Эксперименты с мессбауэровскими центрифугами

 

Таким образом, пока из рассмотренных нами экспериментов без больших претензий к методике их проведения остаётся только эксперимент Победоносцева и К, который не подтверждает релятивистскую формулу ЭД (впрочем, как и классическую). При этом я опять говорю только о справедливости самой формулы, т.к. даже если окажется, что релятивистская формула подтверждается, то это никоим образом не подтверждает именно эффекта замедления времени в движущихся объектах. Поэтому сторонники СТО проводят и эксперименты по чисто поперечному ЭД, где, как они считают, должен наблюдаться именно эффект замедления времени, и используют для этого эффект Мессбауэра, который был открыт в 1957 году. Суть этого эффекта состоит в том, что используется излучение и резонансное поглощение гамма лучей ядрами атомов в твердых телах без отдачи, т.е. без изменения импульса ядер. При обычных температурах частоты излучения и поглощения обычно не совпадают, а, как установил Мессбауэр, при низких температурах они совпадают, т.к. отдача не наблюдается. При этом, т.к. гамма лучи имеют очень узкие линии излучения и поглощения и не перекрываются друг другом, то можно очень точно измерить даже незначительные смещения этих линий и это позволяет использовать гамма излучение при изучении поперечного ЭД даже при нерелятивистских скоростях.

Обычно для этого используют высокоскоростные центрифуги, в которых источник излучения (чаще всего изотоп Co57) и поглотитель (чаще всего изотоп Fe57) помещают в разных частях этой центрифуги (см. рис. 17). Например, источник помещают на оси ротора, а поглотитель на боковой стенке ротора. При этом сам ротор помещали в герметичный кожух, где создавали низкое давление, а в кожухе делалось окошко, сквозь которое не поглощенное гамма излучение вылетало из центрифуги и регистрировалось счетчиком при пролете поглотителя мимо окошка. При этом в состоянии покоя регистрировалось максимальное поглощение, которое уменьшалось по мере раскрутки ротора. При такой конструкции радиальная скорость поглотителя относительно источника будет равна нулю, а тангенциальная скорость будет достаточной, чтобы дать такое замедление времени на поглотителе, которое можно будет зафиксировать по смещению линии поглощения гамма-излучения. Когда источник размещается точно над осью ротора, а поглотитель на его стенке, то мы должны получить от замедления времени смещение частоты поглощения dv в долях исходной частоты v согласно формуле (5), где V это линейная скорость поглотителя на боковой стенке ротора и b=V/c, а K=0,5. А, т.к. энергия гамма кванта по Планку равна h*v, то точно таким же будет и смещение энергии:

dv/v = dE/E = V^2 / (2*c^2) = K*b^2 (5)

Рис. 17. a)- Схема центрифуги с источником излучения на оси ротора и поглотителем на его стенке (воспроизведено из работы [32]). b)- График интенсивности излучения прошедшего через поглотитель в функции радиальной скорости движения источника излучения, который находился на оси ротора, при подаче на вибратор через контакт в ртутной ванной пилообразного напряжения (воспроизведено из работы [29]).

 

Таким образом, чтобы после раскрутки ротора опять наступила максимальная интенсивность резонансного поглощения, нам надо каким-то образом немного изменить частоту излучаемых волн или, как принято говорить, гамма-квантов. Для этого используются различные вибраторы (обычно пьезоэлектрические преобразователи), которые при подаче на них пилообразного напряжения заставляют источник перемещаться с очень маленькой линейной скоростью (меньше миллиметра в секунду) в радиальном направлении, то сближаясь с поглотителем, то удаляясь от него. При этом возникает продольный ЭД, величину которого легко определить по радиальной скорости, и за счет этого изменяется частота излучателя. Вот таким образом, постепенно изменяя радиальную скорость излучателя, определяют смещение линии поглощения по частоте, когда опять наступает максимальное поглощение излучения.

И первые такие эксперименты, которые подтвердили релятивистское замедление времени по красному смещению линии поглощения, провел Хэй уже в 1960 году. Затем их повторили в 1961-1965 годах Кёнинг [32] и Чемпни и К [28, 29]. Но до настоящего времени самыми точными (с технической точки зрения) считались эксперименты Кёнинга, которые с точностью до 1,1% доказывали в этих экспериментах наличие красного смещения, т.е. замедление времени на поглотителе, которое и привело к смещению линии поглощения в красную сторону. Вот только не менее точные эксперименты выполненные в 2008-2010 годах Холмецким и К[35, 36] доказывают, что в формуле (5) коэффициент K должен быть равен 0,6. При этом, как они пишут, и если экспериментальные данные Кёнинга обработать грамотно с помощью метода наименьших квадратов, то мы тоже получим K=0,6. Таким образом, расхождения сейчас заключаются только в величине коэффициента, но то, что здесь будет квадратичная аппроксимация экспериментальных данных, расхождений нет.

При этом, если мы будем формально рассматривать в этом эксперименте чисто кинематические эффекты СТО, то у нас получится смещение частоты принимаемых сигналов не в красную, а в синюю сторону. Здесь поглотитель (приемник) будет двигаться перпендикулярно лучу зрения, т.е. мы будем наблюдать только поперечный ЭД согласно формуле (4-1), где у нас остается только релятивистский множитель в знаменателе, т.к. cos(Q12)=0. Теперь, пусть эталонный передатчик, покоясь в абсолютной системе отсчета (АСО), т.е. при эталонном темпе течения времени, генерирует сигналы с частотой 1 Гц. В наличие такого эталонного времени, в принципе, нет ничего крамольного с точки зрения теории относительности, т.к., например, в ОТО замедление времени определяется относительно темпа течения времени вдали от гравитирующих масс, т.е. за эталонное значение принимается темп течения времени, когда полностью отсутствует этот эффект (та же АСО). Вот пусть и у нас источник покоится в АСО, а приемник движется со скоростью 0,866*с, т.е. sqrt(1-b^2)=0,5, и у нас получается так.

 

Передатчик за 10 эталонных секунд и сделает 10 колебаний, но, т.к. темп течения времени на приемнике будет в 2 раза меньше темпа течения эталонного времени, то мы на абстрактном приемнике зарегистрируем эти 10 колебаний за 5 секунд его времени и получится, что частота принимаемых сигналов увеличится в 2 раза, т.е. сдвинется в синюю сторону, что полностью соответствует формуле (4-1). Но, т.к. мы фиксируем частоту поглощения, а оно наступает при частоте v0, то получается, что эта частота как бы уменьшилась относительно частоты излучения, т.е. сдвинулась в красную сторону. Таким образом, с этой точке зрения результат в этом эксперименте полностью соответствует релятивистской формуле для поперечного ЭД. И, если мы рассмотрим этот эксперимент с чисто физической точки зрения замедления времени в движущемся поглотителе, то и в этом случае у нас результат будет соответствовать этому следствию из СТО. Ведь в этом случае у нас и все физические процессы должны проходить в системе поглотителя в замедленном темпе течения времени, т.е. и все колебания в атомах поглотителя должны проходить с частотой, которая будет меньше, чем в системе, где время не замедлялось. Следовательно, резонансная частота поглощения атомов уменьшится, и линия поглощения сдвинется в красную сторону, т.е. вроде как получается полный триумф СТО. Вот только данный эксперимент, где поглотитель движется с фиктивным центробежным ускорением, т.е. суммой ускорений по двум осям координат, не соответствует принципам СТО, где рассматриваются только инерциальные системы, т.е. движущиеся прямолинейно и без ускорения, а поэтому по результатам этого эксперимента нельзя доказывать справедливость СТО. Но авторы этих экспериментов считают, что у них тут СТО можно применять (наверное, потому что в первом эксперименте все хорошо сошлось с ответом по СТО). А в соответствии с принципами теории относительности (ТО), т.к. тут рассматривается движение в неинерциальной системе, то надо применять ОТО, где движение с постоянным ускорением эквивалентно движению в однородном гравитационном поле, и на ускоряемое тело действует та же сила, что и на тело покоящееся в гравитационном поле. Таким образом, считается, что движение изотопов с постоянным центробежным ускорением можно приравнять к их движению в гравитационном поле, приводящему к такому же замедлению темпа течения времени. Кстати, именно такой эксперимент при движение гамма квантов в гравитационном поле и был первым с использованием эффекта Мессбауэра. Его выполнили Паунд и К [33, 34], которые в первых экспериментах помещали излучатель на башне высотой H=22,5 м, а поглотитель со счетчиком помещали у основания башни. При движении гамма кванта в гравитационном поле он падая вниз получает дополнительную скорость и, следовательно, увеличивается его кинетическая энергия, а отсюда, т.к. E=h*v, и частота. Таким образом, относительное увеличение частоты при движении гамма кванта с постоянным ускорением g будет равно:

 

dv/v = dE/E = g*H / c^2 (6)

 

В эксперименте они получили значение dv/v, с точностью до 4% согласующееся с расчётным значением dv/v= 2,45*10^-15, но далось это им нелегко, т.к. первоначально у них на семи дисках поглотителей получались результаты от 8*10^-15 до 30*10^-15. Как пишут сами авторы, это было связано с разностью температур у излучателя и дисков поглотителя, а различие в 1 градус даёт погрешность 2,44*10^-15, т.е. столько же, сколько и сам эффект. И только после учёта этой поправки они получили нужный результат, который подтвердили в последующих экспериментах, где они помещали и излучатель внизу, а поглотитель наверху, но при этом уже помещали их в термостаты. Здесь при перемене местами излучателя и поглотителя смещение получается одно и тоже, но с другим знаком. Вот только у меня возникает множество, как чисто технических, так и теоретических вопросов по этому эксперименту.

 

Во-первых, непонятно, как в первых экспериментах у семи поглотителей, которые были расположены рядом, могла оказаться разной температура на целых 9 градусов, т.е. (30-8)/2,44=9,01 ? Да и вообще всё в этом эксперименте находится на грани фола: например, чтобы спектральная линия изотопа Fe57 с энергией 14,4 кэВ сместилась хотя бы на свою ширину, нужна разность по высоте излучателя и поглотителя более 3000 м, а мы имеем только 22,5 м. Поэтому здесь надо было бы использовать изотоп Zn67, у которого отношение ширины линии к энергии гамма кванта будет 5,2*10^-16, а у изотопа Fe57 это отношение равно 3,1*10^-13, т.е. на три порядка больше. И многие экспериментаторы - например, у нас в Дубне и в Америке в Лос-Аламосе - так же, как и Паунд и К в Гарварде в начале своего исследования, проводили подобный эксперимент именно с изотопом Zn67, но что-то у них у всех дружно не заладилось с изотопом Zn67.

 

Ладно, оставим на совести этих граждан полученные ими результаты с изотопом Fe57 и будем отталкиваться от того, что они достоверны и подтверждают наличие гравитационного красного смещения.

Вот только этот эффект изменения частоты излучения имеет не только квантовое объяснение - из-за потерянной или приобретённой гамма квантом энергии при движении в гравитационном поле, но и объяснение, исходя из эффекта замедления темпа течения времени в гравитационном поле согласно ОТО. И Паунд и К упоминают в своей статье об этом варианте, как об эквивалентном рассмотренному ими, и где уже время будет протекать на источнике и поглотителе с различным темпом, а это даст относительное увеличение частоты излучения тоже на величину g*H / c^2. Причем, эти два варианта объяснения считаются сейчас равнозначными (наверное, потому, что результат получается один и тот же), но ведь это два совершенно разных физических эффекта. И, если оба эти объяснения верны, то учитывать надо оба этих эффекта, т.е. результат у Паунда и К должен был получиться в два раза больше. Кстати, они в своих теоретических расчетах все таки учитывали и эффект от замедления времени, когда рассчитывали температурную поправку, т.к. там в расчете используется среднеквадратичная скорость колебания атомов, которая приводит согласно СТО к скоростному замедлению времени, но вот учесть в своем эксперименте и гравитационное замедление времени согласно ОТО почему то не пожелали.

 

Правда, сейчас в академических изданиях наконец-то наметилась некоторая дискуссия по этому вопросу, и начинают утверждать, что верно только объяснение гравитационного красного смещения согласно ОТО. А вот автор [9], анализируя эту дискуссию, утверждает, что эти объяснения согласно ТО противоречат друг другу, т.е. получается, что пока еще сами сторонники ТО не знают этой самой ТО. К тому же, например, в работе [30] наоборот показывается, что не только результат полученный Паундом и К, но и многие результаты, которые объясняются в рамках ОТО за счет замедления времени, можно объяснить только изменением скорости света в гравитационном поле и, следовательно, не нужно никакое замедление времени по ОТО. Таким образом, мы видим, что пока нет единого мнения по вопросу о том, что же доказывают эксперименты Паунда и К. Тем более, не понятно надо ли учитывать и гравитационное замедление времени в экспериментах с центрифугами, а поэтому мы опять тут видим два равнозначных объяснения получающихся результатов по замедлению времени: или согласно СТО или согласно ОТО. А, т.к. и в этих экспериментах оба применяющихся теоретических расчета дают один и тот же результат (5), то различные авторы в зависимости от того, какое объяснение больше подходит, выбирают или одно объяснение или другое.

 

А в работе [38] автор даже приводит формулу (10-210*) для суммарного эффекта по частоте сигнала, принимаемого приемником в центре окружности от источника, движущегося по этой окружности с релятивистской скоростью в гравитационном поле, который будет равен произведению результата по релятивистской формуле ЭД, т.е. с учетом замедления времени согласно СТО, и результата от замедления времени по ОТО. Но далее он тоже дает пояснения, что для наблюдателя находящегося в центре вращения, т.е. в Лоренцевой системе координат, будет замедление времени по СТО, а для наблюдателя находящегося во вращающейся системе координат, т.е. в Эйнштейновой системе координат, замедление времени будет по ОТО, но при этом результат с математической точки зрения будет один и тот же. Таким образом, получается, что, т.к. у нас в экспериментах с центрифугами положение наблюдателя, который должен наблюдать частоту резонансного поглощения согласно СТО, и которым у нас является поглотитель, всегда строго определено, то у нас и не должно быть проблем с выбором одного из двух объяснений этого эффекта.

 

 

Вот только, когда сторонники ТО рассматривают эксперименты не связанные с центрифугами, то об этих скачках из одной системы в другую и выбора при этом или СТО, или ОТО как-то забывают и рассматривают оба эффекта в Лоренцевой системе. Так, например, в принципе наименьшего действия в релятивистской форме учитывается как гравитационное замедление времени ОТО, так и скоростное замедление времени СТО (причём они тут суммируются). А конкретно, этот принцип в релятивистской форме говорит о том, что на действительном пути замедление времени от гравитации и скорости движения будет минимальным. Правда, я проверил это утверждение экспериментально [13] на примере, который приводил Фейнман, с полетом ракеты в поле тяжести Земли, и убедился в том, что в природе этот принцип не наблюдается. Но сторонники ТО этого знать не желают и, следовательно, когда это им нужно, используют этот принцип, где разрешают времени замедляться по двум теориям сразу. И при рассмотрении, например, частоты импульсов приходящих от двойных пульсаров, т.е. от нейтронных звезд, которые и посылают эти импульсы и при этом ещё и вращаются вокруг других нейтронных звезд с большой скоростью, сторонник ТО учитывают при этом и замедление времени согласно ОТО, и замедление времени согласно СТО (причем опять суммируют, а не умножают, как рекомендовано [38]). Смотрите, например, Нобелевскую лекцию [4] по двойному пульсару PSR B1913+16.

 

Вот только авторы экспериментов с центрифугами почему-то отказываются учитывать оба замедления времени - я так догадываюсь, это потому, что у них в этом случае по их формулам результат будет получаться в два раза больше наблюдаемого (так же, как и в эксперименте Паунда и К). А т.к. в этих экспериментах мы имеем движения в неинерциальных системах, то получается, что здесь применимы только принципы ОТО, но вообще-то получается, что не применимы и они. Дело в том, что принцип эквивалентности в ОТО для общего динамического принципа относительности применим только для систем, движущихся прямолинейно и равноускоренно в однородном гравитационном поле, что никак не соответствует условиям нашего эксперимента. Но давайте закроем и на это глаза и попробуем объяснить результаты экспериментов по рекомендациям [38], т.е. полученные результаты будем рассматривать с позиции СТО, когда наблюдатель не движется или с позиции ОТО, если он движется по круговой орбите, т.е. мы пока не будем учитывать одновременно замедление времени и по СТО и по ОТО. И таким образом, нам надо для подтверждения экспериментальных данных, полученных на центрифугах, с использованием релятивистской формулы ЭД, надо рассматривать только те, для которых с этой точки зрения применима СТО. И так, мы имеем три варианта экспериментов, когда излучатель и поглотитель помещались в разных местах ротора и имеем три разных результата, когда у нас было смещение частоты линии поглощения от частоты излучения в красную сторону -1, синюю +1 и отсутствовало 0. При этом давайте договоримся, где у нас будет красное смещение, а где синее, т.к. одни авторы рассматривают изменение частоты излучения v, а другие частоты поглощения vp. Например, Чемпни и К кругом пишут, что в первом варианте у нас частота излучения смещается в синюю сторону от обычного состояния, т.е. когда и излучатель и поглотитель не движутся, а во втором варианте в красную. Но я считаю, что, т.к. мы регистрируем приборами именно частоту поглощения, то корректно говорить об отклонении именно этой частоты от частоты излучения, т.к. наблюдателем на приемнике у нас был именно поглотитель.

 

В первом варианте, чтобы наступило резонансное поглощение, задавали вибратором отрицательную линейную скорость излучателя (см. рис. 17б), т.е. уменьшали частоту излучения и, следовательно, резонансная частота на поглотителе была смещена от частоты излучения в красную сторону. Во втором варианте задавали наоборот положительную скорость, т.е. увеличивали частоту излучения, чтобы она совпала с частотой поглощения, т.е. частота поглотителя была смещена в синюю сторону. Ну, а в третьем варианте ничего не делали, т.к. частота излучения и так совпала с частотой поглощения:

 

1.- источник- ось ротора ----> поглотитель- стенка ротора -1 ОТО= -1 СТО= -1

2.- источник- стенка ротора ----> поглотитель- ось ротора +1 СТО= +1 СТО= +1

3.- источник- стенка ротора ----> поглотитель- стенка ротора 0 ОТО= 0 СТО= -4

 

Вариант 1. Мы имеем наблюдателя в движущейся с ускорением системе и, следовательно, должны применить ОТО, где излучатель в этой системе координат будет покоиться и его потенциал будет равен нулю, а поглотитель будет иметь отрицательный потенциал и у него будет замедление времени. Таким образом, все процессы в поглотителе будут проходить в замедленном темпе и частота поглощения vp сместится в красную область, т.к. будет меньше v= v0. А, чтобы она совпала с частотой излучения, последнюю надо уменьшить и нам надо задать излучателю отрицательную скорость, что мы и делали, т.е. объяснение соответствует наблюдаемым результатам.

 

Вариант 2. У нас наблюдатель находится в неподвижной системе и, следовательно, мы должны (вернее, можем) применить СТО. Тут время замедлится на излучателе и частота излучения v станет меньше v0, а частота поглощения vp=v0 получится больше v, поэтому, чтобы они совпали, надо будет увеличивать частоту излучения и задавать положительную скорость сближения излучателя и поглотителя, что в экспериментах и делалось. Таким образом, и здесь теория объясняет результат.

 

Вариант 3. Мы имеем опять наблюдателя в движущейся с ускорением системе, т.е. должны применить ОТО. Здесь время должно замедлиться и на источнике и на поглотителе, т.к. они оба имеют отрицательный потенциал относительно оси ротора и у нас будет и v<v0 и vp<v0, т.е. не будет никакого смещения резонансной частоты поглощения, что и наблюдалось.

 

Таким образом (смотрите предпоследнюю колонку в списке вариантов), ТО объясняет все варианты экспериментов, но два с точки зрения ОТО, и при этом сторонники ТО иногда еще говорят, что и во втором варианте мы имеем дело с движением в неинерциальной системе координат (и ведь правильно говорят) и поэтому для объяснения полученного результата надо использовать не СТО, а тоже ОТО, т.е. рассматривать результат с точки зрения наблюдателя движущегося с ускорением. Но это уже, как говориться, перебор, т.к. мы рассматриваем полученные в экспериментах результаты с точки зрения наблюдателя, а им в этих экспериментах был поглотитель, а не излучатель. И потом, если мы и второй вариант рассмотрим с точки зрения ОТО, то какое вообще отношение ко всем этим экспериментам будет иметь СТО, с помощью которой сторонники ТО и пытаются доказать справедливость релятивистской формулы ЭД и как следствие скоростное замедление времени.

 

А теперь давайте рассмотрим более внимательно вопрос о гравитационном замедлении времени по ОТО на боковой стенке ротора. Обычно при рассмотрении этого вопроса берут потенциал поглотителя при его вращении такой, как будто бы он вращается не жестко прикрепленный к стенке ротора, а в сферическом гравитационном поле, и удерживается на этой орбите, равной радиусу ротора, именно силами этого поля. А в результате получают результат такой же, как и согласно скоростному замедлению времени в СТО, т.е. в соответствии с уравнением (5). Позвольте, но я что-то не понимаю - какая может быть потенциальная энергия у поглотителя жестко прикрепленного к боковой стенке ротора. Вот у спутника, вращающегося вокруг Земли в ее гравитационном поле, есть потенциальная энергия, а у поглотителя ее нет, если не считать его энергии в поле тяготения Земли, но она не изменяется при раскрутке ротора. Или в эксперименте Паунда и К гамма-кванты движутся в потенциальном поле и за счёт этого изменяют свою скорость, а у нас поглотитель и излучатель движутся строго горизонтально и не меняют своей скорости от движения в потенциальном поле Земли. Поэтому формула, дающая при таком потенциале замедление времени по ОТО такое же, как и по СТО, является явно ошибочной. И нам надо здесь рассматривать замедление времени по ОТО в полном согласии с ОТО, т.е. в соответствии с движением именно в гравитационном поле ротора, а следовательно, учесть его гравитационный радиус Rg. Таким образом, согласно расчёту одного из участников дискуссии [31], для наших экспериментов с центрифугой мы получим dv/v согласно СТО порядка 10^-12, что мы и наблюдаем, а согласно ОТО порядка 10^-26. Здесь в расчете принято: масса ротора 1 кг, радиус R=0,1 м, угловая скорость w=6000 рад/с. Таким образом, замедление времени по ОТО в наших экспериментах можно вообще не учитывать. Но и этот расчет я считаю все-таки не совсем корректным, т.к. опять таки мы привязываемся к потенциалу поля, в котором движется поглотитель на краю ротора. Наверное, более корректным здесь будет учесть замедление времени по ОТО, как движение в поле, дающем такое же ускорение, как и в наших экспериментах, где поглотитель движется по окружности с постоянным центробежным ускорением. Например, при расчете гравитационного красного смещения согласно ОТО у нас частота поглощения изотопов v или длина волны L в гравитационном поле определяются по нижеприведенным зависимостям, где Zg - относительное смещение спектральных линий под влиянием гравитации:

 

v=v0 / (1+Zg) (7-1)

L=L0*(1+Zg) (7-2)

Zg= G * M / (R*c^2) (8)

 

Здесь G - гравитационная постоянная, M - масса гравитирующего тела, R - расстояние от центра массы M, c - скорость света. Тогда для Земли Zg будет 6,95 * 10^-8, что равнозначно движению с ускорением свободного падения 9,8 м/с^2, а центробежное ускорение, которое будет действовать на поглотитель в эксперименте Кёнинга при радиусе центрифуги R=0,093 м и при одной из угловых скоростей, что были в эксперименте, w=31000 об/мин (3246 рад/с), будет a=R*w^2 = 9,8*10^5 м/с^2, т.е. получается в 100000 раз больше, чем на поверхности Земли. Следовательно, отсюда скоростное красное смещение у нас должно быть Za= Zg*a/9,8= 6,95*10^-3 и теперь у нас получается смещение линии поглощения от замедления времени по ОТО наоборот на много порядков больше, чем смещение от замедления времени по СТО, что нас тоже явно не устраивает. Более того, такой подход к расчету замедления времени по ОТО и напрямую противоречит экспериментальным данным приведенным авторами [36] в их табл. 2, где видно, что при разных диаметрах центрифуг, но при примерно одинаковых данных по линейным скоростям у Чемпни и К, Кёнинга и Холмецкого и К ускорения будут отличаться более чем на порядок, но результаты по смещению резонансной линии у них получились одинаковыми и, следовательно, ускорение не оказало на них никакого влияния и этот вариант расчета тоже отпадает.

 

Таким образом, эффект от гравитационного замедления времени по ОТО никак не может быть использован для объяснения результатов получающихся в экспериментах по смещению линий поглощения у изотопов в мессбауэровских центрифугах, т.е. объяснения вариантов 1 и 3 по ОТО отпадают. Но давайте тогда, учитывая настойчивые просьбы сторонников СТО, попробуем и их объяснить в рамках СТО (последняя колонка в списке вариантов). Что касается 1-го варианта, то здесь можно сказать, что на движущемся относительно излучателя поглотителе замедлилось время и уменьшилась частота поглощения, ставшая меньше частоты излучения, которая не изменялась, т.е. так мы можем объяснить результат этого эксперимента. А вот с объяснением 3-го варианта экспериментов по СТО получается парадоксальный результат, которому удивились и сами авторы этого эксперимента [28]. Ведь, как пишут Чемпни и К, мы имеем здесь скорость источника излучения относительно поглотителя (наблюдателя) 2*V, т.е. согласно формуле (5) должно было получиться смещение в красную сторону в четыре раза больше, чем в варианте 1, а его вообще нет.

И тут сторонники СТО начинают придумывать различные варианты, прибегая к своим прыгающим из одной системы в другую наблюдателям. Одни заявляют, что этот эксперимент надо рассматривать с точки зрения наблюдателя, находящегося на оси ротора. Тогда замедление времени будет и у излучателя и у поглотителя, а, следовательно, будет нулевой результат в смещении частоты поглощения. Но и здесь придется сделать замечание сторонникам ТО о том, что этот наблюдатель не имеет никакого отношения к третьему варианту наших экспериментов, где наблюдатель, т.е. поглотитель, находился на краю ротора. Другие заявляют, что этот вариант надо рассматривать во вращающейся системе поглотителя, т.е. в Эйнштейновой системе, но замедление времени считать по скоростям, как в Лоренцевой системе. Тогда скорость источника относительно поглотителя будет равна нулю, и получим нужный результат. Ара! Получилось. Не знаю, как Вам, а мне разнообразные варианты объяснения сторонников ТО экспериментов с центрифугами напоминают гадание на кофейной гуще и их устраивает даже решение, в котором нарушаются все требования ТО, если при этом получается результат, который совпадает с ответом в конце задачника.

Но давайте всё же придерживаться хоть каких-нибудь принципов ТО при объяснении результатов с нашими центрифугами. А согласно этим правилам, мы выяснили, что ОТО хоть и применима в вариантах 1 и 3 (если не считать того, что она вообще не применима для этих экспериментов), но она дает значения смещений на много порядков меньше, чем наши наблюдаемые значения, поэтому ее можно вообще не учитывать в расчетах. Для варианта 2 мы, согласно рекомендациям учебника, можем применить СТО и она даст нужный результат, но вообще то, применение СТО и для этого варианта некорректно, т.к. по сути движение излучателя происходит в неинерциальной системе. А вот как быть с вариантами 1 и 3 вообще не понятно, т.к. СТО здесь применять дважды нельзя, а ОТО и применять нельзя и она дает очень незначительный эффект. Таким образом, ТО не может объяснить всех вариантов наших экспериментов, а, следовательно, не объясняет ничего. Но несмотря на это, сторонники ТО продолжают давать интерпретацию результатов этих экспериментов, и применяя СТО там, где ее нельзя применять, и применяя в неверной трактовке расчеты по ОТО.

А вот Чемпни и К решили очень просто объяснить результаты всех трех вариантов в рамках СТО и для этого они рекомендуют применить формулу (4-6), где используют не относительную скорость поглотителя относительно источника излучения V12 после преобразования этих скоростей или в ИСО поглотители или в ИСО излучателя, а абсолютные скорости - V1 для поглотителя и V2 для источника излучения, т.е. в ИСО установки. При этом, как я писал, Чемпни и К говорят об увеличении частоты излучения при движущемся приемнике, что соответствует формуле (4-1), и об уменьшении частоты при движущемся источнике, что соответствует формуле (4-2). Эта их формула (4-6) легко получается из формулы Айвса (4-5), если убрать радиальные скорости, которые будут равны нулю и, если теперь рассматривать результаты экспериментов по формуле (4-6) в трактовке Чемпни и К, т.е. когда наблюдатель находится на оси ротора, то она их все объясняет. Беда только в том, что в этом случае нельзя применять СТО, т.к. наблюдатель у нас находится не на оси ротора. Более того, официальная наука не признает за свою родственницу формулу (4-5) т.к. считает её не соответствующей СТО:

 

v =v0* sqrt(1 – b2^2) / sqrt(1 – b1^2) (4-6)

 

Таким образом, получается, что ни СТО, ни ОТО объяснить результаты экспериментов с мессбауэровскими центрифугами не могут. Поэтому я и предложил для объяснения этих результатов свою формулу (3) в двух предварительных вариантах (3-1) и (3-2), которая уточняет классическую формулу (2) двумя аберрационными поправками, обусловленными тем, что в этих экспериментах мы имеем дело со сферической конструкцией излучателя и приёмника. Ведь и излучателем, и приемником в этом случае (как и в экспериментах с каналовыми лучами и ионами лития) у нас являются атомы вещества, которые имеют сферическую конструкцию, а классическая формула (2) по умолчанию предлагалась для случая, когда источник и приёмник имеют конструкцию мембранного типа -например, мембрана динамика и мембрана микрофона. И как раз в подобных экспериментах с СВЧ излучением, где и излучатель и поглотитель были мембранного типа [46] поперечный ЭД и не был обнаружен, а следовательно, в экспериментах с мессбауэровскими центрифугами всё дело именно в сферической конструкции источника излучения и поглотителя. И в этом случае все экспериментальные данные элементарно объясняются моей классической формулой (3), вывод которой я дам в параграфе 3.4.

 

Выводы по разделу

 

Завершая рассмотрение экспериментов по проверке различных формул ЭД, мне бы хотелось упомянуть и эксперимент Майкельсона-Морли. Первоначально этот эксперимент задумывался для определения скорости света, но трактовка результатов этого эксперимента привела к тому, что он теперь рассматривается как эксперимент по определению абсолютной скорости Земли в неподвижном эфире, сквозь который она движется. Но, как будет показано в статье "Об эксперименте Майкельсона-Морли", которая готовится к печати, в этом эксперименте, кроме многочисленных теоретических ошибок, когда и Лоренц и вслед за ним Майкельсон не смогли даже правильно рассчитать время движения двух лучей от источника до экрана (ошибка в 20-ть раз), была и ошибка в том, что в теоретических расчетах совершенно не учитывался ЭД.

 

Кроме прямого отношения к ЭД, эксперимент Майкельсона-Морли интересен нам ещё и с той точки зрения, что по сути он явился отправной точкой для создания СТО, которая и родила релятивистские формулы ЭД. Ведь именно после этого эксперимента заговорили о сокращении размеров вдоль скорости движения тел и о постоянстве скорости света в различных ИСО. А до этого в науке было веками устоявшееся мнение, что все тела движутся сквозь неподвижный эфир. Правда, до этого были эксперименты, например, Физо, которые говорили о том, что все не так однозначно и возможно, что эфир увлекается движущимися телами или полностью или частично, хотя само существование неподвижного эфира при этом ни кем не оспаривалось. Но ученые конца 19-го и начала 20-го века не правильно интерпретировали результаты экспериментов Майкельсона, Физо и других подобных им, а в результате была создана теория относительности, которая отрицает возможность определения абсолютных скоростей, хотя для вращательного движения еще Ньютон доказал, что это возможно и теоретически и практически. Здесь надо сразу сказать, что и в течение всего 20-го века предпринимались попытки определить абсолютную скорость Земли с использованием интерферометра Майкельсона, но опять таки с теми же теоретическими ошибками, которые не позволяли этого сделать. А вот Курвуазье [44], проводя различные другие эксперименты (например, по отражению света звезд от зеркал движущихся вместе с Землей), сделал это однозначно и получил абсолютную скорость Земли, которая в большинстве экспериментов была между 500 км/с и 810 км/с.

 

А по обзору рассмотренных нами натурных экспериментов по проверке классической и релятивистских формул для ЭД надо сделать однозначный вывод, что все эти эксперименты никак не доказывают справедливость релятивистских формул для ЭД, т.к. или выполнены некорректно, или полученные результаты были неправильно интерпретированы. Хотя, вообще-то, все эти эксперименты проводились не для проверки релятивистских формул ЭД, а для подтверждения эффекта замедления времени в движущихся системах, а в случае с установкой Майкельсона ещё и для подтверждения эффекта сокращения размеров тел в этих системах, т.е. для подтверждения основных теоретических выводов, вытекающих из СТО. Но здесь вернее будет сказать, что именно ошибочные выводы, сделанные по результатам экспериментов на установке Майкельсона, были положены в теоретическую основу СТО, а теперь другими экспериментами пытаются доказать теоретическую состоятельность СТО. Хотя, вот, например, в статье [47] на основании экспериментальных данных доказывается ошибочность и самих преобразований Лоренца, на которых держится СТО, но это мы обсуждать не будем, т.к. это уже выходит за рамки моей статьи. А, т.к. доказательством любых теоретических выводов все таки являются только экспериментальные данные, то давайте продолжим рассмотрение именно экспериментальных данных по ЭД, но теперь уже будем рассматривать не натуральные эксперименты, а вычислительные, т.е. выполненные на математических моделях классического и релятивистского ЭД.