Аннотация. Работа посвящена вопросам применения принципа Галилея-Пуанкаре. Проанализированы причины отказа Пуанкаре от приоритета в создании СТО. Опираясь на принцип Галилея-Пуанкаре, было проведен анализ явления аберрации и показано, что скорость света в двух инерциальных системах отсчета постоянна и не зависит от вида математической связи координат и времени при условии выполнения принципа Галилея-Пуанкаре. Проанализированы причины неудач экспериментов Майкельсона-Морли.

1. Введение
2. Принцип Галилея-Пуанкаре - фундаментальная основа науки
3. Эйнштейн или Пуанкаре?
4. Аберрация света
5. Класс преобразований инерциальных систем
6. Зеркальное отражение как вторичный источник
7. Эксперимент Майкельсона и Морли
8. Эфир и системы отсчета
9. Как проверить постоянство скорости света?
10. Заключение

В физике настолько плотно переплелись гипотезы о эфире и его свойствах, о теории относительности, о равноправии систем отсчета, что трудно, без материалистической философии прийти к общему знаменателю, чтобы подвести некоторый итог. Самонадеянный физик скажет: «Фу! Опять философия! Как она любит «путаться под ногами!»». Это естественная реакция ученого-физика, которому надоела современная философия позитивизма ([1], [2])

Только опираясь на философию материализма можно прийти к доказательным выводам. Перечислим проблемы, которые широко обсуждаются уже более века.

• Существует ли реально равноправие систем отсчета?
• Постоянна ли скорость света в свободном пространстве?
• Обсуждение и критика «мысленных экспериментов» по преобразованию Лоренца
• Объяснение результатов экспериментов Майекельсона и Морли.
• Обсуждение проблемы эфира: эфир существует или его нет (абсолютная пустота)?
• Каково правильное объяснение явления аберрации света?
• Если эфир существует, то каковы его реальные свойства и т.д..

Мы начнем изложение с принципа относительности Галилея. Принцип относительности Галилея гласит: Механические явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета, т. е. описывающие их законы динамики одинаковы.

Уравнения Максвелла (на первый взгляд) противоречили принципу относительности Галилея. Гений Пуанкаре преодолел эту проблему. Луи де Бройль пишет: «В 1904 году накануне появления решающих работ Альберта Эйнштейна по теории относительности, Анри Пуанкаре уже владел всеми наиболее существенными элементами этой теории». Пуанкаре связал координаты (x,y,z,t) одной инерциальной системы отсчета с координатами (x',y',z',t') другой единым преобразованием. Это преобразование симметрично и обратимо: никакая инерциальная система отсчета не имеет привилегированного характера.

На год позже в докладе, опубликованном в "Заметках Академии наук" 5 июня 1905 года, Пуанкаре комментирует группу преобразований, найденную им при анализе уравнений Лоренца. Он подчеркивает, что главным моментом, оказавшимся в основе принципа относительности, является инвариантность уравнений электромагнитного поля. В этом заложена суть принципа Галилея-Пуанкаре.

Прямое следствие: независимость скорости света от выбора инерциальной системы отсчета. Она сохраняется в рамках преобразования Лоренца. Название тому преобразованию, ставшему классическим, дал Пуанкаре

Научная борьба это не просто борьба за истину, за правильное объяснение явлений. Здесь присутствуют эмоциональные факторы, такие как амбиции, престиж, желание «показать себя». Конкурентом, оспаривающим приоритет Пуанкаре, выступил Эйнштейн.

Он писал: «Вспоминая историю развития специальной теории относительности, мы можем с уверенностью сказать, что к 1905 году открытие ее было подготовлено. Лоренц уже знал, что преобразование, получившее впоследствии его имя, имеет существенное значение для анализа уравнений Максвелла, а Пуанкаре развил эту мысль. Что касается меня, то я знал только фундаментальный труд Лоренца, написанный в 1895 году, но не был знаком с его более поздней работой и со связанным с ней исследованием Пуанкаре».

Историки науки и биографы, как правило, избегают описания личных конфликтов, возникающих между великими учёными. Но конфликты явные или скрытые существуют всегда. И здесь многие авторы уличают Эйнштейна в «нечистоплотности» (солгал!).

А. Пуанкаре первым выдвинул идею обобщения принципа относительности Галилея на все явления природы, включая электромагнитные (1904 г.). Важным и принципиальным следствием принципа Галилея-Пуанкаре явилось утверждение об отсутствии в природе абсолютной системы отсчета.

Приоритет Пуанкаре очевиден. Многих удивляет «скромность» Пуанкаре и возникает вопрос: почему Пуанкаре не стал отстаивать свой приоритет по созданию СТО ?

Цитируем [3]:

«..Молчание его … <Пуанкаре˃ … по отношению к Эйнштейну и Минковскому не имеет прецедента. Оно выглядело вопиющим и говорило красноречивее всяких слов. Такой поступок со стороны прославленного учёного мог быть вызван только глубоко принципиальными соображениями. Конечно, он не изменил своим богам, не унизился до болезненной национальной конкуренции. В его внутреннем мире существовали ценности, не подлежащие девальвации».

У многих позиция Пуанкаре вызывает удивление. Он не был по натуре «мальчиком для битья». Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим свойства группы Лоренца. В отличие от коммутативной группы преобразований Галилея, группа преобразований Лоренца оказалась некоммутативной. Поэтому формальная замена преобразования Галилея преобразованием Лоренца принципиально не имеет места быть. Только позже Пуанкаре понял это и оценил глубину и важность проблемы. Необходимо было искать иные варианты интерпретации релятивистских явлений.

Пуанкаре видел это и понимал, что Эйнштейну решение подобной задачи «не по зубам». Эйнштейн не мог составить ему конкуренции. Он спокойно оставил Эйнштейну «свободу» для развития его интерпретации явлений СТО на этом ошибочном направлении. Эйнштейн лихо «проглотил наживку».

Процитируем выдержки из работы [3]:

««В связи с приглашением Эйнштейна на должность профессора Высшего политехнического училища в Цюрихе в конце 1911 года на имя Пуанкаре поступила просьба высказать своё мнение о молодом коллеге. Ответ Пуанкаре интересен тем, что он представляет собой единственный дошедший до нас отзыв авторитетнейшего в то время учёного об Эйнштейне, научная карьера которого только ещё начиналась:

«Г-н Эйнштейн – один из самых оригинальных умов, которые я знал; несмотря на свою молодость, он уже занял весьма почётное место среди виднейших учёных своего времени. То, что нас больше всего должно восхищать в нём, – это лёгкость, с которой он приспосабливается (s’adapte) к новым концепциям и умеет извлечь из них все следствия...»

«...Поскольку он ищет во всех направлениях, следует ожидать, наоборот, что большинство путей, на которые он вступает, окажутся тупиками; но в то же время надо надеяться, что одно из указанных им направлений окажется правильным, и этого достаточно»».

Очень тонкая ирония! Итак, Пуанкаре галантно по-французски подтолкнул Эйнштейна к использованию некоммутативной группы Лоренца и «развитию» СТО в ошибочном направлении. Пуанкаре понимал бесполезность подобных исследований в отличие от Эйнштейна и большинства ученых. Поэтому его не волновал «приоритет».

Пуанкаре обычно возвращался к нерешённым задачам. Возможно, он нашёл бы альтернативный подход. Однако преждевременная смерть (1912 г.) прервала его исследования. Отсюда следует ошибочная трактовка биографами Пуанкаре причин его отказа от защиты своего приоритета. Отсюда можно сделать один интересный вывод-догадку: представители Нобелевского комитета присудили Эйнштейну Премию не за создание СТО, а за фотоэффект, видимо, желая избежать конфликта.

Наиболее важным вкладом Пуанкаре является его обобщение принципа относительности. Ниже мы покажем ошибки некоторых безграмотных в философии ученых и пути объяснения некоторых релятивистских явлений.

Замечание. Преобразование Лоренца мы можем без проблем и противоречий использовать непосредственно для анализа релятивистских явлений, избегая использования групповых свойств преобразования Лоренца и опираясь на корректную (не Эйнштейновскую!) интерпретацию этого преобразования.

формате PDF (388Кб)