Где же он, релятивистский рост массы (энергии, импульса)?
Тезис о том, что кинетическая энергия элементарной частицы не может превышать одной трети от её энергии покоя (1.5), кажется смешным с позиций современной официальной физики – особенно в свете достижений ускорительной техники, где, как нас уверяют, электронам, имеющим энергию покоя в полмиллиона эВ, сообщают кинетические энергии, исчисляемые миллиардами эВ. «Если бы не было релятивистского роста массы, - вещают с телевизионных экранов академики, - то не работал бы ни один ускоритель!» Для домохозяек такие аргументы – вполне убедительны. Они же не знают, как эти ускорители «работают». А если бы узнали – ужаснулись бы.
Вот, спрашиваем: как на ускорителях проявляется релятивистский рост массы? Да, отвечают, всё так же, одним-единственным способом: через уменьшение эффективности воздействия электромагнитных полей на быстро движущуюся заряженную частицу – как и в самых первых опытах такого рода с быстрыми электронами (опыты Бухерера, Кауфмана и др.; см., например, [С2,Д3]). Чем больше скорость электрона, тем более сильное магнитное воздействие требуется приложить, чтобы искривить его траекторию. При большом желании, результаты этих опытов, действительно, можно истолковать так: по мере увеличения скорости частицы, у неё увеличивается масса, а вместе с ней и инертные свойства – так что магнитное воздействие на такую частицу вызывает всё меньший отклик.
Но такое толкование уместно, и вправду, только при большом желании – ведь здесь, как говорится, возможны варианты! Известен универсальный принцип: воздействие на объект стремится к нулю, если скорость объекта приближается к скорости передачи воздействия. Вот классический пример из механики: ветер разгоняет парусник. Когда скорость парусника становится равной скорости ветра, ветер перестаёт на него действовать. Даже детям понятно: это получается не оттого, что масса парусника становится бесконечной. Аналогичные вещи происходят при раскрутке ротора асинхронной машины вращающимся магнитным полем, а также при взаимодействии электронов с замедленной электромагнитной волной в лампе бегущей волны – и здесь, как полагают, массы тоже остаются самими собой. Лишь для методики магнитного отклонения заряженной частицы делается исключение – здесь, мол, не что иное, как релятивистский рост!
|
|
|
На основании чего делается такое исключение? Скорость заряженной частицы может быть измерена с помощью различных методик, напрямую реализующих понятие скорости, т.е. основанных на измерении промежутка времени, в течение которого преодолевается известное расстояние. Если на заряженную частицу, движущийся с измеренной скоростью V, подействовать поперечным магнитным полем с напряжённостью H, то частица станет двигаться по траектории с радиусом кривизны r:
|
|
|
, (1.6.1)
где m и e - соответственно, масса покоя и заряд частицы, g - релятивистский фактор. Анализ искривлений треков сталкивающихся частиц показывает, что сохраняется сумма их релятивистских импульсов mVg. Раз сохраняется релятивистский импульс – значит, мол, он и реален! Но ведь те же самые трековые данные допускают и другую интерпретацию. Если считать, что релятивистский корень в (1.6.1) описывает уменьшение напряжённости магнитного поля, которое воспринимает движущийся электрон – в согласии, заметим, с релятивистскими преобразованиями компонент поля [Л2]! – то наблюдаемый радиус кривизны траектории будет соответствовать не истинному значению импульса, а в g раз завышенному. С учётом поправок на это завышение, все трековые данные будут говорить о сохранении именно классического импульса mV. Ибо релятивистский фактор g не будет присущ импульсу, как таковому, а будет являться следствием нелинейности шкалы в данной измерительной методике.
|
|
|
Впрочем, можно до хрипоты спорить – так или этак интерпретировать трековые данные. Но мы обращаем внимание на бесспорный факт: вывод о релятивистском увеличении энергии частицы делается по результатам её взаимодействия только с полями – когда от этой чудовищной энергии никому «ни жарко, ни холодно». Давайте же использовать и другие методики измерения энергии частицы – по результатам её взаимодействия с веществом! Это будет прямое и честное измерение – если измерить всю энергию, в те или иные формы которой превратится энергия частицы! Здесь-то и находится «момент истины»: прямые и честные измерения показывают, что никакого релятивистского роста энергии не существует.
Ну, действительно: кому удалось, из одного релятивистского электрона, извлечь, при его взаимодействии с веществом, энергию в несколько ГэВ? Или хотя бы в несколько МэВ? Давайте посмотрим!
Вот, например, заряженные частицы оставляют треки в камере Вильсона или в пузырьковой камере. При образовании этих треков, превращения энергии, по меркам микромира, огромны – но они происходят, в основном, не за счёт энергии инициирующей частицы. Здесь регистрирующая среда пребывает в неустойчивом состоянии – это переохлаждённый пар или перегретая жидкость. Частица тратит кинетическую энергию лишь на создание ионов в среде – и эти потери энергии невелики. А ионы становятся центрами бурной конденсации или парообразования. Успей сфотографировать очаги фазовых превращений в среде – вот и трек частицы. Но энергия этих фазовых превращений – несоизмеримо больше ионизационных потерь частицы.
|
|
|
А можно ли измерить сами ионизационные потери? Конечно, можно. В своё время в экспериментальной физике широко использовались замечательные приборчики: пропорциональные счётчики [Д2]. Влетев в этот приборчик, частица растрачивает свою кинетическую энергию на ионизацию атомов вещества-наполнителя – принципиально до полной своей остановки. Чем больше энергия частицы, тем больше ионов она создаёт, и тем больше генерируемый приборчиком импульс тока. Обращаем внимание: средняя энергия, требуемая для создания одной пары ионов, совсем невелика – это два-три десятка эВ [Э1]. По отношению к такой энергии, говорить о релятивистском завышении неуместно. Поэтому к показаниям пропорциональных счётчиков следовало бы относиться с большим доверием – поскольку имеются веские основания полагать, что они измеряют энергию частицы честно. И вот как выглядят результаты этих честных измерений. В «нерелятивистской области», пока энергия частиц малая, результаты её измерения пропорциональными счётчиками совпадают с результатами измерений по методике магнитного отклонения. Но в «релятивистской области» единство измерений нарушается: энергия, измеряемая по магнитной методике, лезет в релятивистскую бесконечность, а энергия, измеряемая пропорциональными счётчиками, выходит на насыщение и дальше не растёт [Д2]. Причём, не похоже на то, что счётчики «шалят»: все они – при разных типах и конструкциях – показывают одно и то же. А именно: никакого релятивистского роста энергии нет.
Этот очевидный факт причинял релятивистам немало душевных страданий. Пришлось принимать меры: придумывать гипотезы, которые наукообразно разъясняли – отчего у пропорциональных счётчиков, при измерениях в релятивистской области, увеличиваются аппаратурные погрешности [Д2]. Да ведь как согласованно увеличиваются – в точности маскируя релятивистский рост, как будто его и нет вовсе! Знаете, дорогой читатель, физики обычно не упускают возможности позубоскалить над гипотезами ad hoc – так называются вспомогательные гипотезы, выдвинутые ради только какого-то одного трудно объяснимого случая. Так вот, для разных типов и конструкций пропорциональных счётчиков, «увеличение аппаратурных погрешностей» пришлось объяснять по-разному, так что гипотез ad hoc здесь набрался целый букет. И никто не зубоскалил. Все, похоже, понимали: грешно смеяться над больными.
А страдать релятивистов заставляли не только пропорциональные счётчики. Была ещё одна методика прямого измерения тормозных потерь быстрых заряженных частиц – в фотоэмульсиях. Здесь частица тоже теряет энергию на ионизацию атомов, причём каждый образовавшийся ион становится центром формирования фотографического зёрнышка. И эти зёрнышки различимы под микроскопом. Значит, число ионизаций, произведённых частицей, можно пересчитать, а затем умножить это число на энергию одной ионизации – вот и получится исходная энергия частицы! И что же? А то, что и здесь всё получалось, как и в пропорциональных счётчиках. В «нерелятивистской области», число зёрнышек, умноженное на энергию одной ионизации, вполне соответствовало результатам «магнитной» методики. А в «релятивисткой области» число зёрнышек выходило на постоянную величину и дальше, практически, не росло [Б2]. И, опять же, использовались различные составы фотоэмульсий. И опять же, все они говорили одно и то же: если подходить к вопросу методом простого всматривания, то никакого релятивистского роста энергии не обнаруживается. И опять пришлось выдвигать гипотезы ad hoc. Насчёт того, что быстрая частица теряет энергию в фотоэмульсиях не только на ионизацию: есть, якобы, ещё и «недетектируемые» потери энергии – на возбуждение атомов или ядер, на выбивание нейтральных частиц, на излучение [Б2]. Пикантность ситуации в том, что эффективности разных каналов этих «недетектируемых потерь» по-разному зависят от энергии частицы – но в сумме эти потери, якобы, так согласованно нарастают, что в точности маскируют ожидаемый релятивистский рост детектируемых потерь!
Не проще и не разумнее ли допустить, что, в релятивистской области, потери не растут просто потому, что истинная кинетическая энергия частицы имеет верхний предел? Нет, этот вопрос не решается по критериям простоты и разумности. Тут дело на принцип пошло! И, чтобы релятивистам не утруждать себя каждый раз объяснениями того, куда же деваются релятивистские излишки энергии частицы, они пустились на небывалый в истории физики прецедент. «Магнитная методика, - заявили они, - непогрешима! Поэтому все остальные методики измерения энергии следует калибровать именно по ней, по магнитной!» После этого им, действительно, полегче стало.
Кстати, были ведь эксперименты, где «магнитная» и «немагнитная» методики встречались, так сказать, нос к носу. Это получалось там, где измеряли импульс отдачи у атома, из ядра которого выстреливался релятивистский электрон при бета-распаде. Здесь устраивалась «очная ставка» двум методикам: импульс отдачи атома измерялся по «немагнитной» методике, а импульс выстреливаемого электрона – по «магнитной», во всей её непогрешимой красе. Первые же опыты такого рода [К5] поставили в крайне затруднительное положение учёных, стоявших на позициях закона сохранения релятивистского импульса. Ведь импульс электрона получался чудовищно больше, чем импульс отдачи атома. Следите за логикой: импульс электрона измерялся по непогрешимой методике – значит, правильно измерялся именно он. Следовательно, импульс отдачи у атома оказывался чудовищно меньше, чем требовалось по закону сохранения релятивистского импульса. Т.е., подавляющая часть импульса отдачи куда-то тихо исчезала. Экспериментаторы клялись и божились, что это не их рук дело – а теоретики не могли в это поверить... «Пялились исследователи на фотопластинки, вертели ими так и сяк… Можно было поступить совсем просто: отбросить иллюзорные релятивистские завышения импульсов у электронов, и тогда их результирующие импульсы становились бы равными импульсам отдачи! Но – что вы! это было бы святотатство! Уж лучше было сидеть и страдать молча… Ферми смотрел-смотрел на эти страдания, и его доброе сердце дрогнуло. «Ладно, - подмигнул он, - вы только не плачьте! Вот что мы сделаем: введём новую частицу. И припишем ей всё, что требуется. Вам нужен импульс? – у ней он есть!» - «Как?! – просияли от радости экспериментаторы. – Так просто? Впрочем, погодите-погодите. Мы же такую возможность исследовали. Никаких следов третьей частицы при бета-распаде не обнаруживается!» - «Ну, и что такого? Если следов не обнаруживается, значит, эта частица их не оставляет! Я же говорю – припишем всё, что требуется!» - «Да, но… странно как-то. Трудно поверить! Частица… импульс имеет… и – никаких следов… Как же её поймать?» - «А зачем обязательно – поймать? Сам по себе процесс ловли – разве он удовольствия не доставляет? Так ловите, до скончания века, и наслаждайтесь! На зависть окружающим!» - «А, ведь, действительно! Позвольте полюбопытствовать, а как предлагается назвать эту неуловимую прелесть?» - «Да придумаем хохмочку какую-нибудь… Вот: назовём эту прелесть нейтрончиком!» [Д4] Уж простите за приведённую цитаточку, но так и было: нейтрино «открыли» только для того, чтобы не рухнул закон сохранения релятивистского импульса. А чтобы успокоить тех, кто сомневался в реальности нейтрино, ей быстренько приписали статус одной из фундаментальных, абсолютно стабильных, частиц – которых, как считается, всего-то четыре. В физике организовали новый раздел – «Физика нейтрино». Понастроили грандиозных «детекторов». Мне довелось побывать на одном из них – в Баксанском ущелье на Кавказе. Чтобы только нейтрино, с их выдающимися проникающими способностями, могли долетать до этого «детектора», помещение для него выдолблено в центре подошвы огромной каменной горы: эта гора прикрывает «детектор» сверху... Так, думаете, эти детекторы реагируют на нейтрино? Да нет, они реагируют на продукты реакций, которые, как полагают теоретики, могут порождать только нейтрино – да и то крайне редко. Уж больно оно неуловимое. Кстати, по свойству исключительно слабо взаимодействовать с веществом, нейтрино резко отличается от остальных частиц, испускаемых при радиоактивных превращениях: нейтрино «умирает» на много порядков реже, чем рождается. Налицо абсурдная асимметрия, которая до сих пор не имеет объяснения. Не проще ли устранить эту асимметрию, признав, что нейтрино и релятивистский импульс являются теоретическими иллюзиями?
Но нам могли бы ещё возразить: если релятивистские излишки энергии были бы иллюзиями, то это непременно проявилось бы при сопоставлении энергии частиц с энергиями гамма-квантов, которые измеряются независимыми способами. Увы – хотя арсенал способов измерения энергии гамма-квантов довольно-таки богат [Э2], об их независимости не может быть и речи. Целый ряд методов основан на измерениях энергий конверсионных электронов и вторичных электронов, которые выстреливаются в результате комптон-эффекта, фотоэффекта, и образования электрон-позитронных пар – но «магнитный анализ спектров вторичных электронов… является наилучшим методом точного измерения энергии g-квантов» [Э2]. По результатам этого знакомого «наилучшего метода» калибруются остальные методы – в которых определяются пороги ядерных реакций или энергии вторичных ядерных частиц, а также такой, казалось бы, обособленный метод, как измерение длины волны гамма-излучения с помощью дифракции на кристалле [М1]. Этот метод сохраняет свою обособленность, опять же, лишь при малых энергиях гамма-квантов. Но, уже при энергиях ~100 кэВ, соответствующая длина волны гамма-излучения на порядок меньше, чем расстояния между атомными плоскостями в кристаллах, что весьма затрудняет – особенно при скользящих углах падения – определение индекса брэгговской дифракции; так что калибровка здесь необходима. Выходит следующее: если, как мы полагаем, метод магнитного отклонения даёт не истинную, а релятивистски завышенную энергию, то с аналогичным завышением определяются и энергии гамма-квантов! Кстати, специалистам по гамма-спектроскопии хорошо известен вопиющий факт, имеющий место при аннигиляции быстрых электронов и позитронов. Казалось бы: чем больше энергии электронов и позитронов, тем больше должна быть энергия продуктов их аннигиляции. Ничего подобного! Даже когда исходные частицы являются релятивистскими, их аннигиляция даёт узкополосное характеристическое гамма-излучение с энергией 511 кэВ [Д1]. Именно поэтому излучение аннигиляции обеспечивает важнейшую калибровку в гамма-спектроскопии [Д2]!
Заметим, что в измерениях по магнитной методике можно было бы до некоторой степени избегать иллюзорных завышений, если использовать частицы с достаточно большой массой – поскольку энергия, которая, согласно (1.5.2), близка к предельной у электрона, далека от предела у протона. Отсюда, кстати, вытекает возможность получения ещё одного свидетельства о наличии ограничения у кинетической энергии частицы. Известно множество ядерных реакций с порогами всего в несколько МэВ [Б2]. Эти реакции инициируются, например, протонами, для которых энергия в несколько МэВ является ничтожной, и есть гарантия, что пороги при этом измеряются без релятивистского завышения. Эти же реакции инициируются и нейтронами, и гамма-квантами – была бы их энергия выше пороговой. Электроны, которые имели бы энергию в несколько МэВ, инициировали бы эти реакции, казалось бы, ещё охотнее, чем протоны – ведь электроны притягиваются к ядру, а не отталкиваются от него. Но нет: что-то мешает электронам инициировать ядерные реакции. Считается, что релятивистские электроны, при взаимодействии с ядрами, испытывают почему-то лишь упругое рассеяние [К4]. Налицо странная асимметрия: вылететь из ядра, прихватив оттуда немалую энергию, электрон может (при бета-распаде) – а ударить по ядру, сообщив ему такую же энергию, электрон не может! Что по этому поводу говорит физика высоких энергий? А она по этому поводу хранит гробовое молчание. Высокие энергии оказалось гораздо практичнее измерять не по электронной, а по протонной шкале. Тут уж не до единства измерений – быть бы живу! Ибо из опыта ясно, что, скажем, 3 МэВа у протона – это полноценные 3 МэВа, а 3 МэВа у электрона – это пустышка.
Но как же так? Неужели не проводились эксперименты по прямому измерению энергии быстрых электронов – калориметрическим методом – при известном ускоряющем вольтаже? Ведь было сооружено множество ускорителей. И нас уверяют, что без релятивистского роста энергии у быстрых частиц, ни один ускоритель не работал бы! Так покажите нам его, прямо измеренный релятивистский рост! Где же изобилие публикаций на эту тему? В это трудно поверить, но на эту тему известна всего одна (!) публикация – о которой релятивисты если и упоминают, то делают это как-то странненько, сквозь зубы. В чём же был секрет у Бертоцци [Б3], если только он один и смог прямо измерить релятивистский рост? Бертоцци использовал двухступенчатую схему ускорения электронных сгустков. На первой ступени электроны ускорялись статическим электрическим полем, формируемым с помощью высоковольтного генератора Ван-де-Граафа. А второй ступенью был линейный индукционный ускоритель. При известном ускоряющем вольтаже, автор измерял две величины – скорость и энергию электронов. Скорость он определял пролётно-импульсным методом: по времени, разделявшему два всплеска тока, которые наводились пролетающим сгустком в электродах, разнесённых на известное расстояние. А об энергии электронов автор судил по нагреву алюминиевого стаканчика, который улавливал разогнанные электронные сгустки. Если релятивистский рост энергии имеет место, то, при изменении ускоряющего вольтажа, скорость электронов должна была, практически, не изменяться (будучи близкой к скорости света), а их энергия должна была изменяться весьма заметно. На первый взгляд, именно такую зависимость и демонстрируют пять экспериментальных точек, представленных автором на графике. Но не всё было так просто. В таблице (см. ниже) первые два столбца отображают ускоряющий вольтаж и отношение измеренной скорости электронов к скорости света. Но вот, внимание: «При вольтажах 0.5, 1.0 и 1.5 МэВ линейный ускоритель не был включён» (перевод наш) – эту особенность отражает третий столбец в таблице. И, наконец: «Измерения энергии проводились для ускоряющих вольтажей 1.5 и 4.5 МэВ» (перевод наш) – эту особенность отражает последний столбец в таблице.
| Вольтаж, МэВ | V/c | Линейный ускоритель | Энергия, МэВ |
| 0.5 | 0.867 | выкл | |
| 1.0 | 0.910 | выкл | |
| 1.5 | 0.960 | выкл | 1.6 |
| 4.5 | 0.987 | вкл | 4.8 |
| 15 | 1.0 |
Таким образом, реальных экспериментальных точек оказывается, вместо пяти, всего две, причём одна из них была получена, когда индукционный ускоритель был выключен, а другая – когда он был включён. В этом – и секрет фокуса. Когда индукционный ускоритель работает, он индуцирует вихревые токи в металлических штучках. Его самого приходится охлаждать проточной водой! Конечно, вихревые токи наводились и в мишени-стаканчике – вот и грелся стаканчик сильнее. Эту мелочь автор почему-то не учёл, и соответствующей калибровки не проделал. Каким образом у него две точки удачно легли на релятивистскую кривую – это уже не имеет значения: совершенно очевидно, что дело здесь не в релятивистском росте.
Тогда становится понятно, почему никто из коллег Бертоцци не отважился подтвердить его эксклюзивный результат. А ведь могли бы и на кольцевых циклических ускорителях мишеньки погреть – хотя бы между делом! Релятивистский рост энергии стоит того! Да могли бы вкачать в электроны не какие-то жалкие МэВы, а те самые ГэВы, о которых домохозяйкам все уши прожужжали! Так нет же. Эх, знали бы домохозяйки, что каждый удачный прогон на серьёзном ускорителе – это для релятивистов чудо, которого они до сих пор понять не могут. Надо же: вкачивают-вкачивают сумасшедшую энергию в ускоряемые электроны, потом этими электронами бьют по мишени… а там, вместо сумасшедшей энергии, выделяется смехотворный пшик! Вот в этом и заключается «работа» ускорителей!
На такие слова релятивисты вытаскивают ещё один аргумент: им, оказывается, хорошо известно о том, что релятивистский прирост энергии может превратиться в частицы вещества, которых до этого не было. Представляете – речь не просто о подтверждении наличия релятивистского роста, речь о нечто большем: о том, что из кинетической энергии можно лепить новое вещество! Если бы это было так – грош цена была бы нашей логике «цифрового» мира. Но, посмотрим, какие же подтверждения своих слов предъявляют релятивисты. А вот, например, они говорят про каскадные ливни [Я1] в атмосфере, порождаемые протонами космических лучей с высокой энергией. Традиционно считается, что электроны и позитроны в каскадных ливнях рождаются за счёт убыли кинетической энергии инициирующего протона. Оценки этой энергии по числу треков в сильных ливнях дают величины, на много порядков превышающие энергию покоя протона. Но ведь нет доказательств того, что все эти электроны и позитроны «рождаются» из кинетической энергии протона. На наш взгляд, более разумна версия о том, что протон тратит кинетическую энергию лишь на освобождение пар электрон-позитрон, находившихся в предельно связанном состоянии [Г1], причём, подавляющее большинство треков в ливне оставляют электроны и позитроны вторичные, третичные, и т.д. – на появление которых энергия протона не тратится совсем.
Нам здесь легко «спекулировать на трудностях», потому что этот аргумент с релятивистскими протонами природного происхождения – неубедителен. Зато на протонных ускорителях, как уверяют нас, вещество рождается из кинетической энергии полностью контролируемым образом! И рассказывают про нашумевшую в своё время историю с открытием антипротона [Ч1]. В 1955 г. на протонном ускорителе «Беватрон» в Беркли задумали разогнать протоны так, чтобы кинетической энергии одного протона хватало на рождение новой пары протон-антипротон. Разогнанные протоны направляли на медную мишень и, среди продуктов реакции, регистрировали частицы, имевшие массу протона и отрицательный элементарный заряд. Нас пытаются убедить в том, что пары протон-антипротон рождались именно из кинетической энергии разогнанных протонов! А ведь обманывать нехорошо. Взгляните на уравнение реакции! Исходники: разогнанный протон плюс «ядро». Продукты: тормознутый протон плюс пара протон-антипротон плюс, опять же, «ядро». Что это за «ядро», без которого реакция не получается? А это ядро атома медной мишени, в которое бьёт разогнанный протон. Но где тогда гарантии, что пара протон-антипротон получается именно из кинетической энергии разогнанного протона? Не проще ли этой паре вылететь из возбуждённого ядра? Скажете, что антипротонов в ядре не бывает? Так электронов там тоже, кажется, не бывает – однако при бета-распаде они оттуда вылетают. Забегая вперёд, заметим, что согласно простой универсальной модели ядерных сил (6.8), в составных ядрах происходят циклические превращения, по ходу которых в ядрах кратковременно присутствуют как электроны, так и антипротоны. Поэтому не требуется тратить энергию на то, чтобы, при ударе по ядру, «родить» электрон или антипротон – гораздо проще «выбить» из ядра и тот, и другой. Если у открывателей антипротона происходило именно выбивание антипротона из ядра, то ядро должно было превращаться в другой изотоп – а, по официальной версии, оно должно было оставаться прежним. Вот если бы авторы установили, что «ядро» в результате реакции остаётся прежним – тогда это доказывало бы официальную версию. Но соответствующий анализ ядер, участвовавших в реакции, не проводился. Мы не издеваемся: мы понимаем, что такой анализ был технически невозможен. Но мы обращаем внимание: раз этого анализа не было, то не было и доказательств того, что всё получилось так, как это нам преподносится. Зарегистрировали вы шесть десятков антипротонов – это, действительно, достижение. Но не надо привирать, что эти антипротоны получились из вкачанной вами кинетической энергии! На Демиургов вы всё-таки не тянете!
Если не ошибаемся, этот эпизод в Беркли был первым случаем, когда экспериментаторы «родили» частицы вещества из «релятивистски завышенной энергии» разогнанной ими частицы. Дальше врать было уже гораздо проще. Весело двигаясь по этой проторённой дорожке, нам уже рассказывают про регистрацию струй тяжёлых частиц, которые рождаются в результате почти встречного столкновения ультрарелятивистских электрона и позитрона. Экспериментальные подробности подобных «достижений» скрыты даже от широкой научной общественности – они доступны лишь для специалистов в данной области. Но достоверно известно, что никто там, на накопительных кольцах, не сталкивал электроны и позитроны поодиночке: схлёстывали их весьма интенсивные пучки. Поэтому заявление о том, что из огромных энергий одного электрона и одного позитрона получается множество тяжёлых частиц – это, на наш взгляд, неудачная шутка.
До сих пор мы говорили о том, что нет убедительных свидетельств о том, что релятивистский рост массы (энергии, импульса) – в Природе есть. А известны ли убедительные свидетельства о том, что его в Природе нет? Да, такие свидетельства известны – их получил честный и смелый исследователь Фан Лиангзао [Л1] на линейном ускорителе Шанхайского института прикладной физики. Наиболее показательный и важный, на наш взгляд [Г2], результат был получен им при измерениях радиуса кривизны траектории релятивистских электронов в однородном магнитном поле, методом полукруговой фокусировки (см., например, [З1]) – причём, для уменьшения влияния электромагнитных помех, магнитное поле создавалось не электромагнитами, а постоянными магнитами. По идеологии методики магнитного отклонения, при одной и той же индукции отклоняющего магнитного поля, увеличение релятивистской энергии электрона в разы увеличивало бы радиус кривизны его траектории в те же разы. Как оказалось, в действительности этого не происходит: при изменении ускоряющего вольтажа в пять раз, радиус кривизны траектории релятивистских электронов остаётся, практически, постоянным – а изменяется он лишь при изменении силы отклоняющих магнитов!
Для честной физики, значение работы [Л1] огромно не только потому, что в ней с очевидностью продемонстрировано отсутствие релятивистского роста энергии у быстрых электронов. Ещё в ней показана порочность магнитной методики определения энергии быстрой заряженной частицы. Эта методика даёт адекватные результаты в субрелятивистской области, но в релятивистской области она категорически не работает – давая, при фиксированной индукции магнитного поля, один и тот же радиус кривизны траектории частицы в огромном диапазоне её «релятивистских энергий». Поэтому результаты применения этой методики в релятивистской и ультрарелятивистской областях – совершенно неадекватны физическим реалиям. А ведь именно по этой методике калибруются все остальные методы измерения энергии быстрых частиц. Это означает, что результаты измерений энергии релятивистских и ультрарелятивистских частиц, получаемые в рамках традиционного подхода – абсурдно завышены. Профанацией оказывается физика элементарных частиц и ускорителей, физика высоких энергий, а также все другие научно-технические направления, в которых концепция релятивистского роста играет значимую роль.
1.7 Является ли физическое время объективной реальностью?
Слово «время» имеет два главных смысла: время, как философская категория, и время, как физическая величина. Мы будем говорить о времени, как физической величине – которая входит в уравнения, описывающие физические процессы.
Понятие «время» является, наверное, самым парадоксальным понятием в мировоззрениях людей. Едва ли можно оспорить то, что представления о времени находятся в фундаменте мировоззрения. Ведь физические явления представляют собой процессы, а в рассуждениях о процессах никак не обойтись без представлений о времени. Но, при всей фундаментальности понятия «время», никому не удалось чётко сформулировать – что же это такое. «Объяснители сути времени» дают нам, в лучшем случае, поэтические образы, вроде «время подобно текущей реке». Очаровательно!..
Нас могут упрекнуть в том, что мы слишком много требуем от «объяснителей сути времени». Ведь дать определение какому-либо понятию возможно, мол, только через подведение его под более фундаментальное понятие – а понятие «время» настолько фундаментально, что дальше уже некуда. Хорошо, можно принять такой подход в качестве оправдания того, что у мыслителей категорически не получается добраться до сути времени. Но если суть времени от мыслителей ускользает – то как им можно с умным выражением на лице рассуждать о свойствах времени? Свойства могут быть у того, что является объективной реальностью. А является ли объективной реальностью время? Многие сочтут этот вопрос странным. Никаких, мол, сомнений в том, что время объективно реально, ведь его свойства – в частности, способность к замедлению хода – подтверждаются экспериментами! Тогда, прежде всего, не мешало бы честно ответить себе на простой вопрос: может ли какой-то эксперимент подтвердить для вас то, о чём вы понятия не имеете?
В этом месте многие вспоминают, что некоторое понятие о времени всё-таки имеется: мы все интуитивно понимаем, что такое время, и мы, как-никак, умеем его измерять! Да неужели?! Вот, автор этих строк более двадцати лет работал на Госэталоне времени-частоты (ВНИИФТРИ, Менделеево) и имел дело с аппаратным и программным обеспечением прецизионных время-частотных измерений. И вот какая картина сложилась: словосочетание «измерение времени» годится лишь для красного словца. Потому что время, как физическая величина – недоступно для наших физических приборов.
Хотите с этого места – поподробнее? Пожалуйста! На практике, время исчисляют по количеству свершившихся циклов того или иного периодического процесса. У квантовых стандартов частоты точностные характеристики оказались лучше, чем у повторяющихся астрономических событий, и теперь метрологи, которые «на переднем крае» занимаются измерениями времени, имеют дело с выходными сигналами квантовых стандартов – последовательностями импульсов, для засечки их фронтов, или синусоидами, для фазовых измерений. Любая процедура измерения заключается в сопоставлении измеряемой величины с той, которая считается эталонной. Что же сопоставляется при измерениях времени? А вот что: определяется, сколько раз, за измеряемый «интервал времени», «пикнет» эталонный генератор. При этом, мерой той или иной длительности является не ход времени, а поведение сделанного человеком генератора. Не будем же мы настолько наивны, чтобы отождествлять ход этого генератора с ходом времени! В итоге, физическое время остаётся совершенно незатронутым: специалисты сопоставляют поведение искусственных генераторов друг по отношению к другу, и ничего сверх этого нам на опыте не дано. Следует добавить, что в ведущих национальных лабораториях практические шкалы времени формируются на основе выходных сигналов не одного генератора, а группы генераторов. Такая шкала представляет собой не просто последовательность импульсов от генератора, а ещё и систему поправочек, в которых учитывается поведение всех генераторов из группы хранителей. Групповая шкала времени имеет повышенную надёжность и улучшенные точностные характеристики – но её «щелчки» не совпадают со «щелчками» ни одного физического прибора. Будучи виртуальной, такая шкала времени ещё дальше отстраняет нас от того, что мы интуитивно понимаем под физическим временем. Таким образом, даже при нашем прекрасном интуитивном понимании того, что такое физическое время, оно остаётся никак не проявляющейся на практике абстракцией – несмотря на все технические ухищрения.
При таком положении дел, к реалиям «цифрового» физического мира наилучшим образом подходят представления о времени А.Николаевского [Н2]. Речь о том, что физическое время не является объективной реальностью. Понятие «время» порождается работой специального фильтра в мыслительном аппарате человека. Приоритетность работы этого фильтра – весьма высока: ни одна мысль, затрагивающая идею движения, не может сформироваться «в обход» этого фильтра. А нужен этот фильтр затем, чтобы упорядочивать наше мышление для его наиболее адекватного соответствия реалиям физического мира, в котором происходят физические процессы, т.е. последовательности изменений состояний (по логике «цифрового» физического мира, на микроуровне изменения состояний происходят скачкообразно). Но если время не является независимой от нас сущностью, а является порождением наших мыслительных аппаратов, то легко разрешается этот набивший оскомину парадокс: интуитивная ясность, что такое время, но невозможность внятно сформулировать, что же это такое. Дело в том, что при постановке вопроса «что такое время?» наши мыслительные аппараты вынуждены исследовать самих себя – а результат подобной процедуры (в программировании она называется рекурсией) непредсказуем и неадекватен.
Будем же следовать подходу, согласно которому, представления о времени, заботливо встроенные в наши мыслительные аппараты, обеспечивают упорядоченное восприятие реалий физического мира, в котором мы живём. Если признать, что время не является какой-то не зависящей от нас сущностью, то вскрывается нелепость тех вольностей, которые позволяют себе теоретики в обращении со временем.
Во-первых, нелепо приписывать времени какие-то объективные свойства – вроде тех, что время обладает физической энергией, или что течение времени является движущей силой могучих физических процессов, или что время имеет количество измерений, большее единицы… По логике «цифрового» физического мира, физической энергией обладает только вещество, а «движущей силой» физических процессов является программное обеспечение этих процессов. Что же касается количества измерений времени, то получается так: не разобравшись даже с одним его измерением, приписывают ему несколько измерений. Смешно даже комментировать.
Во-вторых, нелепо фантазировать о прыжках физического объекта во времени. Допущение таких прыжков немедленно приводит к возможности нарушения причинно-следственных связей – например, к возможности отправиться в прошлое, убить там своего дедушку и, в результате, самому не родиться. А ведь если физический мир стоит на своём программном обеспечении, которое, из множества вариантов, всегда делает однозначный выбор (1.3), то нарушения причинно-следственных связей в физическом мире исключены. И если чья-то теория допускает возможность таких нарушений – значит, что-то некорректно в этой теории.
В-третьих, нелепо утверждать, что ход физического времени может изменяться. Декларации Эйнштейна о релятивистском и гравитационном замедлениях времени до сих пор не имеют никакого теоретического обоснования – ибо как можно объяснить поведение того, сущность чего остаётся непонятой? Когда Эйнштейн выдал эти декларации, не было ещё возможностей для их экспериментальной проверки – не было ни мёссбауэровской спектроскопии, ни атомных часов. Сегодня-то хорошо известно, что ход атомных часов, действительно, зависит от состояния их движения и от гравитационного потенциала, в котором они находятся. Но ход атомных часов – это не то же самое, что ход физического времени, и известны неопровержимые свидетельства о том, что кинематические и гравитационные изменения хода атомных часов обусловлены вовсе не изменениями темпа течения времени. Имей место изменение темпа течения времени – оно одинаково (в относительном исчислении) сдвигало бы частоты всех генераторов, независимо от их типов и конструкций. А оказалось, что частоты квантовых стандартов испытывают кинематические и гравитационные сдвиги, а частоты кварцевых генераторов – этих сдвигов не испытывают (2.10). Значит, релятивистского и гравитационного замедления времени в Природе нет, а поведение атомных часов имеет другое объяснение (2.8, 3.7).
Говоря далее о «цифровом» физическом мире, мы, конечно, будем использовать слово «время», к которому все привыкли. Но, как ясно из вышеизложенного, мы полагаем, что никакого «физического времени» объективно реально не существует – на опыте мы имеем дело лишь с физическими процессами, т.е. с последовательностями смен состояний. На наш взгляд, понятие «смен состояний» более фундаментально, чем понятие «время». Как обсуждалось выше (1.4), даже каждая элементарная частица вещества существует, что называется, во времени, пока происходят циклические смены соответствующих состояний. В принципе, для представления о каком-то отдельно взятом процессе, можно обойтись понятием «смен состояний» - без использования понятия «время». Но когда обнаруживается, что такое-то количество смен состояний в одном процессе соответствует совсем другому количеству смен состояний в другом процессе, то вывод о различной быстроте протекания этих процессов требует понятия «время».
Ссылки к Разделу 1
Б2. В.С.Барашенков, В.С.Тонеев. Взаимодействие высокоэнергетических частиц и атомных ядер с ядрами. М., «Атомиздат», 1972.
Б3. W.Bertozzi. Speed and kinetic energy of relativistic electrons. American Journal of Physics, 32, 7 (1964) 551.
Г1. А.А.Гришаев. Новый взгляд на аннигиляцию и рождение пар. – http://newfiz.info/annigil.htm
Г2. А.А.Гришаев. Линейный ускоритель: очевидные свидетельства об отсутствии релятивистского роста энергии. – http://newfiz.info/linac.htm
Д1. J.W.M.DuMond, et al. Phys.Rev., 75, 8 (1949) 1226.
Д2. М.Дейч, О.Кофед-Хансен. Бета-рапад. В кн.: Экспериментальная ядерная физика, т.3. Пер. с англ. под ред. Э.Сегре. М., «Изд-во иностранной литературы», 1961.
Д3. Дуков В.М. Электрон. «Просвещение», М., 1966.
Д4. О.Х.Деревенский. Фиговые листики теории относительности. – Доступна на http://newfiz.info
З1. К.Зигбан. Теория и конструкция бета-спектрометров. В кн.: Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, т.1, Глава 3. «Атомиздат», М., 1969.
К4. Г.Кноп, В.Пауль. Взаимодействие электронов и a-частиц с веществом. В кн.: Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, т.1. Пер. с англ. под ред. К.Зигбана. М., «Атомиздат», 1969.
К5. Crane H.R., Halpern J. Phys. Rev. 53 (1938) 789. (Цитируется по [С2]).
Л1. Liangzao Fan. Three experiments challenging Einstein’s relativistic mechanics and traditional electromagnetic acceleration theory. Серия «Проблемы исследования Вселенной», Вып. 34. Труды Конгресса-2010 «Фундаментальные проблемы естествознания и техники», Часть III, стр.5-16. С-Пб., 2010. Также доступна на http://ivanik3.narod.ru/TO/DiHUALiangzaoFAN/3LiangzaoFAN.doc
Л2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М.-Л., Гос. изд-во технико-теоретической лит-ры, 1948.
М1. D.E.Muller. H.C.Hoyt, D.I.Klein, J.W.M.DuMond. Phys.Rev., 88, 4 (1952) 775.
Н1. А.И.Наумов. Физика атомного ядра и элементарных частиц. «Просвещение», М., 1984.
Н2. А.Николаевский. Пространство и время: понятия, порождаемые фильтрами нашего мышления. – Доступна на: http://newfiz.info , папка «Статьи моегоУчителя».
С1. http://forum.syntone.ru/index.php?act=Print&client=html&f=1&t=14717
С2. Дж.Дж.Странатан. «Частицы» в современной физике. Гос. изд-во технико-теоретической литературы, М.-Л., 1949.
Ч1. O.Chamberlain, E.Segre, C.Wiegand, T.Ypsilantis. Phys.Rev., 100 (1955) 947.
Э1. Экспериментальная ядерная физика. Под ред. Э.Сегрэ. Т.1. «Изд-во иностранной литературы», М., 1955.
Э2. То же, Т.3.
Я1. Л.Яносси. Космические лучи. «Изд-во иностр. лит-ры», М., 1949.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 115; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!