Экспериментальные доказательства специальной теории относительности

     Ниже приведены только некоторые эксперименты, иллюстрирующие справедливость СТО и её отдельных положений.

Релятивистское  замедление времени

     То, что время движущихся объектов течёт медленнее, получает постоянное подтверждение в экспериментах, проводимых в физике высоких энергий. Например, время жизни мюонов в кольцевом ускорителе в CERN с точностью  увеличивается в соответствии с релятивистской формулой. В данном эксперименте скорость мюонов была равна 0.9994 от скорости света, в результате чего время их жизни увеличилось в 29 раз. Этот эксперимент важен также тем, что при 7-метровом радиусе кольца ускорение мюонов достигало значений 1018 от ускорения свободного падения. Это в свою очередь, свидетельствует о том, что эффект замедления времени обусловлен только скоростью объекта и не зависит от его ускорения.

     Измерение величины замедления времени проводилось также с макроскопическими объектами. Например, в эксперименте Хафеле — Китинга проводилось сравнение показаний неподвижных атомных часов, и атомных часов, летавших на самолёте.

Независимость скорости света от движения источника

    На заре возникновения теории относительности определённую популярность получили идеи Вальтера Ритца о том, что отрицательный результат опыта Майкельсона может быть объяснён при помощи баллистической теории. В этой теории предполагалось, что свет со скоростью c излучается относительно источника, и происходит сложение скорости света и скорости источника в соответствии с классическим правилом сложения скоростей. Естественно, эта теория противоречит СТО. 

     Астрофизические наблюдения являются убедительным опровержением подобной идеи. Например, при наблюдении двойных звёзд, вращающихся относительно общего центра масс, в соответствии с теорией Ритца происходили бы эффекты, которые на самом деле не наблюдаются (аргумент де Ситтера). Действительно, скорость света («изображения») от звезды, приближающейся к Земле, была бы выше скорости света от удаляющейся при вращении звезды. При большом расстоянии от двойной системы более быстрое «изображение» существенно обогнало бы более медленное. В результате, видимое движение двойных звёзд выглядело бы достаточно странным, что не наблюдается. Иногда встречается возражение, что гипотеза Ритца «на самом деле» верна, но свет при движении сквозь межзвёздное пространство переизлучается атомами водорода, имеющими в среднем нулевую скорость относительно Земли, и достаточно быстро приобретает скорость c. Однако если бы это было так, возникала бы существенная разница в изображении двойных звёзд в различных диапазонах спектра, так как эффект «увлечения» средой света существенно зависит от его частоты.

     В опытах Томашека (1923 г.) при помощи интерферометра сравнивались интерференционные картины от земных и внеземных источников (Солнце, Луна, Юпитер, звёзды Сириус и Арктур). Все эти объекты имели различную скорость относительно Земли, однако смещения интерференционных полос, ожидаемых в модели Ритца, обнаружено не было. Эти эксперименты в дальнейшем неоднократно повторялись. Например, в эксперименте Бонч-Бруевича М. А. и Молчанова В. А. (1956 г.) измерялась скорость света от различных краёв вращающегося Солнца. Результаты этих экспериментов также противоречат гипотезе Ритца.

     Независимость скорости света от скорости источника регистрируется и в наземных экспериментах. Например, проводилось измерение скорости пары фотонов, возникающих при аннигиляции электрона и позитрона, центр масс которых двигался со скоростью, равной половине скорости света. С экспериментальной точностью 10 % сложение скорости света и скорости источника обнаружено не было. 
 

Заключение

    1) Эксперименты Майкельсона подтверждают  пространственное преобразование  Лоренца при допущении о реальном  сокращении движущихся материальных  тел. Реальность сокращения тел делает системы координат неравноправными, а это противоречит принципу относительности СТО.

    2) Эксперименты с мюонами указывают  на реальное замедление темпов  протекания физических процессов  в движущейся системе. Реальность  замедления процессов также указывает на неравноправие систем координат, и противоречит принципу относительности СТО.

    3) Временное преобразование Лоренца  построено путем нарушения основного  свойства базового понятия физики  – времени; оно требует рассинхронизации  хронометров и ускорения темпа протекания физических процессов, т.е. противоречит эксперименту, см. п.2.

    4) Средствами СТО найдено противоречие  в СТО – пространственное и  временное преобразования Лоренца  предписывают скорость света  суммировать со скоростью движущейся системы, что противоречит базовому постулату СТО.

    5) Рассинхронизацией часов можно  добиться независимости измеренной  скорости фотонов от скорости  системы координат, но этим  нельзя объяснить результаты  экспериментов Майкельсона, поскольку  фотоны движутся независимо от наличия или отсутствия синхронизации. Синхронизация хронометров есть не явлением природы, а продуктом инженерной деятельности человека, поэтому она не может присутствовать в преобразованиях координат, которые, фактически, являются законами природы.

    6) При малых скоростях временное  преобразование Лоренца не переходит  в преобразование Галилея. СТО  не согласуется с принципом  соответствия Бора, что делает  ее нефизической теорией.

    7) Зависимость массы тела от  его скорости не относится  к теории относительности, поэтому не может служить инструментом проверки теории относительности.

    8) Связь массы тела с заключенной  в нем энергией не имеет  абсолютно никакого отношения  к теории относительности, поэтому  также не может служить инструментом  проверки теории относительности. 

Список  литературы 

     1. Гинзбург В. Л. Как и кто создал теорию относительности? в Эйнштейновский сборник, 1966г. — М.: Наука, 1966. — 363 с.

     2. Сацункевич И. С. Экспериментальные корни специальной теории относительности. — 2-е изд. — М.: УРСС, 2003г. — 176 с.

Паули В. Теория Относительности. — М.: Наука, Издание 3-е, исправленное. — 328 с.

    3. Визгин В. П. Релятивистская теория тяготения (истоки и формирование, 1900—1915). М.: Наука, 1981г. — 352c.

4. Тейлор  Э.Ф., Уилер Дж. А. Физика пространства-времени. – Москва: Мир, 1971. – 320 с.

5. Бурланков  Д.Е. Пространство, время, космос, кванты. – Н. Новгород: Издательство  Нижегородского университета, 2007. –  144 с.

www.phys.unn.ru/docs/bigpop.pdf