СЕЛФ

22

С.Б. Каравашкин и О.Н. Каравашкина

3. Исследование релятивистского описания эффекта аберрации света

Рассматривая в предыдущем пункте классическое описание эффекта аберрации, мы могли убедиться, что данный эффект возникает не в связи с переходом из одной системы отсчета в другую, а в связи с тем, что для измерения направления на источник мы пользуемся определенной направляющей линейкой, значение длины которой просто исключается в ходе вывода. Именно поэтому случаи движения наблюдателя по отношению к источнику и источника по отношению к наблюдателю приводят к различным результатам. И хотя при малых взаимных скоростях по отношению к скорости света найденные численные различия невелики, но сам факт существования этих различий принципиален с точки зрения физики процессов.

При анализе релятивистских подходов к проблеме аберрации данный вывод становится особенно актуальным, поскольку "теория относительности вносит здесь одно принципиальное упрощение, заключающееся в установлении полной идентичности двух случаев: движущийся источник света - неподвижный наблюдатель и неподвижный источник света - движущийся наблюдатель" [9, с. 33]. И в этом упрощенчестве, как можно было понять по предыдущим исследованиям [1], [13], [14], заключается суть релятивистской методики. Однако от того, что кто-то самовольно и необоснованно - так сказать, силой постулирования - задал удобные для его концепции взаимоотношения между физическими объектами, природа в своей сущности не изменится, но искусственность подобного своеволия приведет автора к результатам, неассоциативным с физическим явлением. И это имеет прямое отношение к постановке задачи об аберрации света в релятивисткой концепции. В принципе, показав суть релятивистского подхода, заключающегося в отождествлении движения наблюдателя с движением источника в феноменологии эффекта аберрации и одновременно с этим показав нетождественность указанных моделей, мы можем уже не рассматривать сам результат релятивистского формализма. При указанном подходе полноты описания явления у релятивистов в любом случае уже не будет, хотя некоторые частные формулы и могут иметь похожий вид в очень узком диапазоне изменения влияющих параметров. Тем более, что при малых скоростях взаимного движения объектов случаи движущегося источника и движущегося наблюдателя имели приблизительно одинаковые выражения и в рамках классического формализма. Но это нисколько не означает, что в общем случае обе модели тождественны. В физике важна не математика как таковая, и не внешняя похожесть, а наиболее полное соответствие результатов комплексу проявляющихся свойств явления. Поэтому в данной части исследования мы сконцентрируем наше внимание не столько на самом результате, сколько на анализе логики, на основе которой строится релятивистский формализм.

С учетом вышеописанного, чтобы правильно воспринять идеологию релятивистского вывода закона аберрации света, следует прежде всего учесть, что начиная с Эйнштейна, во всей литературе задача об аберрации выводится как следствие релятивистского сложения скоростей. При этом уже на данном этапе у релятивистов появляются серьезные проблемы, о чем косвенно сказал М. Борн, написав: "Мы можем применить только что использованный метод: выяснить влияние преобразования Лоренца на направление светового луча… Однако этот метод приводит к несколько усложненным вычислениям, и мы предпочитаем другой, именно применим к световым квантам теорему сложения скоростей" [2, с. 294].

В действительности суть проблемы заключена не в сложных вычислениях. Ведь вопрос с точки зрения релятивистских подходов очень прост. Имеются две равноправные системы отсчета, из которых К является неподвижной, а K'  движется по отношению к К со скоростью v. В одной (любой по условию) системе отсчета находится наблюдатель, а в другой - источник. Наблюдатель имеет свою шкалу угловых размеров, а источник - свою, и связь между шкалами необходимо определить. По самой записи данного условия видно, что оно идентично как для рассмотрения с точки зрения трансформации систем отсчета, так и с точки зрения рассмотрения на основе сложения скоростей - ведь в обоих случаях используются одни и те же преобразования Лоренца.

Тем не менее, это немного не так. Если рассматривать вопрос с точки зрения преобразования метрик, мы будем идти следующим путем, который описал Эйнштейн для несколько других задач, сходных с рассматриваемой. "Рассмотрим тело, покоящееся относительно системы отсчета S' . Пусть x₁', y₁', z₁' и x₂', y₂', z₂' - координаты двух точек тела. В любой (выделено нами - авт.) момент t в системе S между этими координатами справедливы следующие соотношения:

[15, с. 154- 155].

Учитывая (36), а также принимая в качестве тела, о котором писал Эйнштейн, угломерную линейку, немедленно получаем уравнение связи между углами в подвижной и неподвижной системах отсчета:

или

Как видим, расчеты очень простые и прямые и, кстати, значительно проще, чем те, которые предлагают релятивисты, идя путём сложения скоростей. Единственное, что плохо в данных расчетах - это несоответствие закономерностям явления аберрации. Действительно, если наблюдатель в подвижной системе отсчета направит трубу телескопа в зенит, т.е.

то при этом

независимо от скорости наблюдателя относительно источника, что с одной стороны полностью соответствует оценке отрицательного результата Эйри релятивистами, но с другой стороны ни в коем случае не соответствует ни наблюдаемым фактам, ни результату, который дает классическая теория