные связи между независимыми движениями и поддерживающий новый абсолют. Как может действовать этот «механизм»?
Вариант первый – луч света «сравнивает» собственную скорость со скоростью каждого из наблюдателей и «подстраивает» свою скорость под скорость движения каждого наблюдателя. В этом варианте рассматриваемый луч света должен, как минимум, обладать системой «автоматической» подстройки скорости движения световых волн под одно и то же постоянное значение С относительно любого движущегося в луче объекта. При этом скорость движения световых волн должна быть различной в разных участках одного и того же светового луча. Очевидно, что этот вариант абсурден по своей сути для любого физика.
Вариант второй, признаваемый большинством последователей СТО (физиков-релятиви стов), – пространство и время, в которых движутся объекты, обладают свойством изменяться в зависимости от скорости движения этих объектов. Скорости движения объектов относительно чего? Мы уже говорили, что в пространстве нет и не может быть системы отсчета, «скрепленной» с этим пространством, поэтому определить значение этой скорости относительно «совершенно пустой» области пространства даже мыслящему существу не представляется возможным.
Тогда, может быть, в зависимости от скорости движения этих объектов относительно друг друга или относительно некоторой вспомогательной системы отсчета, условно считаемой неподвижной? Но каким образом неодушевленные пространство и время «сравнивают» между собой скорости движения этих объектов, пространственно удаленных друг от друга? В «совершенно пустой» области пространства, разделяющей движущиеся объекты, отсутствует переносчик информации, поэтому «сравнить» между собой скорости движения объектов, находящихся на удалении друг от друга, принципиально невозможно.
Может быть пространство и время «сравнивают» скорость движения каждого из объектов со скоростью волн в луче света, а затем «вычисляют» скорость движения этих объектов относительно друг друга? Но А. Эйнштейн постул ировал нам постоянство скорости света С относительно любых движущихся объектов – «приемников света» . Из этого постул ата неизбежно вытекает обратное утверждение – постоянство и равенство С скорости движения любых объектов относительно волн общего луча света. Соответственно, поскольку объекты движутся с одинаковой скоростью С относительно волн общего луча света, результат «вычислений» пространством и временем скорости движения объектов относительно друг друга всегда должен быть равен нулю (!), с какой бы относительной скоростью в действительности не передвигались эти объекты – «приемники света» . Налицо – противоречие практике, поскольку мы легко убеждаемся, что объекты, движущиеся в общем луче света, догоняют и обгоняют друг друга, то есть движутся с различными скоростями. Можно констатировать, что и второй вариант во всех его разновидностях нисколько не лучше первого и также должен быть абсурден для любого физика.
В А. Эйнштейн пишет: «Действительно, если каждый луч света в пустоте распространяется со скоростью С относительно системы К, то световой эфир должен всюду покоиться относительно К. Но если (выделено автором) законы распространения света в системе К’ (движущейся относительно К) такие же, как и в системе К, то мы с тем же правом должны предположить, что эфир покоится и в системе К’. Так как предположение о том, что эфир покоится одновременно в двух системах, является абсурдным и так как не менее абсурдно было бы отдавать предпочтение одной из двух (или из бесконечно большого числа) физически равноценных систем, то следует отказаться от введения понятия эфира, который превратился лишь в бесполезный довесок к теор ии, как только было отвергнуто механистическое истолкование света».
Действительно признание состояния покоя некоторого объекта относительно каждой из двух систем, находящихся в состоянии относительного движения безусловно является абсурдным. Но разве менее абсурдным является предположение о постоянстве скорости некоторого объекта (света) относительно каждой из двух «(или из бесконечно большого числа) физически равноценных» систем, находящихся в том же состоянии относительного движения? Чем один абсолют лучше другого?
Простой логический анализ явления, принятого в качестве главного постул ата в СТО, приводит к выводу, что в природе принципиально не может существовать «механизм», поддерживающий этот новый абсолют. Специальная геометрия, созданная в свое время Г. Минковским, «связала» с помощью математических формул воедино скорость, пространство и время, придав СТО лишь внешнюю изящность и самодостаточность, но не предложила главного – «механизма», устанавливающего причинно-следственные связи между независимыми движениями.
Таким образом, независимые движения света и наблюдателей оказываются причинно-следственно «связанными» в СТО лишь благодаря введенному человеческим разумом «постул ату». Не много ли мы на себя «взяли», господа физики-релятиви сты? Во имя обязательности «выполнения» природой «специального принципа относительности» мы отбросили весь накопленный человечеством опыт и установили волевым решением новый абсолют, «связав» причинно-следственными связями независимые явления природы. А что мы реально знаем о действительном «выполнении» природой «специального принципа относительности» на других планетах, звездах и галактиках? Откуда у нас взялась уверенность, что этот принцип выполняется повсюду? И почему мы так уверены, что именно он выполняется на Земле?
Результаты каких физических экспериментов могли «навеять» А. Эйнштейну этот , для выполнения которого потребовалось выдвижение абсолюта скорости света? Ведь не сам же собой он возник. Давайте попробуем узнать об этом у самого А. Эйнштейна.
Выше уже был процитирован абзац из самой первой статьи, написанной в 1905 г.: «… Примеры подобного рода, как и неудавшиеся попытки обнаружить движение земли относительно «светоносной среды», ведут к предположению …» . Вряд ли у кого могут возникнуть сомнения в том, что здесь идет речь об опытах Майкельсона и Майкельсона – Морли, направленных на обнаружение скорости движения Земли сквозь светоносный «эфир», ибо других неудавшихся попыток обнаружить движение Земли относительно «светоносной среды» в то время еще не было. Этой же точки зрения придерживается один из известных специалистов по истории физики П. С. Кудрявцев : «…Во всей статье Эйнштейна нет ни одной ссылки на литературу. Позднее Эйнштейн утверждал, что он не знал об опыте Майкельсона, когда писал свою работу. Но если он читал работу Лоренца 1895 г., где доказан принцип относительности первого порядка, о чем он здесь упоминает, то он не мог не знать об опыте Майкельсона» (выделено автором).
1907 г. : «Со времени возникновения этой теор ии (электродинамики движущихся тел, разработанной Г. А. Лоренцем. Прим. автора) следовало ожидать, что удастся экспериментально обнаружить влияние движения Земли относительно эфира на оптические явления… Однако отрицательный результат опытов Майкельсона и Морли показал, что по крайней мере в этом случае отсутствует также эффект второго порядка (пропорциональный v2 /C2 ), хотя согласно основам теор ии Лоренца, он должен был бы проявиться на опыте… Поэтому создавалось впечатление, что от теор ии Лоренца надо отказаться, заменив ее теор ией, которая основывается на принципе относительности, ибо такая теор ия позволила бы сразу предвидеть отрицательный результат опыта Майкельсона – Морли… Как будут выглядеть законы природы, если все явления изучать в системе отсчета, находящейся теперь в новом состоянии движения? В ответ на этот вопрос мы сделаем логически простейшее и подсказываемое опытом Майкельсона и Морли предположение: законы природы не зависят от состояния движения системы отсчета, по крайней мере, если она не ускорена» (Выделено автором).
Отметим для себя, что, спустя всего два года после выхода первой статьи, А. Эйнштейн впервые заявил о том, что «специальный принцип относительности» на Земле «подсказывается опытом Майкельсона и Морли» .
1910 г. : «В полученных выше уравнениях нетрудно узнать гипотез у Лоренца и Фитцджеральда. Эта гипотез а казалась нам странной, и ввести ее было необходимо для того, чтобы иметь возможность объяснить отрицательный результат эксперимента Майкельсона и Морли. Здесь эта гипотез а выступает как естественное следствие принятых нами принципов» .
1915 г. : «Успехи теор ии Лоренца были настолько большими, что физики не задумываясь, отказались бы от принципа относительности, если бы не был получен один важный экспериментальный результат, о котором мы теперь должны сказать, а именно, результат опыта Майкельсона. Все же бoльшая часть этих отрицательных результатов не говорила ничего против теор ии Лоренца. Г. А. Лоренц в высшей степени остроумном теор етическом исследовании показал, что относительное движение в первом приближении не влияет на ход лучей при любых оптических экспериментах. Оставался только один оптический эксперимент, в котором метод был настолько чувствительным, что отрицательный исход опыта оставался непонятным даже с точки зрения теор етического анализа Г. А. Лоренца. Это был уже упомянутый опыт Майкельсона…».
1922 г. «Все опыты показывают, что поступательное движение Земли не влияет на электромагнитные и оптические явления по отношению к Земле, как к телу отсчета. Наиболее важными из этих опытов являются опыты Майкельсона и Морли, которые я предполагаю известными. Таким образом, справедливость специального принципа относительности вряд ли может вызывать сомнения» .
Можно привести и другие примеры, но, наверное, достаточно. Итак, «отрицательный результат опыта Майкельсона – Морли» явился основой как для отказа от светоносной среды – «эфира», так и для выдвижения А. Эйнштейном «специального принципа относительности» и «принципа постоянства скорости света». Вероятно сам А. Эйнштейн интуитивно все-таки сомневался в незыблемости этой основы, поскольку позднее, как уже упоминалось выше, стал отрицать связь появления «принципа постоянства скорости света» с «отрицательным результатом опыта Майкельсона – Морли» .
Интуиция не подвела А. Эйнштейна в данном случае. Отрицательный результат опыта Майкельсона – Морли «по экспериментальному обнаружению движения Земли относительно эфира» был вполне предсказуем именно с позиций существования светоносного «эфира» в окружающем нас пространстве. В опыте Майкельсона – Морли световые волны распространяются в двух взаимно перпендикулярных направлениях с одинаковой скоростью С относительно «эфира», но в процессе измерений поочередно одно из плеч интерферометра движется вдоль световых волн, а второе – перпендикулярно им. Движение плеча интерферометра вдоль световых волн приводит не только к искомому в опыте изменению интервала времени прохождения луча света вдоль плеча «туда» и «обратно», но и к изменениям частоты световых колебаний на зеркалах, расположенных в этом плече интерферометра. Эти изменения частоты колебаний наглядно проиллюстрированы flash -моделью .
Экспериментаторы, проводившие опыт, считали частоту световых колебаний на зеркалах интерферометра Майкельсона постоянной, полагая при этом, что имеют дело с измерительным преобразованием «скорость движения Земли относительно «эфира» – разность интервалов времени». Реально же в опыте осуществлялось измерительное преобразование «скорость движения Земли относительно «эфира» – разность фаз» световых колебаний, суммируемых на «экране» интерферометра. Набег фазы световой волны на длине плеча интерферометра является произведением интервала времени прохождения световой волны вдоль плеча интерферометра на частоту колебаний, измеренную на зеркале интерферометра, воспринимающем световые волны. Если в этом произведении один из сомножителей, например – интервал времени, возрастает на какую-то величину, то другой – частота колебаний при этом убывает на ту же величину. Само же произведение – набег фазы – остается постоянным и не зависит от скорости движения Земли относительно «эфира».
Таким образом с опозданием на 100 лет следует признать, что, вопреки утверждениям А. Эйнштейна, результат опыта Майкельсона – Морли не мог быть использован в качестве экспериментального базиса для выдвижения «специального принципа относительности» и «принципа постоянства скорости света» . Оба «принципа» были выдвинуты всего лишь на основе очередной неудачной попытки объяснения нулевого результата опыта Майкельсона – Морли, в действительности свидетельствующего о нечувствительности интерферометра Майкельсона к скорости его движения относительно световых волн.
Однако, как утверждает современная «официальная» физика, следствия из этих «принципов» , находят широкое применение в теор ии и подтверждаются многочисленными реальными практическими результатами. Странная получается ситуация. Если положенный в основу СТО «принцип постоянства скорости света» принципиально не может существовать в природе и выдвинут лишь на основе неверной трактовки результата опыта Майкельсона – Морли, то каким же образом могут выполняться следствия из СТО? Может быть, это следствия каких-то других причин, ошибочно приписываемых СТО? Давайте отдельно проанализируем реальность физических явлений, предсказываемых СТО, и их соответствие тем явлениям, которые наблюдаются на практике.
Сначала – цитата из работы А. Эйнштейна : «Представим себе часы, способные показывать время системы отсчета k и находящиеся в состоянии покоя относительно k. Можно показать, что те же часы, движущиеся равномерно и прямолинейно относительно системы отсчета k, с точки зрения системы k будут идти медленнее: если показание часов увеличивается на единицу, то часы системы k покажут, что в этой системе прошло время
Таким образом, движущиеся часы идут медленнее, чем такие же часы, покоящиеся относительно системы k. При этом необходимо представлять себе, что скорость хода часов в движущемся состоянии определяется путем постоянного сравнения стрелок этих часов с положением стрелок тех покоящихся относительно системы k часов, которые измеряют время системы k и мимо которых проходят рассматриваемые движущиеся часы».
Как добиться такого «замедления» хода движущихся часов «с точки зрения» покоящейся системы отсчета А. Эйнштейн наглядно продемонстрировал в , мысленно осуществив неверную методически синхронизацию световыми сигналами часов, расположенных в координатных системах, находящихся в состоянии относительного движения. При этой «синхронизации» заведомо неодинаковые интервалы времени движения световых сигналов от неподвижной координатной системы к движущейся и обратно А. Эйнштейн предложил измерять одинаковыми и синхронно идущими часами, расположенными в этих координатных системах, но результаты измерений этих неодинаковых интервалов времени приписал неодинаковости хода часов, подменив причину следствием, что и привело к «появлению» релятиви стского «замедления» времени. Более подробно это изложено в статье автора «О методической ошибке способа синхронизации часов световыми сигналами, предложенного А.Эйнштейном» , где взамен эйнштейновской «синхронизации» предложен другой способ синхронизации тех же часов теми же световыми сигналами, обеспечивающий одинаковость (в пределах неравномерности хода часов) измеряемых часами интервалов времени движения световых сигналов и исключающий любые основания для существования релятиви стского «замедления» времени.
Уместно привести здесь справедливое высказывание Л. Бриллюэна по поводу эйнштейновской «синхронизации» часов: «Это правило (эйнштейновская «методика» синхронизации. Прим. автора) является произвольн ым и даже метафизическим. Его нельзя доказать или опровергнуть экспериментально …» . В отличие от эйнштейновской «синхронизации» часов, синхронизация, предложенная автором в статье «О методической ошибке способа синхронизации часов световыми сигналами, предложенного А. Эйнштейном» , физически реализуема и может быть использована для экспериментального доказательства абсолютности времени и опровержения «факта» существования в природе релятиви стского «замедления» времени. В этой связи следует заявить совершенно определенно: никакого реального замедления времени у наблюдаемых материальных объектов, обусловленного их равномерным движением «в пустоте» относительно субъектов-наблюдателей, происходить не может. Для этого нет никаких оснований, кроме упомянутой выше неверной методики синхронизации часов.
Итак, неверная методика синхронизации часов привела к неверному выводу о существовании релятиви стского «замедления» времени. В свою очередь несуществующее релятиви стское «замедление» времени породило несуществующее релятиви стское «сокращение» длины. В частности, А. Эйнштейн замечает по этому поводу: «Этот результат (наличие релятиви стского «сокращения» длины. Прим. автора) оказывается не таким уж странным, если учесть, что это высказывание о размерах движущегося тела имеет весьма сложный смысл , поскольку в соответствии с предыдущим размеры тела можно определить только с помощью измерения времени ». Выделено автором).
Особый интерес представляет высказывания А. Эйнштейна о физическом смысл е релятиви стского «замедления» времени и «сокращения» длины:
– « Обобщая, можно сделать вывод: всякий процесс в некоторой физической системе замедляется, если эта система приводится в поступательное движение. Однако это замедление происходит только с точки зрения несопутствующей системы координат» ;
– «Вопрос о том, реально лоренцево сокращение или нет, не имеет смысл а. Сокращение не является реальным, поскольку оно не существует для наблюдателя, движущегося вместе с телом; однако, оно реально, так как оно может быть принципиально доказано физическими средствами для наблюдателя, не движущегося вместе с телом».
То есть релятиви стское «замедление» времени и «сокращение» длины, по мнению А. Эйнштейна, отсутствуют для движущегося с телом наблюдателя и одновременно имеют место для наблюдателя, не движущегося с этим же телом. Вот оно главное и неизбежное следствие релятиви зма – солипсизм1 ! Не сам объект наблюдения – движущееся материальное тело, параметры которого мы наблюдаем, является реальностью, а «реальность» – это лишь «представления» каждого из субъектов – наблюдателей об этом теле. Соответственно, по А. Эйнштейну – сколько наблюдателей, столько и «реальностей».
1. Солипсизм - субъективно-идеалистическая теор ия, согласно которой существует только человек и его сознание, а объективный мир существует лишь в сознании индивида.
Напрасно, однако, при этом А. Эйнштейн идентифи цировал лоренцево сокращение с релятиви стским «сокращением» длины. Лоренцево сокращение и релятиви стское «сокращение» длины хоть и записываются одной и той же формулой, но имеют совершенно разный смысл . Лоренцево сокращение длины было предложено в виде гипотез ы, объясняющей нулевой результат опыта Майкельсона – Морли. Эта гипотез а, несмотря на ее «экстраординарность» (по выражению Г. А. Лоренца), основывалась на неизвестных, но вполне вероятных физических причинах взаимодействия движущегося тела с неподвижным «эфиром». Предполагалось, что лоренцево сокращение – реальное сокращение длины любых движущихся сквозь «эфир» материальных тел, а не «результат» наблюдения, зависящий от скорости относительного движения этих тел и наблюдателей. Основой же релятиви стского «сокращения» длины явилось несуществующее реально релятиви стское «замедление» времени. Добавить можно только следующее: ни лоренцево сокращение, ни релятиви стское «сокращение» длины не наблюдаются на практике. И то, и другое «сокращения» не имеют никакого отношения к объяснению нулевого результата опыта Майкельсона – Морли.
Наиболее точно по поводу «реальности» существования релятиви стских «эффектов» высказался Луи де Бройль : «Кажущееся (здесь и ниже выделено автором) сокращение размеров сопровождается кажущимся замедлением хода часов. Наблюдатели, находящиеся, например, в системе координат А, изучая ход часов, движущихся вместе с системой В, обнаружат, что они отстают от их собственных часов, покоящихся в системе А. Иначе говоря, можно утверждать, что движущиеся часы идут медленнее неподвижных. Как показал Эйнштейн, это тоже одно из следствий преобразования Лоренца. Итак, кажущееся сокращение длин и замедление хода часов однозначно следует из новых определений пространства и времени, с которыми и связано преобразование Лоренца. И обратно, постул ируя сокращение размеров и замедление хода часов, можно получить формулы преобразования Лоренца» .
В своей жизни мы ежедневно сталкиваемся с кажущимися явлениями. Передвигаясь по улице, мы видим, что здания в перспективе не представляют собой прямоугольные параллелепипеды, каковыми являются на самом деле. Более близко расположенные части здания кажутся нам более высокими и более объемными. Но мы с детства знаем, что таковы законы перспективы и поэтому не считаем это явление реальностью. К этому пониманию нас привел опыт. Реальность для нас – строгая одинаковость высоты противоположных сторон прямоугольных параллелепипедов – стен зданий, подкрепленная результатами точных измерений, осуществленных в процессе строительства зданий. Представим себе, что нашелся бы «ученый», который заявил бы нам о том, что высота стен зданий, в которых мы проживаем, зависит от их удаления от любого наблюдателя – пешехода, идущего по улице. Думаю, что аплодировать этому «ученому» за такое «открытие» мы бы не стали, даже если бы он попытался уверить нас, что его заявление может быть «принципиально доказано физическими средствами ». Тогда почему мы уже 100 лет считаем реальностью не сами объекты наблюдения – материальные тела, существующие самостоятельно и независимо от нас, а подменяем их индивидуальными «представлениями» наблюдателей об этих материальных телах, якобы зависящими от скорости относительного движения? Даже если действительно оказалось бы, что измеренное значение какого-либо из параметров материального тела зависит от скорости движения неких наблюдателей относительно этого тела, то почему бы каждому из этих наблюдателей не ввести в результат измерений поправку, вычисленную по уравнению связи измеряемого параметра с относительной скоростью движения, и получить при этом единое для всех наблюдателей действительное значение параметра наблюдаемого материального тела? Именно так обычно поступают метрологи, вводя в результат измерений необходимые поправки, компенсирующие влияние кажущихся явлений, возникших по тем или иным причинам в процессе измерений. Этот простой способ позволяет им откорректировать получаемые результаты измерений и с максимальной точностью привести их в соответствие с единственной физической реальностью – материальным телом.
О чем же тогда свидетельствует масса известных экспериментов, в которых «регистрируется» несуществующее реально релятиви стское «замедление» времени? Ответ может быть один. В действительности экспериментаторы регистрируют не кажущееся замедление времени, а реальное замедление скорости протекания физических процессов, происходящих в материальных объектах, движущихся относительно нас с большими скоростями, сопоставимыми со скоростью света, или с большими ускорениями. Объективная причина реального увеличения длительности протекания некоторых наблюдаемых физических процессов, таких как, например, увеличение времени «жизни» быстро движущихся нестабильных частиц, должна быть связана с изменениями внутренней структуры этих частиц, возникающими вследствие изменений интенсивности их взаимодействия с «эфиром» при движении относительно него с субсветовой скоростью или большим ускорением. Сам собой напрашивается вывод, что сегодня мы введены в заблуждение случайным совпадением математических формул, полученных в СТО, с формулами, которые должны описывать объективно происходящие процессы, и для объяснения замедления скорости протекания физических процессов требуется иная теор ия.
Подведем итоги. «Барахтаясь» на перекате XІX – XX веков, физика «заглотала» красивую наживку в виде «принципа относительности» и намертво попалась на «стальной крючок» абсолюта скорости света. До сих пор общепризнанным считается тот факт, что СТО своевременно «вывела» физику из глубокого кризиса. Может быть и «вывела», но куда в результате «завела»? В «болото» солипсизма, доверху «заросшее» кажущимися явлениями, откуда не видно выхода.
В современном обществе процессы информатизации приобретают глобальный характер. Информатика, компьютерная техника, автоматизированные системы определяют магистральные направления развития и эффективность производства и технологий, проектно-конструкторских разработок и
научных исследований.
Компьютеры существенно преобразуют содержание и характер труда и обучения, по-новому ставят проблемы развития человеческого интеллекта и личности, оказывают серьезное влияние на мировоззрение человека. Осмысление социальных, интеллектуальных и культурных последствий массового внедрения информационных технологий составляет важнейшую задачу современной философии. Философские проблемы современной информатики включают в себя гносеологические, онтологические, антропологические, этические, культурологические, социально-исторические аспекты .
Одной из серьезных гносеологических проблем, ставшей особенно актуальной в связи с развитием информатики, является проблема соотношения мышления человека и машинного мышления, «искусственного интеллекта».
Проблема соотношения человеческого и машинного мышления породила полярные мнения о возможностях искусственного интеллекта - от «машинопоклонников», против которых предостерегал Винер в своей книге «Творец и робот», преклоняющихся перед машиной «за то, что она свободна от человеческих ограничений в отношении скорости и точности» , до исследователей, не склонных надеяться на быстрый и бесконечный прогресс в этой области . Еще в 1960-е гг. Винер отмечал несомненные достоинства мозга человека как органа мышления по сравнению с машинами. «Главное из этих преимуществ, по-видимому, способность мозга оперировать с нечетко очерченными понятиями. В таких случаях вычислительные машины, по крайней мере в настоящее время, почти не способны к самопрограммированию. Между тем наш мозг свободно воспринимает стихи, романы, картины, содержание которых любая вычислительная машина должна была бы отбросить как нечто аморфное. Отдайте же человеку - человеческое, а вычислительной машине - машинное. В этом и должна, по-видимому, заключаться разумная линия поведения при организации совместных действий людей и машин. Линия эта в равной мере далека и от устремлений машинопоклон- ников, и от воззрений тех, кто во всяком использовании механических помощников в умственной деятельности усматривает кощунство и принижение человека» .
За время, которое прошло с тех пор, когда Винер высказал эти мысли, компьютерная техника и технология использования
компьютеров настолько усовершенствовались, что возник вопрос о разработке особой части теории познания. Новая область гносеологии была обозначена как информационная эпистемология, ее задача - исследование процесса формирования знаний в компьютерах. Решение этой задачи предполагает пересмотр или уточнение многих понятий традиционной гносеологии, рассматривающей интеллект как человеческое качество в тесной связи с познавательными способностями человека и его деятельностью. В оценках современными исследователями роли искусственного интеллекта в развитии человечества в настоящем и будущем можно выделить два подхода.
Первый подход наиболее четко сформулировал А.П. На- заретян в книге «Интеллект во Вселенной». По его мнению, возрастание удельного веса умственного труда в человеческой деятельности отражает общеэволюционный закон, который требует для сложных систем опережающего развития интеллекта по отношению к двум другим векторам роста - технологическому потенциалу и организационной сложности - и соответственно к управленческим притязаниям . По мере решения других глобальных проблем на передний план будет выступать новая - отношения между естественным и искусственным разумом. И если человечество дорастет до реального возникновения проблемы «двоевластия интеллектов», то конфронтационные подходы к ее решению будут сразу же отброшены, речь может идти только о разных вариантах их синтеза. Формирование таких симбиозных структур в перспективе обеспечило бы диалектическое снятие противоречий между безграничными потенциями интеллектуального развития и ограниченными возможностями, потребностями, мотивами биологического организма.
Второй подход разработал менее оптимистично настроенный современный российский ученый А.А. Мальцев. Его статья «Интеллект и ресурс» - попытка остудить восторги горячих поклонников искусственного интеллекта и их надежды на решение всех проблем при помощи компьютерного мышления. Он указывает, что уже сейчас приходится сталкиваться с некоторыми принципиальными ограничениями при составлении алгоритмов, по которым работают компьютеры. Кроме того, Мальцев ставит вопрос о переэксплуатации, истощении интеллектуального ресурса, об определенном «суммарном потолке» человеческого интеллек-
та, существование которого значительно ограничивает возможности прогресса в этой области.
Другая важнейшая философская проблема современной информатики состоит в появлении нового типа бытия - машинно-информационного и связанного с этим вопросом об определении онтологического статуса виртуальной реальности (от лат.
У^иаПБ - возможный, такой, который может или должен появиться при определенных условиях). Развитие современных информационных технологий привело к формированию нового понятия - «виртуальная реальность», которое означает, что человек может видеть, слышать, переживать посредством персонального компьютера и глобальной компьютерной сети. Многие ученые связывают с виртуальной реальностью образованную компьютерными средствами модель реальности, которая создает эффект присутствия человека в ней, позволяет действовать с воображаемыми объектами. Проблемы виртуальности оформились в самостоятельное направление в психологии, поскольку виртуальная реальность тесно связана с психологическими характеристиками личности, представляя собой инореальность, в которой обнаруживаются свобода и произвол человеческих мотиваций. Психологи изучают личностные цели моделирования виртуальной реальности, выделяя в качестве приоритетных: состояние удовлетворенности, компенсацию эмоциональных или ментальных потерь, поиск смыслов в условиях гипотетического, условно предполагаемого диалога.
В то же время проблемы виртуальности нуждаются в философской рефлексии основных свойств виртуального бытия на уровне его теоретического анализа. Говоря об атрибутике виртуальной реальности, необходимо отметить два противоречивых момента: с одной стороны, виртуальная реальность идентична актуальной реальности - она включает в себя пространство, время, движение, развитие, отражение, а с другой - она обладает идеал ьно-артефакт- ными, виртуально-специфическими свойствами .
Принципиально новыми, требующими научного исследования и философского осмысления являются следующие свойства виртуальной реальности:
0 панорамность - любое событие может быть прочитано и с точки зрения собственной интерпретации, и с многих других точек зрения;
о полисемантичность - виртуальная реальность обостряет проблемы личной самоидентификации и в то же время полностью их снимает, делая личность безразличной ее объективному бытию;
о бестелесная предметность - виртуальная реальность, фиксируя множество несводимых друг к другу, онтологически самостоятельных реальностей, является их моделирующей имитацией, причем виртуальная реальность моделируется в соответствии с потребностями телесного и экзистенциального характера и создает возможные поля и срезы проявлений двойственности человека. В качестве основных функций виртуальной реальности называют: порожденность, актуальность, автономность, интерактивность .
При решении проблемы типологизации виртуального бытия стоит сопоставить понятие виртуальной реальности и утвердившееся в физике понятие «виртуальная частица». «Виртуальная частица - это такие объекты в квантовой теории поля, наделенные всеми теми же характеристиками, что и реальные “физические частицы”, но не удовлетворяющие некоторым существенным условиям. Например, для виртуального фотона масса его не обязательно нулевая, а энергия не является обязательно положительной. Ни одна из них не существует таким образом, как обычные частицы. Они не обладают бытием наличным, выступают как бы на мгновение из потенциальности, полностью никогда не актуализируясь» .
По мнению многих авторов, если применительно к виртуальным частицам можно говорить об их мерцающем, недовопло- щенном существовании, то компьютерная виртуальная реальность - область парадоксального. Виртуальная реальность достаточно осязаема, но предметной сущностью, бытием самим по себе не обладает; она существует, пока ее существование поддерживается активностью порождающей сферы. По мнению
А.Ю. Севальникова, «парадоксальность такого бытия состоит в том, что “существует” то, чего по сути нет» . На наш взгляд, наиболее точно отражает сущность виртуальной реальности подход, основанный на признании ее полионтологичности, множественности ее бытийного проявления: «Подход, основанный на признании полионтичной реальности, получил название виртуалистики» . Виртуалистика - проблема Homo 17*
(человек виртуальный), актуализация которой стала следствием информационной революции, ждет своего осмысления. По мнению многих исследователей, именно эта проблема станет одной из центральных в XXI в.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Винер Н. Творец и робот. М., 1966.
2. Лешкевич Г. Г. Актуальные проблемы науки XXI в.: Философия для аспирантов: учеб, пособие. Ростов н/Д, 2003.
3. Лопатин В.Н. Информационная безопасность России: Человек. Общество. Государство. СПб., 2000.
4. Мальцев А.А. Интеллект как ресурс // Мышление, когнитивные науки, искусственный интеллект, М., 1988.
5. Назаретян А.Л. Интеллект во Вселенной. М., 1991.
6. Носов Н.А. Виртуальная парадигма // Виртуальные реальности. М., 1998.
7. Севальников А.Ю. Виртуальная реальность и проблема ее описания // Смирновские чтения. М., 1999.
8. Сидоров М.М. Философские проблемы информатики // Философия; под ред. В.Н. Лавриненко. М., 2004.
Никто не может предсказать, как поведут себя системы, созданные с помощью совершенного искусственного интеллекта. Тем не менее предположений много, рассмотрим в чем же заключается проблема искусственного итнеллекта .
Философская проблема искусственного интеллекта
Основная философская проблема в области искусственного интеллекта заключается в доведении возможности и целесообразности моделирования процесса мышления человека. Существует опасность тратить время на изучение того, что невозможно создать, в частности, на современном этапе развития человечества. Примером подобного времяпрепровождения может быть занятие научным коммунизмом — наукой, что на протяжении десятилетий изучала то, чего нет, и в обозримом будущем быть не может. Рассмотрим ряд доказательств, которые подводят к положительному ответу на вопрос возможности создания .
Первое доказательство выходит из области схоластики и говорит о непротиворечия искусственного интеллекта и Библии . Об этом говорят слова священного писания: «И создал Господь Бог человека по своему образу и подобию». Исходя из этих слов, можно утверждать, что, поскольку люди по своей сути подобные Творцу, то они вполне могут искусственным путем создать несколько по собственному образу и подобию.
Второй довод вытекает из успехов человечества, достигнутых в области создания нового разума биологическим путем. В 90-х годах прошлого столетия появилась возможность клонирования млекопитающих, начиная с овечки Долли. Дальнейшие достигнутые успехи в данном направлении заключаются в создании форм искусственной жизни, не имеющие никакого естественного экземпляра, к которому бы они были похожи. Например, кролики с дополнительным геном, что создает эффект светлячка. В отличие от клонов, эти формы в полной мере представляют собой искусственную жизнь . Вместе с тем, такие существа можно считать интеллектуальными, учитывая их способности к элементарному обучению. Поэтому они могут называться системами искусственного интеллекта, хотя несотворенным на основе использования средств вычислительной техники, которые представляют наибольший интерес для человечества.
Третий довод — это доказательство возможности самовоспроизведения объектов , состоящих из неживой материи. Способность к самовоспроизводству, как признак наличия интеллекта, долгое время считалась прерогативой живых организмов. Однако некоторые явления, происходящие в неживой природе, например, рост кристаллов, синтез сложных молекул через копирования, во многом идентичны самовоспроизводству.
Исследование искусственного интеллекта
В начале 50-х годов прошлого столетия Дж. фон Нейман занялся основательным изучением самовоспроизведения и заложил основы математической теории автоматов, «самовоспроизводящихся». Он также доказал теоретическую возможность управляемой инициализации самовоспроизведению. На сегодня, существует много различных неформальных доказательств возможности самовоспроизведения объектов, но для программистов наиболее существенный довод заключается в существовании компьютерных вирусов.
Четвертое доказательство — это существование принципиальной возможности автоматизации решения интеллектуальных задач с помощью вычислительной техники. Она обеспечивается ее свойством алгоритмической универсальности. Алгоритмическая универсальность вычислительных машин означает, что на них можно программно реализовывать любые алгоритмы преобразования информации: вычислительные алгоритмы, алгоритмы управления, поиска доказательства теорем и т.д. При этом, подразумевается, что процессы, порождаемые этими алгоритмами, являются потенциально осуществимыми, то есть, что они осуществляются в результате проведения конечного количества элементарных операций.
Практическая реализация алгоритмов зависит от существующих вычислительных мощностей, которые изменяются с развитием техники. В частности, вследствие появления быстродействующих компьютеров, стало практически возможным создание программных систем, способных реализовывать такие алгоритмы, которые ранее считались лишь потенциально осуществимыми.
Для обозначения программных систем, использующих искусственный интеллект, сложился общий срок — интеллектуальная система . Целесообразность создания интеллектуальных систем заключается в необходимости решения задач, которые не решаются на достаточном уровне эффективности программными системами, созданными на жесткой алгоритмической основе. К таким задачам относятся задачи, имеющие, как правило, следующие особенности:
- у них неизвестный алгоритм решения — такие задачи носят названия интеллектуальных задач;
- в них используется, помимо традиционных форматов данных, информация в виде графических изображений, рисунков, звуков;
- в них предполагается наличие свободы выбора — то есть, отсутствие единого алгоритма решения задачи обусловливает необходимость сделать выбор между вариантами действий в условиях неопределенности.
Приведенный перечень задач формирует особенности интеллектуальных систем, предназначенных для их решения. Источником такого определения особенностей фактически является известный тест Тьюринга , предложенный британским математиком и одним из первых исследователей в области компьютерных наук Аланом Тьюрингом (Alan Turing). В данном тесте экспериментатор, обмениваясь сообщениями с подопытным объектом, пытается определить, кем он является на самом деле: человеком или компьютерной программой.
Интеллектуальная система, успешно прошла такой тест, считается сильным искусственным интеллектом. Термин «сильный искусственный интеллект» пропагандируется специалистами, которые считают, что искусственный интеллект должен базироваться на строгой логической основе. В отличие от сильного, слабый искусственный интеллект, по их мнению, базируется исключительно на одном из методов решения интеллектуальных задач (искусственных нейронных сетях, генетических алгоритмах, эволюционных методах). В наши дни стало очевидным, что ни один из методов искусственного интеллекта не позволяет успешно решить приемлемое количество задач — лучше проявляет себя использование комбинации методов.
Первая программа, прошедшая тест Тьюринга, была написана в ходе проведения психологических экспериментов Стивеном Вейценбаум (Steven Weizenbaum) в 1967 году. С тех пор уровень знаний в этой области значительно возрос, а способы взаимодействия экспериментатора с объектом исследования стали гораздо совершеннее. В наши времена проводятся отдельные соревнования с призовым фондом в сотни тысяч долларов США под названием: «Соревнование за приз Лебнера», в ходе которых определяется лучшая программа.
Не следует думать, что интеллектуальные системы могут, решать любые задачи. Математиками было доказано существование таких типов задач, для которых невозможен единый алгоритм, чтобы воспроизводил их эффективные решения. В этом контексте определяется невозможность решения задач такого типа с помощью интеллектуальных систем, разработанных для вычислительных машин. Кроме того, утверждение про алгоритмическую невозможность решения некоторого класса задач является одновременно и прогнозом на будущие времена, согласно которому алгоритмы их решения не будут найдены никогда.
Этот факт способствует лучшему пониманию того, где в современном мире могут найти свое практическое . В частности, для решения задачи, не имеет универсального алгоритма решения, целесообразно ее сужение до уровня, когда она решается только для определенного подмножества начальных условий. Такие решения по силам интеллектуальным системам, а их результат способен сузить, для человека, область вариантов интуитивного выбора.
