Прежде всего, от вещей всевозможных, какие мы видим,

Необходимо должны истекать и лететь, рассыпаясь,

Тeльца, которые бьют по глазам, вызывая в них зренье…

Тонкой подобно плеве, от поверхности тел отделяясь,

В воздухе реют они, летая во всех направленьях…

В точном порядке, всегда сохраняя их облик и форму…

Солнечный свет, как и жар, относятся к этим предметам,

Так как они состоят из мелких начальных частичек …

И, наконец, потому, что их редкая ткань при полёте

Без затрудненья пройти сквозь любые способна преграды…

Так ото всяких вещей непрестанным потоком струятся

Всякие вещи, везде растекаясь, по всем направленьям;

Без остановки идёт и без отдыха это теченье.
(Тит Лукреций Кар, "О природе вещей", I в. до н. э. [77])

Характеризуя состояние современной физики и историю её развития, часто приводят следующее известное стихотворение А. Поупа (1688–1744) и Дж. Сквайра (1884–1958):

Был мир земной кромешной тьмой окутан.
Да будет свет! И вот явился Ньютон!
Но Сатана недолго ждал реванша:
Пришёл Эйнштейн, и стало всё как раньше.

Первые две строчки принадлежат перу Александра Поупа, написавшего эпитафию на смерть Ньютона. Именно Ньютон в своих "Началах" построил почти с нуля новую, неаристотелеву физику. Он же пролил свет на явления оптики и выдвинул корпускулярную гипотезу о том, что свет распространяется в виде потока частиц-корпускул, источаемых светящимися телами. Также Ньютон пытался совместить эту теорию истечения света с волновой природой света.

Баллистическая теория, как отмечает Ритц, во многом является развитием идей Ньютона, в свою очередь восходящих к ещё более древним идеям первых атомистов — Левкиппа, Демокрита, Эпикура и Лукреция. Эти учёные античности открыли не только атомную структуру материи, но и построили атомистическую теорию света, удивительно схожую с баллистической.

Вот уже век как существуют теория относительности Эйнштейна и электродинамика Максвелла, замутившие наши представления о мире, вернувшие науку к тёмной аристотелевой физике и пришедшие на смену наглядным моделям Ньютона, что метко охарактеризовано Джоном Сквайром, дополнившим стих Поупа спустя два века. Эти теории, построенные во многом умозрительно, без достаточных опытных оснований, до недавнего времени казались незыблемыми. Ритц был первым, кто в своё время осмелился подвергнуть эти догмы сомнению. Он видел, что причина кризиса, разразившегося в физике начала XX в. состояла не в классической механике, а в электродинамике Максвелла, естественным следствием которой, по словам Эйнштейна, и была теория относительности. Поэтому СТО сравнительно легко приняли, в отличие от БТР. И только один Ритц бросил открытый вызов всей современной физике и совершил научный подвиг, создав баллистическую теорию. Из-за своих крамольных идей Ритц не находил поддержки в научном сообществе и вскоре погиб. После его смерти никто не осмелился поднять упавшее знамя БТР, — теории, переехавшей дорогу электродинамике Максвелла, но давшей всем явлениям оптики и электродинамики простое, наглядное объяснение в духе классической механики Ньютона. О судьбе и забытых идеях Ритца, этого смелого мыслителя, учёного-универсала, человека удивительных духовных качеств [50], славного своими открытиями не только в области электродинамики, спектроскопии, атомной физики, сопромата, теории волн, но и в математике, экспериментальной спектроскопии ИК-диапазона, мы и расскажем. Именно теория Ритца, думается, прольёт снова свет на многие вопросы физики Вселенной, восстановив в ней порядок. Тогда, быть может, имя Ритца завершит складываемое из века в век межвременное стихотворение.

§ 1.1 Вальтер Ритц, его жизнь и гибель

Способствуя знакомству с научными работами редкой красоты, мы стремимся не только привлечь ещё раз внимание физиков и математиков к труду самого изысканного ума, но и убеждены, что, облегчая распространение новых и смелых идей, благоприятствуем прогрессу Науки.
(Из предисловия к посмертному собранию трудов Вальтера Ритца [9])

Рис. 1. Вальтер Ритц (1878–1909).

Как отмечено исследователями, биографические сведения о Ритце (Рис. 1), несмотря на его весомый вклад в науку, крайне скудны. Их приходится по крохам собирать из разных источников. Личность Ритца и его теория словно окружены заговором молчания. Даже среди интересующихся историей науки, редко встретишь людей, знакомых с биографией Вальтера Ритца, а тем более с его работами. Вот те скупые сведения, что приводятся в биографическом справочнике Храмова [156]:

"РИТЦ Вальтер (22.II 1878 — 7.VII 1909) — швейцарский физик-теоретик и математик. Родился в Сьоне. Окончил Цюрихский ун-т (1900). Работал в Гёттингене, Бонне, Париже, Цюрихе, Тюбингене.

Работы по физике посвящены спектроскопии, теории теплового излучения, электродинамике. В 1908 открыл закон, согласно которому волновое число любой спектральной линии равно разности двух термов из множества термов, присущих данному элементу.

Формулу, описывающую любую спектральную линию элемента, дал в 1890 И. Ридберг. Отсюда и название «принцип Ридберга — Ритца», или «комбинационный принцип Ридберга — Ритца». В математике известен «метод Ритца» — метод решения вариационных задач (1908)."

Даже в Большой Советской Энциклопедии, куда внесены все мало-мальски значащие учёные, инженеры и т. п., нельзя найти статьи о Ритце. Есть лишь краткое упоминание о Ритца-Галёркина методе (напомним, Ритц был и прекрасным математиком). Столь упорное нежелание говорить о Ритце кажется тем более странным, что именно ему принадлежит открытие важнейшего закона атомной физики и спектроскопии — комбинационного принципа, а также его математические работы: разработанный им вариационный метод решения краевых задач (метод Ритца) широко используется до сих пор. Не зря Г. Лоренц, А. Пуанкаре, Д. Гильберт, Г. Минковский, А. Клейнер, высоко оценивали "исключительный талант Ритца, граничащий с гением" [6, 50]. Но гораздо больше работ и удивительных научных предсказаний Ритца попросту забыты. В некоторой мере данная книга восполняет этот пробел и восстанавливает историческую справедливость в признании заслуг Ритца.

Пожалуй, первый шаг в этом направлении был предпринят в 1995 г. выдающимся белорусским учёным — академиком М.А. Ельяшевичем (автором известной монографии об атомных спектрах) и его коллегами, Л.М. Томильчиком и Н.Г. Кембровской. В статье "Вальтер Ритц как физик-теоретик и его исследования по теории атомных спектров" [50] эти авторы раскрыли истинный смысл работ Ритца и подробности его драматичной биографии.

Ритц родился в 1878 г. в швейцарском городе Сьоне (немецкое название — Зиттен, Sitten), в семье известного художника-пейзажиста Рафаэля Ритца. Видимо, это вкупе с семейными традициями (у Ритца были родственники-инженеры) предопределило избрание им стези инженера и наглядный, модельно-геометрический, инженерный стиль его научных работ, как выразился Пуанкаре. В 1897 г. Ритц поступает в цюрихский политех (Федеральная политехническая школа) и попадает в одну группу с А. Эйнштейном [50, 107]. И здесь кроется первая загадка…

В многочисленных биографиях Эйнштейна, которых написаны десятки, ни слова не сказано об учившемся с ним Ритце, хотя многократно упомянуты другие из числа восьми его согруппников. Лишь в книгу К. Зелига [58, с. 123] случайно затесалась сказанная совсем по другому поводу фраза Г. Минковского (профессора математики цюрихского политеха): «… В своё время Луи Коллрос казался мне, да, пожалуй, и другим коллегам, самым одарённым в области математики из всех студентов своего курса, а это немало значит. Ибо именно этот немногочисленный курс факультета VI-A дал видных исследователей: Альберта Эйнштейна, Вальтера Ритца и Марселя Гроссмана». Ритц с Эйнштейном не только учились вместе, но и спорили в печатных изданиях, а также написали в соавторстве одну статью. И всё же биографы Эйнштейна о Ритце упорно умалчивают.

Завершив учёбу в Цюрихе в 1901 г., Ритц переезжает учиться в Гёттинген. В 1902 г. он с отличием заканчивает Гёттингенский университет и отправляется на стажировку для работы в лабораториях Гёттингена, Бонна, Парижа, Цюриха, Тюбингена. Там Ритц учится у таких известных физиков и математиков как В. Фойгт, Э. Рикке, М. Абрагам, Т. Де Кудре, Ф. Клейн, Д. Гильберт, Г. Минковский, обсуждает животрепещущие научные проблемы с Г. Кайзером, К. Рунге, П. Вейссом, М. Борном, А. Пуанкаре. В своих образовательных и стажировочных поездках Ритц вместе с П. Эренфестом посетил в Лейдене и Г.А. Лоренца, прослушав курс его лекций. Работал Ритц в институте Кайзера в Бонне (1903), в лаборатории Э. Коттона в Париже (1903–1904). В это время Ритц начинает публиковать статьи по спектроскопии, пытаясь параллельно построить модель атома. Но в это время внезапно обостряется его болезнь, природа которой весьма загадочна. Одни утверждают, что это была пневмония, другие — туберкулёз, третьи — плеврит, четвёртые — рак лёгких. Примерно на три года Ритц вынужден прервать работу, дабы поправить своё здоровье. В 1907 г. Ритц возвращается в строй, словно чувствуя, как мало ему отпущено времени для завершения и издания своих работ, и начинает лихорадочно работать у Ф. Пашена в Тюбингене. А весной 1908 г. Ритц переезжает жить и работать в Гёттинген, где вступает в должность профессора всемирно известного Гёттингенского Университета, где прежде сам учился.

Именно в 1908 г. выходят в свет многочисленные работы учёного, лёгшие в основу его баллистической теории и магнитной модели атома, раскрывающей природу атомных спектров. Эти фундаментальные работы, выполненные в 1908–1909 гг., были лебединой песней Ритца, поскольку сразу после этого, в 1909-ом учёный трагически умирает в возрасте 31-го года. Ритц скончался в гёттингенском госпитале от кровоизлияния. Проживи Вальтер Ритц хотя бы ещё лет пять, мы бы, возможно, уже познали природу гравитации, освоили галактические просторы, летая со сверхсветовыми скоростями и черпая энергию из самых недр материи. Значение своих незавершённых работ понимал и сам Ритц, не зря в день своей смерти он, лёжа в больнице, произнёс такие слова: “Хорошо ухаживайте за мной, сестра, — так необходимо, чтобы я прожил ещё несколько лет для Науки” [50]. Но злой рок безвременно оборвал нить жизни этого замечательного учёного, и 7 июля 1909 г. его не стало…

А на следующее утро, 8 июля 1909 г., взошла счастливая звезда другого, тогда почти никому не известного швейцарского учёного — скромного служащего патентного бюро Альберта Эйнштейна. Именно в этот день, когда само небо ещё оплакивало смерть Ритца, и даже праздничное шествие в честь 350-летия Женевского университета напоминало похороны, были официально признаны научные заслуги Эйнштейна [58, с. 92]. Сразу после этого, осенью 1909 г., он оставит патентное бюро и придёт в официальную науку, а теория относительности начнёт своё победное шествие по миру, не останавливающееся вот уже сто лет.

Никто точно не может указать природу болезни Ритца и то, как он заболел. Некоторые связывают его болезнь с несчастным случаем в горах Монпелье [6] (подобный случай в горах Швейцарии имел тогда же место и с Эйнштейном [58, с. 15]). Другие полагают, что Ритца отравили, списав на болезнь его смерть. Возможно, Ритц и умирал, но ему, вероятно, помогли умереть, свидетельством чему могут служить обвинительные высказывания его друга Л. Нельсона [6]. Несомненно, были люди, которым Ритц и его только-только народившаяся теория были крайне неудобны. Он и сам не раз об этом упоминал, отмечая, что многие называют его баллистическую теорию чудовищной, поскольку она представляет серьёзную угрозу для теории Максвелла и вышедшей в 1905 г. теории относительности [6]. Ведь всё, что казалось таким сложным и странным, Ритц естественно и непринуждённо объяснял с классических позиций. Недаром Эренфест писал: "Его смерть вызвала у меня прежде всего такое чувство, как всё же, значит, всё просто, как полностью всё решается" [50]. И точно, здесь сработало простое правило "Нет человека — нет проблемы", ибо со смертью Ритца его теория, несмотря на все её достоинства и грандиозные перспективы, была отвергнута и забыта.

В отношении жизни и смерти Ритца остаётся ещё много странного, загадочного и имеется достаточно простора для догадок, что вызвано в том числе дефицитом биографических сведений о нём. Быть может, однажды какой-нибудь Шерлок Холмс (тот часто поминал случай отравления в Монпелье), разрешит все эти загадки и раскроет, почему Ритц так внезапно и странно умер, почему о нём так поспешно забыли, скрыв факт его учёбы и общения с Эйнштейном. Возможно, ключом к этой загадке служит самоубийство П. Эренфеста, много беседовавшего с Ритцем и часто сопровождавшего его в поездках (так, Эренфест выступил в защиту теории Ритца после его смерти [171]). Эйнштейн намекал, что причина самоубийства Эренфеста — в конфликте совести с научными интересами, конфликте старых и новых теорий [73, с. 281]. Учитывая это и то, что Эренфест был ближайшим другом и соратником Эйнштейна и А.Ф. Иоффе, посетившего Ритца непосредственно перед смертью [50], можно предположить, что повторилась ситуация "Моцарта и Сальери". Свидетельством тому можно было бы счесть и переход к Эйнштейну профессорского места Ритца в ходе его болезни и кончины [6, 161], а также намёк Эйнштейна родным и близким в феврале-апреле 1909 г., что скоро кое-что должно случиться, и тогда осенью этого года профессура ему обеспечена [58, с. 90], что действительно сбылось. Наконец, загадочна тесная дружба Эйнштейна с фармакологами, судмедэкспертами, специалистами по уголовному праву и его нежелание питаться вне дома [58].

Внезапная смерть Ритца не позволила ему вполне развить и обосновать свою научную концепцию. Поэтому многие разделы данной книги представляют собой не столько идеи самого Ритца, сколько их развитие и популярное изложение, выполненное автором. Ритц, конечно, не мог рассуждать о ядерной физике, строении элементарных частиц, о красном смещении, реликтовом излучении, квазарах, сверхновых и других загадках космоса — в его время все эти явления были не известны или не изучены. Однако Ритц всегда работал на переднем крае науки, незамедлительно воспринимал и встраивал в свою концепцию самые новые научные факты и результаты экспериментов. Поэтому, несмотря на то, что Ритц жил и творил век назад и при том крайне недолго, с 1902 по 1909 (с трёхлетним перерывом из-за болезни [50]), он успел заложить крепкий фундамент, остов Баллистической теории и задал чёткий вектор развития физики, вложив в БТР много больше, чем мог предположить. Так что авторство приводимых в книге идей вполне можно приписать и Ритцу. Думается, примерно так бы он рассуждал, останься жить и обладай всеми познаниями, принесёнными последующим вековым развитием науки. Жизнь Ритца была вспышкой сверхновой, в короткий миг излучившей небывалую мощность, гору света, лишь спустя век в полной мере дошедшего до нас. Это был сверхъяркий светоч знаний, который, светя другим, сгорел сам. Ощущая близость смерти и зная, что не сможет воспользоваться результатами своих трудов и добиться признания, Ритц всё же потратил остаток сил и времени не на отдых, лечение и безмятежное наслаждение последними днями жизни, а на то, чтобы донести до человечества то великое, что он успел познать. Вот почему, несмотря на его плохое самочувствие, именно на последние 1908–1909 гг. жизни пришёлся ярко выраженный пик научной активности Ритца [50]. Он видел негативную тенденцию развития физики, знал, что ещё можно многое исправить, и, боясь опоздать, выложился полностью, окончательно подорвав своё здоровье и оплатив своей жизнью издание новых светоносных идей [6]. Так Ритц почти повторил путь Коперника, умершего сразу по издании своей революционной книги.

Рис. 2. Три великих бойца-революционера.

Борясь до последнего вздоха, Ритц всегда находил третий, нестандартный и простой путь. Такова его баллистическая теория и магнитная модель атома. Большинство же физиков, встав перед дилеммой выбора между теорией относительности и теорией эфира, или между квантовой и планетарной моделью атома, предпочло без боя сдать классическую физику, не заметив, что она допускает и другие варианты развития и выходы из тупика, в том числе предложенные Ритцем. Теория Ритца остаётся во многом ещё незавершённой: истинный боец и мученик науки Ритц безвременно погиб в 31 год, сражаясь за идею и едва начав публиковать свои революционные труды. Идеи Ритца, этого рыцаря науки, остались непризнанными и забытыми на протяжении века. Однако "учёные", навязавшие нам средневековый мистицизм теории относительности и квантовой механики, забыли, что убить можно человека, но не идею. Так, когда силы тьмы погубили других подобных Ритцу, истинных бойцов-революционеров — Джордано Бруно и Че Гевару (Рис. 2), — их идеи не только остались жить, но и победили.

§ 1.2 Основы Баллистической Теории Ритца

Была огромная потребность в промежуточном звене, которое было придумано, дабы объяснить причину равенства действия и противодействия. Я указал во введении, что лучистая энергия, рождающаяся и излучаемая со скоростью света, составляла бы сама по себе такое промежуточное звено. Таким образом, мы возвращаемся к эмиссионной теории в её новой форме и к использованию примера Пуанкаре, состоящего в том, что отдача артиллерийского орудия и сила, воспринимаемая телом, испускающим в некотором направлении волну лучистой энергии, абсолютно аналогичны.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Если о Вальтере Ритце известно немногим, то о его баллистической теории обычно знают ещё меньше. Поэтому вкратце расскажем, что такое Баллистическая Теория Ритца (БТР). После этого перейдём к подробному анализу её выводов.

Итак, Баллистическая Теория Ритца — это универсальная классическая теория, дающая на основе единых наглядных механических представлений непротиворечивое описание явлений микромира и Космоса, света и атомов, электромагнетизма и гравитации, природы массы, материи и времени. Эта теория составляет альтернативу и серьёзную оппозицию теории относительности и квантовой механике. Вальтер Ритц был не только тем, кто заложил фундамент теории, причём фундамент прочный, простоявший все сто лет, несмотря на происки противников БТР, но и возвёл основную часть здания теории, установил её главные принципы. Лишь скорая гибель не позволила Ритцу достроить теорию: защитить здание крышей, отделать и сдать в эксплуатацию, иными словами, воплотить теорию в жизнь.

Суть теории состоит в том, что все взаимодействия и явления природы — свет, электричество, магнетизм, гравитация сводятся, в конечном счёте, к чисто механическому движению, столкновению, слиянию и распаду частиц в пустом пространстве, не обладающем свойствами и никак не влияющем на происходящее. Таким образом, БТР — это теория, продолжающая программу, начатую ещё Левкиппом и Демокритом в форме атомистической теории, развитой Ньютоном, Ломоносовым и победившей в конце XIX века.

В дальнейшем, однако, учёные стали всё дальше отходить от этих доказавших свою эффективность и естественность атомистических представлений. Учёные, как во времена Аристотеля, снова стали наделять пространство свойствами. Сначала в электродинамике и специальной теории относительности (СТО), где пространство отождествили с электромагнитным полем, в предположении, что именно изменение состояния пространства зарядами рождает электромагнитные воздействия и волны. Затем в теории гравитации, в общей теории относительности, где видимые проявления тяготения объясняли изменением свойств, кривизны пространства под действием масс. А теперь последователи энергетизма (извечные противники атомизма § 5.14) уже не страшатся и сами частицы считать всего лишь видимым проявлением неких свойств пространства — его энергетических возбуждений и колебаний. Но, как ясно любому здравомыслящему человеку, всё это — от лукавого. Примечательно, что основы всех этих трёх геометродинамических теорий заложил Эйнштейн в своей специальной и общей теории относительности и незаконченной им единой теории поля [146].

Суть же БТР состоит в том, чтобы отказать пространству во всех надуманных физических свойствах, признав лишь одно, естественное, — быть вместилищем для частиц. Смысл имеет лишь абсолютное, ни от чего не зависящее и ни на что не влияющее трёхмерное евклидово пространство, обладающее лишь этими неизменными геометрическими свойствами. В самом деле, ну какие физические свойства могут быть у абсолютной пустоты? Ньютон, к примеру, сравнивал введённое им абсолютное пространство с пустой театральной сценой — это лишь место действия, никак не влияющее на развёртывающиеся там события. Тем самым БТР возвращает нас к прежним наглядным механистическим и атомистическим представлениям. Что же касается наделения пространства физическими свойствами, то это столь же безграмотно, как придание собственных свойств осям и системе координат, словно именно они порождают все те кривые, линии, геометрические объекты, которые в ней строят. Основная проблема современной абстрактной физики состоит как раз в наделении чисто математических объектов, таких как пространство и поле, физическими свойствами.

Основные положения БТР следующие:

1) Электрические, магнитные и гравитационные воздействия имеют механическую природу и переносятся частицами, источаемыми элементарными зарядами со скоростью света c, отчего классически трактуются все электромагнитные и релятивистские эффекты;

2) Свет представляет собой поток этих однотипных невзаимодействующих частиц, периодично распределённых в пространстве и разлетающихся от источника прямолинейно со скоростью света. Движение этих частиц подчиняется законам классической механики, включая закон сложения скорости частиц (и несомого ими света) со скоростью их источника;

3) Элементарные частицы и атомы имеют сложную кристаллическую структуру, будучи образованы из периодично расположенных однотипных частиц (электронов — носителей элементарного заряда, магнитного момента и массы). За счёт этого все законы микромира, квантовые законы и спектры излучения объясняются естественным образом, в рамках классической механики и электродинамики.

Вот те три кита, которые лежат в основе баллистической теории Ритца, включающей в себя также магнитную модель атома Ритца. Эти положения в разных формулировках можно встретить в работах Ритца по электродинамике и теории атомных спектров, опубликованных ещё век назад. Из трёх исходных положений и вытекают все замечательные следствия БТР. Все эти положения в той или иной формулировке можно встретить в работах Ритца по электродинамике и теории атомных спектров, опубликованных ещё век назад.

Рис. 3. Турельный (во вращающейся башенке) пулемёт изображает источник света, расстреливающий по всем направлениям со скоростью света c световые частицы.

Итак, суть БТР проста и сводится к тому, что она распространяет принципы механики (причём механики ньютоновской, без парадоксальных следствий СТО, вроде изменения масштаба времён, расстояний и масс) на область оптических, электрических, атомных и любых других явлений. Свет в БТР представляется в виде потока испускаемых светящимися телами частиц. Источник света, подобно турельному пулемёту, во всех направлениях выстреливает эти частицы с постоянной скоростью, равной скорости света c (Рис. 3). Если источник света движется (пулемёт палит из броневика, катящего по дороге), то скорость частиц-пуль геометрически слагается со скоростью источника (броневика) по классическому закону сложения скоростей (Рис. 4). Из сравнения света со снарядами, выстреливаемыми подвижным орудием, и родилось название «баллистическая теория». Недаром в БТР источники света издавна сравнивают с осколочной бомбой (П. Эренфест), арторудием (В. Ритц, А. Пуанкаре), пулемётом (Дж. Фокс, С. Масликов) или автоматом.

Рис. 4. Пулемётная стрельба из катящегося броневика моделирует распространение частиц света от движущегося источника, скорость v которого слагается со скоростью c "выстреливания" частиц-пуль.

Как отмечал сам Ритц, его теория — это отчасти возврат к корпускулярной теории истечения света, предложенной ещё в XVII в. Ньютоном и за 2 тысячелетия до него — Демокритом, Эпикуром и Лукрецием (Часть 1, эпиграф). Напомним, Ньютон представлял свет в виде потока частиц, источаемых светящимися телами [89]. Поэтому и теорию Ритца порой называют не "баллистической", а "теорией истечения", да и сам он называл её "эмиссионной". Но, как покажем ниже, светоносные частицы Ритца в корне отличаются от ньютоновских световых корпускул и аналогичных им квантов света, фотонов Эйнштейна, и ближе именно к частицам Демокрита и Эпикура. Согласно Ритцу, эти частицы представляют собой переносчики не просто света, а вообще электромагнитного воздействия, частным проявлением которого будет и свет. Благодаря этому, баллистическая теория гармонично, без парадоксов, сочетает в себе оптику и электродинамику и объясняет волновые свойства света — интерференцию и дифракцию.

Помимо электродинамики, баллистическая теория затрагивает космологию, строение атома и элементарных частиц, по сути, перестраивая всю нынешнюю физику и астрофизику. Многие учёные критикуют попытки глобальной перестройки науки и осмеивают энтузиастов, замахивающихся сразу на всё здание физики, поскольку считают ложность сразу всей физической картины мира слишком уж маловероятной и полагают, что физика должна развиваться лишь по пути постепенной перестройки и обобщения законов. Однако, если ошибочны положения, лежащие в фундаменте современной парадигмы, это неизбежно должно повлечь за собой пересмотр всей физики. Ведь в науке одно цепляется за другое, и при непрочности одного звена рвётся вся цепь. Поэтому, если извлечь всего один кирпич из фундамента кванторелятивистской физики, — обрушится всё её здание, на поверку оказывающееся карточным домиком.

Теория относительности и квантовая механика заразили вирусом иррационализма всю ткань науки. И, подобно тому, как при глубоком заражении вирусами приходится переустанавливать операционную систему компьютера, так же необходим и коренной революционный пересмотр всей науки, — слишком запущенный здесь случай. Неизбежность подобных коренных, революционных изменений научной картины мира обосновал известный американский историк науки Т. Кун. Он показал, что нередко старая парадигма целиком отбрасывается с приходом новой, более совершенной научной концепции, практически ничего не сохраняя от неё, поскольку все факты переосмысливаются практически с нуля.

Рассчитывать на безусловную справедливость современной картины мира вряд ли стоит. Представим себе учёного из XVII века, заброшенного в Древнюю Грецию или средневековье. Много бы он принял от прежней наивной, но общепринятой аристотелевой картины мира? Так же и учёному XX века, попавшему в XVII век, пришлось бы перекроить всю науку до основания. Наконец, учёный, заброшенный из отдалённого будущего, вряд ли сохранил бы хоть что-то от фундаментальной физики и космологии XX в., но коренным образом перестроил бы их в согласии с лучше развитой и проверенной наукой будущего. Примером такой революции в науке, коренного пересмотра модели мира может служить смена геоцентрической системы мира Птолемея, считавшего центром мира Землю, гелиоцентрической системой Коперника (недаром книга Коперника носила революционное название "De revolutionibus" — "Об обращениях"). Изменения представлений о космосе потребовали отказа и от прежних законов механики Аристотеля, и от всей аристотелевой физики. Так же и теория Ритца ведёт к отказу от механики Эйнштейна, законов Бора и Гейзенберга, электродинамики Максвелла и пересмотру всей астрономии и космологии. Разматывая с помощью теории Ритца запутанный клубок фактов и противоречий, придётся пересмотреть и многие разделы физики, а также открыть немало нового.

Учёные, исповедующие общепринятые научные верования, всеми силами сопротивляются таким революциям, низводящими все их знания и навыки до уровня безграмотности и абсурда. По этому поводу К.Э. Циолковский, которого часто будем цитировать, писал: "Возьмём пример, новое правописание. Каждый считал себя образованным и грамотным, а прочих, простых людей — малограмотными. Нововведение сделало обратное. Разве это не обидно, особенно инертным людям и старикам! Опровержение какого-нибудь ложного открытия ещё тягостнее. Положим, опыт отверг гипотезу относительности (Эйнштейн). Сколько трудов было употреблено учёными для её усвоения, сколько студентов ломало над ней голову — и вдруг это оказалось вздором. И унизительно и как будто клад потеряли. Сколько было гордости перед другими, не знакомыми с учением, — и всё рухнуло… Постоянно отвергаются старые гипотезы, и совершенствуется наука. И всегда этому более всего препятствуют учёные, потому что они от этой переделки больше всего терпят и страдают" [159, с. 80].

Интересно, что в СССР, стране, где грянула Великая Октябрьская революция (как раз приведшая к реформе правописания), где научные революции должны бы превозноситься, а нематериалистические концепции, вроде теории относительности с квантовой механикой, — отвергаться, именно эти две теории возводились в ранг догмы, а любые попытки их пересмотра и объективной критики всячески пресекались. Было даже принято специальное постановление, запрещавшее критику теории относительности и квантовой механики в печати. При этом мнение как неспециалистов, нефизиков, так и наиболее здравомыслящих учёных, критиковавших теорию относительности, полностью игнорировалось. Лишь на рубеже 90-х, с распадом СССР, в печати начали появляться работы с критикой теории относительности. И потому только в 1995 г. в журнале "Успехи физических наук" смогла, наконец, выйти первая отечественная статья, посвящённая Вальтеру Ритцу и его спектроскопическим исследованиям [50]. Эта статья, судя по всему, готовилась М. Ельяшевичем многие годы, но не могла быть издана, несмотря на то, что он был академиком. Этот автор собирался издать и отдельную статью, посвящённую баллистической теории Ритца, но не успел, поскольку уже на следующий год после публикации умер. В тот же период появились и первые книги в защиту БТР [22, 44, 111]. Первая из таких книг в поддержку баллистической теории принадлежит перу Владимира Ильича Секерина — тёзки другого известного революционера и защитника материализма, запустившего революционную машину век назад и издавшего "Материализм и эмпириокритицизм" в том же 1908–1909 гг., что и Ритц свою теорию. Именно усилиями В.И. Секерина в 80-х годах в СССР началось революционное движение БТР (Рис. 5).

Рис. 5. Владимир Ильич произносит речь, отстаивая БТР.

Конечно, исходно под баллистической теорией Ритца подразумевали только его эмиссионную электродинамику. Однако электродинамика Ритца тесно связана со строением вещества, атомов, электронов, с проблемой излучения чёрного тела и с явлениями космоса, недаром в статьях Ритца затронуты эти темы. Поэтому под Баллистической Теорией Ритца мы здесь понимаем не только его эмиссионную электродинамику и оптику с магнитной моделью атома, но и вообще классический, механический, наглядный подход, применимый ко всем без исключения явлениям и сводящий все их к движению, столкновению, распаду и соединению частиц в пустом евклидовом пространстве, не обладающем свойствами. Это истинно атомистическая, материалистическая теория. Уже само слово "баллистическая" подразумевает классическую основу этой теории, сводящей всё к механике — свободному движению и соударению частиц, уподобляемых снарядам (ведь именно баллистика — наука о движении пуль и снарядов — бралась за основу механики Галилеем и Ньютоном).

Баллистическая теория Ритца — это самая универсальная научная концепция, применимая и к описанию Космоса, Вселенной, галактик и к микромиру. И в тоже время это — самая революционная теория со времён Коперника, а потому случайно возникшая аббревиатура БТР и аналогия в виде броневика достаточно символичны, даже для поверхностно знакомых с историей октябрьской революции, в которой броневик и залп с крейсера "Аврора" стали её визитной карточкой и связываются с революционными преобразованиями.

§ 1.3 Электродинамика Ритца

Опыт показал, что воздействия (электромагнитные) не мгновенны, также он не выявил даже следа среды в свободном от вещества пустом пространстве. Поэтому я посчитал, что могу дать закону распространения этих воздействий очень простое кинематическое истолкование, заимствованное из теории истечения света и удовлетворяющее принципу относительности движения. Фиктивные частицы постоянно испускаются во всех направлениях электрическими зарядами. Они продолжают неограниченно распространяться вдоль прямых линий с постоянной скоростью, даже при движении сквозь весомые тела. Воздействие, оказываемое на заряд, зависит лишь от расположения, скорости и других параметров этих частиц в его непосредственной близости.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Одна из основных, но редко упоминаемых заслуг Ритца состоит в создании им новой эмиссионной электродинамики, альтернативной электродинамике Максвелла. Ритц изложил свою теорию электромагнетизма в 1908 г. в большой статье "Критический анализ общей электродинамики" [8]. При этом чисто критической на самом деле была только ЧАСТЬ ПЕРВАЯ работы, где разбирались недостатки электродинамики Максвелла-Лоренца. Зато ЧАСТЬ ВТОРАЯ имела уже характер критики конструктивной, поскольку именно там Ритц изложил основы своей альтернативной теории, попутно рассмотрев её приложения к оптике, гравитации, природе массы и объяснив многие релятивистские эффекты.

Что же подвигло Ритца построить новую электродинамику, если по убеждению его современников, как впрочем, и наших, электродинамика Максвелла-Лоренца давала вполне адекватное и точное описание явлений? Основной порок теории Максвелла состоял в её фундаменте — гипотезе эфира, к 1908 г. уже убедительно опровергнутой опытами Майкельсона-Морли, Троутона-Нобля и явлением звёздной аберрации. А раз нет эфира, то ничего не стоила и основанная на нём максвеллова электродинамика. Кроме того, Ритц указал на ряд неувязок в теории Максвелла при объяснении явлений излучения и распространения света. Наконец, уравнения Максвелла малоубедительны уже потому, что допускают физически невозможные решения. Всё это вкупе с растущими проблемами по истолкованию экспериментального материала на базе теории Максвелла вело к единственно возможному, по мнению Ритца, выводу: максвеллова электродинамика в корне ошибочна.

Однако большинство учёных было настолько загипнотизировано прежними успехами теории Максвелла, изяществом её формул, порабощено привычкой к ней, что предпочло сохранить теорию, а возникшие нестыковки устранить посредством большого числа искусственных предположений-подпорок. По этому пути пошёл Лоренц и Фицджеральд. Их мысль развили Пуанкаре с Эйнштейном, предложившие ещё более кардинальное решение — сохранить электродинамику Максвелла ценой отказа от привычной нам классической механики, заменив её механикой релятивистской, идущей вразрез со всем нашим опытом и здравым смыслом. Так возникла Специальная Теория Относительности (СТО). Весьма странно, что научная и мировая общественность, в штыки принимающая всё новое, сравнительно легко приняла теорию относительности. Возможно, что такова природа человека, преклоняющегося перед непонятным, принимающего на веру невероятное, но в штыки встречающего всё разумное, рациональное, если оно заметно отличается от старого.

Ритц не разделял всеобщего восторга по поводу СТО и считал, что вводить фундаментальные идеи, столь кардинально меняющие наши представления о мире и идущие вразрез со всем нашим опытом, можно лишь после тщательного теоретического и экспериментального анализа теории, когда будут исчерпаны все прочие, менее кардинальные методы разрешения возникших проблем. Именно такой метод и предложил Ритц в развитой им теории. В самом деле, суть противоречий, приведших к кризису в физике и созданию теории относительности, состояла в следующем: электродинамика Максвелла не согласовывалась с классической механикой. Говоря научным языком, уравнения Максвелла не ковариантны относительно преобразований Галилея (что, кстати, не совсем так, § 1.11). Поэтому, либо максвеллова электродинамика ложна, либо ошибочна классическая механика. Эйнштейн видел выход в отказе от классической механики с привычной нам кинематикой и в принятии релятивистской механики теории относительности. То есть искусственно была построена противоестественная механика, позволявшая подогнать уравнения Максвелла к реальности.

Ритц же предложил более естественный, но одновременно и более революционный выход. Если максвеллова электродинамика, насчитывавшая к 1905 г. всего 15 лет от роду, противоречила классической механике, проверенной веками, не проще ли допустить, что ошибочна как раз электродинамика? Её и надо менять! Такой вывод напрашивался ещё и потому, что Максвелл строил свою теорию чисто умозрительно: произвольно вводил абстрактные понятия полей и оперировал с ними исключительно аналитически. Не зря учёные жаловались, что трактат Максвелла по электродинамике совершенно невразумителен. Кроме того, ведь и противоречия с опытом Майкельсона обнаружились именно в максвелловой электродинамике, а вовсе не в механике. Поэтому Ритц пришёл к выводу, что гораздо естественней отвергнуть максвеллову электродинамику и сохранить классическую механику. После чего в ЧАСТИ ВТОРОЙ своей работы Ритц развил новую электродинамику, которая не только строилась гораздо более последовательно, логично и обоснованно, чем максвеллова, но и легко разрешала все проблемы, включая опыт Майкельсона и Троутона-Нобля.

Столь же простое решение получали открытые к тому времени релятивистские эффекты — изменение массы электрона, вековое смещение перигелия Меркурия. Но, главное, теория Ритца наконец-то дала наглядное, механическое описание явлений оптики и электродинамики, объяснила их природу, показала, каким образом движение зарядов ведёт к появлению магнитного поля. Иными словами, эта теория имела огромное преимущество перед теорией Максвелла, ибо если первая отвечала только на вопрос КАК протекают явления в каждом случае, то теория Ритца ответила, кроме того, и на главный вопрос науки — ПОЧЕМУ они протекают так, а не иначе, вскрыла их глубинные механизмы, начала. Именно начала вещей и явлений искали всегда наиболее прогрессивные учёные, такие как Демокрит, Ньютон, Ломоносов, Менделеев, Циолковский. В познании начал вещей, причин явлений и видели они смысл науки.

Отвергая электродинамику Максвелла, Ритц, по сути, возвращался к прежним домаксвелловым вариантам электродинамики, построенным Ампером, Вебером и Гауссом. Эти варианты электродинамики не нуждались в понятии поля. Поэтому такой подход носил название бесполевого, а сами теории назывались также теориями дальнодействия, поскольку в них отрицалась роль пространства между зарядами. Пустое пространство никак не влияло на взаимодействие: важны были лишь положения и скорости зарядов в этом пространстве. Заряды как бы взаимодействовали на расстоянии, без посредства промежуточной среды — эфира, поля или самого пространства. Однако такие варианты электродинамики были отвергнуты, причём как раз потому, что учёные не могли смириться с мгновенно передающимися без всякого материального посредника взаимодействиями. Так и была принята теория близкодействия — постепенной передачи воздействия самим пространством, полем — подход, развитый Фарадеем и Максвеллом. Но Ритц показал, что посредник в действительности возможен и в прежних вариантах электродинамики, где взаимодействие тоже передаётся не мгновенно. Но этот посредник — вовсе не призрачное, невесомое, нематериальное поле или пространство между зарядами, а как раз те самые частицы, которые по теории Ритца испускаются зарядами со скоростью света.

В этом и состоит суть и основное отличие электродинамики Ритца. Для построения БТР со всеми вытекающими далеко идущими выводами достаточно всего одного предположения. Вот его сжатая формулировка из работы Ритца [8]:

Любой элементарный заряд непрерывно испускает по всем направлениям мельчайшие однородные частицы, разлетающиеся от заряда со скоростью света и в дальнейшем не взаимодействующие ни друг с другом, ни с испустившим их зарядом, при этом свободно (без снижения скорости и плотности потока) проходящие сквозь любые тела.

Электродинамика Ритца, объясняющая все известные законы электродинамики, вытекает из этой простой, кристально ясной и ничему не противоречащей гипотезы, стоит только приложить к ней законы классической механики. Классическую механику Ритц и положил в основу своей электродинамики. Недаром он говорил, что его эмиссионная электродинамика — это своего рода механическая теория электричества. Именно такой механический подход, утвердившийся в науке в XIX в. и уподобляющий весь мир механическим часам, кажется наиболее естественным и разумным.

Все ошибки современной теоретической физики происходят от неумения разобраться в этом механизме, от стремления подменить реальное устройство набором формул, как это делал Аристотель и Птолемей в геоцентрической системе мира. Ведь теоретик руководствуется соображениями алгебраической красоты и простоты. Но природе чужда алгебраическая, математическая красота, к которой так стремились Аристотель и Эйнштейн, заведшие науку в тупик. Природе глубоко безразлично, насколько сложно нам рассчитать её поведение. Подобно гениальному инженеру, Природа руководствуется принципом физической красоты и изящества: стремится к стандартизации и сокращению числа деталей и принципов механизма. Именно об этом говорит и принцип Оккама — "Не умножать сущностей сверх необходимого" — минимизировать число объектов и гипотез, предпочитая более простые, естественные объяснения сложным и мистическим. Только чёткий, простой, красивый механизм мироздания надёжен, стабилен и долговечен.

И потому во все времена именно инженеры и механики, такие как Архимед, Демокрит, Да Винчи, Галилей, Ньютон, Ритц, Циолковский, лучше других разбирались в устройстве природы и смотрели далеко в будущее. Учёные же из числа кванторелятивистов, отвергающие классическую механику как основу природы, отрицают, по сути, материальность мира, уводя человечество во тьму средневекового мистицизма и словно желая навек его заземлить, оградить от запретного познания космоса, как пытались сделать ещё противники учения Коперника.

§ 1.4 Природа электрического отталкивания и закон Кулона

Электрические заряды постоянно испускают во всех направлениях частицы, разлетающиеся с постоянной скоростью вдоль прямых линий. Воздействие на заряд зависит лишь от расположения и скорости этих частиц возле него… Можно сказать, что это будет своего рода механическая теория электричества.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Прежде чем перейти к электродинамике Ритца — теории взаимодействия подвижных зарядов и токов, рассмотрим сначала взаимодействие неподвижных, иными словами электростатику. Как гласит известный всем со школы закон Кулона, два одноимённых заряженных точечных тела отталкиваются с силой F, пропорциональной величине их зарядов q₁, q₂ и обратно пропорциональной квадрату расстояния R между ними

F~q₁q₂/R².

Как же БТР объясняет закон Кулона?

Согласно Ритцу, сила отталкивания складывается из элементарных сил взаимодействия между элементарными зарядами двух тел. Действительно, известно, что заряд любого тела состоит из стандартных зарядов электронов и протонов ядер, образующих данное тело, поэтому заряд меняется дискретно, скачками. Вот и рассмотрим для начала взаимодействие двух элементарных зарядов (электронов). По гипотезе Ритца электрон испускает во всех направлениях однородные частицы, разлетающиеся со скоростью света c и имеющие стандартную массу m, а значит переносящие стандартный импульс p=mc. Попадая в другой электрон, эти частицы передают ему свой импульс, чем и вызывают кулоновское отталкивание зарядов. Подобно тому, как пули, выстреливаемые из автомата Калашникова со скоростью v, ударяют в консервную банку и заставляют её отлетать в направлении удара, передавая свой импульс Mv, так и частицы, попав в электрон, вызывают отталкивание, сообщая электрону свой импульс p=mc. Огромная скорость частиц, даже при ничтожной их массе m, делает этот импульс p=mc ощутимым. Эта перестрелка зарядов, обмен «выстрелами» и создаёт отталкивание зарядов с силой F, действующей вдоль «линии огня».

Если в электрон попадает n частиц в секунду, ему каждую секунду сообщается импульс nmc, — это и есть кулоновская сила F отталкивания электронов. Ведь сила, по определению, — это импульс, сообщаемый телу в единицу времени. Таким образом, согласно Ритцу, кулонова сила отталкивания имеет чисто механическую, кинетическую природу. Не зря Ритц утверждал, что БТР — это, фактически, механическая теория электричества, по которой скорость c выбрасывания частиц электроном чисто механически задаёт световую скорость распространения электрического взаимодействия, а значит и скорость света, электромагнитных волн.

Ритц показал, что каждый элементарный заряд (электрон) ежесекундно испускает одно и то же число частиц N. Словно пулемёт, строчащий пулями, электрон выбрасывает во всех направлениях со скоростью света c и частотой N микрочастицы. Однако лишь малая их доля n долетают до другого электрона, расположенного на расстоянии R. Эту долю легко найти, считая электрон шариком известного радиуса r. Раз электрон ежесекундно испускает N частиц, то такое же число частиц должно пересекать в секунду поверхность 4?R² окружающей электрон сферы. Поскольку частицы разлетаются по всем направлениям равномерно, то в другой электрон, расположенный на расстоянии R и имеющий поперечное сечение ?r², попадает доля частиц, составляющая ?r²/4?R² от полного их потока N. Другими словами

n=N?r²/4?R²=Nr²/4R².

Таким образом, кулоновская сила отталкивания двух электронов, расположенных на расстоянии R, найдётся в модели Ритца как

F=nmc=Nr²mc/4R² (Рис. 6).

Рис. 6. Испущенные электронами частицы производят своими ударами электрическое отталкивание с кулоновой силой F~1/R².

Тем самым мы получили механическое выражение закона Кулона: сила отталкивания, действующая между двумя элементарными зарядами, обратно пропорциональна квадрату расстояния R между ними. Если заряды не элементарны, а содержат первый — q₁ электронов, второй — q₂ электронов, то результирующая сила взаимодействия будет складываться из элементарных сил взаимодействия отдельных зарядов во всех возможных комбинациях. Каждый из q₁ электронов будет взаимодействовать с каждым из q₂ электронов. То есть, всего будет q₁q₂ одинаковых элементарных сил отталкивания

Nr²mc/4R²,

дающих в сумме силу

F= q₁q₂Nr²mc/4R²= Aq₁q₂/R²,

где A=Nr²mc/4 — некая константа, а q₁ и q₂ — заряды тел, измеренные в единицах заряда электрона. То есть получили полную формулировку закона Кулона:

F=q₁q₂e²/4??₀R²,

где e — заряд электрона, ?₀ — электрическая постоянная. Отсюда находим

A=Nr²mc/4=e²/4??₀,

или

?Nr²m=e²/c?₀.

Это даёт связь фундаментальных констант e, c, ?₀. Также находим число испускаемых электроном в единицу времени частиц

N=e²/?r²mc?₀.

Кроме того, если считать, что радиус электрона равен классическому

r=e²/4??₀Mc²,

где M — масса электрона, то получим интересное соотношение

r/c=(4M/m)/N,

смысл которого раскроем в следующем разделе.

Итак, Ритц не только вскрыл механизм электричества, электрического взаимодействия, но и дал ему наглядную механическую интерпретацию: отталкивание одного заряда другим возникает так же как отталкивание мишени градом пуль из пулемёта. БТР объясняет транспортировку воздействия от заряда к заряду и само это воздействие. Каждая пуля, вылетающая из пулемёта, несёт стандартный импульс mc, который при попадании передаётся мишени. Сила отталкивания складывается из отдельных ударов частиц-пуль, барабанящих по зарядам, словно реальные пули по мишени или град, снежная крупа и капли дождя — по зонту. Такой и должна быть истинная теория электричества — наглядной, открывающей потайные пружины электрического воздействия. А нынешняя электродинамика лишь констатирует наличие электрического воздействия, не объясняя его сути, а ссылаясь на выдуманное электрическое поле с его весьма туманной природой. Подобное объяснение одного непонятного явления другим сомнительным и мистическим, конечно, нельзя считать научным. Максвеллова электродинамика напоминает мифические объяснения электричества и грозы древними греками, считавшими, что молнии метает громовержец Зевс — существо сверхъестественное и ещё более загадочное, непонятное, чем сами молнии. Но в античном мире были и учёные-материалисты — атомисты Демокрит и Лукреций, которые учили, что гроза — это природное явление, и связывали молнии с электричеством и стремительным движением мельчайших частиц, предвосхитив открытие электронов [77] (§ 4.17). Материалистическая наука должна сводить все явления к естественным, известным или интуитивно понятным. Именно это и сделала в отношении электричества теория Ритца.

Нынешнее же состояние электродинамики более всего напоминает состояние термодинамики и химии до создания молекулярно-кинетической теории. Тогда в термодинамике, химии все явления тоже объясняли посредством абстрактных субстанций, таких как теплород, флогистон, и различных алхимических высокоучёных терминов (чем не эфир или электромагнитное поле современной электродинамики?!). Лишь с появлением молекулярно-кинетической теории стало понятно, что тепло — это не какая-то абстрактная субстанция, а всего лишь случайное, хаотическое движение атомов и молекул; давление газа на поршень — это просто бесчисленные удары молекул о стенку; превращения веществ — это никакие не сказочные алхимические превращения, а механическое соединение и разъединение атомов в молекулах. Поэтому молекулярно-кинетическую теорию называют часто механической теорией теплоты. Так же и Ритц назвал свою электродинамику механической теорией электричества. Всякая физическая теория должна сводить явления к механическому движению и взаимодействию тел, частиц, должна быть атомистической. Ибо есть мистика, и есть атомистика. Там, где исчезают частицы, пропадает атомистика, — неизбежно возникают элементы мистики, сверхъестественного, не материалистичного, иррационального и трансцендентного, даже если всё это облекается в наукообразные математические формулировки (§ 5.14).

Именно атомистической была теория Ритца. Если молекулярно-кинетическая теория показала, что сила давления газа на поршень складывается из отдельных ударов молекул газа о стенку, то теория Ритца говорила, что и сила электрического отталкивания зарядов складывается в действительности из отдельных ударов частиц, испускаемых зарядами. Неудивительно поэтому, что и первый атомист Демокрит придерживался тех же взглядов на природу света, электромагнетизма, что и Ритц. Не зря и Дж. Томсон, открывший атом электричества (электрон) и предложивший первую структурную модель атома с электронами (§ 3.1), поддержал баллистическую теорию [6, 93]. Если термодинамика толковала тепло уже не как абстрактную субстанцию теплород, а как движение атомов и молекул, то и Ритц считал электрическое поле не состоянием пространства или абстрактного эфира (как в теории Максвелла), а всего лишь полем скоростей и концентраций движущихся частиц, испущенных зарядами и наполняющих всё окружающее пространство. В теории Ритца полевое взаимодействие описывается как пулевое: поле, то есть степень воздействия на единичный заряд-мишень, определяется в данной точке плотностью огня — потока частиц-пуль, выброшенных зарядами-пулемётами (Рис. 6). То есть поле задано дислокацией зарядов-пушек, этой полевой артиллерии, и выражается через количество частиц-пуль, приходящихся на единицу площади фронта в единицу времени.

Осталось понять, что же это за частицы — эти атомы, кванты электрического воздействия, испускаемые и поглощаемые зарядами? Многие из тех, кто занимался теорией Ритца, ошибочно считали их фотонами. При этом забывали, что фотоны несовместимы с БТР. К тому же фотоны, как следует из их названия, — это кванты света. Тогда как частицы Ритца — это кванты электрического воздействия, существующие даже в отсутствие источников света и совсем не обязательно создающие свет. Поскольку слово квант дискредитировало себя, то лучше будем называть эти частицы всё же не квантами, но атомами электрического воздействия. Ведь "атом" означает "неделимый", — это именно элементарная, неделимая единица материи, воздействия, заряда (так, электрон называют "атомом электричества"). Частицы Ритца — это, по всей видимости, наименьшие среди известных элементарных частиц, имеющие стандартную массу, много меньшую массы электрона. О других их свойствах говорить пока сложно. Эти частицы не имеют ни заряда, ни магнитного момента. В отношении их вообще нельзя говорить об этих характеристиках, поскольку именно эти частицы и создают электрическое и магнитное воздействие. Точно так же в термодинамике нельзя говорить о температуре и давлении одного атома, — это характеристики большого ансамбля атомов, более того, — это характеристики процессов движения частиц, а не самих частиц. Так же и электрический заряд, электрическое воздействие — это, в действительности, феномен, обусловленный движением огромного коллектива частиц.

Чтобы в дальнейшем не повторять из раза в раз "частицы, испускаемые зарядами", дадим для определённости этим элементарным частицам название, как принято в физике. К несчастью, сам Ритц из-за скоропостижной смерти не успел дать им имени. Поэтому, дабы почтить его память, будем называть эти атомы, кванты электрического воздействия реонами (от греч. rheos — "течение", "поток"), ввиду истекания их из заряженных тел и того, что Ритц называл свою концепцию теорией истечения, эмиссии [92, 93]. И обозначать реоны на чертежах будем латинской «R», напоминающей опять же об открывателе этих частиц — Вальтере Ритце. От древнегреческого "rheos" и древнеиндийского "rayas" (поток, бег) происходят и русские слова "реять" (струиться, лететь), "рея" (брус для паруса, улавливающего потоки ветра), "рой" (скопище летящих тел), английское "rain" (дождь). Поэтому очень удачно известное сравнение светонесущих частиц (реонов) с каплями дождя, реющими в пространстве и барабанящими по зонтику-заряду, словно рой дробинок, градин [40]. Если же ищем электрических аналогий, то стоит заметить, что от слова "rheos" происходит и название прибора реостата (переменного сопротивления току), а латинское название корабельной реи дало нам понятие антенны, излучающей и улавливающей потоки реонов в форме радиоволн (§ 1.11). Да и английское слово "ray" (луч, проблеск, излучение), видимо, исторически возникло ввиду представления всех излучений потоками частиц из источников. Не случайно Демокрит и Лукреций говорили об источении телами светоносных частиц, которые реют в пространстве (Часть 1, эпиграф). Там же сказано, что частицы эти должны иметь мизерные размеры, и потому легко проникать через любые преграды, несясь с огромными скоростями. А самое удивительное, что Демокрит и Лукреций именно ударами этих частиц объясняли электрические, магнитные воздействия и свет, удивительным образом догадавшись о единой природе этих явлений [77].

Кстати, как выяснилось, ещё в 1991 г. В.С. Околотин в статье "Корпускулярная концепция полевых взаимодействий", поддерживая и развивая эмиссионную электродинамику, тоже предлагал назвать частицы Ритца в честь их автора "ритцонами" (что созвучно "реонам"), подразумевая под ними элементарные частицы, образующие электрон и много меньшие его по величине. Так же и Ритц считал, что реоны обладают ничтожными (точечными) размерами, даже в сравнении с электроном. Поэтому их можно рассматривать как материальные точки, имеющие нулевые размеры. Благодаря этому реоны движутся в пространстве свободно, без столкновений и взаимодействий друг с другом: их потоки пересекаются и проходят одни сквозь другие без отклонения и рассеяния частиц, — столь ничтожна за счёт малых размеров вероятность столкновения реонов. Это значит, что если два заряда, источающие потоки реонов, действуют на третий, то в силу независимости этих потоков, совместное действие зарядов равно сумме воздействий зарядов, взятых в отдельности. Так теория Ритца объясняет принцип суперпозиции, — принцип наложения полей. В то же время, за счёт малых размеров чрезвычайно мала и вероятность столкновения реонов с частицами вещества. Поэтому, как отмечал Ритц, даже пройдя через достаточно толстые слои вещества, поток реонов ослабевает весьма незначительно. Реоны должны обладать огромной проникающей способностью и иметь гигантские длины пробега в веществе, прошивая его, словно пули навылет. То есть эффективное сечение столкновения с электронами тоже имеет весьма малую величину, возможно, много меньше квадрата классического радиуса электрона. Не случайно Ритц называл электрон "заряженной точкой" (что может отражать не только малые размеры электрона, но и его способность источать реоны: "точка", "ток", "источник" — это всё родственные слова). Огромные длины пробега связаны с тем, что реоны практически не взаимодействуют друг с другом и с веществом, что естественно, если учесть, что они сами выполняют функции переносчиков взаимодействий (§ 3.16).

Даже Демокрит и Лукреций считали естественным свободный пролёт сквозь вещество частиц-реонов световых, электрических и магнитных истечений, зная, что тела не сплошные, а образованы из атомов, между которыми пустота, составляющая основной объём вещества. Спустя тысячелетия наука признала атомы Демокрита, которые веками отвергали из-за их невидимости и малости. Атомы проявляли себя лишь косвенно, и Лукреций привёл ряд наблюдений, подтверждающих их реальность. А теперь учёные не хотят признать реонов, — светоносных частиц, тоже предсказанных Демокритом и имеющих ещё меньшие размеры. Но снова эти частицы косвенно выдают своё присутствие. Сам факт распространения света, электромагнитных воздействий в пустоте, с конечной скоростью, требует присутствия частиц, несущих импульс от заряда к заряду. Известен и эффект дрожания электронов от ударов реонов (ответственный за неопределённость положения и энергии электрона, § 4.13), аналогичный броуновскому движению частиц от ударов атомов. А ведь именно анализ броуновского движения стал решающим доказательством реальности атомов. Не случайно идею Демокрита и Лукреция о том, что электромагнитные силы вызваны давлением потока микрочастиц, источаемых электроном (заряженным янтарём) и магнитами, поддерживали и развивали такие видные атомисты, исследователи электромагнетизма, как У. Гильберт, П. Гассенди, Р. Бойль, И. Ньютон [78, 106].

Рис. 7. По Ритцу заряды подобны бенгальским огням и взаимодействуют посредством выбрасываемых электронами со скоростью света частиц.

Итак, подобно тому, как заряд салюта взрывается сверкающим шаром или бенгальский огонь сыпет снопами искр, так и электроны взрываются каскадами реонов, мечущихся меж двух огней. Этот поток искр, реонный ветер и порождает давление, кулоновское воздействие одного заряда на другой, как обычный ветер (поток атомов) давит на стенку (Рис. 7). Интересно, что уже в работах Б. Франклина, раскрывшего природу электричества и предсказавшего электроны, проскальзывает эта идея о потоках неких атмосфер из всепроникающих частиц, словно ветер, истекающих из зарядов и давящих на другие заряды. Так, созданный им первый электродвигатель (заряженное колесо Франклина, § 3.19) крутится по тому же реактивному принципу, что и огневая турбина Герона или фейерверочное огненное колесо, да и называл Франклин электричество не иначе как "электрический огонь", по примеру древних (§ 4.17). Словно чувствуя огневую, взрывную, баллистическую природу электрического заряда, его назвали зарядом и в русском, и в английском (charge) языках. Ведь, согласно Ритцу, электрический заряд подобен бомбе, заряду дроби, шрапнели, разлетающейся при взрыве сотней мелких осколков с огромной скоростью. Так же и электрический заряд выбрасывает во всех направлениях стремительные осколки-реоны, которые, будто град дробинок из ружья или пуль из автомата Калашникова, барабанят по мишени — по другим зарядам. Поразительно, но даже прибор для измерения заряда назвали баллистическим гальванометром, где для калибровки заряда вводится баллистическая постоянная. Об этом приборе подробно рассказано в наиболее популярном курсе электричества С. Калашникова [60] (параллель с фамилией изобретателя АК служит ещё одним примером стрелковых совпадений, § 5.16).

Не исключено, что и самому Ритцу баллистическую, стрелковую модель света и электрического взаимодействия навеяла легенда о метком стрелке из лука Вильгельме Телле. По легенде этому швейцарскому горцу и борцу за свободу родины пришлось, по приказу жестокого наместника Геслера, сбить стрелой из лука (или арбалета) яблоко с головы своего маленького сына, Вальтера Телля. Эта легенда, на которой воспитывались дети Швейцарии, возможно, и подсказала Вальтеру Ритцу сравнение арбалета и пущенной им стрелы, пронзающей и отбрасывающей яблоко, с зарядом-электроном, отталкивающим другой электрон посредством выстреленных и поглощённых ими снарядов-реонов. Вероятно, та же легенда вдохновляла молодого Ритца, этого сына Швейцарии и потомка свободолюбивых горцев, на отважную борьбу с неправдой в науке. Таких совпадений, на первый взгляд случайных, читатель встретит ещё немало. Им не стоит удивляться, поскольку всё в нашем мире взаимосвязано: люди и вещи получают имена не случайно, а по определённым законам. Уже из анализа слов и языка можно немало узнать о сущностном устройстве мира (§ 5.16). Итак, изложенная выше баллистическая модель, уподобляющая заряды огневым точкам, и составляет суть, основу Баллистической Теории Ритца.

§ 1.5 Испускание реонов и распад-испарение электрона

Электрон так же неисчерпаем, как и атом, природа бесконечна.
(В.И. Ленин, "Материализм и эмпириокритицизм", 1908 г.)

Ритц предложил свою гипотезу об испускании элементарными зарядами реонов лишь как способ дать нашему воображению наглядный образ, представление о природе электричества. В самом деле, в его время такая гипотеза звучала очень смело и непривычно, тем более, что реонов никто не наблюдал и их испускание зарядами было лишь предположением, хоть и вполне естественным (в отличие от абстрактного электрического поля с его непонятной природой и свойствами). Поэтому рассмотрим гипотезу Ритца о реонах с позиций современных опытных данных и теории строения вещества.

Во-первых, возникает вопрос: почему заряды всегда излучают реоны с одной и той же скоростью c, задающей постоянную скорость света? Скорость испускания реонов неизменна, вероятно, — по той же причине, по какой постоянна скорость выстреливаемых пушкой снарядов (без этого нельзя бы было пристреляться по цели, для поражения которой за счёт поправок хватает трёх выстрелов). Всё дело в стандартных массе снаряда и заряде пороха, который, сгорая, придаёт снаряду стандартные энергию и скорость. Но реоны тоже имеют стандартную массу, раз это элементарные, а, значит, — идеально похожие частицы. Их, в свою очередь, «выстреливают», придавая постоянную энергию и скорость c, другие элементарные частицы — заряженные (в ином смысле, чем пушка) электроны. Так же одинаковы скорости и энергии альфа-частиц, испущенных однотипными ядрами.

Таким образом, с позиций ядерной физики испускание реона электроном представляет собой процесс распада электрона. Причём, по законам механики (закону сохранения импульса и энергии), реоны должны испускаться с одной и той же скоростью, равной скорости света с. Именно эта скорость вылета реонов из электрона и определяет скорость распространения электромагнитных воздействий и, в частности, света. Ведь именно колеблющиеся в атомах и антеннах передатчиков электроны создают электромагнитные волны. Заметим, что одной из проблем теории истечения света Ньютона было как раз объяснение постоянства скорости света, то есть скорости испускания световых корпускул светящимися телами. Ведь световые корпускулы, вызывающие разные цвета, имели, согласно Ньютону, разные массы, а потому и скорости испускания были бы разными. Таких проблем нет в теории Ритца, где испускаемые частицы имеют стандартную массу и возникают в процессе одного и того же типа распада, независимо от того, свет какой частоты и энергии они переносят.

Интересно, что ещё Ритц приводил подобную ядерную аналогию, сравнивая заряды, источающие реоны, с крупицами радия, которые испускают электроны, хотя во времена Ритца учёные ещё только-только начали приближаться к разгадке тайн ядерных распадов. Это для нас привычны разговоры о делении ядер, элементарных частиц, а во времена Ритца надо было обладать огромной смелостью мысли, чтобы провести такую параллель, сравнив атомы радия, испускающие бета-лучи, с атомами электричества — электронами, предположительно источающими реоны. Странно, что учёные, занятые ядерной физикой, нашпигованной баллистическими терминами (мишень, пушка, ядро, заряд, бомбардировка, стрельба, отдача и т. п.), не вспомнят о БТР. Напротив, здесь зона безраздельного господства СТО.

Образование реонов в процессе распада объясняет также природу их энергии и огромной скорости, равной скорости света. Эта энергия выделяется именно в процессе распада электрона и придаётся реону. Примером здесь служат опять же атомы радия, выбрасывающие электроны со скоростью, сопоставимой со скоростью света. Другой пример дают тяжёлые ядра, испускающие последовательно несколько альфа-частиц огромной энергии, причём их энергия и скорость, опять же, стандартна для данного ядра и определяется лишь величиной его массы (Рис. 8). То же справедливо и в отношении электрона, но, поскольку реоны имеют ничтожную массу, то масса электрона после распада мало меняется, и все реоны испускаются с одной и той же скоростью. Таким образом, подобно пулям, пускаемым из ружья или стрелам — из арбалета и баллисты, реоны выбрасываются электроном с одной и той же скоростью, заданной лишь массой снаряда и параметрами метательной установки (зарядом пороха, натяжением тетивы, энергией распада).

Рис. 8. а) Ядро урана-234, становящееся после пяти последовательных ?-распадов ядром свинца-214; б) излучение реонов электроном как следствие аналогичного распада.

Таким образом, рабочая гипотеза Ритца находится в полном согласии с современными данными ядерной физики, по крайней мере, — не противоречит им. Заметим, что такого обоснования основ с позиций логики и эксперимента не проводилось ни в теории Максвелла, ни в теории относительности, ни в квантовой теории. Там просто постулировались некоторые уже изначально абсурдные положения, на которых позднее строилась вся теория. И не имеет значения, что эти теории давали выводы, согласные с большинством экспериментов, раз шаткими были основы. Как бы надёжно ни выглядело здание, оно не простоит долго, если у него непрочный фундамент. А теория относительности, максвеллова электродинамика и квантовая теория — это пример теорий с изначально гнилым фундаментом.

В построениях теорий много общего с методом математической индукции, где берётся за основу некое исходное положение (базис) и из него последовательно и строго выводятся более общие и менее очевидные законы. Но если базис ошибочен, не проверен и интуитивно не очевиден, то все эти выводы, как скажет любой математик, ничего не стоят. И даже если выводы случайно оказались справедливы, это совсем не доказывает справедливости основ разбираемой концепции. Основы максвелловой электродинамики, теории относительности и квантовой теории до сих пор ни экспериментально, ни теоретически, ни с позиций здравого смысла (как скажем, очевидные аксиомы Евклидовой геометрии) не подкреплены. Про подобные дефектные сооружения говорят, что это "колосс на глиняных ногах".

Но вернёмся к более адекватной и естественной теории Ритца. Постоянная скорость испускания реонов — это не единственное, что БТР должна объяснить. Возникает более серьёзная проблема. БТР утверждает, что реоны — это энергоносители электрического поля. Кроме того, это, по-видимому, ещё и тот строительный материал, из которого сложены электроны. Но если это так, и электрон испускает реоны в процессе распада, то он обязан терять массу, подобно распадающимся ядрам того же урана. А между тем, как показывает опыт, электрон — это стабильная частица, имеющая постоянную массу. Существовало, правда, предположение, высказанное Дираком, что масса электрона может медленно уменьшаться, и эксперименты порой, казалось, даже подтверждали это. Быть может, масса терялась именно за счёт испускания реонов, уносящих каждый ничтожную в сравнении с электроном массу?

Попробуем рассчитать, насколько быстро электрон должен терять свою массу. В этом нам поможет соотношение, найденное в предыдущем разделе (§ 1.4). А именно:

r/c=(4M/m)/N.

Напомним, здесь: r — это радиус электрона, c — скорость света, M — масса электрона, m — масса испущенного им реона, N — число реонов, испускаемых электроном в единицу времени. Смысл этого выражения легко понять. В левой части стоит время, за которое свет проходит расстояние, равное радиусу электрона: r/c=(2,8·10^-15)/(3·10⁸)?10^-23 секунды. А в правой — учетверённое число реонов, содержащихся в электроне, делённое на частоту их испускания. Фактически по порядку величины — это время, за которое электрон потеряет всю массу, израсходует весь свой заряд, запас реонов, словно автомат, расстрелявший обойму. Выходит, электрон полностью распадётся за время порядка 10^-23 секунды. А между тем электроны не только не исчезают за столь краткое время, но не теряют в весе и за много большие времена.

Почему же постоянная утечка реонов с электрона не вызывает постепенную утрату им массы и энергии? Каким образом реоны могут течь из электрона неиссякаемым потоком?

По-видимому, дело в том, что электрон не только испускает, но и поглощает реоны, испущенные другими зарядами. Происходит постоянный обмен частицами. Предположив это, Ритц высказал впервые идею обменного взаимодействия, принятую поздней физикой, скажем, — в квантовой электродинамике (КЭД). Если применить образный язык древних атомистов, называвших микрочастицы семенами вещей, зёрнами материи (за их стандартные малые размеры, многочисленность и функцию первоосновы), то электрон, разбрасывающий реоны, подобен растению, скажем, — одуванчику, рассеивающему по всем направлениям споры, семена, дающие начало новым растениям, так же как реоны дают продолжение жизни другим электронам.

В процессе обмена реонами к электрону, взамен ушедших, со всех сторон приходят новые реоны. Бесчисленные электроны, разбросанные по бескрайним просторам Вселенной, своими поперечниками рано или поздно закроют собой окружающую электрон сферу некого, пусть и очень большого, радиуса R (Рис. 6). Тогда число электронов на сфере

P=4?R²/?r².

От каждого электрона сферы к центральному электрону приходит ежесекундно Nr²/4R² реонов (§ 1.4). Значит, в сумме со всей сферы к электрону придёт PNr²/4R²=N реонов. То есть электрон поглощает в единицу времени ровно столько реонов, сколько теряет. Всё как в известном парадоксе Ольберса (§ 2.5, § 2.6), по которому бескрайняя Вселенная со звёздами, не будь поглощения, стала бы подобна окружающему Солнце сферическому зеркалу (Рис. 6), сияющему в каждой точке столь же ярко, возвращая светилу весь излучённый им поток света [81].

Примерно так и все реоны, испущенные электроном, вернутся к нему, будто отражённые, переизлучённые гигантским зеркалом из роя вселенских электронов. Вдобавок и сходятся реоны к электрону в среднем с той же скоростью c, какую имели при вылете. Так что, несмотря на постоянную утечку реонов, электрон сохраняет неизменной и массу, и энергию. Электрон можно уподобить парящей капле жидкости в насыщенном паре (Рис. 9). Капля постоянно испаряется, ежесекундно выбрасывая миллиарды молекул жидкости и теряя вместе с ними массу и энергию. Но параллельно идёт процесс конденсации влаги: новые молекулы пара оседают на капле, возвращая ей массу и энергию. То есть капля пребывает в динамическом равновесии с паром. Вот и электрон параллельно испаряет и конденсирует реоны. Возможно, стандарт массы электрона задан ещё и тем, что он распадается, теряет реоны, лишь достигнув критической массы, подобно тому, как распадаются тяжёлые ядра. Поэтому электрон сохранял бы стандартный критический размер r₀, который не мог бы превысить.

Удивительно, но такую идею о постоянном выделении электроном комьев материи и динамическом поддержании его равновесного размера, равного критическому, выдвигал ещё Н. Тесла (§ 5.3) и за два тысячелетия до него Демокрит с Лукрецием (эпиграф § 3.11). Так же и Эпикур, рассуждая об источаемых телами светоносных частицах, писал в письме к Геродоту: "От поверхностей тел происходит непрерывное истечение, незаметное лишь потому, что умаление возмещается пополнением" [77]. Не случайно эти древние атомисты провозглашали почти слово в слово основную идею Ритца о непрестанном источении всеми телами во всех направлениях светоносных частиц (Часть 1, эпиграф). К той же идее, но на основе химических соображений, пришёл в 1902 г. и великий русский учёный Менделеев. Он показал, что материя, переносящая электромагнитные и гравитационные воздействия, представляет собой не сплошную неподвижную среду, типа эфира, а потоки стандартных частиц. По оценке Менделеева, данной в работе "Попытка химического понимания мирового эфира", эти частицы, подобно реонам, имеют скорость порядка скорости света и массу в миллиарды раз меньшую массы атома водорода, а также огромную проникающую способность за счёт их малых размеров и высокой инертности (отсутствия взаимодействий между ними и другими атомами). Обоснование этому Менделеев, так же как Ритц, находил в явлениях радиоактивности, состоящих в выбрасывании атомами с огромной скоростью неких эманаций, эмиссий в виде микрочастиц, источаемых, испаряемых одними телами и поглощаемых другими.

Рис. 9. Электрон e, вечно источающий реоны R, не теряет в весе, а подобен испаряющей атомы капле жидкости, зависнувшей в насыщенном паре.

Итак, электрон, сыпящий реонами, можно сравнить с бенгальским огнём, пускающим снопы искр, но огнём вечным, неиссякаемым за счёт постоянного восстановления его заряда (Рис. 7). Подобно легендарной жар-птице Фениксу, электрон, сыпящий искрами реонов, не сгорает, а возрождается из искр и пепла, воскресает (не зря наши предки, моделируя электричество и свет с помощью огня, кресала, произвели глагол "воскресать" от слова "крес", то есть "огонь"). Электрон и впрямь оказался в каком-то смысле неисчерпаемым, как это утверждал ещё В.И. Ленин в своём труде "Материализм и эмпириокритицизм", созданном в том же знаменательном 1908-ом году, что и баллистическая теория Ритца. Электрон оказался поистине неиссякаемым сказочным кошельком-самотрясом, из которого сколько ни бери монет, а он всегда полон и не теряет в весе. Если же сравнивать электрон с пулемётом (Рис. 3), то с таким, который никогда не расстреляет свой боезапас, с пулемётом с бесконечной, замкнутой в кольцо пулемётной лентой, постоянно перезаряжаемой за счёт притекающего потока пуль (повторное использование гильз и пуль порой практиковали и на полях сражений за нехваткой снарядов и патронов). Так что электрон это не просто огневая точка, а Долговременная Огневая Точка (ДОТ) с постоянно пополняемым комплектом, складом боеприпасов.

В общих чертах мы обосновали фундаментальную гипотезу теории Ритца и нашли, что в ней нет противоречий ни с общими физическими представлениями, ни с экспериментом, ни со здравым смыслом. Сверх того, теория во многом упорядочивает и систематизирует наши представления об электричестве, даёт им наглядное истолкование, находящееся в полном согласии с прогрессивной атомистической программой развития физики.

§ 1.6 Электрическое притяжение и ареоны

Мы могли бы попробовать объяснить явления [электродинамики] механическими воздействиями, оказываемыми этими частицами, но трудности, к которым мы придём при этом, кажутся непреодолимыми.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Итак, Ритц был первым, кто разработал простую механическую модель, объяснившую взаимодействие зарядов. И хотя он дал свою гипотезу со всеми оговорками, словно Коперник, назвав свою модель лишь удобным методом описания, даже будучи уверен в её истинности, официальная наука и учёные собратья всё же отвергли концепцию Ритца, так же как когда-то официальная церковь и учёные-богословы отвергла учение Коперника. Примечательно, что физики, первоначально отвергшие теорию Ритца, в итоге всё равно вернулись к его модели обменного взаимодействия зарядов. Современная квантовая электродинамика (КЭД), разработанная Р. Фейнманом, по сути, повторяет идею Ритца, хоть и в извращённой форме. Согласно КЭД взаимодействие зарядов тоже осуществляется посредством испускаемых ими частиц, называемых виртуальными фотонами. Каждый заряд испускает виртуальные фотоны, которые при поглощении другими зарядами передают им свой импульс, чем и создают кулоновское взаимодействие. Постоянный обмен виртуальными фотонами между зарядами и порождает обменное кулоновское взаимодействие.

Как видим, эта гипотеза полностью повторяет идею Ритца и даже само название "виртуальные фотоны" говорит о том, что идея почёрпнута у него, поскольку, не будучи вполне уверен в реальности вводимых им частиц, Ритц называл их в своих статьях "фиктивными" (синоним слова "виртуальный") [8]. То, что Фейнман заимствовал обменную модель взаимодействия у Ритца, подтверждается и тем, что Эйнштейн, работавший вместе с Фейнманом в Принстонском университете, в 1941 г. ознакомил его, а поздней и Дж. Уилера с работами Ритца по электродинамике [6, 146]. Сам Эйнштейн был хорошо знаком с БТР, поскольку учился вместе с Ритцем и даже полемизировал с ним в печати по этой теме. Вскоре после 1941 г. и стали выходить работы Фейнмана по КЭД и обменной модели взаимодействия зарядов, однако, — без ссылок на Баллистическую Теорию Ритца, где эта модель впервые предложена. Плагиат Эйнштейна и Фейнмана подтверждается ещё и тем, что КЭД строится на идее опережающих и запаздывающих потенциалов [150], которым столько внимания уделял Вальтер Ритц в своей работе [8]. Эта же обменная модель Ритца успешно применялась и для объяснения других типов взаимодействий, скажем, — ядерных, опять же без ссылок на Ритца. Идею Ритца попросту украли, ни словом не упомянув о нём и его баллистической теории, которую следовало бы принять вместе с этой моделью.

Такая несправедливость в отношении идей Ритца творилась не раз. Так, Ритц объяснил в 1908 г. с помощью баллистической теории вековое смещение перигелия Меркурия, а Эйнштейн спустя 8 лет использовал его объяснение, подогнав под свою общую теорию относительности (§ 2.3). Другой пример: Ритц объяснил на основе созданной им магнитной модели атома спектр излучения водорода и дал его общую формулу. Бор использовал его результаты для построения своей модели атома, не упомянув о том, что правильную формулу для спектров дала впервые именно классическая модель атома Ритца (§ 3.1). Ритц предсказал и существование элементарного магнитного момента у электрона [101, с. 480]. Но опять же, говоря теперь о магнетоне Бора, об этом никто не упоминает (§ 3.19). Учёные беззастенчиво присваивали себе и извращали достижения Ритца, пользуясь его ранней гибелью и тем, что он не успел создать научную школу, которая могла бы постоять за его честь. Лишь теперь эта неудобная правда стала открываться.

Впрочем, в квантовой электродинамике и её версии обменного взаимодействия есть существенный недочёт. Она легко объясняет, каким образом возникает отталкивание одноимённых зарядов, обменивающихся виртуальными фотонами, но не способна истолковать притяжение разноимённых зарядов. Во-первых, импульс фотона всегда направлен в сторону от испустившего его заряда, а, значит, и действие отталкивающее. Во-вторых, два виртуальных фотона, испущенных положительным и отрицательным зарядом, должны быть совершенно неразличимы (фотоны различаются лишь энергией), а потому пробный заряд одинаково реагировал бы и на положительный и на отрицательный заряд, что, конечно, невозможно.

В теории Ритца таких проблем не возникает. Хотя, на первый взгляд, кажется, что и там нельзя объяснить притяжение разноимённых зарядов. Ведь частицы, разлетающиеся от заряда, должны, по идее, производить лишь отталкивание. Но, в действительности, есть один нестандартный путь решения. Необычность этого пути в том, что он объясняет притяжение зарядов посредством гипотезы о минусовой массе позитрона. В самом деле, рассмотрим притяжение элементарного отрицательного заряда — электрона e^— — и элементарного положительного — позитрона e⁺ (антиэлектрона). Реоны, излучённые электроном, ударяя в позитрон, не отталкивают, а притягивают его: позитрон в корне отличается от электрона характером взаимодействия с реонами. Так же и частицы, испущенные позитроном, радикально отличаются от реонов, поскольку уже не отталкивают, а притягивают электрон. Почему же реоны, испущенные электроном, при поглощении позитроном, вместо того, чтоб отталкивать, притягивают его, заставляя позитрон двигаться навстречу электрону. Это кажется невероятным. Ведь по второму закону Ньютона ускорение

a=F/M,

где F — сила удара реонов (сообщаемый реонами в единицу времени импульс), а M — масса частицы, испытывающей удары. (При этом под ускорением a и силой F далее подразумеваем их проекции на ось, направленную от первого заряда ко второму.) Из уравнения следует, что ускорение имеет тот же знак, что и сила, а, значит, направленно туда же. В случае электрона всё так и есть. Однако позитрон — элементарный носитель положительного заряда — это античастица, представитель антимира, в котором всё наоборот. И очень вероятно, что это "наоборот" касается не только заряда, но и массы. Иначе говоря, масса M позитрона равна по величине и противоположна по знаку массе электрона. Именно поэтому позитрон, в отличие от электрона, притягивается, поскольку его ускорение a=F/M направлено в сторону обратную силе F ударов реонов: за счёт минусовой массы M позитрона сила и ускорение имеют разные знаки.

Но ведь отрицательная масса — это нонсенс! И всё же в отрицательной массе позитрона нет ничего странного. Раз позитрон — это античастица, и раз у античастиц все характеристики противоположны таковым у частиц, то позитрон должен иметь не только антизаряд, но и антимассу? Вспомним, что по определению Ньютона масса — это количество материи. Значит, если имеем дело с антиматерией (называемой ещё минус-материей), то у неё это количество отрицательное: антиматерия имеет минусовую массу. Да и предсказан был позитрон Полем Дираком именно как электрон с отрицательной энергией и массой [109], потому и ведёт себя позитрон в опытах как полная противоположность электрона. Дирак первым допустил существование антиматерии, причём эта идея казалась ему естественной ещё в школе, когда он в конкурсной задаче о числе пойманных рыбаками рыб дал ответ "минус две рыбы" [144]. Однако, потом от идеи минус-материи отказались и физики, и сам Дирак, а позитрон стали считать частицей с положительной массой. Зато в теории Ритца идея антимассы обрела смысл. Ещё одно соображение в пользу отрицательной массы позитрона состоит в том, что при аннигиляции электрона и позитрона их масса, как считают, бесследно исчезает. Но, согласно классической физике, должен выполняться закон сохранения массы. То есть общая масса электрона и позитрона равнялась нулю как после, так и до исчезновения, откуда с неизбежностью следует отрицательная масса позитрона, в точности компенсирующая положительную массу электрона.

Реально, конечно, все эти вопросы — процесс аннигиляции, отрицательная масса описываются гораздо сложнее. В частности, оказывается, что массу, как и электрический заряд, можно трактовать как процесс, что предлагалось ещё Ритцем. В таком случае, загадочная отрицательная масса получает классическое, наглядное механическое объяснение. Но для этого необходимо уже рассматривать строение электрона, природу времени, а эти вопросы далеко выходят за рамки настоящей главы и будут подробней разобраны позднее (Часть 3 и Часть 5). Сейчас же нам для удобства вполне достаточно условно считать массу позитрона отрицательной. По крайней мере, это ничему не противоречит. Конечно, модель эта грубо механистична. В дальнейшем она может быть уточнена и даже изменена. Но, как первое приближение, дающее наглядную механическую трактовку, она весьма удобна. Судя по некоторым замечаниям Ритца из его «Критических исследований по общей электродинамике», он и сам пришёл к этой механической модели, но отложил её подробное рассмотрение ввиду многочисленных проблем (см. эпиграф). Две из них, — трактовку взаимодействия разноимённых зарядов и постоянство массы электрона, мы решили.

Позитрон, будучи во всём антиподом электрона, и частицы испускает прямо противоположные реонам: он выбрасывает из себя антиреоны (или, сокращённо, — "ареоны"), имеющие ту же массу m, что у реонов, но опять же с обратным знаком. Соответственно, создаваемая их ударами сила

F=Nr²mc/4R² (§ 1.4)

будет так же отрицательна и направлена против направления их движения. Так что, под действием ударов ареонов, испущенных позитроном, электрон будет подталкиваться навстречу позитрону: величина его ускорения a=F/M будет, как у силы, — отрицательна. В то же время, при действии позитрона на позитрон ускорение a=F/M — положительно: имеет место отталкивание, поскольку и сила и масса имеют отрицательный знак. Фактически, взаимодействие зарядов и их ускорение определяются отношением масс частиц

a=F/M=(Nr²c/4R²)(m/M).

Если частицы слеплены из одного теста, представляют одноимённые заряды, то m и M для них — одного знака, а, значит, ускорение a — положительно, то есть имеет место отталкивание. Если же взаимодействуют разноимённые заряды, то и m с M у них — разного знака, ускорение a отрицательно. И, значит, заряды притягиваются (Рис. 10).

Рис. 10. Характер взаимодействия одно- и разноимённых зарядов посредством реонов R определяется ускорением a. Противоположным зарядам "+" и "-" соответствуют противоположные знаки масс частиц.

Ну и раз уж речь зашла о тесте, из которого слеплены электроны и позитроны, скажем пару слов о строении этих частиц. Поскольку электроны постоянно испускают мириады реонов, то, судя по всему, именно из реонов и составлены электроны. Соответственно, позитроны (антиэлектроны), с их минусовой массой, образованы антиреонами. Испускание этих частиц зарядами, как уже говорилось, происходит в результате распада.

Конечно, всё это выглядит несколько парадоксально: положительно заряженный позитрон, который даже по своему названию положительный, имеет отрицательную массу. Но отрицательная масса — это, как было сказано, условность. С тем же успехом можно было бы приписать отрицательную массу электрону, а позитрону — массу положительную. Важен не сам знак массы, а то, что у электрона и позитрона эти массы имеют разные знаки, поскольку для взаимодействия важно соотношение масс (m/M). Точно так же совершенно условен знак заряда: ничего бы не изменилось в природе и в физике, если бы мы приписали положительный заряд электрону, а отрицательный позитрону, сменив знаки заряда и у всех прочих частиц. Примерно такой же условный смысл приобретает и масса, но об этом будет сказано позднее (§ 3.20).

Зато сам заряд в модели Ритца обретает конкретный физический смысл, раз взаимодействие зарядов определяется потоком испускаемых ими реонов и ареонов. Заряд Q — это полный поток, расход материи (реонов или ареонов), источаемой заряженным телом в единицу времени: Q=-mN. Соответственно, частица, испускающая материю (m>0), имеет отрицательный заряд Q, скажем, электрон, выбрасывающий реоны. Если же частица испускает больше антиматерии (частиц с m<0), то её заряд положителен, как у протона или позитрона. Итак, физически заряд — это производительность источника поля, — число испускаемых им в единицу времени реонов, этих элементарных единиц материи. (Если вспомнить баллистическую аналогию с бенгальским огнём или зарядом дроби в ружье, то их заряд тоже можно определить как производительность источника, — число выбрасываемых в момент искр или дробинок, тогда два огня или двустволка содержат уже удвоенный заряд, Рис. 7.) В то же время о заряде самого реона говорить бессмысленно. Ведь он, в принципе, не может иметь заряда, поскольку не испускает реонов, не создаёт их потока. Точно так же бессмысленно говорить о температуре или давлении не газа в целом, а одного атома, ведь давление и температура характеризуются движением, ударами коллектива атомов.

Столь же наглядную трактовку получает напряжённость электрического поля E, то есть плотность, густота силовых линий этого поля: она характеризует плотность потока реонов, материи, а, значит, и степень воздействия этого потока на единичный заряд (Рис. 11). Отсюда сразу вытекает и теорема Остроградского-Гаусса о пропорциональности потока поля E через замкнутую поверхность (общего числа выходящих через неё силовых линий) заряду Q в объёме, ограниченном этой поверхностью. Раз Q — это полный поток, расход материи, источаемой зарядами в объёме (Рис. 6), тогда тот же поток ежесекундно пронизывает поверхность вокруг заряда Q, будучи эквивалентен потоку поля E через эту поверхность, то есть общему числу исходящих силовых линий. Выходит, теорема Остроградского-Гаусса — это просто закон непрерывности потока реонов. Не случайно, именно Гаусс, согласно Ритцу (§ 1.7), ближе других подошёл к созданию бесполевой электродинамики, основанной на идее эмиссии и запаздывания электрических воздействий.

Итак, теория истечения поясняет смысл силовых линий, закона Гаусса, отрицательного заряда электрона и положительного заряда позитрона. А как же быть с положительным зарядом протона: откуда он берётся и как объяснить взаимодействие протона с электроном? По всей видимости, заряд протона обусловлен присутствующим в нём позитроном. И точно, протон может распадаться на этот самый позитрон и не имеющий заряда нейтрон. Не случайно, многие авторитетные физики-ядерщики, в том числе Ф. Содди, считали протон составной частицей, образованной из нейтрона и позитрона [139]. Надо думать, что и у других элементарных частиц заряженность связана только с присутствием в них электронов и позитронов: лишь они способны испускать и поглощать реоны и антиреоны. Именно электроны и позитроны, входящие в другие частицы, придают этим частицам электрический заряд. Только так можно объяснить существование стандартного элементарного заряда — это заряд электрона и такой же, но противоположный по знаку заряд позитрона. Ведь позитрон — это зеркальная копия электрона, — электрон-наоборот, имеющий те же размеры и массу. Сами по себе частицы разных масс и свойств не могли бы обладать всегда одним и тем же элементарным зарядом. Поэтому в их составе неизбежно должны присутствовать элементарные единицы заряда — электроны и позитроны, которые именно так изначально и вводили — как атомы электричества. Лишь позднее самостоятельным зарядом стали наделять и другие частицы. То, что электрический заряд протона связан с присутствием в нём позитрона, решает ещё и важную проблему физики элементарных частиц. Прежде было непонятно, почему частиц, скажем электронов, гораздо больше, чем античастиц, — позитронов. Но, если в каждый протон входит по лишнему позитрону, то электронов и позитронов в атомах будет поровну: электроны атомной оболочки в точности компенсируются позитронами ядра.

В целом видим, что какими бы великими ни казались поначалу сложности механической модели взаимодействия зарядов, отмеченные ещё Ритцем, их можно решить. Во времена Ритца эти трудности казались неустранимыми, поскольку не было ещё известно о распадах элементарных частиц, об античастицах и антиматерии, имевшей по исходной гипотезе Дирака минусовую массу. И, всё же, Ритц осмелился выступить со своей революционной моделью обменного взаимодействия зарядов, посредством испускаемых ими частиц.

§ 1.7 Природа магнетизма

Пуанкаре показал, что, придав лучистой энергии импульс, всё можно поставить на свои места. Очевидно, что такое предположение вполне естественно, если эта энергия испускается [в виде частиц], а не распространяется [в среде]… Исходя из этих принципов, получится вывести электродинамические силы, зависящие от скорости и ускорения, руководствуясь лишь кинематическими соображениями. Именно эту проблему, не решённую теорией Максвелла, Гаусс поставил в своём известном послании к В. Веберу.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Что собой представляют электрические и магнитные воздействия? Современная физика, к несчастью, не может ответить на этот вопрос, оправдывая свою беспомощность ньютоновской отговоркой: «Довольно и того, что эти силы существуют и действуют согласно изложенным законам» (в электродинамике этими законами служат уравнения Максвелла). И только баллистическая теория Ритца, как было показано выше, впервые в истории науки наглядно объяснила, как же взаимодействуют заряды. Ритц не просто описал электрическое взаимодействие, а нашёл его глубинные причины, начала: вскрыл механизм взаимодействия. Но как же он объяснил взаимодействие магнитное? Чтобы понять это, снова рассмотрим взаимодействие двух элементарных зарядов.

Напомним, как по Ритцу протекает взаимодействие двух электронов. Первый электрон излучает, выстреливает по всем направлениям со скоростью света c особые микрочастицы — реоны. Спустя время часть их долетает до второго электрона и поглощается им, причём каждый реон передаёт электрону элементарную порцию (квант) воздействия — стандартный импульс p. Полная сила отталкивания электронов

F = np,

где n — частота попаданий реонов в электрон, а p — импульс, передаваемый каждым реоном. Если скорость реонов — V, а их масса — m, то

p = mV.

Частота попаданий в площадку S, перпендикулярную потоку частиц, находится как

n = kVS,

где k — концентрация частиц в потоке, а V — скорость их потока. Отсюда

F = np = kV²Sm.

Для электрона в потоке реонов (от неподвижного электрона) скорость частиц V=c, а S — площадь поперечного сечения электрона, откуда

F = np = kcSp = kc²Sm.

С удалением от электрона концентрация k выстреленных им реонов убывает пропорционально квадрату расстояния (Рис. 11). Отсюда, как выяснили выше, и следует закон Кулона: сила F отталкивания электронов спадает, пропорциональна квадрату расстояния между ними (§ 1.4).

Рис. 11. Один электрон действует на другой через посредство выстреливаемых им реонов R, воздействие которых спадает вместе с их концентрацией k пропорционально квадрату расстояния.

Так теория Ритца объясняет силу электростатического взаимодействия зарядов. Ну а магнитные силы возникают, как известно, от движения электрических зарядов. Физики говорят, что в зависимости от движения зарядов их электрическое поле преобразуется в магнитное и наоборот (поэтому говорят об электромагнитном поле, считая электричество и магнетизм лишь различными его проявлениями). Но как происходит этот переход, почему его вызывает движение зарядов, и что вообще такое магнетизм, современная физика объяснить не может. Теория же Ритца даёт на это простой и ясный ответ.

Выше было показано, что два неподвижных заряда взаимодействуют с силой F= kc²Sm. Теория Ритца предсказывает изменение этой силы при сближении зарядов. Если один заряд движется, закон Кулона оказывается не вполне точен, что связано с конечной скоростью света, реонов, переносящих электрическое воздействие. В самом деле, пусть электрон, испускающий реоны, покоится, а другой движется ему навстречу со скоростью v. В таком случае скорость потока V, с которой реоны ударяются об электрон, согласно классической механике, будет равна уже не c, но V=c?=c+v. Соответственно вырастет и импульс, передаваемый реонами электрону и частота их ударов, а, в конечном счёте, и сила отталкивания одного электрона другим. Из-за увеличения скорости V встречного потока реонов от c до c?=c+v получим F= k(c+v)²Sm. Сила вырастет по сравнению с той, что испытывали бы покоящиеся заряды на том же удалении. Напротив, расхождение зарядов уменьшит эту силу. Именно это небольшое изменение силы электростатического взаимодействия и воспринимается нами как магнитное воздействие. Причину этих изменений поясняет баллистическая модель: броневик, расстреливающий неподвижную мишень, увеличивает свою огневую мощь, когда быстро едет навстречу цели (Рис. 12). Ведь при движении к мишени растёт частота ударов и скорость пуль, а значит и сила ударов по мишени: пули барабанят по мишени чаще и сильнее. Ещё заметней будет эффект для пулемёта, установленного на самолёте, скорость которого уже сравнима со скоростью пуль.

Рис. 12. Подобно огневой силе движущегося броневика, повышена сила F взаимодействия сближающихся со скоростью v зарядов за счёт выросшей скорости c'=c+v и частоты ударов реонов R.

Далее рассмотрим заряженную нить и возле неё в т. O заряд q. Сила отталкивания заряда от нити

F= q?/2??₀r,

где ? — линейная плотность заряда нити, r — расстояние от заряда до нити, а ?₀ — электрическая постоянная. Сила же взаимодействия заряда с малым участком нити M длиной dl, имеющим заряд ?dl, даётся законом Кулона

F = q?dl/4??₀OM².

Перпендикулярная нити составляющая этой силы выразится через углы ? и d? как

F_у= q?cos(?)d?/4??₀r (Рис. 13).

Найдём, как изменится сила при движении заряда параллельно нити со скоростью v. По отношению к движущемуся заряду встречные реоны будут иметь скорость c? отличную от c за счёт векторного вычитания из c скорости v заряда. И направлена скорость c? реонов будет уже не вдоль MO, а вдоль M?O (ту же природу имеет звёздная аберрация — отклонение световых лучей, вызванное движением Земли, § 1.9). Из треугольника скоростей OMM?:

c?= [c²+v²–2cvsin(?)]^1/2

или, разлагая в ряд и считая v/c малым, получим

c?? с[1–sin(?)v/c+(v/c)²cos²(?)/2].

Соответственно меняется и сила:

F?=F(c?/c)².

Но, поскольку сила меняет и направление (F? действует вдоль c?), то интересующая нас составляющая F_у изменится в несколько меньшей степени:

F_у?= F_у(c?/c) = [1–sin(?)v/c+ (v/c)²cos²(?)/2]cos(?)d?q?/4??₀r.

Остаётся найти суммарную силу воздействия на заряд со стороны всех элементов нити, проинтегрировав F_у? в пределах ? от — ?/2 до +?/2. В итоге, полная сила

Fу?= (1+v²/3c²)q?/2??₀r= q?/2??₀r+v²q?/6??₀rc².

Первое слагаемое — это сила взаимодействия нити с покоящимся зарядом, а второе — это прибавка к ней, возникшая за счёт движения. Итак, движение заряда со скоростью v вдоль нити вызывает рост силы отталкивания (или притяжения) на величину v²q?/6??₀rc².

Рис. 13. Проекция F'_y силы отталкивания заряда элементом длины dl бесконечной заряженной нити меняется при движении заряда пропорционально скорости c' реонов относительно него.

Этот результат имеет весьма важные последствия. Рассмотрим два параллельных проводника с сонаправленными токами. Поскольку ток в металле создаётся движением электронов, заменим каждый проводник движущейся отрицательно заряженной нитью (Рис. 14). У первой нити линейная плотность заряда — ?₁ и скорость v₁ (в проекции на ось x), а у второй, соответственно, — ?₂ и v₂. В целом каждый проводник нейтрален, поэтому добавим неподвижные положительно заряженные нити +?₁ и +?₂ (они соответствуют положительным и неподвижным ионам металла).

Рис. 14.Представление проводников с током (а) комбинациями из пар заряженных нитей (б) позволяет выразить амперову силу их притяжения как сумму сил электрического взаимодействия нитей.

Найдём, с какой электрической силой F_эл первый проводник (нити +?₁ и —?₁) действует на малый элемент длины l второго проводника (нити +?₂ и —?₂). Искомая сила F_эл складывается из четырёх сил:

1) F₁ — воздействие неподвижной нити +?₁ на неподвижный заряд +?₂l;

2) F₂ — воздействие неподвижной нити +?₁ на движущийся заряд —?₂l;

3) F₃ — воздействие движущейся нити —?₁ на неподвижный заряд +?₂l;

4) F₄ — воздействие движущейся нити —?1 на движущийся заряд —?2l.

Скорость заряда q= ?₂l относительно соответствующей нити равна для случая

1) нулю, и потому сила отталкивания F₁= ?₁?₂l/2??₀r (по формуле F_у?);

2) v₂, и сила притяжения F₂= ?₁?₂l/2??₀r+ v₂²?₁?₂l/6??₀rc²;

3) v₁, и сила притяжения F₃= ?₁?₂l/2??₀r+ v₁²?₁?₂l/6??₀rc²;

4) (v₁ — v₂), и сила отталкивания F₄= ?₁?₂l/2??₀r+ (v₁— v₂)²?₁?₂l/6??₀rc².

Рис. 15. Вызванное движением зарядов изменение электростатической силы ведёт к появлению магнитной силы их взаимодействия.

Результирующая сила притяжения

F_эл= F₂+F₃—F₁—F₄= v₁v₂?₁?₂l/3??₀rc².

Таким образом, если в отсутствие токов F_эл=0, то при движении зарядов в проводниках нарушает баланс сил взаимодействия, силы перестают компенсировать друг друга. В результате проводники с током притягиваются с силой F_эл, или же отталкиваются, если токи направлены в разные стороны (v₁v₂ отрицательно). Величина v₁?₁ есть ни что иное, как сила тока I₁ в первом проводнике, а v₂?₂ — сила тока I₂ во втором. Учитывая это и применяя известное соотношение 1/c²= ?₀?₀, получим

F_эл= ?₀I₁I₂l/2?r.

Но ведь похоже описывает взаимодействие параллельных токов и закон Ампера

F_А= ?₀I₁I₂l/2?r,

дающий, правда, величину силы в полтора раза большую (Рис. 15). То есть, магнитная сила имеет электрическую природу: проводники с током притягиваются, либо отталкиваются электрической силой равной силе Ампера с точностью до коэффициента 1,5. Эта разница коэффициентов вызвана тем, что в опыте измеряют воздействие не элементов тока, а замкнутых проводников, и более точный расчёт, возможно, устранит эту небольшую разницу. К тому же, до сих пор точно не измерено отношение электрических и магнитных единиц, равное произведению скорости света на корень коэффициента в формуле Ампера [60]. Отметим, что сам Максвелл, измерив это отношение, получил, что оно не равно c = 3·10⁸ м/с, а, вопреки его теории, составляет в среднем 2,45·10⁸ м/с [152]. Это говорит в пользу коэффициента 1,5 = (3·108/2,45·108)².

Поскольку в опыте сложно изучать элементы тока, лучше проверять теорию, исследуя движение отдельных зарядов. Так, опыт показал, что в магнитном поле B заряд q, летящий со скоростью V перпендикулярной B, описывает окружности. Значит, на частицу действует постоянная сила Лоренца F_л=qVB, направленная к центру окружности. Проверим, так ли это в модели Ритца. Для этого снова разобьём прямой проводник с током I, создающим поле B, на положительно заряженную нить и движущуюся со скоростью v отрицательную. Тогда действие F_эл тока на летящий со скоростью V вдоль провода заряд сложится из двух сил (Рис. 16):

1) F₁ — воздействие неподвижной нити +? на подвижный заряд q;

2) F₂ — воздействие подвижной нити —? на летящий заряд q.

Рис. 16. Появление силы Лоренца в виде вызванной движением зарядов разности сил притяжения и отталкивания нитей.

Скорость заряда q относительно соответствующей нити равна для случая

1) V, и потому сила отталкивания

F₁= q?/2??₀r+q?V²/6??₀rc²;

2) V+v, и сила притяжения

F₂= q?/2??₀r+q?(V+v)²/6??₀rc².

Отсюда сила притяжения

F_эл= F₂—F₁= q?(2Vv+v²)/6??₀rc².

Или, если учесть, что скорость летящего заряда V много больше скорости v дрейфа электронов, получим

F_эл=qVv?/3??₀rc².

Итак, за счёт движения зарядов, силы F₁ и F₂ перестают уравновешивать друг друга, и проводник действует на заряд с силой, зависящей от тока I=v?. В итоге

F_эл=qVI/3??₀rc²,

или с учётом 1/c²=?₀?₀ и известного выражения для поля тока B=?₀I/2?r найдём

F_эл=qVB/1,5.

Это с точностью до множителя 1,5 даёт силу Лоренца F_л=qVB. То есть и сила Лоренца имеет чисто электрическую природу. Ту же силу легко получить из БТР и для заряда, летящего перпендикулярно проводнику. Раз сила Лоренца не зависит от направления движения заряда, то и по теории Ритца заряд должен описывать в магнитном поле B окружности, как того требует опыт.

Итак, надобность в магнитном поле отпадает, ибо то, что принято считать магнитной силой, всего лишь не скомпенсированная добавка силы электрической, созданная движением зарядов. В свою очередь, эта добавка — естественное следствие баллистической модели взаимодействия зарядов и механического сложения скорости распространения света и электрического воздействия (по сути скорости реонов) со скоростью источника. Другими словами, как это утверждали ещё Ампер и Ритц, магнитных сил и полей, вообще говоря, не существует. За их проявления мы ошибочно принимаем результат вызванного движением зарядов изменения электрических сил. Именно поэтому не удалось и никогда не удастся найти магнитные «заряды», — предсказанные Дираком монополи, существование которых казалось естественным следствием равноправия, обратимости полей и симметрии уравнений Максвелла. Выходит, что, вопреки Максвеллу, свет вполне может распространяться и без помощи магнитного поля. Наоборот, именно конечная скорость света, реонов и порождает магнитные эффекты.

Таким образом, баллистическая модель и теория Ритца не только согласуются со всеми электрическими и магнитными эффектами, но и позволяют в рамках классической картины мира понять их природу. Сама идея влияния движения заряда на величину электрической силы и объяснение через это магнитных эффектов возникла уже очень давно. Задолго до Ритца (как он сам же замечает [8]) её высказал Гаусс и развил Вебер, ещё в середине XIX века построивший на её основе электродинамику, рассматривающую магнитные и индукционные силы как следствие изменения (при движении и ускорении зарядов) сил электрических [72, 106]. Причём электродинамика Ампера и Вебера долгое время принималась учёными и противопоставлялась теории Максвелла.

Но концепция Вебера была отвергнута, причём, по иронии судьбы, — тем самым фактом, из которого должна бы была проистекать. Дело в том, что Вебер был сторонником теории дальнодействия, то есть мгновенного распространения воздействий, без помощи какого-либо промежуточного агента. А формулы свои, описывающие влияние движения на величину электрической силы, он не вывел, а эмпирически подобрал, основываясь на опытах [72, 106]. А между тем, как было показано, и как утверждал Гаусс (учитель Вебера), их можно вывести строго, придерживаясь прямо противоположного принципа, — считая, что воздействие передаётся не мгновенно, а с задержкой, через некий промежуточный агент (реоны). Предположение же о мгновенной передаче воздействия с бесконечной скоростью реонов (c = ?), как легко проверить, привело бы, напротив, к постоянной, не зависящей от движения зарядов величине силы. Так Ритц обосновал подход Вебера и Гаусса и тем самым завершил процесс сведения магнитных эффектов к электрическим, начатый ещё Ампером. Именно Ампер впервые понял, что магнетизм — это фикция, и магнит представляет собой лишь набор элементарных молекулярных круговых токов, то есть, в конечном счёте, — движение зарядов. Таким образом, правильнее говорить не о связи электрических и магнитных эффектов, а о том, что вторые — это лишь частное проявление первых. Интересно, что гипотезу Ампера об электрической природе магнитных сил, как следствия взаимодействия элементарных токов тел, выдвигали ещё Демокрит с Лукрецием, объяснявшие магнитное воздействие ударами микрочастиц (реонов § 4.19), источаемых магнитами и электроном (янтарём).

В том, что магнитное поле — это фикция, легко убедиться, рассмотрев два пучка электронов, летящих параллельно с одинаковой скоростью. По Максвеллу это движение зарядов создаст магнитное поле, отчего между пучками, кроме кулоновской силы отталкивания, возникнет ещё сила магнитного притяжения, как между двумя токами. Но если перейти в подвижную систему отсчёта, связанную с летящими электронами, магнитная сила исчезнет, хотя сила взаимодействия пучков по классическому принципу относительности должна остаться прежней. Свести концы с концами в теории Максвелла удаётся лишь посредством теории относительности, по которой исчезновение магнитного притяжения в точности компенсируется релятивистским снижением кулоновского отталкивания пучков [96]. Совсем как в опыте Майкельсона, где пытались объяснить отсутствие перемен при изменении скорости тем, что оно в точности компенсируется сокращением плеч интерферометра, пока не поняли, что справедлив принцип относительности (§ 1.9). Но, раз справедлив этот открытый Галилеем принцип, не проще ли считать, что и электрическая сила взаимодействия пучков не зависит от того, в какой системе она измерена, тогда как магнитная сила вообще не возникает? И действительно, электрическая сила по Ритцу, как видели, зависит не от абсолютной скорости зарядов в некой системе отсчёта, а лишь от их взаимной скорости по отношению друг к другу. Именно эта зависимость, доказывающая, что заряд сообщает свою скорость воздействиям, и воспринимается нами в форме магнитных эффектов.

Идея чисто электрической природы магнитных сил всегда лежала на поверхности, отчего многократно переоткрывалась и в наше время. Ведь любой знает, что магнитные силы порождаются движением зарядов, откуда один шаг до мысли, что изменение кулоновского взаимодействия зарядов от их движения и создаёт магнитные эффекты за счёт конечной световой скорости электрических воздействий и запаздывающих потенциалов. Не случайно, с этой идеей, высказанной ещё Гауссом, Вебером и развитой Ритцем, независимо выступали многие учёные, в том числе Н.К. Носков, В.М. Петров [96]. Кстати, В. Петров, рассматривая взаимодействие проводников, ещё в 2004 г. выдвинул ряд интересных идей, в том числе о неравномерном распределении движущихся электронов по металлу, что позволяет решить ряд затруднений теории Ритца, скажем при объяснении явлений индукции, самовоздействия тока электронов, а также формы закона Ампера и значения коэффициента в нём.

Следует заметить, что теории Вебера и Ритца приводят к закону взаимодействия токов, отличному от общепринятого. Так, считается, что магнитные силы всегда перпендикулярны элементам тока (Рис. 17). Но это нарушает принцип действия и противодействия, особенно если один ток идёт вдоль, а другой поперёк соединяющей их линии MN; здесь одна из сил — вообще нулевая. В теории же Вебера силы магнитного взаимодействия всегда равны и противоположно направлены. Да и сам Ампер, открывший взаимодействие токов, утверждал, что магнитные силы действуют вдоль линии, соединяющей элементы. Конечно, и в теории Ритца сила действия порой не равна силе противодействия и они направлены не строго вдоль линии, соединяющей элементы или заряды (§ 1.17, § 3.17). Но это вызвано конечной скоростью воздействий и, в отличие от закона Био-Савара, не противоречит закону сохранения импульса, если учесть импульс, несомый реонами, летящими в пространстве меж элементами тока. Поэтому экспериментально найденный Ампером и подтверждённый Вебером закон взаимодействия токов [106], равно как закон, вытекающий из теории Ритца, не совпадает с общепринятым закона Био-Савара-Лапласа, следующим из теории Максвелла.

Рис. 17. Нарушение 3-го закона Ньютона общепринятым законом взаимодействия параллельных (а) и перпендикулярных (б) токов: силы направлены под углом к линии связи MN, а в случае б в точке M сила вообще отсутствует.

Ошибочность общепринятого закона до сих пор не выявлена экспериментально потому, что специально такой задачи никто не ставил, хотя время от времени в печати и мелькали сообщения об отклонениях от закона Био-Савара и открытии магнитных сил, направленных, согласно Амперу, вдоль элементов тока (см. статьи В. Околотина об опытах Грано и других). А ведь несовпадение законов Ампера-Вебера и Био-Савара уже давно побуждало к их сравнительной проверке на опыте. Конечно, эксперименты Ампера и Вебера трудоёмки, зато оборудование для них нужно самое простое. Впрочем, проблема состоит ещё и в том, что в опыте удаётся наблюдать лишь взаимодействие замкнутых токов, тогда как взаимодействие элементов тока исследовать затруднительно. Точное установление в эксперименте действительного закона сил со стороны элементов тока явилось бы самым простым и действенным доказательством Баллистической Теории Ритца. И самое интересное, что в тех редких опытах, где такие взаимодействия незамкнутых токов изучались, реально открыты отклонения от закона Био-Савара и теории Максвелла (В. Околотин, "Техника-молодёжи" № 12, 1973). Другой способ проверки электродинамики Ритца — это изучение движения в магнитном поле медленных зарядов, скорость которых сопоставима со скоростью дрейфа электронов. Тогда добавкой v₂в сравнении с 2Vv уже нельзя пренебречь, и возникнет заметное отклонение от закона F_л=qVB для силы Лоренца, которое можно будет зафиксировать. Более того, получается, что эта сила будет действовать даже на неподвижный заряд. Соответственно, при пропускании тока через проводник можно было бы наблюдать, как находящиеся рядом с ним металлические предметы слабо поляризуются. Однако такого рода экспериментов пока никто не ставил.

§ 1.8 Электромагнитная индукция и полнота электродинамики Ритца

Интересно отметить, что по нашей теории в покоящихся телах явления индукции в замкнутой цепи возникают только вследствие конечной скорости распространения. Действительно, если обратиться к разложениям параграфа 3, то увидим, что, поскольку члены второго порядка затронуты слабо, то только эта конечная скорость вводит ускорения, и именно ускорения определяют явления индукции.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Итак, хотя в настоящее время общепринят максвеллов вариант электродинамики, задолго до неё была принята электродинамика Ампера, развитая Вебером с Гауссом. Настолько проста и естественна была их теория, что почти весь XIX в. все признавали только её, отвергая появившуюся поздней туманную теорию Максвелла. Лишь открытие Герцем в 1888 г. электромагнитных волн привело к признанию максвелловой электродинамики и забвению исконной теории Ампера. Но уже в 1908 г. Вальтер Ритц показал, что в рамках подхода Ампера-Вебера удаётся легко описать все электродинамические эффекты, включая предсказанные Максвеллом электромагнитные волны, а также естественно объяснить ряд явлений, которые теория Максвелла либо вовсе не смогла предсказать, либо просто постулировала. Ритц вскрыл глубинные механизмы электрических, магнитных, гравитационных воздействий, объяснив и релятивистские эффекты — без теории относительности.

Ампер, метко прозванный "Ньютоном электричества", строил электродинамику, избегая гипотез и опираясь лишь на опыт. Так он открыл взаимодействие токов и свёл к нему магнетизм, показав, что магниты — это наборы круговых молекулярных токов. Как в законе тяготения Ньютона, Ампер сводил электрические эффекты к силам взаимодействия элементарных частиц и токов — центральным силам, направленным вдоль линии соединения частиц. Сходство законов взаимодействия зарядов, токов и масс Ампер объяснял единством электрических, магнитных и гравитационных сил. Не в пример простой и естественной электродинамике Ампера, Максвелл оперировал абстрактными, искусственно введёнными понятиями, вроде эфира, электромагнитного поля, вектор-потенциала, нецентральных, вихревых сил.

А электродинамика Ампера имела только тот порок, что и теория Ньютона, — это была теория дальнодействия: взаимодействие двух точек определялось лишь их взаимным положением, независимо от того, что лежало меж ними, и так, словно воздействие передавалось мгновенно, без всякого посредника [60]. Две разнесённых точки сразу испытывали силы отталкивания или притяжения, непосредственно и мгновенно действующие на любом расстоянии по закону Кулона, Ампера или Ньютона. Ритц продолжил программу Ампера-Вебера, и как раз ритцева механическая модель избавила теорию дальнодействия от главного порока — путём учёта материального посредника-носителя, — реонов, транспортирующих воздействия от заряда к заряду с запозданием от конечной скорости реонов. При движении зарядов именно задержка воздействия ведёт к его изменениям, имеющим вид магнитных и индукционных сил. Сравнив заряд с пулемётом, стреляющим реонами и придающим им, как пулям из едущего броневика, добавочную скорость, Ритц объяснил роковой для теории Максвелла опыт Майкельсона, а также вскрыл природу магнитных и релятивистских эффектов.

Однако Фарадей решил совсем иным путём обойти основную трудность теории дальнодействия. Наблюдая железные опилки, выстроенные вдоль силовых линий магнита и провода с током, он решил, что есть некая вездесущая среда-поле, передающая воздействие от одних тел другим, — так появилась полевая концепция близкодействия. Согласно Фарадею и открывшему магнитное действие тока Эрстеду, воздействие создают не сами заряды и токи, а вызванные ими возмущения этой среды-поля (эфира), отчего притяжение двух токов напоминает взаимодействие двух воронок-вихрей на воде. Обоснование такому нецентральному, вихревому характеру взаимодействия токов Эрстед и Фарадей усмотрели в расположении магнитной стрелки возле провода с током. Она всегда направлена не к проводу, а перпендикулярно ему, отчего железные опилки выстраиваются вокруг провода в замкнутые кольца, которые и навели Эрстеда с Фарадеем на мысль о вихрях некой среды возле токов. Максвелл математически развил эту теорию, опираясь на гипотезу среды-поля (эфира), хотя уже тогда все считали полевую концепцию Эрстеда-Фарадея наивной, а их спекуляции о реальности силовых линий и вихрей — детским лепетом.

Да и с высоты современного уровня науки видно, что Эрстед, Фарадей и Максвелл ошибались. Силовые линии и поле, подобно полю скоростей, давлений, — это не физические, а математические объекты. Однако учёные верят в физическое поле-эфир, как они ещё долго цеплялись за теплород после открытия механической природы теплоты. Опыт Майкельсона доказал ложность эфира и основанной на нём электродинамики Максвелла [152]. Укладка же опилок вдоль силовых линий говорит не о наличии среды-поля, а об ориентации каждой крупицы опилок центральными силами Ампера. Как показал Ампер, любая магнитная крупица или стрелка — это, по сути, виток с током, образованный совокупностью молекулярных токов и перпендикулярный магнитной стрелке. Так что стрелку ориентируют не вихревые силы, "кругами вьющиеся" возле тока, а центральные силы Ампера, направленные к проводу: участок витка, где ток сонаправлен с током в проводе, притягивается им, а участок, где направление тока противоположно, — отталкивается. Поэтому виток располагается в одной плоскости с проводом (Рис. 18), а магнитный момент витка (ось магнитной стрелки или железной крупицы) перпендикулярна этой плоскости и проводу.

Пороком максвелловой теории было и то, что она давала равные права электрическому и магнитному полям, способным взаимообращаться, порождать друг друга [60]. Ампер же считал магнитные воздействия вторичными, сводя магнитные эффекты к взаимодействию подвижных зарядов (токов). Реально лишь электрическое взаимодействие F₀= e²/4??₀R² зарядов e, а магнитное — его частное проявление. Вебер развил эту мысль, дав уточнённое выражение F = F₀[1–V²/c²+2Rа/c²] для элементарной силы взаимодействия зарядов, учитывающее, кроме их дистанции R, относительные лучевые скорости V и ускорения a [106]. Слагаемые, содержащие V и a, давали магнитные и индукционные силы в качестве малых добавок электрической силы от движения зарядов. Так возник термин "электродинамика", где, в противовес электростатике (F=F₀), изучалось взаимодействие подвижных зарядов. А концепцию Максвелла правильней называть "теорией электромагнетизма" ввиду отведения электричеству и магнетизму равных ролей без объяснения причин перехода одного в другое.

Рис. 18. Движение проволочной рамки ведёт к уменьшению потока Ф поля B через рамку и создаёт в ней силы Лоренца, наводящие ЭДС индукции с током I_инд в контуре.

Впрочем, и формула Вебера была эмпирической. Строго её обосновал Вальтер Ритц, получив формулу, как прямое следствие открытого им механизма взаимодействия элементарных зарядов (электронов) — посредством обмена стандартными микрочастицами (реонами). Именно так он вывел из своей модели силы магнитного взаимодействия (§ 1.7). В своём главном труде [8] Ритц объяснил не только все магнитные эффекты, но и явление электромагнитной индукции, открытое Фарадеем. Суть его в том, что изменение магнитного потока Ф вектора B через замкнутый контур (скажем, проволочное кольцо) наводит в этом контуре ЭДС индукции, создающей ток индукции и, по правилу Ленца, мешающей изменению потока [60].

Рассмотрим прямоугольную проволочную рамку и лежащий в её плоскости проводник с током (Рис. 18). По закону Фарадея, удаление рамки от провода со скоростью V наведёт в рамке ЭДС индукции U =-dФ/dt. Но и эта индукционная сила, по своей природе, — чисто электрическая, ибо, подобно магнитной силе, вызвана малым изменением электровзаимодействия зарядов от их движения. Как легко вычислить, ЭДС U =-dФ/dt создаётся разницей сил Лоренца F_л1—F_л2, действующих на заряды в ближнем и дальнем участке рамки, поскольку поле B₂ меньше, чем в ближнем B₁ [45]. В силу классического принципа относительности, то же получим и в случае, если рамка неподвижна, а удаляется проводник с током. Сложнее случай, когда провод и рамка неподвижны, но меняется ток в проводнике и создаваемое им магнитное поле B и его поток Ф через рамку (Рис. 19). В этом случае, из-за эффекта Ритца и запаздывания электрических воздействий разные участки рамки воспримут воздействие движущихся с ускорением a зарядов проводника с разным запозданием и интенсивностью. Это снова породит электрическую силу индукции U=-dФ/dt и ток в рамке.

Рис. 19. Замедление зарядов в проводнике (ускорение a направлено против скорости) снижает величину тока I и вызванный им поток индукции Ф через рамку, а также создаёт разность сил, наводящих ЭДС и ток индукции в контуре.

Итак, магнитные, индукционные и прочие электродинамические эффекты, включая релятивистские, возникают в БТР как малые добавки к силе электрического воздействия от равномерного или ускоренного движения зарядов. Эти добавки возникают при учёте высших порядков при разложении электрической силы в ряд по степеням V/c и Rа/c². Влиянию этих малых, но весьма существенных поправок Ритц придавал основное значение в своей электродинамике, показав, что эти добавки вызваны запаздыванием воздействий, конечной скоростью их распространения (см. эпиграф § 1.8), отчего меняется частота f прихода реонов к заряду, а значит сила воздействия на него. То есть, электродинамические эффекты — это прямое следствие квадратичного эффекта Доплера и Ритца — изменения частоты f = f₀[1–V²/c²+Rа/c²] от движения источника (см. § 1.20 и § 1.10). Потому похожее выражение получается и для силы взаимодействия зарядов F=F₀[1–V²/c²+2Rа/c²]. Это, как и все электродинамические эффекты, — прямое следствие открытых Ритцем пространственно-временных соотношений и конечной скорости c реонов, то есть запаздывания электрических сигналов. Именно единая кинетическая природа эффектов Доплера и Ритца позволяет понять, почему изменение потока Ф через контур как от скорости (Рис. 18), так и от ускорения зарядов (Рис. 19), порождает одинаковую ЭДС индукции, а также найти исключения из этого эмпирического правила Фарадея.

Электродинамику Максвелла предпочли исконной веберовской ещё и потому, что он рассматривал электромагнитные явления в средах, Вебер же говорил лишь о взаимодействии в пустоте. Вдобавок электродинамику сред проще изучать в рамках полевого, эфирного подхода, на языке физики сплошных сред, к которым относили эфир. Но, как показал Лоренц в своей электронной теории, все выводы электродинамики Максвелла для диэлектриков, металлов, преломляющих сред, получаются и в прежнем описании элементарных взаимодействий зарядов в вакууме. Надо лишь представить среду совокупностью зарядов (электронов и ионов), смещаемых и колеблемых под действием внешних источников, тем самым порождая вторичные воздействия и волны, которые налагаются на исходные и потому преобразуют их. Так что и здесь концепция Ритца — логичней максвелловой, вводящей для каждой среды свои свойства эфира. Впрочем, учёные во главе с Лоренцем пытались встроить электронную теорию, отрицающую особую роль среды, — в максвеллову, хотя куда естественней она вписывалась в электродинамику Вебера.

Объясняет Ритц и электромагнитные волны, давшие признание электродинамике Максвелла (§ 1.11). Как показал Ритц, электромагнитные волны получались и в электродинамике Вебера, причём много проще. Если Максвеллу требовались нескончаемые превращения электрического и магнитного поля для распространения волн, то в электродинамике Ритца световые колебания возникали как естественное следствие передачи переменных электрических воздействий с конечной скоростью потока частиц, равной скорости света c. Опыты Герца доказали реальность электромагнитных волн, электрическую природу света, но ничуть не подтвердили физической реальности поля или эфира и основанной на них теории Максвелла. Таким образом, электродинамика Ритца описывает те же самые эффекты, что и электродинамика Максвелла, в большинстве случаев естественно приводя к тем же результатам. И лишь в тонких и ещё неисследованных эффектах можно найти расхождение между этими электродинамическими теориями, что позволит однажды строго, на основании опытов, сделать выбор в пользу одной из теорий. Но уже сейчас в пользу БТР говорит то, что в электродинамике Ритца все явления трактуются чисто механически, наглядно. Существование магнитных и индукционных эффектов в БТР само собой вытекает из модели взаимодействия зарядов и не нуждается, в отличие от максвелловой теории, в принятии искусственных дополнительных гипотез об абстрактных электрических и магнитных полях.

Физики, однако, боготворят Максвелла и его уравнения. Восхищение уравнениями Максвелла доходит до того, что их обожествляют, словно в них заключена вся мудрость природы, и всё из них следует. А между тем эти уравнения построены чисто формально, как произвольные обобщения эмпирически открытых законов. Так, первое уравнение Максвелла rotH=?D/?t+j и четвёртое уравнение divB=0 — это всего лишь обобщения известных законов Био-Савара-Лапласа и Ампера, позволяющих найти величину магнитного поля проводника с током. Второе уравнение Максвелла rotE=-?B/?t — это просто обобщённый закон электромагнитной индукции Фарадея [88]. Наконец, третье уравнение divD=? — это, опять же, не более чем обобщение закона Кулона, задающего электрическое поле D заряда, и теоремы Остроградского-Гаусса. Иногда утверждают, что Максвелл, кроме обобщения этих известных законов, сделал важное и даже гениальное добавление — открыл ток смещения (?D/?t — плотность этого тока), который, как следует из первого уравнения, создаёт магнитное поле H, подобно току проводимости (j — его плотность).

А на деле всё это следовало из тех же законов Био-Савара и Ампера. Рассмотрим первое уравнение в интегральной форме ?_LHdl=d/dt?SDds+I. Оно читается так: "циркуляция вектора H по замкнутому контуру L равна изменению по времени потока вектора D через поверхность S, ограниченную контуром L, плюс ток проводимости I через эту поверхность". Возьмём контур L в виде кольца, а на оси кольца, перпендикулярной его плоскости S, разместим элемент тока, не пересекающий эту плоскость, то есть, в уравнении I=0. Но согласно закону Био-Савара на кольце L всё равно индуцируется магнитное поле H, направленное вдоль линии контура L, то есть имеющее отличную от нуля циркуляцию. Потому Максвелл был вынужден добавить в правую часть уравнения ток смещения d/dt?SDds, дабы учесть предсказанное законом Био-Савара и Ампера влияние элементов тока, не пересекающих площадку S. Ток — это движение зарядов, которое ведёт к изменению созданного зарядами потока поля D через поверхность S: если элемент тока направлен к кольцу, то заряды приближаются и созданный ими поток D нарастает, отчего и создаётся магнитное поле на контуре L. То есть максвеллов ток смещения — это не более чем удобный эквивалент токов проводимости, не пересекающих S, то есть напрямую неучтённых в его уравнении.

С этой точки зрения первое уравнение Максвелла оказывается просто отражением давно известного закона сохранения заряда: нарастание потока созданного зарядами поля D через замкнутую поверхность S соответствует притоку через эту поверхность зарядов (то есть электрическому току) [88]. Всё это ещё раз доказывает, что максвеллов ток смещения — это фикция [96], а уравнения Максвелла — это лишь удобное обобщение давно найденных законов электродинамики. Физики считают, что именно этим-то обобщением уравнения Максвелла и замечательны, ибо выражают гораздо больше открытых эмпирически законов Кулона, Ампера и Фарадея. Но, как показал Ритц, именно в силу своей чрезмерной общности уравнения Максвелла часто допускают физически невозможные решения. Истинная же электродинамическая теория должна давать единственное, причём физически верное решение. Поэтому Ритц критиковал электродинамику Максвелла и особенно его уравнения в частных производных, имеющие множество физически недопустимых решений [8]. Ритц считал, что такого рода уравнения должны быть изгнаны из фундаментальных законов Природы.

В баллистической теории Ритца воздействия находится не аналитическим, а синтетическим путём: не из дифференциальных уравнений, а как результат интегрирования элементарных воздействий. Поэтому теория Ритца даёт всегда единственное и, при том, — верное решение. Как видели, БТР легко и естественно объясняет законы Кулона, Ампера и Фарадея — то есть она полна и исчерпывающе объясняет всё то, на чём основаны уравнения Максвелла. При этом теория Ритца не нуждается в абстрактных понятиях электрического и магнитного полей, играющих столь важную роль в электродинамике Максвелла. В теории Ритца речь идёт непосредственно о воздействии. Именно поэтому электродинамику Ритца называют ещё бесполевой.

Впрочем, заданные в каждой точке пространства распределения реонов и ареонов по концентрации и скорости их потока в принципе в какой-то мере эквивалентно прежнему понятию поля. Ведь в каждой точке воздействие на ток или на заряд определяется именно этим распределением. Но, в этом случае, мы уже не говорим о поле как о некой абстрактной физической материи. В БТР поле имеет чисто математический смысл, а не смысл особого рода материи. Исконно именно так и вводили поле в математике и физике. Скажем, в аэродинамике поле скоростей, давлений, температур — это всего лишь пространственные распределения данных характеристик. Так же и в электродинамике поле исконно характеризовало лишь пространственное распределение электрических сил, действующих на пробный единичный заряд. Лишь потом физики стали приписывать полю самостоятельный физический смысл, что, разумеется, — неверно. Примерно так же нереальны силовые линии поля, — это чисто математические образы, введённые для удобства описания. Интересно отметить, что Максвелл и Фарадей, подобно полю, считали реальными объектами и силовые линии. Ясно, что при таком подходе они и не могли построить правильную электродинамику. Таким образом, именно Фарадей и Максвелл направили классическую физику по ложному пути, уведя её от наглядных механических моделей и электродинамики Гаусса-Вебера. Теория относительности, да и квантовая механика были лишь следствием, дальнейшим развитием абстрактно-аналитического пути Максвелла.

Итак, если в дальнейшем мы и будем время от времени употреблять термин "электрическое поле", то лишь в математическом смысле, имея в виду силу, действующую на единичный покоящийся заряд. Также для удобства мы будем в расчётах пользоваться привычными всем обозначениями полей B и E и формулами для них, имея в виду, что те же величины воздействий получаются и в баллистической бесполевой теории Ритца. Лишь из стремления не затруднять читателю понимание дальнейших глав книги, мы будем пользоваться принятыми в электродинамике обозначениями и способами расчёта. Точно так же мы до сих пор пользуемся, например, формулами термодинамики, говорим о давлении, температуре газа, потоке тепла, хотя эти характеристики по сути лишь математически построенные абстракции, характеризующие движение частиц, молекул газа. И возникли эти абстрактные понятия в те времена, когда учёные не имели представления о молекулярно-кинетической теории. Однако понятия давления и температуры оказались весьма удобными макроскопическими статистическими характеристиками газа как ансамбля частиц. Говорить о давлении и температуре газа проще, чем рассматривать микроскопические величины — скорости и координаты отдельных молекул. Так и мы зачастую будем пользоваться привычными понятиями полей, дабы избежать сложного анализа на основе распределения в пространстве реонов и ареонов. При этом, как показал Ритц, знание величины поля, являющейся макроскопическим статистическим параметром, часто недостаточно для определения воздействия, так же, как знание пространственного распределения давления газа ещё недостаточно для нахождения силы давления газа на пластинку, — эта сила зависит также от скорости пластинки в газе и угла атаки (наклона пластинки к потоку).

Электродинамические теории Ампера, Вебера и Гаусса сами по себе были достаточно удачны, поскольку сводили магнитные воздействия к электрическим. Однако, там возникали проблемы при объяснении электромагнитных волн, электродинамических воздействий, особенно в средах. Вдобавок не было механизма, объяснявшего электрические и магнитные силы. Электронная теория Лоренца была первым шагом к упразднению эфира и теории Максвелла. Ведь Лоренц свёл электродинамику сред к электродинамике вакуума, по сути, — к электродинамике Вебера и Гаусса, достаточно лишь было принять, что среда представляет собой набор электронов и ионов, которые создают собственные поля, налагающиеся на внешние и тем самым влияющие на поле в среде. Следующим шагом была ритцева баллистическая модель, предложившая механизм взаимодействия неподвижных и движущихся зарядов, а также позволившая наглядно объяснить электромагнитные волны. Теории Ритца и Лоренца стали для электродинамики тем же, чем была молекулярно-кинетическая теория (МКТ) для термодинамики с аэродинамикой. Термодинамика и электродинамика Максвелла — это чисто феноменологические теории, устанавливающие связь между внешними экспериментально измеримыми характеристиками (давлением, температурой в термодинамике, электрическим и магнитным воздействием в электродинамике). А молекулярно-кинетическая теория дала термодинамике теоретическое обоснование, свела к наглядным, механическим основам, не только строго показав, КАК всё происходит, но и объяснив ПОЧЕМУ. Так же и теории Ритца, Лоренца объяснили законы электродинамики, исходя из наглядных механических моделей, дав, подобно атомистической теории, микроскопическое описание. Электрические и магнитные силы были истолкованы в баллистической электродинамике, подобно силам давления и вязкости в статистической термо- и аэродинамике, как удары микрочастиц, осуществляющих дистанционный перенос и обмен импульсов меж взаимодействующими объёмами.

Такое внутреннее, причинное (микроскопическое) объяснение не только более убедительно и наглядно, чем внешнее (феноменологическое) описание, но и более правильно, точно. Конечно, и феноменологическая электродинамика Максвелла успешно описывает широкий круг явлений, отчего её до сих пор применяют в расчётах. И это понятно, ведь эфирная теория Максвелла-Фарадея, построенная полуэмпирически, специально подгонялась под этот круг явлений (так же как теория Птолемея-Аристотеля с её космическими эфирными шестерёнками и эпициклами — под видимое движение небесных тел). Но зато вне этого круга теория уже не работала, ибо не раскрыла реальный внутренний механизм явлений. Поэтому, когда круг явлений расширился, электродинамика Максвелла стала давать одну осечку за другой. Равно как эмпирические законы аэродинамики оказались непригодными на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях, так же и электродинамика Максвелла отказала на околосветовых и сверхсветовых скоростях. Уже на космической скорости Земли V=30 км/с в опыте Майкельсона открылись необъяснимые теорией Максвелла расхождения порядка V²/с². Ещё заметней были отклонения от предсказаний теории Максвелла в опыте Кауфмана, где электроны двигались с околосветовой скоростью (§ 1.15). Но зацикленные на теории Максвелла учёные, стремясь спасти её любой ценой, выдумали теорию относительности, словно очередной эпицикл в теории Птолемея, призванный согласовать наблюдения с теорией. И только Ритц, идя путём Коперника, построил БТР, вскрывшую внутренние механизмы явлений, а потому сходу предсказавшую все эффекты околосветовой электродинамики, подобно МКТ, позволившей понять законы околозвуковой и сверхзвуковой аэродинамики.

Итак, перед нами два варианта электродинамики. Один, придуманный Фарадеем и Максвеллом, — общепринят, хотя основан на абстрактных электрических и магнитных полях, равноправных и взаимообратимых. Второй вариант, открытый Ампером, развитый Вебером и обоснованный Ритцем, — отвергнут, хотя опирается исключительно на опыт и простые наглядные механические модели. Какой из вариантов выбрать? На этот вопрос давно ответил опыт Майкельсона, упразднивший эфир и основанную на нём электродинамику Максвелла. Однако учёные по косности ума не смогли отказаться от этой теории, противоречащей опыту и механике Ньютона, и, отвергнув классическую механику, построили механику теории относительности — формальное согласующее звено, примирившее результат Майкельсона с электродинамикой Максвелла. Однако, раз противоречия возникли в теории Максвелла, и опыт отверг эфир, естественней отказаться от этой полевой теории, сохранив классическую механику и согласную с ней электродинамику, основы которой были уже заложена в теории Ампера-Вебера-Гаусса и корпускулярной теории истечения света Демокрита-Ньютона.

Это, конечно, не означает, что электродинамикой Максвелла перестанут пользоваться. Её уравнения, термины "поле" и "потенциал" останутся в арсенале физики, ввиду их привычности и удобства расчётов, но при этом уже будет чётко осознан их формальный, условный, приближённый характер, ограничивающий круг применимости теории Максвелла. А для воссоздания точной картины происходящего и понимания сути явлений, например, — природы света, придётся рассматривать уже подробную, микроскопическую картину, рисуемую теорией Ритца. Именно так мы до сих пор пользуемся терминами и уравнениями феноменологической термодинамики и аэродинамики, оперируем понятиями "теплота", "давление", "температура", хотя и понимаем, благодаря МКТ, их условный, статистический, относительный характер и ограниченную применимость. Прежние феноменологические теории сохраняют свою применимость, будучи более простыми, удобными (в сравнении с микроскопическими), поскольку дают приближённое описание, не интересуясь деталями, механизмами, сутью происходящего, но именно это ограничивает их точность и сферу применимости. Для исчерпывающего и точного описания необходимо уже привлекать микроскопические теории, типа МКТ и БТР, из которых формулы термодинамики и электродинамики Максвелла вытекают лишь как первое приближение.

В целом, как отмечает Ритц, его баллистическая кинетическая электродинамика предсказывает в большинстве случаев те же эффекты и значения электродинамических воздействий, что и теория Максвелла, и лишь с помощью прецизионных экспериментов, предложенных Ритцем, можно сделать выбор в пользу той или иной теории. Некоторые из таких тонких экспериментов, в которых воздействия по теории Максвелла должны быть скомпенсированы, действительно проведены, и выявлены эффекты, говорящие о ложности максвелловой электродинамики, хотя об этих "парадоксах" и не любят упоминать (В. Околотин, "Техника-молодёжи" № 12, 1973). Впрочем, уже открытие релятивистских эффектов, противоречащих теории Максвелла, подтверждает теорию Ритца. И лишь введение искусственного согласующего звена в виде релятивистской механики Эйнштейна спасло максвеллову электродинамику от краха, однако, страшной ценой, — ценой отказа от классической механики и здравого смысла.

§ 1.9 Природа света, баллистический принцип и опыт Майкельсона

Единственный вывод, который, как мне кажется, можно отсюда сделать, — это то, что этот самый эфир не существует, или более точно, что мы должны отказаться от использования подобного представления, и что движение света — это относительное движение, подобно всем прочим, что только относительные скорости играют роль в законах природы. И наконец, что мы должны отказаться от использования уравнений в частных производных и применения понятия поля в той мере, в какой это понятие вводит абсолютное движение.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Вопрос о природе света остаётся одним из самых тёмных мест физики вот уже много веков. Некий просвет в этот мрак внёс Ньютон, следуя которому свет стали считать потоком мельчайших частиц света, корпускул, по-нынешнему, — фотонов. Позднее получила признание противоположная точка зрения, по которой свет — это волна в некой неподвижной среде (эфире). Потом и вовсе оказалось, что не верно ни то, ни другое: свет нельзя считать ни частицей, ни волной. После этого едва забрезживший свет в вопросе о свете совсем померк, и с позиций нынешней физики уже нельзя внятно и доходчиво объяснить, что такое свет и как, не будучи ни волной, ни частицей, он может быть сразу и тем и другим.

Так что же такое свет? Пожалуй, лишь один человек во всём мире смог дать ясный, вразумительный ответ на этот вопрос, наглядно, точно и непротиворечиво объяснив процесс испускания и распространения света, явления интерференции, дифракции и спектры излучения тел. Случилось это ровно век назад в переломный для науки 1908-ой год, когда швейцарский физик Вальтер Ритц выступил в ряде немецких и французских научных журналов с серией статей, где на базе классической механики строил новую электродинамику и модель атома, объяснившие все свойства света. Но этот проблеск надежды скоро померк, так как Ритц — этот светоч знаний — угас, прожив лишь 31 год, и был предан забвенью.

Подобно Шерлоку Холмсу, Ритц руководствовался тем принципом, что на базе твёрдо установленных фактов надо отбросить всё невозможное, а то, что останется, и будет решением проблемы. В отношении света таким несомненным фактом было то, что свет представляет собой периодично меняющееся (колебательное) электромагнитное воздействие со стороны отдалённого источника. Это сразу исключало гипотезу фотонов, — частиц света, ибо одна частица не способна нести свет, раз свет это протяжённый во времени процесс, тогда как воздействие частицы ограничено кратким временем удара. Представлять свет (процесс колебаний поля) в виде потока фотонов так же нелепо, как изображать звук (процесс колебаний давления) в виде потока частиц звука; распространение тепла (процесс хаотичных колебаний атомов) — в виде потока частиц тепла. Все такие частицы будут из категории флюидов (типа флогистона, теплорода), в своё время весьма распространённых в науке и принимаемых каждый раз за неимением толкового объяснения.

Помимо того, что у фотонной гипотезы есть проблемы с объяснением интерференции и дифракции света, фотоны не позволяют понять куда более простое — не колебательное (свет), а постоянное электрическое и магнитное воздействие. Так и посредством частиц звука нельзя было бы представить постоянное давление, которое есть даже в отсутствие источников, а значит и частиц звука, равно как электрическое воздействие возможно и без источников света. Поэтому Ритц отверг корпускулы света в том виде, как их вводили Ньютон и Эйнштейн.

Но если не фотоны, то что же переносит свет и электрическое воздействие от источника к приёмнику? Аналогия с распространением звука и тепла, а также колебательный (волновой) характер оптических явлений привели учёных к мысли, что свет — это волны в эфире, который и несёт воздействие от точки к точке. Однако скоро выяснилось, что эфир — такая же фикция, как и фотоны. Прежде всего, не удалось построить непротиворечивую механическую модель эфира и объяснить, как в нём движется свет, электрические и магнитные воздействия. Эфир должен быть сразу и сверхплотным, и разреженным, и жёстким, и текучим. Наконец, эфир исключали многие опыты — Майкельсона, Троутона-Нобля, эффект звёздной аберрации.

В опыте Майкельсона делалась попытка установить скорость движения Земли в эфире. Для этого сравнивали времена движения луча света в интерферометре вдоль и поперёк скорости движения Земли. Понятно, что скорость света в эфире вдоль и поперёк получилась бы разной [74, 152]. Ведь скорость движения волнового возмущения в эфире — скорость света по концепции Максвелла получалась бы постоянной лишь относительно эфира. Поэтому скорость распространения света относительно подвижного наблюдателя получалась бы различной в разных направлениях и разными бы вышли времена движения света. Но опыт обнаружил равенство времён, что говорило о ложности теории эфира и основанной на нём электродинамики Максвелла. Опыт же Майкельсона, по сути, доказал, что такого различия нет и скорость света постоянна относительно источника. Именно такой результат предсказывала ритцева корпускулярная теория света, где свет переносили выбрасываемые источником частицы, заимствующие скорость источника. Не случайно и сам Майкельсон, описывая опыт, в самом начале своей знаменитой статьи упомянул корпускулярную эмиссионную теорию, легко объяснявшую звёздную аберрацию и результат опыта Майкельсона.

Эти и многие другие опыты и соображения побудили Ритца ещё в начале прошлого века — задолго до Эйнштейна и других учёных — отвергнуть эфир и максвеллову электродинамику. Именно Ритц (не Эйнштейн!) первым отказался от эфира, доказав его бесполезность. За эти революционные взгляды Ритц и пострадал, его баллистическую теорию забыли, настолько все были помешаны на эфире и теории Максвелла. Когда же эфир отвергли, все обратились к теории относительности, хотя Эйнштейн не отвергал эфир открыто и сохранял его, по сути, в формулах, указав лишь на принципиальную необнаружимость эфира [81]. О различиях между тремя теориями — теорией эфира Максвелла-Лоренца, теорией относительности Эйнштейна и баллистической теорией Ритца, — популярно рассказал в своей вступительной профессорской речи П. Эренфест, много общавшийся с Лоренцем, Эйнштейном и Ритцем [171, с. 12]. Именно Ритц нашёл третью возможность — золотую середину между двумя крайностями, — теорией эфира и теорией относительности. Если теория эфира отвергает оба постулата СТО, а теория относительности — оба их принимает, то БТР признаёт лишь первый постулат (по сути, принцип относительности движения, доказанный ещё Галилеем), но отвергает второй, противоречащий механике и кинематике постулат о независимости скорости света от движения источника.

Итак, невозможное (фотоны и эфир) отброшено Ритцем. Что же осталось? Ритц понимал, что раз ошибочна теория эфира, то свет должен представлять собой всё же поток частиц, испускаемых источником и разлетающихся от него со скоростью света с. Но он также понимал, что частицы эти не могут быть, как у Ньютона и Эйнштейна, — квантами света. Значит, сделал вывод Ритц, эти частицы должны быть квантами, атомами электрического поля, воздействия! Раз свет — это электромагнитная волна, рассуждал он, то скорость света — это скорость распространения электрического поля. Значит, частицы, испускаемые атомами со скоростью c, переносят не сам свет, как ньютоновы корпускулы-фотоны, а — лишь электрическое воздействие. Тем самым Ритц сразу решил все вопросы. Выражаясь, словами Шерлока Холмса, Ритц дал не просто предположение, а гипотезу, которая объясняла все без исключения факты.

Напомним, Ритц допустил, что любой элементарный заряд (электрон) постоянно испускает во всех направлениях микрочастицы — реоны R, имеющие стандартную массу m и разлетающиеся от заряда со стандартной скоростью с, словно рой идентичных дробинок, выстреленных ружьём. Эти частицы при ударе о другие заряды передают им свой импульс mc, играя роль элементарных квантов (атомов) электрического воздействия. И кулонова сила отталкивания зарядов складывается из ударов многих реонов так же, как сила давления газа складывается из ударов многих атомов (Рис. 6). Эта простая гипотеза позволяла сохранить достоинства корпускулярной и эфирной теорий, избежав их пороков.

В самом деле, раз свет — это всего лишь переменное электромагнитное воздействие, переносимое потоком частиц, испущенных источником, то отпадает надобность в промежуточной среде-эфире. И, если неподвижный электрон, выбрасывая неизменный, стационарный поток искр-реонов (Рис. 7), оказывает постоянное электрическое воздействие, то колеблющийся электрон создаёт переменное воздействие (свет), подобно тому, как взмахи бенгальским огнём периодически меняют силу и направление потока искр. По законам механики световая скорость излучаемых электроном частиц должна складываться с его скоростью. А раз свет — это колебания электрического поля, переносимого реонами, то его скорость тоже сложится по искромётной аналогии со скоростью электронов и источника света. Так же, как в механике, — не будет избранной системы отсчёта (все инерциальные системы равноправны). Механическое сложение скорости с реонов, несущих свет, со скоростью V источника объясняет и опыт Майкельсона, и звёздную аберрацию, доказавшие зависимость скорости света от скорости источника. Это сложение скорости световых лучей со скоростью источника — совершенно аналогично механическому сложению скорости испускания частиц ?- и ?-лучей (ядер гелия и электронов) со скоростью их источника (крупицей радия). Именно это классическое сложение скоростей и составляет суть баллистического принципа и БТР (Рис. 20).

Рис. 20. Баллистический принцип: прирост скорости c луча света на величину скорости v источника. Аналогия стрельбы пулемёта и лучемёта с броневика на ходу.

О таком чисто механическом сложении уже давно говорил эффект звёздной аберрации, открытый Дж. Брадлеем ещё в 1727 г. [152]. Суть эффекта состоит в том, что каждая звезда видится не в реальном своём положении S, а в смещённом — S'. Из-за орбитального движения Земли её скорость v векторно вычитается из скорости света c, идущего от звезды (проще говоря, c складывается со скоростью v'=-v звезды относительно Земли). Результирующая скорость света, равная c', отклоняется от исходного направления SO на угол аберрации ?=v/c, и световой луч приходит вдоль направления S'O, в котором и наблюдается звезда (Рис. 21). Такое кинематическое объяснение эффекта естественно вытекало из ньютоновской теории истечения света, изображаемого как рой частиц. Световые лучи от звёзд видятся отклонёнными на Земле, летящей по орбите, точно так же, как капли отвесно падающих струй дождя кажутся косыми для бегущего пешехода или пассажира в автобусе [40]. Представив свет в виде потока частиц, Брадлей не только объяснил этот эффект по баллистическому принципу, но и определил из величины угла аберрации ? скорость света и несущих его частиц [74]. Из кинематических соображений Брадлея сразу вытекала и независимость этого угла от среды, заполняющей телескоп (опыт Эри), поскольку ещё до входа в телескоп лучи в системе наблюдателя идут под углом ?. Итак, смещение видимого положения звёзд на небе за счёт движения Земли и результат опыта Майкельсона (постоянство скорости света относительно источника при его движении) свидетельствуют в пользу выполнения для света законов механики и галилеева принципа относительности: скорость света складывается со скоростью источника!

Рис. 21. Явление звёздной аберрации. За счёт движения Земли звезда видится не в реальном своём положении S, а в точке S' от механического баллистического сложения скорости света си звезды v'.

Из этой зависимости скорости реонов от скорости испустивших их зарядов, как показано выше (§ 1.8), естественным образом вытекает также существование магнитных и индукционных сил соответствующей величины. В то же время, реоны легко объясняют волновые свойства света. Ведь при рождающих свет колебаниях заряда периодично меняется его воздействие на другие заряды: в пространстве возникает периодичное распределение реонов, оказывающее периодичное колебательное воздействие и во многом подобное волне. Но, если обычные волны — это перенос колебаний от точки к точке в стоячей среде, то в потоке реонов "волна" движется вместе с потоком, обладая его скоростью с. Периодичные воздействия этих потоков складываются (интерферируют), словно волны. Так Ритц доказал соответствие выводов своей эмиссионной электродинамики (баллистической теории) и теории Максвелла, попутно избавив физику от тумана эфира, — такой же фикции, как и все прочие призрачные среды от флогистона до теплорода.

Введя представление о реонах, Ритц смог трактовать свет как волновой электромагнитный процесс, но уже без среды-носителя (эфира), в которой бы эти волны распространялись. Если покоящийся заряд, испуская реоны, создаёт постоянное электрическое поле, то колеблющийся — порождает уже электромагнитную волну (свет), которая движется подобно цепочке пуль, пущенных пулемётом со снующего меж двух пунктов броневика (Рис. 22). Реоны, выброшенные зарядом в сторону точки О, образуют в пространстве бегущую волну, как пули, выстреленные пулемётом в сторону цели О и подлетающие к ней то с одной, то с другой стороны и соответственно толкающие её туда-обратно (так же и поле в т. О колеблется из стороны в сторону). За неимением пулемёта такую волну по теории истечения легко смоделировать с помощью узкой струи из шланга-пистолета для поливки растений. Быстро водя им вправо-влево, можно наблюдать, как летящие капли воды образуют в пространстве волну, волнообразную цепочку, бегущую со скоростью выброса капель источником (в случае света — со скоростью c выброса реонов электроном). Несколько таких волн, пересекаясь и не мешая друг другу (от малой вероятности столкновений капель, пуль, частиц), могут складываться, интерферировать. Вот и выходит, что свет представляет собой поперечную электромагнитную волну, приносимую от источника к приёмнику уже не средой, не полем, а частицами.

Рис. 22. Броневик, маневрирующий между пунктами A и B, изображает колеблющийся электрон e, стреляющий реонами R по мишени O. Очередь, данная "электронным пулемётом", образует волнообразную цепь реонов и вызывает поперечные колебания мишени.

Итак, свет по Ритцу имеет вполне чёткую структуру: это поток однородных частиц с периодичным (по плотности) пространственным распределением, которое смещается вместе с потоком со скоростью света c. Физикам давно известны подобные пучки частиц с периодичным распределением: они широко применяются в ускорителях, в СВЧ-технике. Так, СВЧ-прибор клистрон работает на сформированном им пучке периодично распределённых электронов, образующих регулярные сгустки и разрежения потока [103]. Так же и колеблющиеся заряды в антеннах формируют периодичные пучки реонов, несущих свет. Да и сами физики издавна изображали движение и преломление света по военной аналогии (отсюда слово "фронт"), уподобляя луч света колонне марширующих солдат, периодичные ряды которых, словно волновые фронты света, образуемые реонами, движутся вместе с бойцами [95, c. 150]. Эти подвижные волновые распределения не есть волны в строгом смысле слова. Ведь волна — это возбуждение, распространяющееся в неподвижной среде, а здесь мы имеем "волну", движущуюся вместе со средой, с потоком частиц, — конвективную (сносовую) волну. Так и перенос тепла есть в виде теплопроводности (без переноса среды) и конвекции (с быстрым её переносом). Это переносимое средой периодичное распределение для отличия назвали "кинематической волной" [103]. Потому и электродинамику Ритца часто называют кинетической, баллистической, эмиссионной. Уже само латинское слово "эмиссия", "эмитировать", широко применяемое к свету во многих языках, включая английский, означает не просто "излучать", но — "выделять", "выбрасывать", подразумевая распространение света в виде выброшенных источником частиц (примерно так же говорят об эмиссии электронов, ионов и т. п.). Да и термин "лазер" (от англ. LASER см. "Используемые аббревиатуры") образован от слова "эмиссия", "индуцированный выброс излучения" и, по смыслу, вполне отвечает русскому термину "лучемёт". Не случайно, и у нас в ходу выражения типа "фонарь отбрасывает лучи света", "столб отбрасывает тень", подразумевающие механический выброс светоносных частиц.

Многие авторы недоумевают, почему на смену эфиру пришла СТО, если БТР не хуже объясняла как явление аберрации звёздного света и отрицательный результат опыта Майкельсона, так и другие, не согласующиеся с теорией эфира результаты. Возможно, учёные побоялись принять БТР, полагая, будто это возврат к корпускулярной теории истечения Ньютона, по которой все светящиеся тела источают частицы света — корпускулы, попадающие в глаз и рождающие ощущение света (ныне корпускулы называют фотонами). Но корпускулярная теория не объясняла явлений интерференции и дифракции, выявлявших волновые свойства света. Потому учёные и отказались однажды от корпускул, приняв теорию эфира, проводящего световые колебания и волны.

Однако БТР не была простым повторением теории истечения. Спираль познания сделала полный оборот, но новый её виток не совпал со старым. Напротив, Ритц хорошо сознавал, что свет — это электромагнитная волна, и теорию свою строил на базе электродинамики, где нет места фотонам. Ритцу они, впрочем, и не понадобились, ибо он показал, что все так называемые "квантовые эффекты", якобы выявляющие излучение атомами отдельных порций, квантов света, при внимательном рассмотрении оказываются не имеющими отношения к структуре света, а — целиком обусловленными дискретной структурой вещества и атомов (см. Часть 3 и Часть 4).

Таким образом, представив свет потоком частиц (более простых, чем фотоны), Ритц легко и наглядно объяснил его волновые и квантовые свойства, процессы излучения и распространения света в вакууме и средах. Вот почему до сих пор находится много сторонников баллистической теории, как наиболее естественного следствия опыта Майкельсона и аберрации звёздного света. Не случайно, вскоре после того, как Ритц выдвинул свою теорию, с аналогичными идеями независимо выступили в 1910 г. Я. Кунц, Р. Толмен, Д. Комсток, О. Стюарт, Дж. Томсон [6, 93]. Не зря и такие великие умы, как Альхазен и Кеплер, которых заслуженно признают основателями научной оптики на Востоке и Западе, считали свет потоком частиц, выбрасываемых телами с огромной скоростью. Эта античная идея о выбросе телами светоносных частиц, возрождённая Галилеем, Гассенди и Ньютоном, господствовала не только на протяжении XVII–XVIII веков, но ещё в Древней Индии, Греции и Риме, где многие века принимали светоносные принципы Кaнады, Демокрита, Эпикура и Лукреция, забытые в тёмные средние века. Принцип разбрасывания света солнцем и телами был очевиден для наших предков, почитавших за верховное божество Агни-Зевса-Перуна, мечущего свет молний. Не случайно и на знаках современных российских радистов и войск связи, как на древнеримских щитах, выбиты периодично иззубренные молнии, выбрасываемые зарядом и изображающие стремительный полёт радиоволн, света.

Мысль о том, что свет представляет собой поток летящих частиц, а не колебания стоячей среды, близка каждому, словно мы интуитивно чувствуем истинную структуру света. Не зря тонко чувствующие природу художники, мультипликаторы часто изображают свет свечи в виде расходящихся концентрических кругов, волн света из отдельных лучиков, искр, выбрасываемых источником. Даже в языке сложилось так, что свет описывают как нечто, разлетающееся наподобие зёрен материи, стрел, снарядов и пуль. Так, термин "рассеяние света" подразумевает разбрасывание света вторичными источниками во все стороны, словно семян (их роль играют реоны). Также мы говорим: "луч света вылетел, был испущен, полетел, упал, отскочил, отразился, попал, пронзил". Сами термины "луч", "излучение" родственны словам "лук", "лучина", "лучник", поскольку лучи света издавна уподобляли стрелам, пускаемым с огромной скоростью из лука, не зря и рисуют их в виде стрелок [82]. Латинское слово "lux" (свет), и английское "look" (смотреть), имеют то же происхождение. Вот и лучевое лазерное оружие в научной фантастике окрестили лучемётом, по аналогии с пулемётом и миномётом, выбрасывающим, метающим снаряды. Не случайно и греческое слово ???? (bole), переводимое как "бросок", "удар", означает также "световой луч", бросаемый источником наподобие метательных снарядов. От этого греческого корня и происходят такие слова как ball ("мяч" по-английски), баллиста, баллистика, болид, дискобол, болометр (прибор для измерения энергии света). Кстати, и слово прожектор — прибор, пускающий мощный луч света, — в английском языке означает также гранатомёт, огнемёт: слово "project" означает выстреливать, метать (не зря пуля, снаряд по-английски — projectile). Поэтому весьма метко получила своё название ритцева баллистическая теория света (БТР).

Словосочетания "поток, источник света", выражения "свет растекается", "пролить свет", "свет струится, льётся" — тоже подразумевают выбрасывание источником света некой материи, истекающей из него в виде быстро разлетающихся частиц. Не случайно БТР называют также эмиссионной теорией и теорией истечения [93, 153]. Да и заряды с токами обычно называют "источниками поля", что естественно, раз они источают реоны. Выходит, интуитивно мы знаем о структуре света, заряда много больше, чем любой учёный, считающий свет волной, прокатывающейся в электромагнитном поле. И интуиция нас не подводит. Так, космические, каналовые, катодные лучи, ?-, ?-лучи оказались на поверку потоками однородных частиц. А потому и ?-, X-лучи, лучи видимого света и радиолучи должны тоже оказаться в итоге потоками частиц, и не каких-то абстрактных, безмассовых, нематериальных фотонов, а — настоящих частиц, имеющих стандартную массу. Лишь частицы (не волны!) могут объяснить гигантскую скорость света (в мире микрочастиц она обычна), прямолинейность его лучей, способность света переносить импульс (световое давление) и не затухать в вакууме (§ 3.21). Не зря так много общего у простой оптики с оптикой электронной, баллистической, применяемой в кинескопах, электронных микроскопах, где функции световых лучей выполняют лучи электронные [36, Т.1]. То же верно и в отношении нейтронной оптики, где летящие частицы так же образуют лучи, аналогичные по свойствам оптическому излучению и движущиеся по тем же законам геометрической оптики. Эта оптико-механическая, баллистическая аналогия, известная как принцип наименьшего действия, была постепенно установлена стараниями Герона, Альхазена, Ферма, Гамильтона именно на основе древнего представления света в виде потока частиц.

Итак, Баллистическая Теория Ритца проливает свет на величайший и самый запутанный в истории физики вопрос о структуре света, ибо свет в БТР представлен не колебаниями абстрактной непостижимой электромагнитной среды-поля, но движением элементарных частиц. Природа света по Ритцу кристально ясна: свет — это просто модулированный источником поток частиц-реонов, постоянно испускаемых зарядами и ответственных за электрическое воздействие. Фотоны, эфир, электромагнитный вакуум оказались излишними. Отпала надобность и в корпускулярно-волновом дуализме. Всё, что объясняли с помощью фотонов, удалось объяснить волнами, а всё истолкованное на языке эфира, поля, волн, удалось объяснить посредством частиц (реонов). Свет, оптика, электродинамика свелись к наглядным механическим моделям. В этом Ритц и видел основное достоинство своей теории. Лишь теорию, дающую простое наглядное представление в виде механики частиц, можно считать истинно материалистической. Так, и в термодинамике, химии, теории электричества и магнетизма тоже долгое время царил мистический, абстрактный дух, пока их не свели к механике — к движению, столкновению и взаимодействию частиц.

Истинная теория света должна быть атомистической, кинетической, как и теория вещества. Это хорошо понимали все великие атомисты: Кaнада, Демокрит, Эпикур, Лукреций, Гассенди, Ньютон, Ломоносов и Циолковский. Неудивительно поэтому, что ещё 2500 лет назад Демокрит пришёл к тем же, что и Ритц, идеям о распространении света в виде истекающих из всех тел частиц, образующих периодично летящие плёнки (волновые фронты по С.И. Вавилову [31]). А вскоре последователь Демокрита, Эпикур, сформулировал в своём письме к Геродоту и баллистический принцип: "Вполне могут возникать в окрестном воздухе и такие отслоения для образования полых и тонких поверхностей, и такие истечения, которые сохраняют положение и движение твёрдых тел. Эти оттиски называем мы "видностями" (эйдосами)" [77, с. 295]. Дистанции между этими плёнками-фронтами из частиц (по-нынешнему, длины волн) и определяют, согласно Эпикуру и Лукрецию, цвет световых лучей. Тому же учил и древнеиндийский атомист Кaнада, считавший любой луч света потоком периодично расположенных стандартных точечных частиц (числом не меньше шести), не способных родить свет по отдельности.

Рис. 23. Великие мыслители.

Поражает, как Максвелл, один из авторов молекулярно-кинетической теории газов и теплоты, создал вместо кинетической электродинамики — эфирную. И только Ритц, подобно Шерлоку Холмсу (Рис. 23), снял оковы мистики с оптики, электродинамики, физики атома, где до сих пор царили тёмные мистические понятия, — все эти поля, эфиры, фотоны, кванты, квазичастицы, волны вероятности. Пока учёные верят в мистику, не стоят твёрдо на механической, материалистической почве, наука не может считаться зрелой. Вот почему представители официальной науки, критикующие подход Ритца, в своей беспомощности подобны представителям официальной полиции, принижавшим методы Шерлока Холмса. Ритц был первым, но быстро погашенным лучом света, который на миг прорезал тьму и осветил мрак, веками царивший в учении о свете. К сожалению, судя по всему, и в науке есть своеобразная мафия, — правящая верхушка, преследующая особые цели, идущая против законов Природы и расправляющаяся с неудобными людьми [25]. Есть и свой "профессор Мориарти", в схватке с которым гибнет "Шерлок Холмс". Эта "научная" надстройка, вероятно, и отправила в своё время Ритца с его теорией в небытиё, и тьма надолго воцарилась в науке. Лишь сейчас во всём мире исследователи стали осознавать, что мир устроен много проще, чем считалось, что законы природы не только легко постижимы, но и красивы, естественны, логичны. Именно БТР несёт свет в науку и фундаментальную физику, подобно открытым Ритцем светоносным реонам.

§ 1.10 Эффект Ритца

Скорость света, испущенного источником, зависит от скорости последнего лишь в момент излучения. Потом скорость света не меняется: на неё не влияет дальнейшее движение источника… Поэтому волны, испущенные в разные моменты, когда скорость источника имела разные значения, могут приходить к цели одновременно, за счёт разных скоростей распространения света.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Итак, основу БТР составляет баллистический принцип, гласящий, что скорость света, и несущих его частиц (реонов), складывается со скоростью источника, подобно тому, как движение орудия придаёт дополнительную скорость выстреленному снаряду. Но до сих пор мы рассматривали лишь равномерное движение источника, относительно которого скорость света всегда имела постоянную величину c. Теперь изучим и случай ускоренно движущегося источника (относительно него скорость света равна c лишь в момент испускания). Для этого обратимся снова к баллистической модели. Представим себе идущий в атаку с ускорением a броневик, дающий очередь из пулемёта по неподвижной цели, расположенной прямо по курсу (Рис. 24). Пули в очереди следуют друг за другом через равные интервалы времени T. Найдём, с каким периодом T' они ударяют в мишень.

Рис. 24. Броневик, идущий в атаку, даёт пулемётную очередь по цели. Пули, выстрелянные через период T, бьют в мишень с периодом T'.

Первая пуля долетит до цели за время

t₁=L₁/v₁,

где L₁ — расстояние до мишени, первоначально равное L (Рис. 25.а), а v₁ — скорость пули, равная сумме стандартной скорости c вылета пуль из ствола пулемёта и скорости v броневика в этот момент:

t₁= L/(c+v).

Следующая пуля прибудет к цели за время

t₂=T+L₂/v₂,

где T — время, прошедшее от первого выстрела до второго, а L2/v2 — собственно время движения второй пули. Отрезок L₂, который ей предстоит пройти, будет меньше L на величину пройденного броневиком за время T пути, равного vT, то есть

L₂= L-vT (Рис. 25.б).

Иной окажется и скорость пули v₂. Броневик движется ускоренно, и спустя время T скорость его будет на величину aT больше первоначальной. И настолько же скорость второй пули будет превышать v₁, т. е.

v₂= v₁+aT= c+v+aT.

В итоге имеем

t₂ = T+((L-vT)/(c+v+aT))

Промежуток времени T?= t₂-t₁ между двумя ударами пуль в мишень найдётся как

T' = T(1-v/(c+v+aT)-La/((c+v+aT)(c+v)))

Считая малыми в знаменателях величины v и aT (в сравнении со скоростью выброса пуль c), получим T?/T=1-?/c-La/c², или то же для частот (f=1/T):

f?/f= 1+?/c+La/c².

То есть пули по мишени барабанят чаще (с частотой f?>f), чем вылетают: движение как бы добавляет пулемёту скорострельности.

Рис. 25. Положения и скорости пуль, броневика вначале и спустя время T.

Применяя баллистическую модель к свету (броневик — это источник света, а пули — реоны R, соответствующие гребням волн и "выстреливаемые" со скоростью света c), получим тот же результат: видимая частота прихода световых волн, импульсов от подвижного источника отличается от истинной.

Здесь, конечно, нет никакого реального искажения масштаба времени, как в теории относительности. Имеет место лишь кажущееся изменение, как в общеизвестном эффекте Доплера (Рис. 26). К нему и сведётся найденная формула в случае равномерного движения источника (a=0). Именно эффект Доплера T?/T=1-?/c используют автоинспекторы для определения скорости ? движения автомобилей. Неподвижному наблюдателю с чувствительной аппаратурой свет фар приближающейся машины покажется чуть синее, чем в действительности [76]. Если же машина уносится прочь, свет её задних фар, напротив, станет казаться чуть красней реального: движение меняет частоту света. Вызвано это тем, что при движении расстояние между машиной и наблюдателем меняется. Поэтому два последовательных сигнала, скажем, — два выстрела из автомобиля, произведённые с интервалом в секунду, пройдут это расстояние в разное время (Рис. 27). Так, при стрельбе из машины, идущей к наблюдателю со скоростью 30 м/с, второй пуле предстоит пролететь на 30 метров меньше. Поэтому, при скорости пуль в 300 м/с вторая пуля выиграет на этой дистанции десятую долю секунды. На эту разность времён хода и сократится для наблюдателя период между сигналами: пули проследуют с интервалом в 0,9 секунды, вместо 1 с. Так же и для света, представляющего собой летящую последовательность волновых фронтов, движение преобразует период и частоту следования импульсов, гребней волн, то есть, — меняет окрашенность света по эффекту Доплера. Но формула, найденная Ритцем ещё в 1908 г. [8], предсказывает, помимо доплеровского, и другой эффект.

Рис. 26. Эффект Доплера — изменение частоты света за счёт движения.

В самом деле, пусть начальная скорость ? ускоряемого источника света равна нулю. Тогда приходим к формуле для периодов

T?/T=1-La/c²,

или с учётом малости La/c²<<1 получим для частот света f=1/T и f?=1/T? соотношение

f?/f=1/(T?/T)=1+La/c².

То есть, даже при нулевой скорости, когда эффект Доплера не даёт никакого сдвига частоты, такой сдвиг частоты сигналов предсказывает формула Ритца (изменение частоты обусловлено повышенной скоростью задних гребней волн, сигналов: они нагоняют передние, постепенно сокращая разрыв, длину волны, Рис. 24). Пусть, для иллюстрации, этими сигналами снова будут два пистолетных выстрела из автомобиля по столбу. Первый выстрел производится из автомобиля, едва начавшего разгон и потому имеющего нулевую скорость. Тогда первая пуля двинется к столбу со стандартной скоростью выстрела c=300 м/с, пройдя расстояние L=900 м до столба за время L/c=3 секунды. Когда после первого выстрела, спустя время T=1 с, будет произведён второй, машина, имеющая ускорение a=10 м/с², наберёт уже скорость V=aT=10 м/с. Это движение автомобиль дополнительно сообщит второй пуле, так что её скорость составит уже c+V=310 м/с, а время пути станет L/(c+V)=2,9 с, что примерно на величину LV/c²=0,1 секунды меньше продолжительности полёта первой пули. Следовательно, к столбу пули придут с разрывом T'=T-LV/c²=T(1—La/c²)=0,9 с, меньшим первоначального T=1 с. Как видим, эффект во многом напоминает доплеровский, но в отличие от него определяется лишь ускорением источника a и нарастает с расстоянием L. По аналогии с эффектом Доплера назовём такой неизвестный науке способ влияния на частоту "эффектом Ритца" (Рис. 27).

Рис. 27. Эффект Ритца — изменение частоты света от ускорения. Трогающийся автомобиль, набрав спустя время T скорость V, сообщает её пуле № 2. Та постепенно догоняет № 1. В итоге пули приходят с разрывом T'<T.

Реально эффект этот обычно достаточно мал в сравнении с доплеровским и потому его до сих пор редко удавалось обнаружить и на него не обращали внимания. Действительно, в знаменателе выражения La/c² стоит огромная величина c². А потому при достижимых в земных лабораториях ускорениях a и длинах L поправка частоты ?f=f?-f получается крайне малой и трудно уловимой. Зато, как увидим, эффект становится хорошо заметен на гигантских космических расстояниях L (Часть 2). Поскольку в космосе величина ?f/f=La/c² становится достаточно большой, то это приводит к гигантским сдвигам частоты и периода. Это позволяет объяснить не только сверхмощные вспышки сверхновых и других переменных звёзд, спектральные характеристики объектов, но и космологическое красное смещение, предсказав на основе БТР правильную его величину. Впрочем, и в земных масштабах, где величина ритц-эффекта ?f/f=La/c² сдвига частоты f, пропорциональная удалённости L и лучевому ускорению a источника, крайне мала, его всё же можно зафиксировать с помощью эффекта Мёссбауэра (§ 3.7). Именно он позволил выявить предсказанный Ритцем сдвиг частоты в опыте Бёммеля, где источнику гамма-лучей, расположенному на расстоянии L=d от поглотителя, придали лучевое ускорение a. Сдвиг частоты гамма-лучей составил ?f/f=ad/c², что точно подтвердило формулу Ритца [153, с. 136].

Правда, и в теории относительности ускорение способно влиять на частоту. Однако, в ритц-эффекте, подобно доплеровскому, частота зависит не от самого ускорения a, как в теории относительности, а лишь от его проекции ar на луч зрения наблюдателя — от "лучевого ускорения". Проверить это можно с помощью того же эффекта Мёссбауэра. В астрономии и физике эффект изменения частоты принято характеризовать для определённости именно лучевыми проекциями. Так, формулу Доплера записывают в виде f?/f=1-V_r/c, где V_r — лучевая скорость источника (в системе наблюдателя), положительная при его удалении и отрицательная, если источник приближается к наблюдателю. Здесь f — частота световых волн, сигналов, импульсов, пускаемых источником, а f? — частота восприятия их приёмником. Аналогично и формулу эффекта Ритца удобно переписать через лучевое ускорение a_r источника. Оно положительно, если направлено от приёмника или наблюдателя, и отрицательно в обратном случае (то есть, — противоположно по знаку ускорению a с Рис. 25). Таким образом, формула эффекта Ритца запишется в виде

f?/f=1-La_r/c²

или

T?/T=1+La_r/c²,

если учесть, что La_r/c²<<1 (Рис. 28).

Рис. 28. Световые импульсы, пускаемые лазером через период t, приходят к цели с интервалом t': из-за ускорения скорость второго импульса снижена.

Хотя эффекты Доплера и Ритца заметно различаются, они всё же имеют общую природу, поскольку оба вызваны относительным движением источника и приёмника. Ритц очень чётко показал в своей работе [8], что причина изменения частоты принимаемого света в обоих эффектах состоит в изменении расстояния L между источником и приёмником — в их относительном движении, приводящем к накоплению или дефициту волн на пути между источником и приёмником. Накопление волн на дистанции, скажем от расхождения источника и приёмника, означает, что к приёмнику в единицу времени приходит меньше волн, чем испускается. А сближение, напротив, означает, что на пути помещается меньше волн и, следовательно, приёмник поглощает волн больше, чем испускается источником. Поэтому Ритц вывел соответствующую формулу

T?/T=1+(1/c)dL/dt,

где dL/dt — скорость изменения расстояния L между источником и приёмником на момент регистрации излучения [8]. Поскольку L=V_rt+a_rt²/2, и скорость dL/dt=V_r+a_rt=V_r+La_r/c (V_r и a_r — лучевая скорость и ускорение на момент испускания, t=L/c — время, за которое свет приходит от источника к приёмнику), то получим простую формулу

T?/T=1+V_r/c+La_r/c²,

найденную выше и учитывающую сразу и эффект Доплера, и эффект Ритца. В оригинальной записи Ритца [8] синтез этих законов выглядел следующим образом:

Здесь dt', dt — элементарные интервалы времени между испусканием двух сигналов (частиц-реонов) и их приёмом, u_r — лучевая скорость приёмника, w'_r — лучевое ускорение источника, r — расстояние между источником и приёмником. В этой красивой, лаконичной формуле сосредоточено очень многое, говорящее о природе электричества, магнетизма, света, массы, пространства, времени, явлений космоса и микромира. Например, сам Ритц использовал эту формулу, дабы показать, что электрическое воздействие одного заряда — на другой, зависит не только от их относительной скорости u_r (§ 1.7), но и от лучевого ускорения источника w'_r=a_r (§ 1.8). Последнее приводит к тому, что концентрация n'=n(1-La_r/c²) реонов, вблизи второго заряда, отличается от концентрации n реонов, испущенных равномерно движущимся зарядом. Концентрация реонов меняется потому, что все реоны, испущенные в течение интервала времени T в направлении второго заряда, придут к нему в течение периода T?=T(1+La_r/c²). А раз электрон во всех направлениях испускает в каждый промежуток времени T одно и то же число реонов, то при ускорении заряда концентрация и частота ударов реонов о другой заряд должна измениться, аналогично частоте света f?=f(1-La_r/c²). По той же причине меняется и яркость света I от ускоренно движущегося источника: вся энергия, испущенная в течение времени T и переносимая реонами, приходит к наблюдателю за промежуток T?=T(1+La_r/c²). То есть, возле приёмника концентрация света, плотность потока его энергии, называемая яркостью, должна измениться до значения I?=I(1-La_r/c²). Это имеет ключевое значение для понимания природы переменности космических источников (§ 2.11).

Ритцева форма записи "трансформации временных интервалов" приводит к интересному выводу: и эффект Доплера, и эффект Ритца — это своего рода закон сохранения числа волн, сохранения времени, иначе говоря, — закон непрерывности потока времени (аналогичный законам сохранения заряда, массы и непрерывности их потоков). Если дистанция между источником и приёмником с течением времени не меняется dL/dt=0, то, независимо от того, как движутся источник и приёмник, частота не должна меняться, поскольку, в противном случае, на отрезке L с течением времени волны либо накапливались бы до бесконечности, либо совсем исчезали, что невозможно. Поэтому, если источник и приёмник установлены на одной и той же платформе, то, независимо от того, с какой скоростью или постоянным ускорением они движутся, приёмник будет регистрировать всегда частоту источника. Если же дистанция увеличивается dL/dt>0, то число волн на ней должно тоже пропорционально нарастать, что приводит к снижению частоты принимаемых сигналов. Таким образом, эффекты Ритца и Доплера составляют, по сути, одно целое. Имеет место как бы единый Эффект Доплера-Ритца (ЭДР) T?/T=1+(1/c)dL/dt, частные проявления которого — это уже собственно эффект Доплера T?/T=1+V_r/c или эффект Ритца T?/T=1+La_r/c². При переходе из одной системы отсчёта в другую, один эффект переходит в другой.

Так, пусть у нас есть неподвижный приёмник и ускоренно удаляющийся источник. Согласно эффекту Ритца, это приведёт к тому, что частота принимаемого света будет меньше на величину, пропорциональную расстоянию до источника и его ускорению. Но мы можем перейти в систему отсчёта, связанную с источником. В этой системе источник покоится, а потому эффект Ритца уже не может приводить к смещению частоты. Зато, в этой, неинерциальной системе уже приёмник движется ускоренно. Ускорение приёмника не даёт сдвига частоты по эффекту Ритца, но приводит к тому, что, на момент регистрации, приёмник наберёт некоторую скорость и будет удаляться от источника, приводя к сдвигу частоты уже по эффекту Доплера, в точности равному сдвигу по эффекту Ритца, полученному в другой системе отсчёта. Таким образом, эффекты представляют собой одно и то же, поскольку с точки зрения волн есть равноправие не только между всеми инерциальными системами отсчёта, но и между ускоренно движущимися.

И, всё же, в целях удобства и во избежание ошибок, лучше всегда переходить в инерциальную систему отсчёта, обычно связанную с приёмником, поскольку ускорение источника часто бывает переменным и указанный переход не всегда возможен. Ведь, в этом случае, на одних участках пути накапливается больше волн, а на других — меньше. Так, если платформа с зафиксированным источником и приёмником движется с переменным ускорением, скажем, — колеблется, то, хотя в среднем частота, регистрируемая приёмником, будет как у источника (за достаточно большой промежуток времени волн приходит столько же, сколько было испущено — они не накапливаются), фиксируемая в каждый момент частота будет меняться с периодом колебаний платформы, так как на разных участках пути плотность волн различна. И потому правильнее и проще всего говорить об изменении частоты света источника, на основании его ускорения и скорости в момент испускания света в системе приёмника или, ещё точнее, — в инерциальной системе отсчёта. Это позволяет избежать путаницы и ошибок. Вот какие глубины эффекта Доплера, пространственно-временных соотношений раскрывает Ритц в своём великом труде [8]. Говоря об изменении масштаба времени движущегося объекта по эффекту Ритца и Доплера, необходимо всегда помнить, что в этих случаях мы имеем дело лишь с мнимым, кажущимся изменением частот и времён, в отличие от теории относительности, где движение источника влияет, якобы, на само время (§ 1.20).

И ещё одно роднит эффекты Доплера и Ритца: эффект Доплера долгое время не признавали для светового излучения, прежде всего, ввиду непознанной природы света [153]. Лишь спустя полвека после открытия в 1842 г., принцип Доплера смог утвердиться благодаря экспериментам русского астрофизика А. Белопольского, много сделавшего, как увидим, и для признания эффекта Ритца (§ 2.4, § 2.12). Точно так же и теперь физики отрицают реальность эффекта Ритца, поскольку до сих пор не разобрались в природе света. А ведь об эффекте Ритца, так же как об эффекте Доплера, буквально кричат все явления космоса (Часть 2). И, если для утверждения доплер-эффекта потребовалось полстолетия, то для признания ритц-эффекта, открытого в 1908 г., как видим, не хватило и целого века. Хочется надеяться, что и эта научная несправедливость вскоре будет исправлена, дабы эффект Ритца нашёл важные применения в науке и технике (§ 5.16).

§ 1.11 Электромагнитные волны

В целом же, обе теории [теория Максвелла и баллистическая теория] дают для колебаний Герца идентичные результаты.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Как было показано в предыдущих разделах, Ритц был первым, кто смог наглядно и доходчиво объяснить природу света. Для этого ему не понадобился ни противоречивый эфир, ни парадоксальные фотоны. Ритц сумел нащупать тонкую грань между двумя этими крайностями. Будучи бескомпромиссным революционером в науке, он отверг как эфир с фотонами, так и двойную бухгалтерию волн-частиц квантовой механики. В баллистической теории Ритц представил свет в виде потока частиц-реонов, которые, радиально разлетаясь от электронов со скоростью света c, несут электромагнитные воздействия и колебания от заряда к заряду. Поясним это на модели простейшего излучателя — пульсирующего диполя (диполя Герца), в котором два разноимённых вибрирующих заряда, периодично сходясь-расходясь, меняют дипольный момент.

Испускаемые концами диполя реоны будут попеременно толкать заряд Q то в одну, то в другую сторону, по мере прибытия "волн" реонов из сменяющих друг друга состояний диполя (Рис. 29). Это переменное электрическое воздействие сопровождается магнитным, вызванным движением зарядов. Два эти колебательных действия на заряд, будь то электрон в приёмной антенне или в молекуле зрительного пигмента сетчатки, мы и называем светом, электромагнитными волнами. Тем самым Ритц, сохранив представление Демокрита, Галилея и Ньютона о световом луче, как потоке частиц-корпускул, сумел объяснить и волновые свойства света: интерференцию, дифракцию, поляризацию. Так, при интерференции воздействия на заряд двух пульсирующих диполей взаимно уничтожатся (Рис. 29). Фотонная же модель света не поясняла ни волновых свойств, ни того, как вибрация зарядов рождает свет и фотоны.

Рис. 29. Быстрое чередование состояний 1 и 2 пульсирующего диполя рождает волнообразный поток реонов, колеблющий заряд Q.

Интересно, что у самого Демокрита, впервые выдвинувшего идею о том, что свет переносится посредством источаемых светящимися телами частиц, модель света во многом напоминала ритцеву. Ведь, по верному замечанию С.И. Вавилова, Демокрит в созданной им теории истечения объяснял и волновые свойства света [31, с. 101]. По Демокриту и Эпикуру источаемые светящимися телами светоносные частицы образовывали в пространстве периодичные, быстро следующие скопления, плёнки, аналогичные волновым фронтам. Точно так же и в модели Ритца реоны образуют в пространстве периодичные распределения, что объясняет волновые свойства света. И, так же, как в БТР, эти частицы следуют стройными рядами, волнами, порядок которых не нарушается даже при прохождении через прозрачные тела (Часть 1, эпиграф). Это даже позволило Демокриту объяснить интерференцию света, когда он отмечал, что за счёт спутывания, перемешивания, наложения этих периодичных плёнок, свет может гаситься, исчезать, создавая ложное ощущение [31, с. 104]. То есть свет, сложившись со светом, может дать не только свет, но и тень, а это и есть интерференция!

Как показывает Лукреций [77], Демокрит считал, что белый свет есть смешение цветов, а сам цвет — это не собственное свойство частиц (реонов), но — пространственная характеристика образуемых ими скоплений, плёнок (период волновых фронтов). Говорить же о собственных красках, о теплоте отдельных атомов и светоносных частиц, по Лукрецию, — столь же бессмысленно, сколь о событиях, картинах истории, как свойствах отдельных людей. Интересно, что эти древние атомисты, открыв молекулярно-кинетическую природу теплоты и давления, утверждали, что, подобно тому, как мы не чувствуем тепла, ударов отдельных атомов, мы не различаем ударов отдельных световых волн, оказываемых частицами (реонами), и глаз воспринимает их лишь усреднённо, в совокупности, за счёт высокой частоты следования частиц [77].

В противоположность этим теориям истечения, полевая, волновая теория света, отвергнув эфир как свою материальную основу, уже не позволяла понять, как распространяется свет, ибо не поясняла, что это за материя — электромагнитное поле, каковы её свойства, раз уж это не эфир. Даже такой находчивый физик как Р. Фейнман не нашёл способа представить поле, иначе как набором чисел, приписанных каждой точке пространства. Поэтому надо признать, что поле — это не физический объект, а чисто математическая абстракция, вроде несуществующих силовых линий. Поле лишь задаёт параметры системы в каждой точке пространства. Не зря говорят о поле скоростей, давлений, температур, то есть, — о распределении данного параметра в пространстве. Так и мы будем понимать под электромагнитным полем не субстанцию, но — исключительно распределение плотности и скорости потока реонов в пространстве.

Точно так же, говоря в БТР об электромагнитных волнах, мы имеем в виду не физическое понятие волны — возмущения, движущегося в некой неподвижной среде, будь то поле или эфир, а подразумеваем лишь периодичное, волновое распределение концентраций и скоростей реонов, смещающееся вместе с их потоком. И волна тут имеет лишь математический смысл. Ведь и, называя волнами волнистые линии-синусоиды, волны дороги, гребни дюн, никто не вкладывает в слово "волна" физический смысл. Проблема физиков прошлого века в том и состояла, что свои абстрактные математические построения они наделяли физическим смыслом, реальностью. Такое формальное описание природы и привело к бессмыслице. Ритц был первым, кто счёл эфир и поле математической абстракцией, фантомом [6]. А Эйнштейн, абсолютизируя движение света и незримо сохраняя эфир в своих уравнениях, не отвергал его открыто и был по сути "эфиристом", не раз выступавшим в защиту эфира, особенно в 1920 г.

В целом, с точки зрения классической физики и с позиций БТР, о свете можно сказать следующее:

1° Движение света не абсолютно и имеет скорость с лишь относительно испустившего его источника и связанной с ним инерциальной системы отсчёта. Относительно прочих тел скорость света в вакууме есть векторная сумма скорости источника V в момент испускания и луча света с.

2 °Cвет представляет собой процесс переменного электромагнитного воздействия, переносимого от заряда к заряду потоком летящих со скоростью c частиц-реонов, скорости и концентрации которых распределены в потоке периодичным, волновым образом.

3° Генерация света, электромагнитных волн имеет непрерывный характер и всегда производится колебанием зарядов с частотой, равной частоте излучения. А все "квантовые" эффекты, дискретный характер излучения, спектра, — вызваны прерывистым строением материи, атомов, но не света.

Эти положения, идущие вразрез с теорией относительности и квантовой физикой, по сути, ничего от них не сохраняющие, и составляют революционизирующую основу теории Ритца и его модели атома. И это неизбежно, поскольку БТР базируется на наглядном классическом подходе, представляя последний его оплот. Идеи Ритца возродились в 1960-х годах, доказав своё превосходство. Некоторые, например Р. Фейнман, вернулись к этим идеям, не ссылаясь на него. Другие учёные, скажем П. Мун, Б. Уоллес, Дж. Фокс и др. нашли их строгое обоснование. А сегодня БТР, выбираясь из глухой обороны и форсируя все препятствия, выходит на огневой рубеж, снова и снова доказывая своё превосходство, как в космосе (Часть 2), так и в микромире (Часть 3).

Итак, Вальтер Ритц показал, что свет — это всё же волна, но волна особая, кинематическая [103]. Если обычно под волнами понимают возмущение, расходящееся в неподвижной среде, то по теории Ритца свет — это волна, движущаяся вместе со средой — с потоком частиц-реонов, испущенных колеблющимися зарядами источника и потому заимствующих скорость источника. Поток частиц имеет волновое распределение концентрации и скорости в пространстве, смещающееся вместе с потоком. Этот экзотический вид волн, сопровождаемых переносом среды, встречается также в плазме, в СВЧ-приборах клистронах [36, Ч.II; 103]. В плазме такие волны, летящие вместе с промодулированным потоком частиц, называются "волнами Ван Кампена" и получаются как одно из решений кинетического уравнения А. Власова, — физика, многие идеи которого перекликаются с идеями Ритца. Кстати, и пресловутые волны де Бройля, как считают, движутся вместе с материей, частицами. Выходит, квантовая механика в чём-то повторила ритцеву модель света, но лишь эта последняя дала свойствам света наглядное рациональное объяснение. Только Ритц сумел, балансируя на баллистической модели света, пройти по лезвию бритвы, ни на йоту не уклонившись ни в сторону частиц, ни в сторону волн, оставшись на высоте здравого смысла. Все другие кренились в стороны и падали в бездну мистики или обскурантизма. Так возникли сотни НИИ ЧАВО (ЧАстиц-ВОлн § 4.2, § 4.10, § 4.11), занятых вместо науки нелепыми выдумками.

До сих пор мы рассматривали электромагнитные волны в БТР качественно. Теперь же для лучшего уяснения процесса испускания и распространения света разберём их количественно, — на примере всё той же простейшей антенны (диполь Герца) — металлического стержня, по которому течёт переменный ток I(t). Такой стержень излучает электромагнитные волны с частотой, равной частоте f колебаний тока. Поскольку ток представляет собой движение зарядов, то антенну можно представить в виде колеблющихся зарядов разного знака, периодично меняющихся местами (Рис. 29). По сути, это — электрический диполь с переменным дипольным моментом. Соответственно, на заряд, помещённый рядом, диполь будет оказывать периодично меняющееся с частотой f воздействие. Пространственное распределение реонов в этом случае носит периодичный характер (Рис. 30) и является тривиальным, поскольку отражает случай квазистационарного воздействия антенны на заряд.

Рис. 30. Колеблющийся электрон, последовательно занимая положения a, b, c, d, e, создаёт волнообразный поток свободно летящих реонов, идущий со скоростью света и колеблющий другой электрон.

Этот случай, правда, хорошо демонстрирует бессилие фотонной модели. Ведь фотон, обладая энергией hf, несёт информацию о частоте колебаний f. Однако не понятно, как непрерывное колебание зарядов с частотой f порождает фотоны вида hf, раз эта величина задаётся по квантовой теории лишь разностью энергий до и после излучения. Тем более неясно, как группа независимых фотонов, или вообще одиночный фотон, может заставить пробный заряд колебаться с частотой f. Учёные легко манипулируют с фотонами, когда те излучаются и поглощаются атомом, — ведь никто толком не знает механизма этого излучения и можно отделаться туманными квантовыми переходами. Но учёные сразу теряются, едва их просят объяснить, как возникают и поглощаются фотоны радиочастотного диапазона в устройствах типа антенн, где всё прозрачно и нельзя нагнать тумана. Гипотеза фотонов мигом бы отпала, стань ясен и механизм атомного излучателя (§ 3.1).

Но вернёмся к анализу антенны и рассмотрим её излучение уже не в зоне квазистатики, а в волновой зоне, когда заряд находится достаточно далеко от антенны и время движения света до пробного заряда становится много больше периода колебаний тока. Именно в волновой зоне возникает то, что называют светом, электромагнитными волнами. Ведь в зоне квазистатики электровоздействие, хоть и велико, но быстро спадает с удалением r: поле диполя убывает пропорционально r³. В волновой же зоне электрическое E и магнитное H поля спадают как 1/r, а интенсивность света EH — как 1/r². Но как же это возможно, если даже у одиночного, равномерно движущегося заряда, поля E и H спадают как 1/r², а у системы зарядов — ещё быстрее?

Рис. 31. Эффект Ритца. Движение заряда с ускорением a наращивает плотность n потока испущенных им реонов, частоту их ударов о другой заряд и силу отталкивания F, если лучевое ускорение a_r<0.

Всё дело в том, что в БТР имеет место ранее неизвестный физикам эффект Ритца, справедливый как для света, так и для любых других электрических воздействий, переносимых реонами (§ 1.10). Суть его в том, что при движении заряда с переменной скоростью (с ускорением a) тот придаёт реонам разную добавочную скорость, отчего реоны группируются — скучиваются или расходятся, причём тем сильнее, чем дальше они улетают от источника (именно так и клистрон формирует в изначально однородном потоке электронов сгустки, узлы [36, Ч.II; 103], см. § 2.11). Соответственно и сила воздействия реонов растёт или падает пропорционально плотности их потока n'=n(1–ra_r/c²): град пуль-реонов барабанит по заряду чаще или реже (Рис. 31). А если заряд колеблется (проекция его ускорения a_r меняется), то это ведёт к группировке реонов, испущенных с положительным лучевым ускорением, и — разрежению испущенных с обратным, — антенна, модулируя поток реонов по скорости, осуществляет модуляцию его по плотности. В пространстве возникают периодичные сгустки-разрежения реонов, движущиеся с их световой скоростью c. Поскольку БТР называют ещё теорией истечения (§ 1.9), то световые волны плотности потока реонов от вибрирующих или крутящихся зарядов подобны видимым волнам от вертящихся поливалок для газона и фейерверочных колёс (см. обложку), выбрасывающих многовитковые спирали, разлетающиеся со скоростью капель, искр. По мере движения реонов плотность их сгустков растёт (Рис. 32). Колебания концентрации реонов в потоке ведут к колебаниям электрического поля E, пропорциональным ra_r/c². Эти колебания и регистрирует приёмник, тогда как постоянная составляющая поля подвижных электронов нейтрализуется таким же полем неподвижных положительных ионов металла.

Рис. 32. а) клистрон модулирует плотность потока n электронов, придавая им разные скорости, б) аналогично колебания заряда или звезды, меняющие скорость запуска реонов, формируют периодичные сгустки-разрежения потока реонов, рождающие колебания электрической силы, частоты и яркости света.

Поле неподвижного заряда q находится как

E=q/4??₀r²,

а у колеблющегося амплитуда колебаний поля будет

Era/c²= qa/4??₀rc² (Рис. 33).

Поскольку амплитуда ускорения гармонически колеблющегося заряда a=?²l, где ?=2?/T — циклическая частота колебаний, l — длина антенны, то амплитуда колебаний электрического поля в волновой зоне

?E= q?²l/4??₀rc².

Но q? —это амплитуда тока I, а c²=1/?0?0. Отсюда

?E=I??₀l/4?r.

Именно так находится электрическое поле излучателя в волновой зоне [88]. Как видим, поле действительно убывает как 1/r. Аналогичный расчёт легко провести для магнитного поля H, тоже спадающего как 1/r. Ведь магнитное воздействие, как электрическое (точнее как частная его разновидность), — пропорционально концентрации реонов в потоке. А плотность мощности излучения (интенсивность света), равная произведению E и H, спадает, как положено, пропорционально r², причём мощность излучения растёт с его частотой ?. Даёт БТР и верную диаграмму направленности антенны.

Рис. 33. Колебания тока в диполе Герца соответствуют колебанию ускорения зарядов c амплитудой a, что приводит к периодичному изменению поля возле пробного заряда.

Заметим, что колебания электронов в антеннах могут приводить и к искажению синусоидальной формы электромагнитной волны. Ведь движущиеся электроны сообщают свою скорость свету и потому половину периода реоны запускаются со скоростью большей c, а половину — с меньшей. Значит одни реоны, догоняя другие, могли бы сильно изменить синусоидальный профиль волны, как это предполагали и обнаружили у двойных звёзд (§ 2.10), но чего, однако, не замечали у радиоволн. Впрочем, как показал Ритц [8], такие искажения и не могут быть заметны ввиду того, что скорости электронов в антеннах много меньше скорости света, и неоднородность электронов по скоростям может приводить лишь к малым волновым периодичным возмущениям однородного потока реонов, благодаря чему и возникают электромагнитные волны. Но если скорость колеблющихся электронов приближается к скорости света, эти искажения могут стать заметными даже на земных расстояниях. Так, в синхротронах электроны крутятся уже с околосветовыми скоростями, а потому, согласно Ритцу, должны излучать негармонические волны. Это должно проявляться в усложнении спектра излучения, поскольку негармонический периодичный сигнал при разложении в спектр даёт, кроме основной частоты, множество кратных ей. Если обычно электроны излучают волны лишь с частотой своего вращения, то в синхротроне испускаемое ими синхротронное излучение по БТР будет иметь сложный частотный спектр. Излучение пойдёт не только на частоте вращения электрона, но и на удвоенной, утроенной и других кратных частотах, равно как для двойных звёзд искажения, вносимые вращением звёзд по орбите, порождают вариации блеска и спектра — с частотами, кратными частоте вращения звезды [3].

И, действительно, у синхротронного излучения, по мере роста скорости электронов, обнаружено усложнение спектра, содержащего, кроме основной частоты, кратные гармоники. Причём, с приближением скорости электронов к световой, интенсивность высших гармоник растёт, будучи задана разложением в ряд Фурье цилиндрических функций. Но, как раз с помощью цилиндрических (бесселевых) функций, описывают форму и спектр кинематических волн [36], порождаемых за счёт баллистического принципа двойными звёздами и клистронами (§ 2.10). Не случайно, в клистронах эффект группирования электронов, аналогичный эффекту Ритца для света, используют для умножения частоты излучения. В синхротронном же излучении этот эффект проявляется особенно ярко: с приближением скорости электронов к скорости света их невидимое ВЧ-излучение, за счёт преобразования спектра (которое можно понимать и как проявление эффекта Ритца от гигантского центростремительного ускорения), становится видимым: крутящиеся электроны начинают светиться сперва красным, затем синим светом. Таким образом, так называемая "релятивистская" электроника не противоречит, а как раз подтверждает БТР, опровергая СТО и максвеллову электродинамику.

Тем не менее, как ни странно, именно рассмотрение электромагнитных волн по Максвеллу и привело к теории относительности Эйнштейна, когда тот пытался понять, что увидит наблюдатель, оседлавший световую волну и движущийся со скоростью света. Получалось, он зарегистрировал бы неизменные значения электрического и магнитного поля волны в отсутствие поблизости зарядов и токов, что невозможно по Максвеллу. Отсюда Эйнштейн заключил, что наблюдатель не может двигаться со скоростью равной или большей c. На деле же проблема не в механике, а в теории Максвелла, ошибочно дающей одни и те же значения поля — вне зависимости от движения наблюдателя. А, по Ритцу, поля меняются, и наблюдатель, летящий со скоростью световой волны, просто её не увидит (все поля занулятся), поскольку реоны, переносящие волну, не догоняют и не обгоняют его, и оттого не оказывают воздействия. Так, и на воздушном шаре, летящем в потоке ветра, наблюдатель не ощущает дуновений, поскольку шар летит со скоростью ветра, то есть, — общей скоростью атомов воздуха. Это можно понять и не обращаясь к БТР, а вспомнив эффект Доплера: чем быстрее наблюдатель удаляется от источника, тем меньше частота и энергия принимаемых им световых сигналов. При световой скорости наблюдателя энергия и частота света обращаются в нуль: наблюдатель ничего не регистрирует, и рассуждение Эйнштейна теряет смысл. И вот на таких-то некорректных мысленных экспериментах, без привлечения каких-либо реальных фактов, опытов, и строилась вся теория относительности. Уже из этого можно сделать заключение о степени её "законности".

Не случайно физики в исследованиях электромагнитных процессов часто пользуются преобразованиями Галилея, а не Лоренца, причём не только из удобства, но и потому, что релятивистские формулы порой вообще неприменимы. Так, при анализе лазерных световых импульсов и солитонов часто бывает удобно перейти в бегущую систему координат, движущуюся с околосветовой скоростью, в том числе, — для описания изменений формы импульса, для анализа того, как один импульс догоняет другой и взаимодействует с ним, обмениваясь энергией за счёт нелинейных эффектов. И, применяя преобразования Галилея, получают согласные с опытом результаты! Так же, и при анализе волн в плазме физики спокойно переходят в бегущую систему отсчёта, пользуясь для удобства преобразованиями Галилея. Причём, эта движущаяся система зачастую перемещается со сверхсветовой скоростью (в плазме возможно сверхсветовое распространение фронтов концентрации), на которой преобразования Лоренца вообще неприменимы, и релятивистские формулы дают абсурдные результаты. А преобразования Галилея не только продолжают работать на таких скоростях, но и легко приводят к верным результатам. Но физики, понимая, что это противоречит букве законов СТО, осторожно называют такой переход в бегущую систему координат формальным термином "сопоставление электродинамических систем".

Ложной оказалась и исходная предпосылка Эйнштейна, который считал, что лишь преобразования Лоренца сохраняют форму уравнений Максвелла (ковариантность). На деле же, и преобразования Галилея не меняют уравнений Максвелла, если при переходе в новую систему отсчёта соответственно менять значения полей (Миллер М.А., Сорокин Ю.М., Степанов Н.С. // УФН, Т. 121, в. 3, 1977). Именно такое преобразование полей и утверждает электродинамика Ритца: поля неизбежно меняются за счёт конечной скорости распространения воздействий (§ 1.7). Так же, и в космосе при радиолокации, как отмечает Б. Уоллес, учёные давно пользуются классической галилеевской формулой сложения скорости света со скоростью источника (§ 2.1). Вот и выходит, что физики и астрофизики, на словах признавая теорию относительности, на деле давно пользуются формулами классической механики Галилея и баллистическим принципом, и, в первую очередь, — именно в той области, для которой задумывалась теория относительности: для описания электромагнитных процессов и света. А расчёты по СТО не только сложнее, но порой и вовсе неприемлемы, давая абсурдные, не отвечающие опыту результаты!

§ 1.12 Интерференция, дифракция, отражение и преломление света

Новая теория хорошо описывает электромагнитные волны. Гипотетические частицы, периодично распределяясь в пространстве и времени, вызывают колебания электронов. Сложение их воздействий путём интерференции создаёт разнообразные явления: отражение, преломление и т. д.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Выше было показано, что, хотя свет переносят частицы, он, всё же, обладает многими свойствами волны. В БТР волновые свойства света возникают не как проявление абстрактно-формального корпускулярно-волнового дуализма, а — как естественное следствие механической модели электричества, предложенной Ритцем. Поэтому, несмотря на то, что теория Ритца была отчасти возвратом к корпускулярной теории света Ньютона, БТР решила основную проблему этой теории истечения. Ведь, как показал ещё Ритц, его теория легко объясняла явления интерференции и дифракции (огибание светом препятствий), бывшие камнем преткновения для корпускул. Рассмотрим, как свет и БТР обходят эти камни преткновения.

Прежде всего, в теории Ритца свет способен интерферировать (§ 1.11). Иными словами два пучка света способны не только усилить, но и погасить друг друга. Это было бы и впрямь невозможно при распространении излучения в виде квантов света. Ведь сложение двух одинаковых лучей удваивало бы число частиц света, попавших в фотоприёмник, удваивало бы энергию, приносимую корпускулами, а значит и интенсивность света. Но в теории Ритца свет переносят не кванты, не частицы света (фотоны), а — кванты электрического поля, — реоны. Свет, по теории Ритца, — это переменное электрическое воздействие, несомое частицами. Как было показано выше, два таких воздействия, — две переменных электрических силы от двух источников, излучающих свет в противофазе, нейтрализуют друг друга. Реоны по-прежнему приходят от источников, но их воздействия на пробный заряд в приёмнике взаимоуничтожатся, будучи направлены в разные стороны, или сложатся, если воздействия от двух источников приходят в фазе. Таким образом, теория Ритца элементарно объясняет явления интерференции, скажем, — кольца Ньютона, интерференционные полосы и т. д.

Однако сторонники эфира и максвелловой электродинамики могут возразить, что в рамках представлений о свете, как о потоке частиц, нельзя объяснить явления дифракции, т. е. огибания светом препятствий. Световая волна, идущая в эфире или передаваемая электромагнитным полем, могла бы легко обойти экран, создав за ним светлое пятно. Но как это возможно для волны, движущейся прямолинейно с потоком частиц? Впрочем, уже Лоренц показал, что "огибание" светом экрана происходит совсем не так, как обтекание препятствий волнами на воде. Оказывается, свет, падающий на металлический экран, вовсе не задерживается им: электромагнитные волны (несомые реонами) свободно проходят сквозь все преграды. Откуда же тогда за экраном тень? Электродинамика даёт на это простой ответ: электромагнитная волна, проходя сквозь металл, заставляет его электроны колебаться, а вибрирующие электроны служат источниками вторичных волн, излучаемых в противофазе с падающей. Эти, созданные экраном вторичные волны, интерферируя с прошедшей волной, как раз и гасят её (Рис. 34).

Рис. 34. Природа тени: а) для световых волн; б) для волн в среде.

Так и возникает тень за экраном. Иногда так борются и с шумом в аэропортах — не задерживают его, но ставят устройства, генерирующие шум в противофазе. Выходит, выражение "экран отбрасывает тень" имеет не фигуральный, а вполне физический смысл, поскольку тень создана излучением экрана, исходящим от него в форме выброшенных металлом светоносных частиц-реонов. Совершенно так же в электростатике металлический экран экранирует электрическое поле — за металлической пластиной поле равно нулю. Но это происходит не потому, что металл задерживает электрическое воздействие (реоны по теории Ритца легко проходят сквозь любые преграды), а потому, что поле, воздействуя на электроны металла, перераспределяет в металле заряд таким образом, что заряд поляризованного металла создаёт вторичное поле, которое, складываясь с исходным, полностью гасит его. Примерно то же происходит и в электродинамике, в электромагнитной волне.

При достаточно большой длине волны, интерференция испускаемых круглым экраном вторичных волн — с падающей создаёт светлое пятно в центре тени и более сложные интерференционные картины (Рис. 35). Для этого световому потоку ни к чему огибать экран. Именно Лоренц внёс в этот вопрос ясность. В своей электронной теории он показал, что используемый обычно принцип Гюйгенса, по которому каждую точку на фронте волны в пустом пространстве можно считать вторичным источником, — неверен. Источником волн могут служить только заряды: в пустом пространстве волны не возникают. Электромагнитная волна, идущая сквозь среду, вызывает колебания электронов в атомах этой среды. Колеблющиеся электроны испускают вторичные волны с частотой своих колебаний. Эти вторичные волны, складываясь, интерферируя друг с другом и с исходной волной, порождают различные явления: изменение скорости волны в среде, дисперсию, дифракцию.

Рис. 35. Дифракция света создаётся интерференцией вторичных волн, идущих от вибрирующих электронов экрана.

Итак, дифракционную картину за экраном создают не волны от источника, обогнувшие экран, а сам экран, являющийся источником вторичных волн. Если экран представляет собой металлическую пластину, то это свободные электроны металла. Если же экран — это непрозрачный диэлектрик, то это связанные электроны атомов и молекул. Они, опять же, не просто гасят падающее излучение, но генерируют при колебаниях излучение в противофазе, которое и гасит свет за экраном.

В том, что свет, отражённый средой или прошедший через неё, создаётся не самим источником, а именно средой, убеждают хотя бы явления отражения и рефракции (преломления света средой). В самом деле, при отражении света металлическим полированным зеркалом мы видим источник не в реальном его положении, а в совсем ином: мы видим не сам свет источника, а лишь его отражение. Реоны падающей волны, попавшие в металл, вызывают колебания электронов металла с частотой падающей волны реонов. Эти электроны при колебаниях испускают вторичные волны и, тем самым, создают новый луч света и мнимое изображение источника. В то же время, исходные реоны свободно проходят сквозь металл и продолжают свой путь в исходном направлении.

Точно так же происходит преломление лучей в среде, отчего источник света видится не в истинном его положении, а в смещённом. Луч света, прошедший через призму, как бы меняет своё направление. Но, как следует из теории Ритца, реоны, несущие световую волну, всегда распространяются прямолинейно, с неизменной скоростью, даже проходя через материальные среды. Среда никоим образом не влияет на движение реонов. Поэтому луч должен, встречая среды, распространяться в том же направлении, словно пуля, прошивающая стекло. То, что этот прямой исходный луч исчезает и возникает новый луч, идущий из среды в новом направлении, как раз и доказывает, что среда генерирует под действием падающего света — вторичные волны, которые гасят посредством интерференции исходный луч и порождают новый, идущий в ином направлении. Происходит переизлучение энергии, за счёт чего мы наблюдаем не исходный свет источника, а лишь вторичное излучение среды. Итак, в зеркале и в призме мы наблюдаем свет не самого источника, а свет, переизлучённый атомами отражающей и преломляющей среды (Рис. 36).

Рис. 36. При прохождении света через среду мы видим не прямой (исходный) свет источника (его гасит интерференция), а вторичное излучение среды, переизлучившей свет.

По той же самой причине меняется скорость света в среде. Ведь реоны, как утверждает Ритц, всегда испускаются зарядами с одной и той же скоростью, равной скорости света, и эта скорость сохраняется на всём их пути. С той же скоростью испускают реоны и колеблющиеся заряды среды. Поэтому исходная волна и вторичные волны, испущенные зарядами среды, распространяются со скоростью c. Однако сложение этих волн даёт новое распределение реонов. И, хотя сами реоны движутся со скоростью c, образуемые ими распределения плотности смещаются с другой, — меньшей скоростью. Это можно проиллюстрировать с помощью двух расчёсок-гребешков. Если сложить расчёски так, что одна будет немного повёрнута по отношению к другой, то увидим муаровый узор — чередование тёмных и светлых полос, образуемых зубцами расчёсок. При этом, расстояния между полосам отличаются от расстояний между зубцами. Если начать двигать расчёски вдоль их осей с постоянными скоростями, то обнаружим, что муаровые полосы движутся с другой (большей) скоростью. Точно так же и распределения реонов, возникшие от сложения двух волн, соответствующие гребням новой волны, движутся со скоростью, отличной от скорости реонов. И расстояния между новыми гребнями отличаются от расстояний между гребнями исходной волны. В среде меняется и скорость, и длина волны. Подробнее причина этого будет рассмотрена в следующей главе.

Таким образом, для описания света, движущегося в среде, уже недостаточно располагать одними лишь характеристиками источника, — нужно учитывать параметры среды, которая сама становится источником волн. Именно поэтому Ритц искренне восхищался электронной теорией Лоренца, поскольку она лишила эфир многих преимуществ (важных для объяснения дифракции, изменения скорости и направления света в среде за счёт изменения плотности эфира и т. д.). Тем самым, по верному замечанию Ритца, электронная теория Лоренца была частичным возвратом от максвелловой электродинамики к электродинамике Ампера, Вебера и Гаусса, где имелись проблемы как раз при истолковании явлений в средах. Интересно в этом смысле заметить, что Демокрит и Лукреций, разработавшие корпускулярную теорию света, близкую к ритцевой и даже объяснившие с её помощью интерференцию, хорошо осознавали роль промежуточной материальной среды: воздуха, зеркал и других сред, расположенных на пути к глазу. Так, Лукреций утверждал, что свет, взаимодействуя со средами, создаёт вторичное излучение, преобразуется, проходя их, и, уже в таком изменённом виде, воспринимается глазом [77, с. 131]. Эти же атомисты утверждали, что тела не создают преград свету, а свободно пропускают его частицы (Рис. 34), и, лишь возникшее в среде вторичное излучение, слагаясь с этим светом, создаёт тень и другие эффекты.

Так же и великие умы эпохи Возрождения: Леонардо да Винчи, Галилей, Ньютон, возродив взгляды Демокрита на свет, — не видели противоречия в представлении света потоком частиц, набегающих волнами. Все эти мыслители-инженеры смело применяли в трудах по оптике баллистическую аналогию, приводя в пример пушки, ружья и баллисты, луки и самострелы для изображения того, как воздействия, импульсы, в том числе световые, разлетаются и передаются от одних тел к другим. Уже Леонардо да Винчи показал, что свет разлетается от светильников мириадами частиц-образов, образующих последовательные сферические фронты, типа сферических взрывных волн из огня и осколков от разрывной бомбы, изобретённой Леонардо. Эти световые волны, по мысли Леонардо, подобно волнам осколков, беспрепятственно проходят сквозь друг друга и интерферируют, подобно волнам на воде. Вслед за этим Галилей в своих "Беседах" уподобил далёкий источник света — артиллерийской батарее, последовательно выбрасывающей ядра и вспышки света. Огромной скоростью этих световых снарядов Галилей объяснил гигантскую скорость распространения света и его тепловое, разрушительное воздействие, особенно заметное у зажигательных зеркал. И тот же Галилей в своих "Диалогах" обосновал баллистический принцип, показав, что движение орудия (или источника света) сообщает добавочную скорость выброшенным снарядам (или частицам света). Наконец, Ньютон осознал, что частицы света, пролетая, словно снаряды, через воздух и воду, вызывают своими ударами колебания их частиц (электронов), испускающих от этого новые частицы света, формирующие вторичные световые волны, будто летящий снаряд, разбрасывающий волнами атомы воздуха и брызги воды со своего пути.

Образование в среде вторичных волн, вызванных основной волной, отчасти напоминает принцип Гюйгенса, согласно которому каждую точку пространства на фронте волны можно рассматривать как новый источник вторичных волн. Но есть существенная разница. Согласно Ритцу вторичные источники возникают только в среде, в экранах, — только там, где есть заряды, поскольку, согласно электродинамике, только колеблющиеся заряды могут быть источником волн, ибо в пустом пространстве волны рождаться не могут. По Гюйгенсу же наоборот: вторичные волны возникают в пустом пространстве и не возникают там, где есть материальные препятствия, экраны. Это было прямым следствием теории эфира. Ведь эфир по теории должен присутствовать даже в вакууме и возмущения в нём, действительно, передавались от точки к точке посредством вторичных волн. Но, раз эфира нет, то и принцип Гюйгенса уже нельзя использовать. Он может применяться теперь — лишь как удобный формальный приём, не отражающий реальной сути происходящего и потому дающий иногда ложный результат.

Ныне все эти вопросы взаимодействия волн и вещества, с точки зрения электронной теории Лоренца подробно рассматриваются в курсе молекулярной оптики [74, 136]. О такой трактовке дифракции рассказывает также любой учебник электродинамики [88]. И, всё же, в школьной и вузовской программе свет продолжают рассматривать как волну, движущуюся в среде, продолжают пользоваться некорректным принципом Гюйгенса. Вот почему в дальнейшем многие уже не в силах избавиться от мнимой потребности в неподвижной среде для распространения света, от представления об эфире. Как верно заметил Эйнштейн, Лоренц первым показал ограниченность и бесполезность эфира, а с ним и основанной на эфире электродинамики Максвелла. Опыты же Майкельсона и Троутона-Нобля окончательно рассеяли всякие иллюзии насчёт реальности этой эфемерной субстанции с противоречивыми свойствами.

Итак, теория Ритца, изображающая свет в виде потока частиц, прекрасно объясняет явления интерференции и дифракции и предлагает, по сути, первый в истории науки непротиворечивый способ описания волновых свойств света в рамках корпускулярного подхода. Впрочем, не исключено, что подобная корпускулярная модель света существовала ещё в древности, как показывает пример Лукреция или Да Винчи. На мысль о том, что наши предки считали свет волнообразным потоком частиц, способным огибать препятствия, дифрагировать на них, наводит уже само слово lux (свет), имеющее общую корневую основу с русским словом лук, луч, лучина, и с английским look (смотреть, § 1.9). Ведь наши предки уподобляли лучи света потоку стрел из лука, и в то же время слово "лук" у них означало "изогнутый", "волнистый" (отсюда словосочетания "излучина реки", "лука седла"), поскольку классический лук имел сложноизогнутую, волнистую форму. А потому, возможно, в этом стрелковом оружии отражены представления древних и о волновой структуре света, способного огибать преграды, позволяя источнику света в буквальном смысле "стрелять из-за угла".

§ 1.13 Взаимодействие света от движущегося источника со средой

Поэтому я буду допускать, что любая заряженная точка испускает в каждый момент времени по всем направлениям фиктивные частицы, бесконечно малые и запущенные при рождении с одинаковой радиальной скоростью c, которые сохраняют своё равномерное движение, независимо от того, какие им встречаются тела.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Первый постулат теории относительности о равноправии инерциальных систем, в том числе, для явлений оптики и электродинамики, — не вызывает сомнений. Однако второй постулат — о независимости скорости света от взаимного движения источника и наблюдателя — не только не доказан опытом, но и противоречит первому (отсюда все парадоксы СТО). Ведь равноправие всех систем вытекает именно из классического закона сложения скоростей. Как показал ещё Галилей, падение тел внутри стоящего и плывущего корабля потому идентично, что, в случае движения, падающим телам сообщается скорость корабля (Рис. 37). То же свойство обнаружилось у света: для него, как показали опыты Майкельсона и аберрация звёздного света, работало классическое правило сложения скоростей (принятое в БТР). Майкельсон, закончивший военно-морскую академию и сам много плававший, по сути, повторил опыт Галилея с кораблём, но использовал в качестве судна саму Землю, а в качестве брошенного тела — свет. Из этих опытов следовала относительность движения света и первый постулат СТО (на деле просто принцип относительности Галилея). Второй же постулат, напротив, абсолютизировал движение света, будто на его скорость c не влияло относительное движение источника и наблюдателя. Не зря Макс Планк называл теорию относительности "теорией абсолютности".

Рис. 37. Движение корабля (амфибии) передаётся падающему телу, которое, как внутри покоящейся системы, падает по вертикали. Та же скорость передаётся свету и снарядам (для берегового наблюдателя).

До сих пор, рассуждая о баллистическом принципе сложения скорости света со скоростью источника, мы говорили о движении света в вакууме. Если же электромагнитная волна летит в среде, то, как было отмечено выше, ситуация кардинально меняется: проходя через среду, будь то воздух или плотные тела, волна воздействует на электроны среды, приводя их в колебания, отчего те излучают вторичные волны, которые, слагаясь с исходной, рождают явления рефракции, дисперсии и дифракции. Поэтому, возникает уже избранная система отсчёта, связанная с материальной средой. Описание волн в такой среде во многом подобно описанию их с помощью эфира. Вот почему теория Максвелла, основанная на эфире, всё ещё используется, не обнаруживая расхождений с опытом. Однако, в космосе, в безвоздушном пространстве, — возникают отклонения от теории Максвелла. Судя по результатам радиолокации и астрономических наблюдений, исчезает преимущественная система отсчёта, связанная с атмосферой, и скорость света начинает зависеть от скорости источника (Часть 2).

В данном разделе нас будут интересовать именно опыты в земных лабораториях, где свет движется в среде. Так, в качестве противоречащего БТР иногда приводят известный опыт по влиянию движения источника на скорость света в среде, — опыт Физо [93, 153]. По его результатам, если источник движется навстречу среде со скоростью V, то в среде фазовая скорость света от этого источника уже не c/n, а c/n+V/n². Паули считал это доказательством того, что скорость источника не складывается по классическому закону со скоростью света. Но, как было сказано, баллистический принцип здесь и не обязан работать, ибо скорость света в среде определяется не одним только источником, а ещё и атомами среды, вторичное излучение которых складывается с начальным, образуя новую волну. Вычислим её фазовую скорость [136, с. 425]. Если свет имеет скорость c+V, то поле единичной падающей волны опишется уравнением

E₀=e^{i(?t — k'x)},

где ? — циклическая частота падающей волны, а k'= ?/(c+V) — её волновое число.

Эта волна возбуждает в среде вторичные волны интенсивности

E₁= — ikxbe^{i(?t — kx)} [136],

где k= ?/c — их волновое число, x — толщина пройденного слоя вещества, излучающего новую волну (Рис. 38), b — безразмерный коэффициент, характеризующий оптическую плотность среды (концентрацию атомов и эффективность переизлучения ими волны с частотой ?). Поле результирующей волны

E= E₀+E₁= e^{i(?t — kx)}(e^{ix(k — k')}—ikxb),

что с учётом разложения e^x?1+x при малых x и (k — k')? ?V/c²= kV/c даёт

E?e^{i(?t — kx)}(1+ ikxV/c— ikxb)? e^{i(?t — kx(1+b — V/c))}.

Здесь kx(b — V/c) — это сдвиг фазы, растущий вместе с пройденным светом путём x и тем самым меняющий фазовую скорость света c*. По сути, в среде волновое число k= ?/c заменяется новым k*= ?/c*= k(1+b — V/c). Отсюда c*= ck/k*= c/(1+b — V/c). Если V=0, то получим обычную скорость света в среде c*= c/(1+b), где (1+b) — коэффициент преломления n. Если же скорость V отлична от нуля, получим: c*= c/(1+b — V/c)= c/(n — V/c)? c/n+V/n². Таким образом, в среде движение источника меняет фазовую скорость света не на V, а только на V/n². Относительно источника скорость света в среде c'= c*—V= c/n — V(1–1/n²). Коэффициент 1–1/n² называют френелевским коэффициентом увлечения. Итак, если на базе молекулярной оптики учесть переизлучение света средой, то БТР легко объяснит опыт Физо и даёт верное выражение для коэффициента увлечения Френеля.

Рис. 38. Отказ принципа относительности в опытах Физо (слева) и Саньяка (справа).

Как видим, наличие среды нарушает равноправие систем отсчёта. Во-первых, свет в среде движется со скоростью, отличной от скорости света в этой среде c/n. А, во-вторых, не вся скорость источника передаётся свету. Но реально здесь нет никакого противоречия с галилеевым принципом относительности. Рассмотрим для пояснения известную иллюстрацию принципа относительности, предложенную самим Галилеем. В своём "Диалоге" он показал, что мы не сможем заметить равномерного движения корабля, находясь в его трюме. Предметы в трюме будут падать совершенно так же (отвесно вниз), как в неподвижном корабле. Происходит это оттого, что скорость v корабля сообщается падающим предметам. Но если и сам корабль и падающие в нём предметы движутся по горизонтали со скоростью v, то их относительное движение нельзя заметить. Но так будет только в трюме. Если мы выйдем на палубу корабля, то равноправие уже нарушается. За счёт движения корабля обдувающий его воздух порождает встречный ветер, который нарушает симметрию, увлекает предметы. Поэтому брошенные от носа к корме предметы, увлекаемые ветром, будут долетать быстрее и дальше, чем от кормы к носу. Подобно воздуху, увлекающему в опыте Галилея падающие предметы, среда передаёт частично скорость и свету. В опыте Майкельсона среда не нарушала принцип относительности и баллистический принцип лишь потому, что атмосфера двигалась вместе с Землёй и источником света, так же как воздух в трюме корабля двигался вместе с кораблём в опыте Галилея. Зато при взаимном движении источника и среды ситуация кардинально меняется: принцип относительности перестаёт соблюдаться.

Итак, если движущийся источник сообщает свою скорость свету, в качестве добавки к скорости c, то, при попадании в прозрачную среду, за счёт вторичного излучения среды и сложения его с излучением падающей волны, эта добавка постепенно исчезнет, как постепенно теряет горизонтальную скорость предмет, выброшенный из окна поезда и тормозимый сопротивлением воздуха. Исходная волна, попадая в среду и заставляя колебаться её электроны, переизлучается этими бесчисленными ретрансляторами и, при том, гасится за счёт интерференции с идущими от них вторичными волнами. Этот принцип известен в электродинамике как "теорема погашения Эвальда и Озеена". Однако в применении к БТР эта теорема была впервые исследована Дж. Фоксом [2], который показал, что, вместе с гашением первичной волны, теряется также информация о скорости её источника. Поэтому, в дальнейшем будем иногда называть это правило погашения у света добавочной скорости источника — "принципом Фокса". Этот принцип имеет большое значение в изучении многих явлений космоса и особенно важен в земных лабораторных экспериментах.

Интересно отметить, что некоторые лабораторные эксперименты действительно подтвердили, что свет после прохождения сквозь среду приобретает её скорость. Ведь, согласно БТР, скорость равна c относительно источника. Среда же, через которую проходит свет, сама начинает играть роль источника света. И точно, как показали уже земные эксперименты, скажем опыты У. Кантора [4] и М.И. Дуплищева [47], прозрачные пластинки дополнительно сообщают свою скорость v излучению, отчего скорость световых лучей становится не c, а c+v. Результаты этих экспериментов, несмотря на их тщательную постановку, пытались оспорить и затушевать [153]. Однако достаточно убедительно этого никто не сделал.

Физики пытались обнаружить изменение скорости света не только у земных источников, но и у небесных, имеющих известные скорости. Подобный опыт, выполненный, например Р. Томашеком, дал отрицательный результат [152, 153]. Как заметил Дж. Фокс, это тоже не свидетельствует против БТР, поскольку в наземной установке свет движется не в вакууме, а в атмосфере, следуя в приборе дополнительно ещё через систему линз и зеркал. А потому принцип относительности и закон сложения скоростей здесь не применимы, так же как в опыте Галилея, если производить его не в трюме, а на палубе движущегося корабля, где предметы уже не будут падать строго по вертикали, как прежде, а будут сноситься ветром. Вот и свет, имея избыточную скорость V источника, уже не может сохранить её в земной атмосфере, но будет "тормозиться" ею, пока не приобретёт относительно среды стандартную скорость c/n. Так же, к примеру, зажигалка, выроненная из окна бегущего по рельсам поезда, лишь поначалу падает отвесно вниз, имея скорость поезда V. Но затем обдув встречным потоком воздуха постепенно сносит её назад, и она почти полностью утрачивает начальную скорость V.

То же и для света. Когда световой луч на скорости c+V входит в земную атмосферу, то его электрические колебания раскачивают электроны в атомах воздуха. Вибрация электронов рождает вторичное излучение, имеющее скорость c. В итоге, по мере движения луча через атмосферу и приведения им в колебания всё новых электронов, его энергия всё больше рассеивается, переходя в энергию вторичного излучения, летящего в воздухе со стандартной скоростью c. Как показал Фокс, такое приведение скорости света к c происходит в слое воздуха толщиной около 10 см. Так что к моменту, когда световой луч пройдёт всю толщу атмосферы, его скорость окажется равной c без всяких следов начальной скорости источника. Ещё эффективней скорость источника гасится при движении излучения более высоких частот и в более плотных средах. Фокс вычислил [2], что вклад скорости источника в скорость света экспоненциально спадает по мере движения сигнала в среде, причём характерная длина, на которой этот вклад снижается в e=2,7 раз, составляет d=?/2?(n–1). То есть погашение вклада скорости источника идёт тем быстрее, чем короче длина волны света ? и выше показатель преломления среды n. Поэтому сигнал от источника, летящего в направлении излучения со скоростью V, при прохождении слоя среды толщиной l, будет иметь скорость c'=c+kV, где k=e^—l/d<<1, как вывели на основе астрономических наблюдений ещё Э. Фрейндлих [3] и П. Гутник (§ 2.10). Таким образом, скорость источника практически перестаёт влиять на движение световых сигналов в среде, и обнаружить изменение скорости света можно только в высоком и сверхвысоком вакууме, в отсутствие на пути луча зеркал, линз и сред.

Не случайно, многие эксперименты по проверке баллистического принципа, выполненные в земных условиях, особенно с применением линз, диафрагм или зеркал, дали мнимое противоречие с БТР. Такие эксперименты неизменно показывали, что свет покоящегося и подвижного источников летит с одной и той же скоростью c. А, на деле, свет испускался с разными скоростями, но за счёт переизлучения неподвижными атомами сред, зеркал и линз эта разница быстро стиралась, и детекторы фиксировали синхронный приход световых сигналов. Примечателен в этом плане опыт А.С. Мазманишвили ("Электромагнитные явления", Т.2, № 1, 2001 г.), выполненный по инициативе П.И. Филиппова (полковника артиллерии и защитника БТР), но вопреки его ожиданиям не выявивший зависимости скорости света от движения электронов в ускорителе и накопителе частиц. Опыт показал, что прямой импульс синхротронного излучения, созданный летящими с огромной скоростью электронами, и контрольный импульс, переизлучённый неподвижным кварцевым окошком, приходят к детекторам синхронно, без дополнительной задержки от разницы скоростей света. Это сочли опровержением БТР и доказательством СТО.

А, на деле, даже в таком, на первый взгляд, безупречном опыте, проведённом в условиях вакуума внутри камеры ускорителя и в отсутствие на пути прямого луча линз и зеркал, не исключён эффект переизлучения. Так, надо принять в расчёт влияние металлических диафрагм и протяжённых каналов-волноводов на пути прямого луча — их неподвижные стенки вполне могут служить переизлучающими центрами, рождающими то же излучение, но со скоростью c уже не относительно электрона, а относительно самой установки, а потому приходящее к детектору одновременно с контрольным лучом. Кроме того, не исключено, что синхротронное излучение генерируют не столько движущиеся электроны, сколько неподвижные металлические стенки ускорителя (накопителя), в которых стремительно несущиеся заряды наводят токи и вызывают колебания электронов, порождая излучение, как в эффекте Вавилова-Черенкова. Это и многое другое (§ 1.11, § 1.15, § 1.21) показывает, что принципы работы ускорителей, накопителей частиц, гиротронов и прочей релятивистской электроники не противоречат, а скорее подтверждают БТР.

Таким образом, решающий эксперимент достаточной степени чистоты может быть проведён только в космосе в условиях высокого вакуума и в отсутствие поблизости каких-либо сред и предметов, неизбежно вносящих, по открытому Фоксом принципу переизлучения, — искажения, совершенно нейтрализующие влияние скорости источника. И такие эффекты в космосе, как показывает Часть 2, реально обнаружены, хотя и там, на гигантских космических дистанциях, нередко ощутимо влияние даже крайне разреженной среды, тормозящей световые лучи. Впрочем, при тщательной постановке, решающий опыт может быть проведён и на Земле, если будут аккуратно учтены все эффекты БТР, и, в первую очередь, эффект Фокса переизлучения света.

Но вернёмся к анализу движения света в плотной среде. На первый взгляд, кажется, что возникает противоречие между принципом Фокса и рассмотренным выше опытом Физо. Ведь, согласно Фоксу, информация о скорости источника постепенно теряется и свет, по мере движения в среде, приобретает относительно среды скорость c/n. С другой стороны, согласно опыту Физо, — всё наоборот и скорость света от источника, приближающегося со скоростью V, равна относительно среды c*=c/n+V/n², независимо от того, какое расстояние прошёл свет. Как согласовать эти два утверждения?

Всё очень просто. Фокс рассуждает исключительно о групповой скорости света, — о том, с какой скоростью переносится информация, воздействие света. Именно эта скорость движения огибающей световой волны и определяет запаздывание сигнала. А в интерферометрическом опыте Физо измеряется, по сути, фазовая скорость света, — скорость движения фазы высокочастотного заполнения импульса световой волны. Фазовая же скорость, как известно, может сильно отличаться от групповой, — как в меньшую, так и в большую сторону. В том числе, фазовая скорость может даже превышать скорость света в вакууме, например, — в волноводах, в плазме. Поэтому, надо очень чётко различать, какая именно скорость измеряется в опытах — групповая или фазовая? Так, в случае опыта Физо, мы делали расчёт именно для фазовой скорости, поскольку схема измерения была интерферометрической.

Это различие надо делать не только для света, движущегося в среде, но и для отражённого зеркалом. Групповая скорость света, после отражения от зеркала в вакууме, становится равной c относительно зеркала, независимо от того, какую скорость имел источник света. Ведь электроны металлического покрытия зеркала, колеблясь под действием падающей волны и переизлучая её энергию, испускают реоны уже со скоростью c относительно зеркала. Для фазовой скорости — всё сложнее. Как показал Ритц, фазовая скорость, после отражения, остаётся равной скорости света c относительно источника, независимо от того, сближался ли источник с зеркалом или отдалялся [93]. Ведь по БТР свет — это волна, переносимая реонами, и отражаются не сами реоны, а волна (атомы зеркала могли бы разве что рассеять частицы, зато волну они переизлучат направленно). Ритц показал, что волна, имеющая при нормальном падении на зеркало скорость (c+v), отражается со скоростью (c — v), и наоборот. Иными словами, при отражении фазовая скорость световой волны сохраняется не относительно зеркала, а относительно источника. В его системе отсчёта испущенный и отражённый свет всегда имеет скорость c. Это и есть основа БТР [93, с. 21], существенно отличающая её от других, более поздних и спорных вариантов баллистической теории, где свет переносят фотоны, а скорости испущенного и отражённого лучей различны в системе источника (Рис. 39). Ведь фотонные баллистические теории, исходя из ньютоновской теории света, представляют отражение света, фотонов — подобно упругому отскоку мячика от зеркальной поверхности, с сохранением относительно неё величины скорости.

Рис. 39. Фазовые скорости излучённого и отражённого света при относительном движении источника и зеркала (а — в системе зеркала, б — в системе источника).

Именно поэтому, в интерферометрических опытах с движущимися зеркалами, где измеряется фазовая скорость света, надо учитывать этот найденный Ритцем баллистический закон. И, действительно, интерферометрические опыты показывают именно такую зависимость [93]. А из-за того, что понятия фазовой и групповой скоростей смешивают, возникают различные недоразумения, ведущие к тому, что из опытов делают вывод об ошибочности БТР. Подробнее о роли фазовой и групповой скорости и их различии можно прочесть в книгах [152]. Правда, порой утверждают, что в вакууме, — среде без дисперсии, — эти скорости всё равно совпадут. Однако БТР предсказывает возможность дисперсии даже в вакууме, как подтвердили и космические наблюдения (§ 2.8). А потому в вакууме эти скорости могут не совпадать и по величине, и, даже, — по направлению (как в случае звёздной аберрации).

Причину различия фазовой и групповой скорости можно разобрать на следующем примере. При отражении света зеркалом, как говорилось, групповая скорость света должна равняться c относительно зеркала, поскольку именно с такой скоростью реоны выстреливаются электронами зеркала. Зато фазовая скорость света после отражения может стать и больше c. Понятно, что сигнал со скоростью c+V переноситься не может — он бы опередил реоны, которые и несут свет. Зато фаза, фронты волн внутри импульса вполне могут перемещаться с такой скоростью. Ведь волновое распределение реонов возникает в результате сложения многих световых волн, испущенных разными электронами зеркала. И пучности этого распределения вполне могут двигаться со скоростью большей скорости самих реонов. Точно так же, муаровый узор, возникающий при сложении двух расчёсок, может двигаться со скоростью, большей скорости расчёсок. Здесь скорость движения расчёсок — это групповая скорость, — скорость реонов. А скорость движения муарового узора, — тёмных полос, напоминающих интерференционные, — это фазовая скорость. Впрочем, надо отметить, что и групповая скорость часто не равна скорости реонов, поскольку распространение сигнала тоже возникает в ходе интерференции волн. Поэтому, проще всегда находить сначала фазовую скорость, а по ней, на основе известных соотношений, — групповую скорость. В любом случае, смешивать понятия фазовой и групповой скорости — недопустимо.

Легко понять, почему при взаимодействии с зеркалом фазовая скорость света от движущегося источника меняется по закону Ритца. Если зеркало покоится, а источник движется к нему со скоростью v, то, по БТР, он испускает свет со скоростью c+v (Рис. 39.а). Если собственная частота излучения источника f, а длина волны света ?=c/f, то, за счёт эффекта Доплера, зеркало воспринимает световые колебания с частотой

f'=f(1+v/c)

и с той же частотой их переизлучает. В то же время, длина волны от движущегося источника сохраняется неизменной: ?'=?. При переизлучении этот пространственный масштаб тоже сохраняется, поскольку световые фронты не могут мгновенно сблизиться или разойтись. Отсюда легко найти фазовую скорость отражённого света

c'=?'f'=c/(1+v/c)?c — v,

то есть закон отражения Ритца. (Строго этот вывод можно получить на основе молекулярной оптики, анализируя интерференцию волн, переизлучённых колеблющимися электронами зеркала, расположенными на разной глубине, как делали для опыта Физо, Рис. 38). Если учесть второй порядок малости, то

c'=c/(1+v/c)?c — v+v²/c.

Эта квадратичная поправка v²/c становится существенной в опытах Томашека (§ 2.9), где ею пренебрегли, приняв приближённый закон Ритца c'=c — v, отчего и получили расхождение с БТР. Если же эту поправку учесть, то окажется, что в системе источника (Рис. 39.б) свет после отражения имеет скорость не точно c'=c, а

c'=c(1+v²/c²),

и никакого расхождения БТР с опытом Томашека уже не наблюдается.

Закон отражения Ритца важен и при объяснении интерференционных опытов в крутящихся системах, где тоже сталкиваемся с нарушением галилеевского принципа относительности, сформулированного для инерциальных систем, а вращение порождает центростремительное ускорение, нарушающее закон инерции. И, если с помощью механических опытов, используя маятник Фуко или гироскоп (§ 5.7), можно обнаружить вращение Земли, то и баллистическая теория, основанная на принципе Галилея для света, позволяет внутри замкнутой системы, без внешних привязок, выявить её вращение посредством оптических опытов. К числу их относят опыт Саньяка, где интерферируют два световых луча, пущенные по замкнутому пути, один — в направлении вращения системы, а другой — против него (Рис. 38). Интерференционная картина меняется при раскрутке системы, что позволяет найти скорость и направление этого вращения.

Порой считают, что опыт Саньяка противоречит БТР, поскольку луч света, приобретая по баллистическому принципу скорость вращения системы, должен двигаться вместе с ней, не давая смещения полос [93]. На деле же, именно баллистический принцип (принцип инерции для света), как при колебаниях маятника Фуко, ведёт к изменению направления и скорости световых колебаний в крутящейся системе, утратившей инерциальность. Световой луч свободно летает меж зеркалами, словно маятник Фуко, свободно качающийся меж крайними положениями, в то время как неинерциальная система вращается под ним, выдавая своё вращение по смещению относительно летящего по инерции луча. Проанализируем с позиций БТР опыт Саньяка. Свет испускается источником S, установленным на крутящемся с частотой ? диске, отчего по баллистическому принципу свет дополнительно получает окружную скорость v=?R источника. Далее луч света делится полупрозрачной пластинкой A на два луча, один из которых, при отражении от укреплённых на диске зеркал B, C и D, описывает замкнутый квадрат в направлении вращения, а другой — против этого направления, после чего лучи сводятся вместе, интерферируя на фотопластинке I [153]. Для удобства рассмотрим движение луча в покоящейся инерциальной системе отсчёта, где луч не искривляется и не меняет своей скорости при движении меж зеркалами (как было бы во вращающейся системе отсчёта).

Найдём разницу времён обхода контура лучами. Путь AB=L прямого луча, идущего в направлении вращения, удлиняется до

AB'=L(1+v?sin45?/c),

поскольку к моменту прихода луча к зеркалу B оно в ходе вращения сдвинется в точку B' на расстояние BB'=?R, где ?=?L/c — малый угол поворота установки за время движения света вдоль AB. Каждый отрезок пути прямого луча AB=BC=CD=DA=L вырастет до значения

L₁=L(1+v?sin45?/c).

При этом, вдоль AB луч, по баллистическому принципу, полетит со скоростью

c+v_x=c+v?sin45?.

После отражения на зеркале B и движения вдоль BC, фазовая скорость света по БТР сохранится относительно источника (Рис. 39) и станет равной

c — v_y=c — v?cos45?.

То же случится и при дальнейших отражениях: в каждом из них фазовая скорость отражённого света вдоль направлений BC=CD=DA равна скорости параллельного луча, испущенного первичным источником S [93, 153]. В итоге полное время пути прямого луча по контуру AB'C''D'''I составит

T₁=L₁/(c+v_x)+L₁/(c — v_y)+L₁/(c — v_x)+L₁/(c+v_y)?4L₁/c.

Для луча, идущего против вращения, каждый отрезок пути L=AD, напротив, сократится до значения

L₂=AD'=L(1–v?sin45?/c),

и аналогичный расчёт даст для времени обхода контура AD'C''B'''I обратным лучом

T₂?4L₂/c.

Тот же результат для T₁ и T₂ получим даже в случае, если закон равенства углов падения и отражения нарушается движением зеркал и отрезки пути AB'C''D'''I немного разнятся. Существенно лишь то, что лучи сойдутся в одной точке I (где исследуют интерференционные полосы), которая, за счёт вращения, сместится к моменту прихода лучей, удлинив путь одного и сократив путь другого.

То есть, в первом приближении, влияние скорости источника на скорость света нейтрализуется (за счёт движения по замкнутому пути, § 2.9), и времена обхода T₁, T₂ отличаются от обычного T=4L/c лишь за счёт изменения пути лучей, один из которых догоняет убегающие зеркала, а другой движется им навстречу. В итоге, разница времён

?T=T₁—T₂=8Lv?sin45?/c²=8?R²/c²,

а разница оптических путей

?=?Tс=4?S/c,

где S — площадь контура, по которому идёт свет. Это совпадает с результатом опыта Саньяка и аналогичных опытов [153], для которых формулу можно обобщить на случай контура любой формы, при данной площади S. Ещё проще БТР объясняет аналогичные опыты Харреса и принцип работы лазерного гироскопа, подобно механическому гироскопу, выявляющего вращение системы. В опыте Харреса луч поступал внутрь вращающейся системы от неподвижного источника, поэтому сдвиг полос возникал лишь за счёт изменения длины пути луча. В опыте с лазерным гироскопом интерференция лазерных лучей в кольцевом резонаторе типа системы Саньяка создаёт биения на частоте, равной разнице частот прямого и обратного луча. В этом случае, снова имеет место неравноправие лучей внутри вращающейся системы. Если прямому лучу приходится догонять зеркала, отчего частота прихода световых колебаний снижена, то обратному лучу зеркала идут навстречу, и его частота увеличена. При этом, как показано выше, не существенно движение самого источника: его влияние нейтрализуется благодаря замкнутому пути, тогда как движение зеркал на всех участках ведёт к растяжению или сокращению пути. Выходит, эксперименты с вращением оптических систем вполне согласуются с БТР.

Итак, для света, идущего через преломляющие, отражающие и крутящиеся системы, классический принцип относительности Галилея, сформулированный для закрытых инерциальных систем, перестаёт работать. Если это помнить и корректно вести расчёт на базе баллистического принципа для исходного излучения, учтя вдобавок интерференцию излучения вторичных источников, то легко придём к результату, подтверждённому экспериментом. При этом, надо аккуратно переходить из одной системы отсчёта в другую, применяя баллистический принцип, закон отражения Ритца, коэффициент увлечения Френеля или теорему переизлучения Фокса, в зависимости от того, идёт ли речь о фазовой или о групповой скорости света.

§ 1.14 Энергия поля и давление света

Давление, оказываемое светом на зеркало даже в вакууме, противоречит, например, принципу равенства действия и противодействия, когда он применяется только к веществу. Поэтому мы вынуждены будем "овеществить" лучистую энергию, чтобы спасти этот принцип и принцип сохранения энергии во всех случаях, когда имеется тело, в котором излучение не встречает какого-либо материального препятствия в некотором направлении, и для которого энергия не может, следовательно, когда-либо полностью восстановиться.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Одна из основных проблем теории Максвелла и всей современной электродинамики связана с объяснением энергии поля. Электрическое воздействие, как известно, передаётся от заряда к заряду с конечной скоростью, равной скорости света. Однако, как было замечено ещё Ритцем, с позиций максвелловой электродинамики затруднительно понять: в какой форме существует в пустом пространстве электрическое воздействие (его энергия и импульс), после того, как оно покинуло один заряд, но ещё не пришло к другому, — максвеллова теория противоречит закону сохранения энергии и импульса! Будь даже пространство между зарядами заполнено неподвижным эфиром, и то не удалось бы понять, как в нём может переноситься импульс и энергия электрического поля, в отсутствие волн. А, поскольку эфира нет, то объяснить это тем более проблематично, поскольку энергия и импульс неразрывно связаны с весомой материей. В отсутствие материи, — массы m, понятия энергии E=mV²/2 и импульса p=mV теряют смысл. Совершенно так же нет смысла говорить о температуре и давлении пустого пространства: температура и давление — это, соответственно, мера энергии и импульса частиц среды.

Но в электродинамике Ритца эта проблема легко решается. Как показали выше, импульс от заряда к заряду переносят элементарные, весомые частицы, — реоны, движущиеся со скоростью света. Через посредство реонов заряды и обмениваются импульсами, энергией, иначе говоря, — взаимодействуют в полном согласии с законом Кулона. Всё пространство между зарядами пронизано летящими со скоростью света реонами. Они и образуют динамическую среду, с которой связаны энергия и импульс электрического действия. Но эта среда из частиц кардинально отличается и от неподвижного эфира, и от абстрактного электромагнитного поля, и от виртуальных фотонов. В отличие от них, реоны — это, во-первых, субстанция вполне материальная, весомая, а потому — способная переносить энергию и импульс, а, во-вторых, всегда пребывающая в движении. Реоны и ареоны — это не только стройматериал, образующий частицы, но и универсальный переносчик всех видов взаимодействий.

В форме кинетической энергии реонов, покинувших заряд, и существует вокруг него потенциальная энергия электрического поля. Плотность энергии поля w (энергия, приходящаяся на единицу объёма), равна w=?₀E²/2, где E — напряжённость поля [45, 60]. Внутри плоского электрического конденсатора поле E=?/?₀, где ? — поверхностная плотность заряда на обкладках конденсатора, имеющих площадь S (Рис. 40). Отсюда в конденсаторе w=?²/2?₀. С другой стороны, плотность электрической энергии можно представить, как энергию u реонов, заключённых в единице объёма, равную концентрации реонов k, умноженной на кинетическую энергию одного реона mc²/2. Концентрацию k найдём из условия, что любой из Z электронов обкладки ежесекундно испускает

N=e²/?c?₀r²m

реонов (§ 1.4). Из них половина попадает в полость конденсатора. Отсюда

k=ZN/Sc,

где Ze/S=?, то есть

k=?e/?c²?₀r²m.

В итоге плотность энергии

u=kmc²/2=?e/2??₀r².

Рис. 40. Энергия w плоского конденсатора как кинетическая энергия u потока реонов внутри него.

Как видим, плотность кинетической энергии реонов u=?e/2??₀r² больше энергии поля w=?2/2?₀ в e/??r² раз. Это означает, что не всю кинетическую энергию реонов можно преобразовать в работу. Ведь энергия конденсатора находится, как работа по его зарядке, совершаемая против электрической силы при разделении, переносе зарядов, скажем, — путём разведения обкладок конденсатора [45, 60]. А заряды одной пластины конденсатора не способны поглотить все реоны, испущенные другой пластиной, поскольку между электронами есть промежутки, в которые вылетают реоны. За счёт этого реоны и проникают в тела, неся электрическое, магнитное и гравитационное воздействие к самым глубоким слоям вещества, что делает их похожими на другие известные частицы, — нейтрино, тоже возникающие в распаде, имеющие световую скорость, массу — много меньше электронной и огромную проникающую способность. Если бы заряды на пластине помещались вплотную друг к другу, без зазоров, так что ?=e/?r², то тогда бы плотность энергии поля w совпала с плотностью кинетической энергии u. Ведь при этом вся энергия потока реонов преобразуется в электрическое взаимодействие.

Итак, потенциальная энергия электрического поля представляет собой, в действительности, кинетическую энергию движения реонов. Лишь малую часть этой последней можно преобразовать в электрическое воздействие, в работу (оттого эту часть и называют потенциальной), о чём говорил ещё Тесла, более других разбиравшийся в электричестве и принявший теорию Ритца [110]. Примерно так же и внутренняя энергия сжатого газа, потенциально способного совершить работу при расширении, на деле является кинетической энергией атомов газа. Поэтому, при адиабатическом расширении газа и совершении им работы, скажем, — в виде поднятия поршня, газ охлаждается, скорость его атомов уменьшается. Но, опять же, преобразовать в работу можно не всю кинетическую энергию атомов, а лишь часть её (называемую свободной энергией), как утверждает второе начало термодинамики. Аналогичный закон имеет место и в электродинамике. Именно он, как показал Ритц, вводит необратимость электродинамических явлений, подобно второму началу (§ 4.1).

Вполне естественно, что электрическая и все прочие виды энергии сводятся к энергии движения частиц, так же, как некогда тепловая, внутренняя энергия оказалась всего лишь кинетической энергией хаотического движения атомов и молекул. А превращение одного вида энергии в другой означает лишь передачу движения, перераспределение кинетической энергии в системе частиц. Так что, закон сохранения энергии — это закон неуничтожимости движения, вместе с законом неуничтожимости материи открытый ещё Демокритом. И предельно абсурдна электродинамика Максвелла, где энергию, — свойство весомой материи, — приписали пустому пространству, пространству самому по себе, без весомых частиц. Следуя столь почитаемому учёными принципу Оккама, по которому не стоит преумножать сущностей сверх необходимого, надо отвергнуть нынешнюю электродинамику, которая увела физику в колею кванторелятивизма, ввела избыточные формы энергии и материи: абстрактное электромагнитное поле, невесомые фотоны, разные типы взаимодействий. Неизбежно и все прочие виды энергии рано или поздно будут сведены к кинетической, — к чисто механической энергии движения (§ 3.16).

Именно в этом состоит причина сохранения энергии. Движение не исчезает, а лишь меняет свой характер, передаётся от одних тел, частиц, — другим. Так что закон сохранения энергии — это, фактически, закон неуничтожимости движения, за который ратовали ещё первые учёные-материалисты: Левкипп, Демокрит, Лукреций. Точно так же, причина сохранения массы (или заряда) в том, что масса, материя не возникает и не исчезает, а лишь переходит от одного тела к другому. Фактически, это закон неуничтожимости материи, представляющий собой основу материалистической науки. Строго закон сохранения массы был открыт и обоснован Ломоносовым и, поздней, — Лавуазье, на примере окисления свинца: при окислении масса свинца увеличивалась, но — лишь потому, что он поглощал невидимый кислород: атомы кислорода присоединялись к свинцу, — переходили из воздуха в окалину (§ 3.13). И потому не совсем правильно говорить о превращениях материи или энергии из одной формы в другую. Химические превращения материи — это лишь переход неизменных частиц от одних телам к другим, тогда как превращения энергии из одного вида в другой — это, всего лишь, перенос кинетической энергии частицами от одного тела к другому или преобразование характера движения частиц.

Возьмём, к примеру, два разноимённо заряженных металлических шарика. Поначалу они покоятся, но затем под действием притяжения начинают сближаться, постепенно увеличивая скорость. Говорят, что при этом потенциальная энергия электрического поля шариков переходит в кинетическую. Но, поскольку потенциальная энергия электрического поля — это, в конечном счёте, кинетическая энергия движения реонов, то происходит лишь передача движения, кинетической энергии от реонов к шарикам за счёт столкновений. Когда шарики, набрав скорость, столкнутся, часть их кинетической энергии перейдёт в тепло, в тепловую энергию. Но и в этом случае нет, в действительности, никакого превращения энергии: просто упорядоченное движение атомов каждого шарика, перейдёт частично в их беспорядочное, хаотическое движение, которое и есть тепло. Таким образом, во всех трёх случаях сохранялась, в действительности, именно кинетическая энергия: движение тел и частиц не исчезало, а передавалось от одних тел к другим, проявлялось в разных формах. А, потому, следует ожидать, что и все другие формы энергии — гравитационная, ядерная, химическая и, вообще, любая мыслимая — это, именно, кинетическая энергия, то есть энергия движения весомых тел и частиц. Вот почему причина сохранения энергии состоит в неуничтожимости движения, лишь передающегося от тела к телу. И, если мы этого движения не замечаем, это не значит, что его нет. Ведь и теплового движения атомов мы не наблюдаем, хотя оно имеет место, как показал ещё Демокрит на примере броуновского движения взвешенных частиц и пылинок.

Полную противоположность материалистическому подходу Демокрита составляет максвеллова электродинамика, в которой энергия приписывается абсолютно пустому пространству, пространству самому по себе, без каких-либо весомых частиц. Но ведь энергия, как показал многовековой ход развития науки, — это свойство весомой материи, энергия mV²/2 неотделима от материи, массы m. И, в этом смысле, теория Ритца имеет перед электродинамикой Максвелла огромное превосходство, поскольку сводит электромагнитные явления и энергию к чисто механическим, к движению частиц. Следуя столь почитаемому учёными принципу бритвы Оккама, согласно которому не следует преумножать сущностей сверх необходимого, мы должны отвергнуть теорию Максвелла и всю современную электродинамику, вкупе с квантовой. Ведь, помимо лишних форм энергии, они вводят ещё и излишние формы материи: абстрактное электромагнитное поле и невесомые фотоны.

В теории Ритца мы тоже вынуждены временами пользоваться термином "электрическое, электромагнитное поле". Однако, здесь, как говорилось, мы вкладываем в него совсем иной смысл. По Ритцу поле — это не новая форма материи, не состояние физического вакуума, эфира или пустого пространства, а лишь математическая характеристика распределения реонов в пространстве, определяющая характер и степень воздействия реонов на заряженные тела. Совершенно так же, в физике вводят поле скоростей, температур газа или жидкости, то есть, — математический закон распределения этих характеристик в пространстве. Ошибка физиков, придерживающихся максвелловой электродинамики, состояла в том, что чисто математический объект, — поле, они наделили физическими свойствами, объективной реальностью, — отсюда его загадочные абстрактные свойства, из которых невесомость и неуловимость — самые безобидные.

Кроме энергии, реоны переносят импульс, оказывая электрическое воздействие. Но, опять же, не весь импульс, несомый реонами, преобразуется в давление, поскольку заряженное тело поглощает лишь малую часть идущего сквозь него потока реонов. Ещё меньше давление света, открытое русским учёным Лебедевым в его опытах с крыльями и истолкованное как подтверждение максвелловой электродинамики [60], хотя на деле это подтвердило передачу света от источника к приёмнику материальным, весомым носителем (см. эпиграфы § 1.2, § 1.14). Фотоны и поле на эту роль не годятся, поскольку передавать импульс mV, давление могут лишь частицы ненулевой массы m. Частицы и среды с нулевой массой или плотностью должны иметь и импульс с энергией — нулевые.

Впрочем, и в БТР источник света, испуская поровну реонов и ареонов, гасящих импульсы друг друга, казалось бы, не окажет давления. Но, в действительности, поскольку в источнике света заряды (электроны) движутся, то и воздействие от положительных и отрицательных зарядов — разное: движение электронов меняет скорость испущенных ими реонов в сравнении с ареонами. Поэтому, поток реонов и ареонов переносит некий импульс, создавая давление света. Это давление зависит от скорости колебаний электронов, а, значит, — от частоты и интенсивности света. Выходит, и поток вектора Пойнтинга (энергии света) через площадку имеет ясный физический смысл: это поток переносимой частицами энергии. Столь же простую физическую интерпретацию получает и плотность силовых линий электрического поля заряда (Рис. 11, Рис. 45). По сути, это плотность потока реонов k, характеризующая величину поля заряда в данной точке.

Давление, оказываемое светом на зеркально отражающую поверхность, как показал Лебедев, в два раза превосходит давление на чёрную, поглощающую. Но неверно это понимать так, будто несущие свет частицы в одном случае упруго отскакивают от поверхности, а в другом — поглощаются ею. Ведь реоны, в отличие от фотонов, движутся всегда прямолинейно, не меняя направления движения от момента испускания и до поглощения. Реально происходит следующее: и зеркальная и чёрная поверхность (крылья Лебедева) одинаково воспринимают импульс, переносимый потоком реонов, оказывающим одинаковое давление. При этом электроны крылышек в обоих случаях колеблются под действием падающего излучения. Однако, зеркальная поверхность сразу же переизлучает поглощённый свет в обратном направлении (отражает его). Это вторичное направленное излучение и связанный с ним поток реонов создаёт дополнительный реактивный импульс, равный импульсу от давления исходного потока света. Вот почему парусная, подъёмная сила зеркальных крыльев в два раза больше, чем у чёрных.

Как видим, поток энергии, импульса света и электрического поля неразрывно связан с потоком частиц, — реонов и ареонов. Недаром, всё тот же Тесла сравнивал поток электромагнитной энергии с потоком материи, источаемой излучателем [110]. Это вполне соответствует БТР, — теории истечения, представляющей электромагнитную волну потоком частиц, источаемых источником. И Тесла же говорил, что реально свет и электромагнитные воздействия представляют собой продольное движение частиц, прямолинейно разлетающихся от источника и, подобно пулям, переносящих своим потоком огромную энергию. Мы же воспринимаем лишь малую её часть, связанную с поперечными воздействиями. Так что, в потоке этих частиц-переносчиков электровоздействия (реонов) заключено гораздо больше энергии, чем можно было помыслить на основании опыта.

§ 1.15 Релятивистский эффект изменения массы

Эксперименты Кауфмана одинаково хорошо объясняются как посредством допущения абсолютного движения с изменяющейся массой, так и посредством рассмотрения массы как постоянной, а движений как относительных. Также они вполне согласуются с допущением о том, что для больших скоростей электродинамические силы уже более не являются простыми линейными функциями скорости, как это имело место в теории Лоренца. Их зависимость от скорости приобретает более сложную форму.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

В предыдущем разделе, рассуждая о сохранении энергии, мы упомянули о другом фундаментальном законе — законе сохранения массы. Теория относительности отвергла, кроме других законов механики, и этот важнейший, утверждавшийся веками закон природы. В самом деле, Эйнштейн утверждает, что масса тела меняется при движении: с ростом скорости тела масса увеличивается и стремится к бесконечности с приближением скорости тела к скорости света. Этот релятивистский эффект изменения массы как будто бы даже подтверждается экспериментами.

И всё же, как показал Ритц, все эти эксперименты можно объяснить классически, не прибегая к сомнительному эффекту изменения массы, и без отказа от привычного закона сохранения массы, — достаточно лишь учесть открытое в БТР влияние движения заряда на величину действующей на него электрической силы. Из таких экспериментов наиболее известен опыт Вальтера Кауфмана [55], где впервые обнаружился эффект увеличения массы электронов с ростом их скорости. Однако Ритц показал, что для объяснения эксперимента ни к чему считать массу переменной [8]. Напомним, что в опыте Кауфмана электрон "взвешивали", наблюдая, насколько тот отклонится, пролетев между пластинами конденсатора и полюсами магнита (Рис. 41). В самом деле, судя по тому, насколько электрон отклоняется электрическим и магнитным полем, из величины этих полей легко найти его массу. Ведь отклонения, измеренные по следу, оставляемому электронным пучком на люминесцентном экране, дают величину ускорения a, связанную по второму закону Ньютона a=F/m с массой m электрона. Но оказалось, что у электронов, летящих с разными скоростями, ускорения a различны: они тем меньше, чем выше скорость. А, поскольку, следуя максвелловской электродинамике, считали, что сила F, действующая на электрон, не зависит от его скорости, пришли к абсурдному выводу, согласно которому по мере разгона электрона растёт его масса m. Но, ведь, куда естественней предположить, что масса постоянна, а изменяется сила F.

Рис. 41. Опыт Кауфмана — исследование отклонений быстро летящих электронов в электрических и магнитных полях.

Такое предположение тем более естественно, что, как выяснили ранее, скорость заряда и впрямь может влиять на величину электрической и магнитной силы (§ 1.7). Поэтому, согласно Ритцу, куда естественней считать, что электроны получают разные ускорения от разных сил, а не масс. Так, например, если пружинные весы показывают в зависимости от условий (скажем, от высоты или ускорения) разный вес гири, вряд ли мы сочтём, что меняется её масса. Скорее мы решим, что врут весы, и, в действительности, меняется сила тяжести и сила веса. То же — и в опытах по взвешиванию электрона электромагнитными весами, где влияние движения на величину кулоновской силы, в отличие от влияния на массу, кажется вполне возможным. В БТР зависимость силы от скорости — это обязательное следствие предложенной Ритцем модели взаимодействия зарядов. Ведь, если отталкивание зарядов создаётся ударами испускаемых ими со скоростью света частиц (реонов), то частицы эти не смогут догнать электрон, движущийся с той же скоростью c, а значит, не смогут ударно воздействовать на него. Вот и кажется, что масса электрона бесконечна, хотя реальная причина в нулевой силе. Такой мнимый бесконечный рост массы заряда с приближением его скорости к c, задолго до опыта Кауфмана предсказывал ещё В. Вебер на основе своей электродинамической теории, этого прообраза электродинамики В. Ритца [106].

Рассмотрим вопрос количественно. Теоретически, след электронного луча на экране должен был иметь форму параболы с уравнением

y=kx²Em/H²,

где k — некоторая постоянная, E и H — напряжённости электрического и магнитного полей, а m — масса электрона. Наблюдаемая же кривая отличалась от этой параболы так, будто с ростом скорости масса m увеличивалась пропорционально (1+v²/2c²). Но ведь, как выяснено, почти так же, пропорционально (1+v²/3c²) нарастает со скоростью заряда электрическая сила и поле E. Учёт переменности E при постоянной массе внесёт в уравнение параболы почти те же изменения, что и учёт переменности m при постоянном E. Разница же коэффициентов (в полтора раза) устраняется более точным расчётом, представленным в работе Ритца [8]. О причинах этого постоянного отличия в полтора раза в меньшую сторону было сказано выше (§ 1.7).

Итак, опыт Кауфмана продемонстрировал ошибочность прежней физики. Но, если Эйнштейн видел выход в отказе от классической механики, при сохранении электродинамики Максвелла (изменение массы при неизменной электрической силе), то Ритц счёл, что намного более естественно отказаться именно от электродинамики Максвелла, при сохранении классической механики (изменение электрической силы при неизменной массе электрона). Вывод Ритца тем более естественен, что именно отказ от максвелловской электродинамики и создание новой электродинамики БТР на базе классической механики, позволяет легко, без каких-либо формальных приёмов и произвольных подтасовок (имеющих место в СТО), получить правильный закон изменения электрической силы, объясняющий опыт Кауфмана.

В самом деле, эффект мнимого изменения массы легко может быть объяснён с помощью классической механики — даже на пальцах. Поскольку электрическое воздействие создаётся потоком реонов, то при движении электрона скорость реонов относительно него меняется. Реонам приходится догонять убегающий от них электрон, соответственно, сила и частота их ударов об электрон — снижается, а, потому, — уменьшается и вызываемое реонами электрическое воздействие на электрон. Таким образом, чем выше скорость электрона, тем меньше сила электрического воздействия на него, а, значит, меньше и вызываемое этой силой ускорение и отклонение электрона. Это уменьшение ускорения и объясняют увеличившейся массой, тогда как реальная причина — в уменьшении силы.

Эффект изменения массы наблюдался и для других частиц, например, при их разгоне в циклотроне. Оказалось, что циклотрон не может полностью реализовать своих возможностей и передать частицам свою максимальную мощность. Дело в том, что кружащиеся в циклотроне частицы, разгоняемые периодично меняющимся электрическим полем, с увеличением их энергии и скорости движения — за счёт изменения массы, а, значит, и частоты обращения, выходят из резонанса с колебаниями электрического поля. Поэтому, поле перестаёт передавать частицам энергию. Лишь изменяя частоту ускоряющего поля, как это делают в синхротронах, можно достичь максимальной эффективности ускорителя. И всё же по логике БТР, и в этом случае, нет, в действительности, никакого изменения массы. Ведь в ускорителе частота обращения заряженных частиц определяется их ускорением, то есть, опять же, — отношением силы (Лоренца) и массы. И опять причина изменения частоты обращения с ростом скорости состоит не в изменении массы, а в изменении вслед за скоростью — силы Лоренца. Сила Лоренца F=qVB, действительно, меняется вместе со скоростью V частицы. Это линейное изменение силы необходимо для обеспечения постоянства частоты ?=qB/m, крайне важного в циклотроне: F=qVB=ma=mV?. Однако, движение заряда вносит, как показал Ритц, ещё и нелинейные поправки в величину силы Лоренца, становящиеся заметными на больших скоростях. Из-за этого, с увеличением скорости заряда — уменьшается частота обращения ?=F/mV, что, однако, расценивают как увеличение массы m, хотя реально масса постоянна, а меняется сила.

Ещё задолго до Ритца учёные догадались, что электричество по-разному действует на движущийся и покоящийся заряды. На этом фундаменте, собственно говоря, и строилась прежняя электродинамика Вебера и Гаусса. С приходом полевой, эфирной электродинамики Максвелла от этой плодотворной идеи отказались. Когда же выяснилось, что эфир — это фикция, и, следовательно, основанная на нём максвеллова электродинамика ошибочна, учёные не захотели вернуться к прежним воззрениям на природу электричества, но предпочли согласовывать несогласуемое: максвеллову электродинамику и факт отсутствия эфира. Это и породило, по признанию Эйнштейна, его теорию относительности и все её парадоксы. Таким образом, отказ от теории относительности — невозможен без отказа от электродинамики Максвелла.

В БТР масса постоянна, и потому разгон до скоростей, равных и больших скорости света, которому в СТО мешает бесконечное нарастание массы, — вполне возможен. Значит, быть сверхсветовым межзвёздным кораблям (§ 5.11)! Более того, сверхсветовые скорости, вероятно, давно уже достигнуты в лабораториях, и лишь расчёт по формулам теории относительности мешает это обнаружить (§ 1.21). Ритц полагал, что уже в опытах Кауфмана могли наблюдаться сверхсветовые электроны. Как видим, находясь в рамках классической механики, вполне можно сберечь закон сохранения массы. Лишь тот, кто предаёт веру в законы механики, разуверяется в них, а значит — в объективной реальности материи, неизбежно принимает абсурдную идею об изменении массы.

§ 1.16 Аннигиляция и эквивалентность массы и энергии

Тело вещей до тех пор нерушимо, пока не столкнётся
С силой, которая их сочетанье способна разрушить.
Так что, мы видим, отнюдь не в ничто превращаются вещи,
Но разлагаются все на тела основные обратно…
….Словом, не гибнет ничто, как будто совсем погибая,
Так как природа всегда возрождает одно из другого
И ничему не даёт без смерти другого родиться.

(Тит Лукреций Кар, "О природе вещей" [77])

Теория относительности посягнула не только на закон сохранения массы, но и на доставшийся дорогой ценой закон сохранения энергии: согласно СТО масса m и энергия E могут исчезать и появляться. При этом, в СТО масса эквивалентна энергии, и, хотя по отдельности они не сохраняются, работает закон сохранения некой масс-энергии, выражаемый известной формулой E=mc². Таким образом, рассмотренные выше эксперименты, в которых отмечался рост масс частиц с увеличением их скорости, означали, согласно СТО, что энергия, затраченная на ускорение частицы, шла не только на увеличение её скорости, но и на увеличение её массы: масса и энергия частицы росли одновременно. Такая эквивалентность массы и энергии тоже, как будто, находит подтверждение в опытах. Это не только опыты по "увеличению" масс частиц с ростом их скорости, но и ядерные эксперименты. Так, при распаде радиоактивных изотопов было обнаружено, что суммарная масса исходных реагентов m₁ ядерной реакции не равна общей массе m₂ продуктов реакции. Уменьшение массы ?m=m₁-m₂ реагентов (это изменение ?m называют дефектом массы) сопровождается выделением энергии, величина которой E отвечает соотношению E=?mc² теории относительности. И, наоборот, увеличение массы продуктов, в сравнении с массой реагентов, — требует затраты соответствующей энергии.

Это взаимопревращение массы и энергии приводят в качестве одного из важнейших подтверждений теории относительности. Со школы нас учат, что, если бы СТО была ошибочна, то не могли бы работать ни ускорители частиц, ни атомные электростанции, не рвались бы ядерные бомбы. Однако, сторонники теории относительности кривят душой. Ведь в ядерных реакциях выделяется, на самом деле, лишь скрытая внутренняя энергия связи частиц — нуклонов в ядре. Почему эта энергия соответствует изменению массы — это другой вопрос, который разберём отдельно (§ 3.13). Но то, что выделившаяся энергия — это лишь внутренняя энергия связи частиц, не подлежит сомнению и, в общем-то, даже не оспаривается. Поэтому, утверждать, будто открытие ядерных реакций распада и выделение энергии в ядерных реакторах и ядерных бомбах было невозможно без теории относительности, это всё равно, как полагать, будто выделение энергии в обычных химических реакциях и в печах, при взрыве обычных бомб, — тоже чем-то обязано теории относительности. В ядерных и химических реакциях происходит по сути одно и то же: выделение или поглощение скрытой энергии связи при соединении или делении ядер и молекул. Не случайно Резерфорд (учёный, открывший атомное ядро и ядерные реакции) на вопрос о его мнении по поводу теории относительности, ответил, что для ядерных исследований она не нужна, и здравый смысл не позволяет ему рассматривать эту теорию всерьёз.

Чтобы обосновать это утверждение, рассмотрим реакцию аннигиляции электрона и позитрона, в которой масса этих двух частиц якобы бесследно исчезает, полностью переходя в энергию. Судя по всему, аннигиляция — это не просто столкновение позитрона с электроном, как обычно представляют, а более сложный процесс. Позитрон может находиться довольно далеко от электрона, но за счёт притяжения два заряда станут сближаться, набирая скорости, которые не дадут им столкнуться, а вынудят закрутиться один возле другого. Из-за огромной скорости вращения витки орбиты быстро сужаются: энергия частиц уходит в их излучение (Рис. 42). Это и есть аннигиляционное гамма-излучение, происходящее с огромной частотой обращения зарядов. Излучение длится до тех пор, пока электрон не сблизится с позитроном до расстояния классического радиуса r электрона, что происходит очень скоро. Далее частицы не сближаются и не излучают. Поэтому выделенная ими энергия аннигиляции 2mc², как показал В. Мантуров [79], это не энергия уничтожения их массы m, а электрическая энергия (потенциальная энергия поля), высвобождаемая при сближении частиц до расстояния r.

Выходит, при контакте (аннигиляции) электрон с позитроном не исчезают, как иногда считают, а лишь образуют трудноуловимую нейтральную частицу, которая не регистрируется приборами. Ведь не считаем же мы, что электрон исчезает при столкновении с положительным ионом. Они лишь составляют нейтральный атом в акте рекомбинации, который тоже, иногда, условно называют "гибелью электрона". Энергия Е=2mc², образуемая при аннигиляции, — это не энергия уничтожения масс m электрона и позитрона, а суммарная энергия их электрического поля 2U=2e²/4??₀r=2mc², выделившаяся в виде гамма-излучения при схождении частиц по спирали (Рис. 42): с бесконечности до классического радиуса электрона r=e²/4??₀mc², поскольку частицы, условно изображаемые жёсткими шариками радиуса r, ближе сойтись не могут. Если б масса исчезала, то, по Эйнштейну, выделялось бы ещё столько же энергии, чего реально не наблюдают. Это доказывает ложность тезиса об уничтожении массы и обращении её в энергию.

Рис. 42. Процесс аннигиляции электрона и позитрона с их быстрым слётом по спирали, вплоть до слияния в нейтральную частицу с выделением энергии поля в виде гамма-излучения.

Таким образом, при аннигиляции процесс излучения, как любой колебательный процесс, растянут во времени, то есть непрерывен и имеет классический характер. Поэтому аннигиляция порождает сферическую волну, а не пару гамма-квантов, летящих в противоположных направлениях. Впрочем, максимумы излучения этих сферических волн крутящимися зарядами и впрямь направлены, как у турникетной антенны, диаметрально противоположно: по оси вращения вверх и вниз от плоскости орбиты электрона и позитрона (плоскости турникета). Аналогично, и рождение электрон-позитронных пар, под действием гамма-излучения, ничуть не доказывает превращения энергии в массу. Происходит лишь вырывание излучением уже существующих электронов и позитронов, их отрыв друг от друга и от ядра, аналогичный явлению фотоэффекта (§ 4.6). Именно поэтому, рождение электрон-позитронных пар никогда не наблюдалось в вакууме, а идёт лишь при воздействии гамма-излучения на ядра атомов, содержащие электроны и позитроны [19, 139].

Неверное понимание ядерных процессов приводит к ложному подтверждению теории относительности и её формулы E=mc² (§ 3.17). Имеет место циклическое доказательство: неверно понятый на основе СТО механизм ядерных реакций, само собой, приводит к подтверждению именно этой теории. Однако, если до конца оставаться на позициях классической механики и БТР, то и в рамках этих теорий опыты находят естественное объяснение. При этом, удаётся обойтись без абсурдных эффектов изменения массы и превращения её в энергию. Закон сохранения массы, открытый атомистами античности, обоснованный Ломоносовым и переоткрытый Лавуазье [84], по-прежнему остаётся прочным и нерушимым фундаментом физики.

Итак, видим, что выделившаяся энергия — это всего лишь освобождённая потенциальная энергия связи электрона и позитрона, — энергия электрического поля, а, в конечном счёте, — кинетическая энергия реонов и ареонов, которыми обмениваются электрон с позитроном (§ 1.14). И, стало быть, нельзя говорить, будто энергия, выделяемая этой реакцией, образовалась из массы частиц, поскольку частицы и их масса никуда не исчезали. Они лишь образовали трудноуловимую нейтральную частицу. Поэтому, исчезновение массы в ядерных реакциях распада, вероятно, означает лишь, что при распаде возникают многочисленные нейтральные частицы-осколки, которые до сих пор не удавалось зарегистрировать. Подробное обоснование этого предположения дадим позднее (§ 3.13).

Интересно отметить, что формула E=mc² была изначально выведена ещё в XIX веке Дж. Томсоном, Пуанкаре, Лоренцем и Хевисайдом задолго до Эйнштейна, причём в рамках классической электродинамики, а не теории относительности [25, 61]. Эти учёные, в противовес Эйнштейну, хорошо осознавали специфический смысл данного соотношения, применимого исключительно к электродинамическим явлениям. Ведь из классической электродинамики следует, что электрон за счёт излучения сопротивлялся бы ускорению, даже не будь у него материальной массы (§ 1.17, § 3.18). Так что заряд электрона ведёт к появлению у него дополнительной инертности и массы, которую назвали электромагнитной. Легко показать, что эта масса m связана с электростатической энергией E взаимодействия частей электрона зависимостью E=mc². То есть, уже из классической физики следовало, что энергия, заключённая в теле, связана с его массой, особенно, если та целиком электромагнитной природы, что — естественно, если все тела, по гипотезе Томсона и Лоренца, образованы из электронов. Выходит, учёные знали соотношение E=mc² до Эйнштейна, и, в отличие от него, чётко понимали истинный смысл этой формулы и её применимость лишь к электромагнитным процессам. Ритц, как увидим ниже, ещё глубже раскрыл смысл этой формулы, поняв механизм рождения электромагнитной массы и установив, что масса m электрона, при её переходе в полевую, рассеянную форму в виде потока реонов, связана с их кинетической энергией (энергией поля, излучения), как E=mc², с точностью до коэффициента. Тем самым, он механически обосновал идею Пуанкаре о материальном, весомом носителе электромагнитного излучения (§ 1.2), которое несёт не только энергию E, но и массу m=E/c² [25].

§ 1.17 Природа массы и гравитации

Объяснение Цёлльнера, принятое Лоренцем, состоит, как известно, в том, что сила притяжения двух электрических зарядов противоположного знака немного превосходит силу отталкивания двух зарядов одного знака и той же абсолютной величины. Это объяснение отвергает мнение об односторонности электрического поля и, следовательно, об исключительной применимости его лишь к элементарным воздействиям.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

В предыдущих главах обсуждалось мнимое изменение массы в опытах и закон сохранения массы. Напрашивается вопрос: а что же вообще такое масса, какова её природа? Надо сказать, что смысл понятия массы не ясен до сих пор. Даже теория относительности, претендующая на разгадку этого вопроса, даёт лишь самые общие и абстрактные определения, да и то больше в виде формул, выражающих эти понятия количественно. Прекрасная книга Ф.С. Завельского о природе массы и истории её исследований так и названа: "Масса и её измерение" [55]. И действительно, путь к пониманию массы, как и вообще любого физического явления, понятия, пролегает через меру. Недаром, наиболее известное определение массы, данное ещё Ньютоном, звучит так: "Масса — это количество материи". Поэтому закон сохранения массы — это, по сути, закон неуничтожимости материи. Однако, даже в смысле измерения массы, не всё однозначно, ибо, если в классической физике массу считают постоянной, всюду одинаковой, то в той же теории относительности — переменной, относительной, зависящей от условий. Открытое в опытах изменение массы, на первый взгляд, свидетельствует в пользу теории относительности. Но, если принять в расчёт БТР, то и в рамках классической физики, как было показано, эти кажущиеся изменения находят простое истолкование (§ 1.15).

Что же представляет собой масса, и какова природа гравитации? В настоящее время считают надёжно доказанным, что скорость распространения гравитации равна скорости света. Уже одно это наводит на мысль, что гравитация имеет электромагнитную природу, что её, подобно электрическому воздействию, переносят реоны, источаемые зарядами со скоростью света. Именно Ритц был первым, кто предположил, что скорость распространения гравитации равна скорости света и обосновал предположение о том, что она создаётся электродинамическими взаимодействиями всех зарядов тела [8]. При этом Ритц опирается на следующую интересную идею физика И. Цёлльнера. Известно, что в каждом теле положительных и отрицательных зарядов точно поровну, и потому силы электрического притяжения и отталкивания между двумя телами должны уравновешивать друг друга. Но что, если сила притяжения двух разноимённых зарядов слегка превосходит силу отталкивания двух таких же по величине, но одноимённых? Тогда суммарная сила взаимодействия между всеми зарядами двух тел будет притягивать, сближать их. Эта не скомпенсированная электрическая сила и будет силой тяготения [106].

Как возможна такая асимметрия, показывает реонная модель взаимодействия. Рассмотрим для начала два одноимённых заряда. Пусть один электрон "стреляет" реонами в другой, тем самым отталкивая его. Реон массой m, попав в электрон массой M и будучи поглощён им, передаёт электрону свой импульс mc. После удара электрон приобретёт скорость V₁ и массу M+m, причём его импульс (M+m)v=mc, откуда V₁=mc/(M+m). Если же заряды разноимённые, то они, как было показано, должны и массы иметь разного знака, и реоны испускать соответствующие. После поглощения реона с антимассой (-m) масса электрона станет M-m, а, значит, он приобретёт скорость V₂=mc/(M-m), превышающую V₁. Иными словами, действие электрического притяжения и впрямь чуть больше действия отталкивания (Рис. 43).

Рис. 43. Поглощая реон и антиреон, электрон приобретает скорость v.

В итоге, две нейтральные системы, состоящие каждая из электрона и позитрона, после взаимообмена реонами станут сближаться со скоростью v=V₂—V₁=2cm²/M² (при условии, что реон много легче электрона). Другими словами, такие нейтральные системы будут притягиваться (Рис. 44). И точно так же должны притягиваться любые два тела, состоящие из атомов, то есть, в конечном счёте, из отрицательных электронов и положительных протонов (или позитронов, § 3.9). Причём, сила притяжения будет пропорциональна числу элементарных зарядов первого и второго тела, то есть, в конечном счёте, массам этих тел. Если причина тяготения в этом, то отсюда легко выразить массу реона. Мы выяснили, что один электрон придаёт другому, с каждым попаданием реона, скорость V=cm/M (с учётом малости m). В то же время, в двух нейтральных системах "электрон-позитрон" каждый реон в среднем сообщает системе скорость v= cm²/M². То есть, оказываемое одним реоном электрическое воздействие больше гравитационного в V/v= M/m раз, — во столько же, во сколько электрон тяжелее реона. Поскольку электрическое взаимодействие F двух электронов сильней гравитационного G в 1042 раз, то примерно столько реонов должен содержать один электрон. Интересно, что к тому же выводу, но на основе иных соображений пришёл ещё в 1991 г. В.С. Околотин.

Рис. 44. Сумма элементарных сил F электровзаимодействия зарядов двух тел даёт силу тяготения G=Fm_R/m_e, либо по другому механизму G=F4?²/r².

Впрочем, если учесть, что масса реонов, вероятно, ещё меньше, то основная причина гравитации не в этом. Возможно, главная причина асимметрии элементарных сил притяжения и отталкивания зарядов состоит в асимметрии свойств самих элементарных зарядов — электронов и позитронов, из которых, как увидим, сложены атомы и тела (§ 3.9). Считается, что свойства этих частиц полностью симметричны: электрон и позитрон похожи как близнецы, один — это зеркальное отображение другого. А, потому, все их характеристики: радиус, масса, заряд, спин — одинаковы, с точностью до знака. Но, видно, есть всё же ничтожная разница, которая и ведёт к неравноправию электронов и позитронов, суть которого в том, что последних почти нет в свободном состоянии (§ 3.15). Проще всего допустить небольшое различие их радиусов и частот испускания ими частиц (реонов и ареонов). Пусть радиус электрона r, и испускает он в единицу времени N реонов. А радиус позитрона чуть больше R=r+?, и испускает он ежесекундно n ареонов. Сила F воздействия первого заряда на второй пропорциональна числу испускаемых первым частиц на сечение (квадрат радиуса) второго (Рис. 6 и Рис. 45). Всего четыре разных силы:

1) сила отталкивания электрона другим электроном F₁=kNr²;

2) сила отталкивания позитрона другим позитроном F₂=knR²;

3) сила притяжения электрона позитроном F₃=knr²;

4) сила притяжения позитрона электроном F₄=kNR².

Рис. 45. Небольшое различие сил взаимодействия зарядов вызвано разницей их размеров и числа испускаемых частиц.

Очевидно, силы отталкивания одноимённых зарядов F₁=F₂=F. Это необходимо для приближённого баланса сил в макромире и для равенства инертных масс электрона и позитрона. Ведь, по гипотезе Ритца, сила инерции — это, как покажем чуть ниже, — сила воздействия заряда самого на себя. Тогда

Nr²=nR²

N=n(R/r)²=n(1+2?/r+?²/r²).

В итоге, с учётом малости ?<<r получим:

F₁= F₂= knr²(1+2?/r+?²/r²),

F₃= knr²,

F4=knr²(1+4?/r+6?²/r²).

Значит, две нейтральные системы, каждая из электрона и позитрона притягиваются с силой

G=F₃+F₄—F₁—F₂=4kn?² (Рис. 44).

То есть силы электрического притяжения в среднем и впрямь чуть превосходят силы отталкивания. Поскольку ?<<r, сила тяготения G много меньше силы F взаимодействия элементарных зарядов:

G/F=4kn?²/knr²=4?²/r².

Известно, что G/F=10–42. Значит, нужная сила тяготения возникнет уже при ?/r=10–21, то есть, — при ничтожной разнице ? размеров электрона и позитрона. Конечно, возможны и другие механизмы гравитационного воздействия от неравенства элементарных сил электрического притяжения и отталкивания, в том числе такие, которые допускают идеальную симметрию частиц и античастиц, точную эквивалентность характеристик и размеров электронов и позитронов (§ 3.20).

В любом случае, ясно, что причина неравенства сил заключена во взаимодействии частиц материи и антиматерии, обладающих противоположными зарядами. Это и позволяет объяснить на базе БТР магнитные и гравитационные эффекты как частные проявления электрических. И магнетизм, и гравитация сводятся к электричеству. Стоит лишь принять гипотезу Цёлльнера, по которой электрическое взаимодействие элементарных зарядов двух тел (электронов и ядер) порождает гравитационное, если притяжение двух разноимённых зарядов на ничтожную величину превосходит отталкивание одноимённых [106]. Становится понятной причина равенства скорости распространения гравитации и света, если и то, и другое переносят реоны. Также гипотеза Цёлльнера объясняет убывание силы тяготения с расстоянием R, как в законе Кулона F~1/R², и рост силы с массой. Ведь, чем тяжелей тело, тем больше в нём атомов, зарядов и элементарных сил, дающих в сумме силу тяготения. Наконец, ясно, почему силы тяготения гораздо меньше электрических: гравитационное воздействие, подобно магнитному, возникает как ничтожный избыток электрической силы. На базе БТР уже можно строить единую теорию поля, которую в течение последних 30-ти лет своей жизни бесплодно пытался создать А. Эйнштейн (§ 3.16). В своей работе 1908 г. Ритц, вплотную подойдя к идее такого объединения, сумел объяснить и некоторые релятивистские гравитационные эффекты. В самом деле, если гравитация имеет электрическую природу, то к ней применимы законы электродинамики. И Ритц их успешно применил, задолго до Эйнштейна объяснив вековое смещение перигелия Меркурия и предсказав в 1908 г. величину смещения для других планет по выведенной им формуле, лишь семь лет спустя, — в 1915 г., найденной А. Эйнштейном (§ 2.3).

Отметим, что сам Ритц, утверждая электрическую природу гравитации, считал, что различие элементарных сил притяжения и отталкивания связано с неравенством скорости V движений положительных и отрицательных зарядов в атоме. При учёте зависимости силы от скорости, это создаст малые поправки порядка (V/c)^k к силе взаимодействия отдельных зарядов атомов (здесь k — некоторое целое число большее двух). Эти неуравновешенные поправки и проявляются, по мнению Ритца, в виде гравитационных сил. То есть, Ритц принимал динамический механизм создания гравитационной силы, допускаемый и некоторыми современными физиками [44, с. 174], и мыслителями древности, например Кеплером, считавшим гравитацию силой электромагнитной природы, возникающей как разница сил притяжения и отталкивания за счёт вращения тел (Белый Ю.А. Иоганн Кеплер. М., 1971). Такой механизм возникновения гравитации тоже возможен, хотя бы потому, что электроны, в отличие от ядер, как считается, пребывают в атоме в постоянном вращении. Но, даже, если такого движения нет, — существует хаотическое движение электронов и ядер, напоминающее тепловое, броуновское, связанное с ударами и отдачей при испускании-поглощении реонов (§ 3.14). Причём, скорости этих "броуновских" колебаний уже не зависят от заряда ядра и от рода атома. Электроны, будучи меньше ядер по массе, должны двигаться заметно быстрее, что и создало бы асимметрию сил притяжения и отталкивания, учтённую в высших порядках разложения силы по степеням V/c. Интересно, что ещё Кеплер объяснял открытые им законы движения планет солнечным тяготением, спадающим с расстоянием и имеющим общую природу с магнетизмом, который связал с вращением тел, а гравитацию счёл разностью сил притяжения и отталкивания, предвосхитив открытие Ритца.

Как видим, Ритц раскрыл природу гравитации и гравитационной массы. Но, ведь, есть ещё масса инертная, — то есть степень сопротивления тела ускорению. В самом деле, отчего тело сопротивляется воздействию, ускорению? Почему для ускорения предмета надо приложить к нему силу, пропорциональную ускорению? Ритц, подобно Лоренцу, допускал, что инертная масса тела, может, в принципе, иметь электромагнитную природу. Он рассмотрел следующий механизм рождения инерции. Пусть два связанных заряда поливают друг друга реонным "огнём" (Рис. 46). В такой системе силы F взаимного отталкивания зарядов уравновешивают друг друга. Но, ускоряя систему, мы это равновесие нарушаем. Воздействие на передний заряд, который реонам приходится догонять, снижено. Задний же заряд, напротив, сам движется навстречу реонам, — их ударное воздействие на заряд увеличено. Силы, подобно частотам в эффекте Ритца, изменяются пропорционально (1±aL/c²).

Рис. 46. Равенство сил взаимодействия зарядов (или частей одной заряженной частицы) в покое (а) и нарушение их баланса при ускорении системы (б).

Результирующая сила ?F=2FaL/c² направлена против движения и пропорциональна величине ускорения a. То есть, возникает своего рода электрическая сила инерции. Так, может, фиктивная сила инерции F_ин, вводимая иногда для удобства в механике, реальна? Ускорение тела будет расти до тех пор, пока сила инерции не уравновесит все прочие силы, — ситуация как в статике. На каждый заряд ускоренно движущегося тела будет действовать такая тормозящая сила. Любой заряд, скажем электрон, воздействует сам на себя. Его передняя (по ходу ускорения) часть сильнее отталкивает заднюю, чем задняя переднюю. Оттого электрон и сопротивляется ускорению. А, поскольку все тела сложены из заряженных частиц — электронов и ядер, то инертная масса тела складывается из инертных масс всех его зарядов. Если гравитационная и инертная массы имеют чисто электрическую природу, то понятно, почему они равны: обе пропорциональны числу заряженных частиц тела. Интересно, что, при соединении электрона с позитроном, их притяжение, напротив, заставит систему мгновенно ускориться и уйти в бесконечность. Быть может, так исчезают, "аннигилируют" электрон и позитрон при контакте (§ 3.18).

Таким образом, пока известны два типа массы: инертная и гравитационная. У всех тел и частиц они положительны, поскольку любые тела и частицы сопротивляются ускорению и подвержены тяготению. И ни в коем случае нельзя считать, подобно Эйнштейну в ОТО, что эти типы масс эквивалентны друг другу, — ведь они, как видели, имеют разную природу. Можно говорить лишь о пропорциональности или равенстве инертной и гравитационной массы в соответственно подобранной системе единиц. А что же с ньютоновым определением массы, как количества материи? Судя по всему, существует и этот третий вид массы. Именно он имеет фундаментальный смысл, а инертная и гравитационная масса возникают лишь как частные проявления материальной массы. Материальная масса может быть, как выяснили, и отрицательной, если речь идёт об антиматерии (минус-материи), скажем, — о позитроне. При этом, инертная и гравитационная масса позитрона положительна и равна электронной массе, поскольку позитрон так же сопротивляется ускорению и притягивается Землёй, как электрон.

Что касается реонов и ареонов, то у них гравитационной массы нет вовсе, как нет и заряда, ибо только удары этих частиц создают гравитационное и электрическое воздействие. Гравитационная масса M, подобно электрическому заряду Q, — это мера производительности источника поля, то есть количество материи (реонов и ареонов), ежесекундно испускаемой телом (§ 1.6). Но, если полный заряд Q — это разность потоков материи и антиматерии (полный поток реонов и ареонов с учётом знака их массы), то гравмасса — это сумма этих потоков по модулю. Вот почему сам реон, не будучи источником реонов, не имеет электрического заряда и гравитационной массы. Итак, всего существует три типа массы: материальная, инертная и гравитационная, обусловленные разными причинами. И надо чётко различать, о какой из масс идёт речь в каждом случае. Вообще же, рассуждать о природе массы следует очень осторожно. К этому призывал и сам Ритц. Допуская электромагнитную природу массы, он не исключал, что инерция — это самостоятельное свойство тел. Другими словами, возможно, инертная масса определяется количеством материи, и понятие массы не сводится ни к какому другому. Поэтому, предложенные здесь модели не решают проблему массы, а лишь ставят её ребром, дают взгляд с позиций БТР на то, каким это решение может быть.

§ 1.18 Изменение хода времени в поле тяготения

Маятник находится совершенно в таких же условиях, как если бы он был перенесён на другую планету, где ускорение силы тяжести слабее. Из формулы T=2?(l/g)1/2, следует, что с уменьшением ускорения силы тяжести g время колебания T должно возрасти: маятник будет колебаться медленнее.
(Я.И. Перельман, "Занимательная механика")

Затронув проблему гравитации и массы, нельзя не коснуться и проблемы времени. Согласно общей теории относительности (ОТО) тяготение способно влиять на ход времени [160]. Более того, в опытах, казалось бы, удалось обнаружить это влияние. Так, к примеру, был выполнен следующий опыт. На земле и на борту самолёта устанавливали одинаковые синхронизованные атомные часы. Самолёт поднимался в воздух и, проведя некоторое время в полёте, приземлялся, после чего показания часов сверялись (§ 1.18). При этом выяснилось, что часы, побывавшие в небе, ушли вперёд [57]. Получалось, что на высоте нескольких километров время течёт чуть быстрее, чем возле поверхности Земли. Этот результат, казалось бы, и качественно и количественно подтверждал теорию относительности.

И, всё же, эти опыты отнюдь не свидетельствуют, что гравитационное поле способно влиять на ход времени. Логичнее предположить, что ход времени везде одинаков, и причина только в часах, в их устройстве. Именно на часы, а не на само время влияет гравитация. Так, если б мы использовали в опыте не атомные, а простые маятниковые часы, то часы, побывавшие на высоте (где тяготение и ускорение g свободного падения меньше, чем на земле), наоборот бы отстали, причём заметно. И тоже причина была бы в гравитации, ибо, чем меньше ускорение g, тем меньше частота колебаний и выше период качаний маятника. Однако, из этого никто не заключает, что возле земли время течёт быстрее, чем вдали от неё. Причина изменения скорости хода часов чисто механическая.

Спрашивается, можно ли верить в непогрешимость атомных часов? Можем ли мы поручиться, что на их показания не влияет гравитация? Напротив, есть все основания считать, что тяготение влияет на ход атомных часов. В качестве эталона времени в таких часах выступает атом, точнее частота колебаний электрона в нём. Но доказано, скажем, эффектом Зеемана и Штарка, что внешние поля (магнитные и электрические), действуя на электрон, способны влиять на эту частоту (§ 3.5). Так что, гравитация, особенно если она, как было показано, электромагнитной природы, тоже должна управлять ходом таких часов (это влияние можно даже рассчитать), — именно ходом часов, процессов, но — не самого времени. Такой грависпектральный эффект предсказал в своей книге "Новый взгляд на теорию относительности" ещё Л. Бриллюэн, — известный сторонник идей Ритца и критик релятивистских концепций. Часов точней атомных пока нет, но, когда часы, работающие на ином принципе и не подверженные воздействию гравитации, появятся, то они покажут, что атомные часы на высоте врут, наподобие маятниковых, хотя и меньше. Точно так же, люди когда-то безоговорочно верили в стабильность и непогрешимость другого единого эталона времени, в качестве которого выступала сама Земля, её вращение, задающее длительность суток. Но поздней более точные часы позволили обнаружить, что скорость вращения Земли едва заметно меняется, изменяя число секунд в сутках, опять же, — под действием гравитационного воздействия, в первую очередь, — Луны [28]. Точно так же, под воздействием гравитации меняется и частота вращения электронов в атомах, и атомные часы нельзя считать стабильными. Во всех рассмотренных случаях имеет место чисто механический классический эффект, не имеющий отношения к теории относительности и мнимому искажению пространства-времени полем тяготения.

Таким образом, нельзя абсолютизировать никакие эталоны времени, ибо всегда могут найтись часы более точные, избавленные от влияния внешних факторов, влияющих на стабильность хода часов. Нужно помнить, что абсолютного времени самого по себе не существует, как поняли ещё Демокрит и Лукреций: течение времени мы наблюдаем лишь благодаря движению тел (§ 5.6). Однако абсолютное, независимое ни от чего время есть в том смысле, что движения тел взаимосвязаны, их можно соразмерить, найдя сколь угодно точные часы, избавленные от посторонних влияний и позволяющие контролировать эти движения, обнаруживая их равномерность (стабильность) или неравномерность, измерять с их помощью относительные скорости протекания процессов. Точно так же, по теории Ритца, принимающей классический принцип относительности Галилея, не существует абсолютной скорости тел, абсолютного пространства. Но, при этом, по первому закону Ньютона, мы всегда можем найти такие тела, которые, не будучи подвержены действию сил, внешнему влиянию, движутся равномерно. И, уже относительно этих тел и связанных с ними систем отсчёта, можно сколь угодно точно определять относительные скорости движения других тел, а также то, движутся ли они равномерно или ускоренно, подвергаясь внешним воздействиям. Именно в таком смысле Ньютон и ввёл абсолютное пространство и время: под абсолютностью он понимал их неизменность, неспособность тел и внешних условий менять пространство и темп течения времени. Но не потому, что пространство и время — абсолютно жёсткие и фиксированные, а потому, что их нет и влиять просто не на что, поскольку пространство — это пустота без свойств, в которой координаты выражают лишь взаимное положение тел, а время — количественная мера, придуманная для сопоставления движений тел в этой пустоте. Пространство и время — это абстрактные математические понятия, которые физики с подачи Эйнштейна, подобно полю, наделили, по недомыслию, физической реальностью и свойствами, в том числе, — способностью изменяться под действием тел.

Как отмечал Ритц и, за два тысячелетия до него, Демокрит с Лукрецием, пространства и времени самих по себе просто не может существовать, поскольку это означало бы существование абсурдного центра, начала, границы Вселенной и времени (§ 2.6), а также материальность пустого пространства и времени, реально не обладающих собственными физическими свойствами (§ 5.6). Существуют лишь пространственно-временные связи и соотношения, а, потому, все процессы проявляются в нашем мире лишь в форме относительных, а не абсолютных движений тел. Этот классический кинематический принцип относительности, введённый ещё Демокритом, Коперником и Галилеем, не имеет ничего общего с аристотеле-эйнштейновским принципом относительности. Ведь, по Эйнштейну, сама реальность каждый раз изменяется в угоду наблюдателю, и относительными становятся не только кинематические характеристики, но и сама материя: её количество (масса), её протяжённость (длина), временной масштаб её внутренних процессов (период), который, согласно БТР, можно надёжно зафиксировать по достаточно точным часам, сопоставив с их ходом.

§ 1.19 Изменение хода времени при ускорении и принцип эквивалентности

Бёммель придавал источнику и приёмнику одинаковое ускорение и измерял изменение частоты. Эмиссионная теория даёт готовое предсказание результата. Если ускорение в этом эксперименте равно g (принятое для упрощения расчётов постоянным) и направлено от источника к приёмнику, разнесённым на расстояние h, относительная скорость волн Ритца и приёмника в момент поглощения — c+gh/c=c(1+gh/c²). Это приводит к небольшому сдвигу частоты для приёмника на gh/c², что находится в согласии с экспериментом.
(Дж. Фокс, "Свидетельства против эмиссионных теорий" [2])

Согласно общей теории относительности, на ход часов, подобно гравитации, влияет также их ускорение. Но, ведь, и ход маятниковых часов зависит от ускорения в той же мере, что и от силы тяжести. При ускорении на маятник действует, кроме силы тяготения, дополнительно сила инерции, заставляющая качаться маятник чаще или реже. Поэтому, нельзя отрицать подобного влияния ускорения и на частоту колебаний электрона в атоме, а, значит, и на скорость хода атомных часов. Таким образом, в опытах всегда меняется ход часов (маятниковых и атомных), а не самого времени. Надо, к тому же, помнить, что может проявиться и рассмотренный ранее эффект Ритца, согласно которому на частоту излучения атомов кроме скорости влияет ещё их ускорение (§ 1.10). Сдвиг частоты ?f/f=aL/c², предсказанный БТР, совпадает с найденным в опытах. Он, действительно, был обнаружен в эксперименте Бёммеля, где источнику гамма-лучей, расположенному на расстоянии L=d от поглотителя, придали лучевое ускорение a. Сдвиг частоты гамма-лучей, измеренный с помощью эффекта Мёссбауэра, составил ?f/f=ad/c², что подтверждало формулу Ритца [153, с. 136].

Другой опыт того же типа был проделан с вращающимися цилиндрами, в которых ядерный источник и поглотитель гамма-лучей располагались на разных расстояниях R₁ и R₂ от оси вращения. Соответственно, они обладали разными ускорениями a₁ и a₂. Относительный сдвиг частоты, в полном согласии с предсказаниями ОТО, составил ?f/f=(a₁R₁-a₂R₂)/2c² [153]. Однако, и этот результат, подобно опыту Бёммеля, легко объяснить, по эффекту Ритца, влиянием ускорения источника на частоту и длину волны излучения, как покажем в конце параграфа. Впрочем, не исключено, что различие частот источника и поглотителя вызвано влиянием на собственную частоту ядерных процессов ускорения, аналогичным влиянию гравитации. В таком случае, разные ускорения вызывают разный сдвиг частот внутриядерных колебаний, который и регистрируют в опыте. Подробнее о механизме этого сдвига будет рассказано далее (§ 3.5). Как видим, и в этом случае изменение принимаемой частоты колебаний возникает не от изменения хода времени при ускорении, а от изменения самой частоты физических процессов под действием ускорения. На частоту процессов, имеющих иную природу, ускорение либо вовсе не повлияет, либо повлияет в иной степени.

Стоит отметить, что, порой, сдвиг частоты от ускорения может восприниматься и как проявление гравитационного сдвига частоты. Так, в известном опыте Паунда и Ребке, выполненном в 1960 г. с помощью того же эффекта Мёссбауэра, было обнаружено, что частоты ядерных процессов f' и f в радиоактивных изотопах, один из которых располагался на высоте H=20 м над другим, относились как f'/f=1-gH/c², в полном согласии с предсказанием ОТО. С другой стороны, очевидно полное совпадение полученной величины частотного сдвига с изменением частоты по эффекту Ритца. Ведь в опыте частоты сравнивались в процессе испускания нижним источником гамма-излучения к верхнему. При этом, поскольку на нижний источник действует сила тяжести, то, даже от малейших колебаний, он будет двигаться с ускорением a=g, направленным вниз. Поэтому, даже если скорость источника в этих колебаниях ничтожна (за краткий период механических вибраций источник просто не успеет набрать заметной скорости), это ускорение повлияет на частоту f' излучения, приходящего от источника к поглотителю на высоту H, по эффекту Ритца f'/f=1-gH/c². Впрочем, не исключено, что на скорость хода ядерных процессов тяготение влияет так же, как на ход атомных, и тогда добавка вызвана исключительно гравитацией (§ 1.18), тогда как ускорение — совершенно отсутствует, за счёт надёжной фиксации источника. Но вполне возможно, что причина состоит исключительно в ускорении свободного падения g и в эффекте Ритца, особенно если учесть переизлучение атмосферой — атомами и ядрами, расположенными на пути луча, летящими с ускорением g и, за счёт сообщения своей скорости свету, ведущими к сдвигу частоты даже при жёстком креплении источника.

Другой известный эффект — изменение частоты света в гравитационном поле Солнца и звёзд, который Эйнштейн в 1911 г. объяснил абсурдным замедлением времени возле тяготеющих тел, наращивающим период световых колебаний. Эффект снижения частоты света у Солнца (по сдвигу его спектральных линий в красную область) был открыт ещё в 1897 г. и широко обсуждался в печати с 1909 г. [30, с. 98]. Однако это явление можно легко объяснить без теории относительности и мнимого изменения масштаба времени, если применить классическую физику и открытый в 1908 г. эффект Ритца: изменение периода и частоты света от ускоренно летящего источника. Ведь в мощном гравитационном поле Солнца ускорение a свободного падения превосходит земное (g=10 м/с2) в 30 раз: a=GM_S/R²_S=272 м/с², где G=6,67·10–11 Н·м²/кг² — гравитационная постоянная, M_S=2·1030 кг — масса Солнца, R_S=7·108 м — его радиус. Атомы, излучая характерные спектральные линии, падают в атмосфере Солнца с ускорением a. От эффекта Ритца их свет частоты f и длины волны ? воспринимается на Земле как свет частоты f'=f(1–aL/c²) и длины ?'=?(1+aL/c²), где L — путь, на котором преобразуется свет. То есть, классический эффект Ритца тоже ведёт к росту длины волны, покраснению света Солнца и других звёзд под действием их тяготения. Он же, как увидим, ведёт и к покраснению далёких галактик, — пропорционально расстоянию L до них (закон Хаббла, § 2.4).

Но, в случае покраснения света Солнца, путь L, на котором набирается красный сдвиг ??=?'—?=?aL/c², уже не равен расстоянию до Земли, как было бы в чистом вакууме. Ведь Солнце окружено атмосферой, и эффективный путь L много меньше. В самом деле, рост длины волны, по эффекту Ритца, связан с тем, что световые лучи наследуют скорости излучающих атомов, отчего гребни световых волн, испущенные позднее, имеют меньшие скорости (атомы замедляются тяготением Солнца) и всё больше отстают от испущенных ранее. В итоге, длины световых волн (расстояния меж гребнями) постепенно растут за счёт разницы скоростей. Но свет, следуя через атмосферу Солнца и взаимодействуя с её атомами, переизлучается ими и, по теории Ритца, приобретает скорость c уже относительно этих атомов: именно их ускорение a(R) задаёт дальнейшее растяжение световых волн. Атмосфера и корона Солнца простирается на десятки радиусов R_S за видимые границы светила, как видно при затмениях. На таких расстояниях R ускорение a(R)=GM_S/R² спадает почти до нуля.

То есть, в расчёте сдвига ?? надо учесть переменность a(R) и суммировать приросты d?=?adL/c² на каждом элементарном участке пути dL=dR, интегрируя d?=?GM_SdR/R2c² в пределах изменения R от R_S до R_F, равного крайнему радиусу короны Солнца, где a=0. В итоге общий сдвиг длины волны

??=[1/R_S-1/R_F]?GM_S/c²,

или с учётом R_F>>R_S,

??/?= GM_S/R_Sc²= 2,12·10-6.

Это, найденное по теории Ритца, красное смещение для Солнца совпадает с формулой, данной Эйнштейном в 1911 г., спустя три года после открытия Ритцем эффекта сдвига спектра при ускорении [30]. Именно такое смещение линий в спектре Солнца было зафиксировано при точных измерениях [107]. Аналогичный эффект изменения по Ритцу длины волны и частоты света был обнаружен и в поле тяготения Земли, причём, — не только по эффекту Мёссбауэра (при разнице высот в 20 м), но и с помощью ракеты, поднявшей стандарт частоты на высоту 10000 км и посылавшей его сигналы на Землю [26, с. 67]. Таким образом, изменение частоты и длины волны света в поле тяготения Земли, Солнца и других звёзд, вероятней всего, вызвано не самой гравитацией, а — ускоренным движением излучающих и переизлучающих атомов в поле тяготения. Именно из-за эффекта Ритца, а не от пресловутого принципа эквивалентности, ускорение и тяготение одинаково приводят к сдвигу частоты.

Чтобы убедиться в этом ещё раз, рассмотрим опыты, выявляющие, по эффекту Мёссбауэра, ничтожные сдвиги спектра, когда источник и приёмник находятся уже не на разных высотах, а на разных дистанциях R₁ и R₂ от оси крутимого с угловой скоростью ? диска, создающего сдвиг частоты за счёт центростремительного ускорения a=?²R. Сдвиг длины волны ??=?'—?, по эффекту Ритца, снова найдём интегрированием d?=?adR/c²=??²RdR/c², в пределах изменения R от R₁ до R₂. Отсюда ??/?=[R₂²-R₁²]??²/2c². Тот же результат, подтверждённый опытом, даёт и ОТО, но — сложней и с мнимым замедлением времени от ускорения [153]. А в теории Ритца сдвиг спектра — это естественное следствие баллистического принципа и переизлучения света атомами промежуточной среды, диска и воздуха, увлечённого его вращением. Когда же среды нет (или её влияние мало), сдвиг спектра задаётся лишь ускорением источника и расстоянием до него, как для красного смещения по закону Хаббла (§ 2.4).

Итак, нет релятивистских эффектов, которые нельзя объяснить по классической теории Ритца! Одна эта теория даёт всё, что объясняла электродинамика Максвелла, СТО и ОТО, а, сверх того, предсказывает закон Хаббла и прочие эффекты космоса, непонятные в рамках этих теорий (Часть 2).

Эффект Ритца объясняет и то, почему ряд верных выводов Эйнштейн получил из ошибочного постулата ОТО об эквивалентности гравитационной и инертной массы. По этому постулату, находясь в лифте, нельзя определить, покоится ли он на земле или движется вдали от неё с ускорением g, отчего длину волны света одинаково меняет гравитация и ускорение, как подтвердили опыты по анализу сдвига спектра в ускоренно движущихся системах. На деле же, как видели, принцип эквивалентности — неверен, ибо гравитационная и инертная масса имеют разную природу, и можно говорить лишь об их равенстве, пропорциональности (§ 1.17). А что касается равенства сдвигов спектра при ускорении и в поле тяготения, то его и следовало ожидать из эффекта Ритца. Именно ускорение источника света (а не сама гравитация) преобразует спектр. И не важно, чем вызвано данное ускорение a: вращением, тяготением или иной силой, — сдвиг спектра будет одинаков в согласии с опытами. При этом, разумеется, не происходит никакого реального изменения масштаба времени при ускорении и в поле тяготения: идёт лишь сдвиг принимаемой частоты колебаний приёмника, словно в эффекте Доплера.

Как бы то ни было, нет смысла говорить об изменении темпа течения времени, ибо время не материально, не ощутимо, а, значит, подобно пространству, — не подвержено внешнему влиянию. Изменение физических условий может изменить лишь скорость протекания некоторых процессов, а время — это просто условная мера этой скорости. Не случайно К.Э. Циолковский сказал по этому поводу: "Замедление времени! Поймите же, какая дикая бессмыслица заключена в этих словах". Раз само время служит мерой медленности и быстроты, то его замедление — это такая же тавтология как "замасливание масла". Может сбиться ход часов, может расшириться от нагрева стальная линейка, но общепринятые секунды и сантиметры от этого не перестанут быть теми же самыми секундами и сантиметрами. Не зря и Ритц призывал помнить, что время познаётся нами лишь в процессах движения тел, в виде пространственно-временных соотношений [8]. Именно движение и его наблюдение даёт представление о времени. Сопоставление разных движений, скажем, продолжительности падения груза и числа качаний маятника, даёт нам меру этого движения, — меру времени. Отметим, что именно Ритц впервые, в 1908 г., задолго до Эйнштейна, рассчитал влияние ускорения источника на частоту приходящих от него сигналов и видимый масштаб времени его внутренних процессов (§ 1.10). И, лишь спустя несколько лет, эффект той же величины был предсказан Эйнштейном — в его общей теории относительности, без ссылок на Ритца и с гипотезой о реальном (а не мнимом) изменении временного масштаба.

§ 1.20 Замедление времени и поперечный эффект Доплера

Я хочу предложить Вам задачу, имеющую большое значение для вопроса о принципе относительности, а следовательно, и для всей электродинамики. По теории относительности Лоренца-Эйнштейна длина волны, излучаемая движущимся атомом, должна меняться по принципу Доплера не только в направлении движения; и при наблюдении перпендикулярно направлению скорости v должно существовать смещение к красному в отношении ?v²/2c²… Нельзя бы сделать так, чтобы дать точный ответ на вопрос о существовании эффекта?
(Из письма Вальтера Ритца Ф. Пашену, 1908 г. [153, с.127])

По специальной теории относительности, на ритм времени влияет и равномерное движение источника: чем быстрее движутся часы, тем медленней для неподвижного наблюдателя крутятся их стрелки. Этот, предсказанный Эйнштейном, эффект замедления времени, как будто, тоже соответствовал опытам. Обычно изменение темпа течения времени обнаруживают с помощью пары атомных часов, сравнивая частоту хода подвижных часов f' с частотой f таких же, но неподвижных. Эти частоты, одинаковые для пары покоящихся часов (v=0), уже не совпадают при их взаимном движении, как следует из формулы СТО f'=f(1–v²/c²)^1/2 и из опытов.

В одном из таких опытов для сравнения показаний движущихся и неподвижных часов использовали следующий метод. На борту двух реактивных самолётов помещали одинаковые атомные часы и точно такие же атомные часы оставляли на земле. Самолёты поднимались в воздух и, облетев Землю один с запада на восток, другой — с востока на запад, возвращались, сделав круг, к месту отправления, где показания всех трёх часов сверялись. При этом оказывалось, что часы, двигавшиеся вместе с самолётом, отстали по сравнению с теми, что находились на земле (у часов, поднятых на самолёте, проявился также и рассмотренный выше эффект ускорения хода часов на высоте, который тоже учитывался и налагался на превосходящий его по величине эффект замедления времени от движения). Отсюда сделали вывод, что движущиеся часы и впрямь идут медленнее. А, на деле, здесь — явная ошибка. Ведь, согласно той же теории относительности, нельзя различить, какая система движется, а какая покоится. Поэтому, с тем же успехом можно было бы говорить, что на самолётах часы были неподвижны, а двигались наземные часы. Тогда именно они должны бы были отстать. Именно в этом равноправии и состоит известный парадокс близнецов. Из двух братьев-близнецов один отправляется в космическое путешествие на околосветовой скорости, а, вернувшись, застаёт своего брата сильно постаревшим, хотя по "логике" теории относительности могло бы наблюдаться и обратное [37]. Как верно заметил Циолковский: "Замедление времени в летящих с субсветовой скоростью кораблях по сравнению с земным временем представляет собой либо фантазию, либо одну из очередных ошибок нефилософского ума".

Итак, даже согласно СТО, опыт с самолётами не может подтвердить справедливость эффекта замедления времени. Почему же тогда часы шли с разной скоростью, если они равноправны? Всё дело в том, что часы на земле и в самолёте находились, всё же, в неравных условиях, поскольку самолёт, хоть он и летел с постоянной скоростью V, — двигался ускоренно, ибо летел по дуге большого круга, имеющего радиус Земли R. А такое движение сопровождается ускорением, поскольку меняет скорость по направлению. Это ускорение a=V²/R и вносит асимметрию. Именно ускорение, а вовсе не скорость и приводит к тому, что движущиеся часы идут медленнее. Как было показано в предыдущем разделе, ускорение действительно снижает частоту атомных процессов, но, опять же, не от изменения ритма времени, а от дополнительной силы, действующей на электрон и меняющей частоту его колебаний. То, что дело именно в ускорении, а не в скорости часов подтверждается ещё и тем, что часы, летевшие с запада на восток, отстали заметно сильнее, чем часы, летевшие с востока на запад. Этого не должно было бы случиться: если часы летели в самолётах с одной и той же скоростью, одно и то же время, то, по формуле замедления времени, они бы одинаково отстали. В действительности, это не так, поскольку все трое часов участвовали, кроме того, и во вращательном движении Земли вокруг оси. Пусть самолёты летели со скоростью V, а окружная скорость Земли — v. Тогда для самолёта, летящего с запада на восток, это вращение увеличивало окружную скорость, а значит и ускорение a₁=(V+v)2/R, и связанное с ним отставание часов, а для самолёта, летящего в обратную сторону, напротив, — уменьшало a₂=(V-v)2/R. Потому и часы на самолётах отстали в разной степени.

Согласно ОТО, смещение частоты при вращении есть ?f/f=aR/2c². В итоге смещение частоты составит ?f/f=V²/2c²,— такой же сдвиг, какой получается за счёт замедления времени у движущихся со скоростью V часов. Вот и выходит, что согласно ОТО должен наблюдаться такой сдвиг частоты — от ускорения, а, согласно СТО, — от скорости. То есть, имелся бы либо двукратный эффект изменения частоты, либо же эффект бы отсутствовал. А, раз в опыте наблюдается лишь однократный эффект, то теория относительности не верна — замедления времени в движущихся системах нет, а есть лишь изменение хода движущихся с ускорением часов — эффект, объяснимый в рамках классической физики и БТР.

В том же опыте параллельно измерялся эффект изменения скорости хода часов (опять же часов, а не времени) — за счёт различного поля тяготения. Часы, находившиеся в самолётах, летящих на высоте 10 км, испытывали меньшую силу тяжести — ускорение на этой высоте на 0,32 % меньше. Соответственно, кроме воздействия обычного ускорения, замедляющего часы, на их ход оказывает влияние снижение силы тяжести, ведущее к более быстрому ходу часов в самолёте в сравнении с часами на земле (§ 1.18). Эти два эффекта складываются, и мы наблюдаем их суммарное влияние [57].

Другой опыт, якобы подтвердивший замедление времени, состоял в измерении поперечного эффекта Доплера. Идея этого опыта была выдвинута всё тем же Ритцем для проверки СТО ещё в 1908 г. Но сам опыт был выполнен лишь 30 лет спустя Айвсом [153]. Напомним, что движение источника влияет на частоту идущего от него света. В продольном эффекте Доплера изменение частоты f'=f(1+v?cos(?)/c) создаётся продольной составляющей скорости и объясняется классически. Зато, в поперечном эффекте Доплера (Рис. 47), где источник движется поперёк луча зрения (?=90°), и отсутствует эффект Доплера, обусловленный продольной компонентой скорости, наблюдаемое в опыте изменение частоты говорит, якобы, уже об изменении самого хода времени, которое возможно лишь в СТО [74]. Но, в действительности, частоту меняет всё тот же продольный эффект Доплера и сдвиг частоты можно объяснить целиком в рамках классической теории Ритца, если применить баллистический принцип. Надо лишь учесть, что в системе отсчёта источника угол ?, под которым свет испускается к наблюдателю, в действительности, будет уже не ?/2, а чуть больше. Ведь, согласно БТР, скорость света складывается со скоростью источника, и потому, дабы свет дошёл до нас, он должен вылетать из источника под углом ? к лучу зрения (это аберрационный угол, аналогичный наблюдаемому в эффекте звёздной аберрации, § 1.9). И, хоть угол этот мал, cos(?) всё же уже не нуль: cos(?)=cos(90°+?)=-sin(?)=-v/c, откуда f'=f(1+v?cos(?)/c)=f(1–v²/c²). Длина волны, напротив, вырастет: ?'=c'/f'=с(1–v²/2c²)/f(1–v²/c²)??(1+v²/2c²). Именно такие изменения длины волны излучения движущихся атомов, вполне объяснимые с позиции БТР, и наблюдались в опытах. Так что, поперечный эффект Доплера не опроверг, а подтвердил классическую физику и теорию Ритца, как отмечали многие авторы, вскрывшие роль угла аберрации в этом опыте [81, 111].

Рис. 47. К расчёту поперечного эффекта Доплера. Чтобы попасть в цель на ходу, броневик стреляет с угловым упреждением ?=v/c.

Эффект замедления времени наблюдали также у быстро движущихся частиц — мю-мезонов. Известно, что у частиц имеется среднее вполне чётко определённое время распада. И, вот, оказалось, что у частиц в космических лучах и частиц в ускорителях, движущихся с огромными скоростями, это время заметно больше среднего времени жизни [54]. Это также объяснили растяжением времени. Для движущихся частиц время будто бы идёт медленнее: они медленнее "стареют" и дольше живут, как показали опыты, в соответствии с формулами СТО. Но, если снова вспомнить парадокс близнецов, то поймём, что с тем же основанием могли бы дольше жить и неподвижные частицы. А, потому, истинная причина "большего" времени жизни движущихся частиц — совсем в ином. Об этом в следующей главе.

§ 1.21 Растяжение времени жизни и сверхсветовые скорости

В нашей теории, основанной на принципе относительности, можно ожидать, что скорости равные или большие, чем скорость света, имеют особенности, столь же необычные, как и в теории Лоренца. Для взаимодействия ?-лучей, испущенных в противоположных направлениях крупицей радия, должны быть приняты в рассмотрение относительные скорости много большие c. И c никоим образом не может быть критической скоростью.
(Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8])

Рассмотрим опыты по измерению времени жизни быстро движущихся частиц [54]. В такого рода опытах время, так же как и массу m=F/a быстро движущихся частиц (§ 1.15), определяют косвенным образом по формуле t=L/v. Если конкретней, — измеряют, какой путь L успеет проделать частица, движущаяся со скоростью v, прежде чем распадётся. Выяснилось, что найденное по формуле t=L/v время движения частицы, даже если положить скорость частицы v равной предельной по СТО скорости света c, часто превышает известное для неё время жизни (от рождения до распада), причём, — тем заметней, чем выше энергия, а, значит, и скорость частицы. Считается, что это и качественно и количественно подтверждает вывод СТО об изменении масштаба времени при движении, будто для движущейся частицы время течёт медленней, и потому она успевает пролететь до момента распада большее расстояние L. Но, как давно отмечал А.А. Денисов, это справедливо лишь в том случае, если скорость частиц найдена правильно и не превосходит скорости света c [44, 111]. Если же такого ограничения нет, то, с точки зрения классической механики, разумней считать, что время жизни не изменилось, величина t=L/v осталась той же, поскольку пропорционально пути L была увеличена скорость частицы v. Стоит ли удивляться тому, что более быстрые частицы проходят за время распада больший путь?

Рассмотрим опыт с продлением жизни частиц, называемых мю-мезонами [54]. В теории относительности скорость мезона находят по его кинетической энергии E, связанной со скоростью релятивистской формулой E=mv²/2(1–v²/c²)^1/2, где m — масса мезона в покое. Реальная же его скорость V должна вычисляться по классической формуле E=mV²/2, откуда V=v/(1–v²/c²)^1/4. Если в формуле t=L/V скорость V заменить её выражением через v, получим L/v=t'=t/(1–v²/c²)^1/4, то есть формулу, похожую на формулу СТО для преобразования масштаба времени: t'=t/(1–v²/c²)^1/2. Некоторое несоответствие показателя степени возникает лишь от способа определения энергии E частиц.

Значит, продление жизни частиц — это иллюзия, вызванная ошибочностью формул СТО, связывающих скорость и энергию, и исчезающая, если V определять классически. Таким образом, здесь снова сталкиваемся с циклическим доказательством справедливости СТО, — доказательством, опирающимся само на себя. Сначала по СТО полагают, что скорость частиц не превосходит скорости света, и из её ложных формул для энергии и массы находят ошибочную скорость, а потом из этой заниженной скорости получают выросшее время жизни частиц. Но, тогда, выходит, и опыт был совсем ни к чему — и без него было ясно, что растяжение времени жизни — это следствие второго постулата СТО о постоянстве скорости света и невозможности её превысить. Такой порочно-круговой метод доказательства имел место почти во всех релятивистских опытах, которые толковали всегда с позиций теории относительности. Понятно, что ничего, кроме её подтверждения, тогда и не получится. Если же теория относительности ложна и возможны сверхсветовые частицы, то все эти доказательства, в том числе доказательство растяжения времени жизни, — ничего не стоят.

И такие сверхсветовые частицы, действительно, неоднократно наблюдались в экспериментах. Ещё в 1908 г. Ритц полагал, что среди электронов, рождённых распадом радия, есть сверхсветовые, если судить по оставляемому ими в опыте Кауфмана следу на экране [8]. Не раз фиксировали сверхсветовые скорости и в исследованиях космических лучей (потоков высокоэнергичных частиц). Бомбардируя ядра атомов земной атмосферы, они рождают ливни вторичных частиц, некоторые из которых, как оказалось, проходят путь до земных детекторов за время, много меньшее времени нужного для этого свету [15, с. 236]. Выходит, некоторые частицы, образующие ливни, летят со сверхсветовыми скоростями, если измерять их не косвенно, — по формулам СТО, а — непосредственно деля путь на время пути.

Впрочем, вопреки всем фактам, академическая наука не признаёт этих опытно доказанных результатов, объясняя их случайными ошибками эксперимента, — лишь потому, что они противоречат догме СТО. В этом "представители" науки полностью солидарны с Эйнштейном, который ни во что не ставил физический опыт (особенно если тот противоречил его теории относительности) и утверждал, что именно теория должна предписывать, какие факты можно наблюдать в опыте, а какие — нельзя. Такое самодурство академиков XX века, не признающих ни баллистической теории, ни падения из космоса сверхсветовых частиц, очень напоминает отрицание французскими академиками XVIII века болидов и засвидетельствованного падения с неба камней-метеоритов, тоже противоречивших догме. Подобные догматики, отрицающие очевидные факты, в итоге всегда становятся всеобщим посмешищем.

Ныне уже ряд фактов доказывает существование сверхсветовых частиц. В том числе, это и упомянутая способность некоторых короткоживущих частиц космических ливней достигать земной поверхности, что проще объяснить не продлением их жизни, а сверхсветовой скоростью. Да и огромные энергии E частиц космического излучения, происхождение которых нынешняя наука толком объяснить не может, говорят, согласно БТР и классической формуле E=mV²/2, об их сверхсветовой скорости V. Такие скорости частицы могут набирать как раз в процессе распадов, особенно, — многоступенчатых. Словно у ракеты, отбрасывающей отработанные ступени, продукты деления частиц обретают, помимо скорости распада, скорость родительской частицы. Затем делятся продукты, что приводит к ещё большему разгону. Поэтому, когда появятся сверхсветовые связь и транспорт, они наверняка будут работать на микрочастицах (§ 5.10, § 5.11). Путь в космос пролегает через микромир! Не зря Циолковский, как изобретатель ракет, допускал полёты со сверхсветовыми скоростями и считал теорию относительности с растяжением времени абсурдом.

Скорости частиц космического излучения можно измерять двумя путями: по их энергии из формулы E=Mc² с учётом релятивистской зависимости массы от скорости; или непосредственно, деля их путь сквозь атмосферу — на время пути. И, если первый метод, по определению, не может дать скорость больше скорости света, то в прямых измерениях у частиц не раз фиксировали скорость многократно превышающую световую. Аналогично в ускорителях-синхротронах скорость электронов можно искать по релятивистской формуле E=Mc², а можно — напрямую, умножив периметр ?D ускорителя на частоту f ускоряющего поля, равную частоте обращения частицы в ускорителе (Рис. 48). Диаметр D мощных синхротронов — 100–200 метров, ускоряющее поле ВЧ-диапазона, то есть f=3–30 МГц. Отсюда скорость электронов V=?Df=10⁹..10¹⁰ м/с, что в разы и десятки раз больше скорости света. Это вполне согласуется со скоростью, найденной из энергии E электронов, по классической формуле E= MV²/2. Уже для электронов с энергией в несколько МэВ скорость оказывается заметно выше, чем у света.

Рис. 48. Прямой расчёт скорости V электрона в синхротроне даёт V>c.

Однако, учёные, обнаружив это противоречие СТО, разрешили его чисто формально: ввели кратность ускорения q, то есть произвольно приняли, что частицы в ускорителе вращаются не с частотой ускоряющего поля, а с частотой в целое число q раз меньшей. Поэтому, вместо одного сгустка частиц в ускорителе вдоль кольца якобы возникает несколько сгустков — их число равно кратности ускорения, и частота ускоряющего поля будто бы совпадает именно с частотой прихода этих сгустков. Но, в таком случае, почему же не получается ускорять электроны до энергий в ГэВы, используя меньшие частоты ускоряющего поля? Почему для наиболее энергичных электронов всегда приходится вводить кратность ускорения q>1? Ответа нет. Точнее он есть, но приходится не по вкусу сторонникам СТО, ибо ответ в том, что высокоэнергичные электроны кружатся с частотой равной частоте ускоряющего поля и потому их скорости в десятки раз больше скорости света (подробное обоснование этого есть на сайте А. Мамаева: www.acmephysics.narod.ru).

Судя по всему, сверхсветовые частицы возникают не только в циклических, но и в линейных, а также плазменных ускорителях, где тоже достигнуты энергии электронов в десятки МэВ и даже ГэВы. В ряде таких устройств частицы разгоняются продольным полем электромагнитной волны, бегущей в полом волноводе или в плазме. Но фазовая скорость волн в гладких волноводах и плазме больше скорости света! Поэтому сверхсветовой скоростью должны обладать и частицы, подгоняемые, несомые этой волной. Ведь только при условии синхронизма (равенства скорости частиц и волны) ускоритель эффективен. Обычно утверждают, что в этих ускорителях волноводы снабжены диафрагмами, снижающими фазовую скорость в сравнении с гладкими волноводами, что якобы и обеспечивает движение волн и частиц с досветовой скоростью. Но где гарантия, что это снижение скорости столь значительно? Чтобы проверить это, надо непосредственно (пролётным методом) измерить скорость V электронов и подгоняющих их волн. Это легко сделать по школьной формуле V=L/T, деля путь частицы L на время пролёта T, а в случае волны деля её длину L=? (измеренную методом стоячих волн в волноводе) на период T электрических колебаний. Вполне возможно, что эти прямые измерения выявят сверхсветовые скорости электронов, близкие к находимым по классической формуле E=mV²/2, из их энергий в десятки и сотни МэВ. Ведь, даже при энергии E электронов порядка 1 МэВ, их скорость V должна превышать световую.

Каким же удивительным прорицателем был Ритц, ещё в 1908 г. полагавший, что в земных опытах возможны сверхсветовые электроны? Но ещё удивительней пророчество Демокрита и Лукреция, более двух тысячелетий назад предполагавших сверхсветовые скорости у микрочастиц в космосе, у космических лучей (§ 2.15). Итак, уже сам факт экспериментального обнаружения частиц, летящих со скоростью больше световой (факт, тщательно скрываемый сторонниками СТО), доказывает ошибочность теории относительности и справедливость БТР. Но, главное, этот факт открывает людям путь в Космос, к далёким звёздам и галактикам — путь, который прежде был заграждён световым барьером, не превысив который, нельзя за время человеческой жизни долететь до мало-мальски отдалённой звезды. Отныне же, как сказал Джордано Бруно, "Кристалл небес мне не преграда боле, рассекши их, подъемлюсь в бесконечность". Дорога в Космос открыта!

ОСНОВНЫЕ ИДЕИ ЧАСТИ 1

1. Кулоновское взаимодействие зарядов вызвано ударами стандартных микрочастиц-реонов, постоянно испускаемых электронами во всех направлениях со скоростью света c. Потоки этих малых частиц свободно, без изменения скорости проходят сквозь любые тела и не взаимодействуют между собой.

2. Магнитные и индуктивные силы — это результат изменения электрического взаимодействия зарядов от их движения, за счёт вариаций скорости и плотности потока испущенных ими реонов, дополнительно к своей скорости c механически приобретающих скорость заряда.

3. Гравитационное взаимодействие имеет электрическую природу и возникает в результате преобладания элементарных сил притяжения зарядов двух тел над силами отталкивания зарядов.

4. Свет представляет собой переменное, колебательное электромагнитное воздействие от колеблющихся зарядов, переносимое потоком испущенных ими реонов, периодично, волнообразно распределённых в пространстве. С этим материальным потоком частиц, переносящим энергию и импульс, связана энергия поля и давление света.

5. Свет приобретает, дополнительно к c, скорость источника света, ибо та механически передаётся реонам, переносящим свет. Поэтому, если источник движется ускоренно, то, по мере движения света, расстояния меж его волновыми фронтами, получившими разные скорости, меняются, преобразуя длину волны, частоту, период световых колебаний и яркость света (эффект Ритца).

6. Свет, проходя через среды и преграды, своим переменным электромагнитным воздействием вызывает колебания электронов среды. Колеблющиеся электроны генерируют новые волны света, которые, интерферируя с исходной, создают эффекты затенения, дифракции, преломления, дисперсии, меняя яркость и скорость света.

7. Мнимое изменение массы в опытах объясняется по теории Ритца изменением электрического и магнитного воздействия от взаимного движения зарядов. Сама же масса, как количество материи, сохраняется во всех случаях, включая "аннигиляцию" и распады частиц.

8. Временной масштаб не зависит от взаимного движения тел, их ускорения или тяготения. Все изменения иллюзорны или связаны с непосредственным влиянием на измеряющий время прибор, дающий ошибочные показания. Ложные методики измерения времени по формулам СТО приводят к неверным замерам скорости микрочастиц, которая в ряде случаев превышает скорость света.

Оглавление

Главная | Контакты | Нашёл ошибку | Прислать материал | Добавить в избранное

Все материалы представлены для ознакомления и принадлежат их авторам.

Часть 1 РИТЦ И ЕГО БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ