Андрей Гришаев - Этот «цифровой» физический мир
Если обозначить скорость этого ветерка через V, то квадратично-допплеровские расхождения линий излучателя и поглотителя для южного счётчика и, наоборот, их сближение для северного счётчика, составит величину Δ=2Vv/c2, где v – линейная скорость вращения излучателя и поглотителя. Используя график (см. Рис.1.7.1), мы нашли аппроксимации для функций скоростей счёта обоих счётчиков от скорости V – для меньшей и большей вышеназванных скоростей v. При меньшем значении v мы использовали линейную аппроксимацию, для SL(V) и NL(V), а при большем – квадратичную аппроксимацию, для SH(V) и NH(V). Вышеназванная комбинация этих четырёх функций даёт зависимость отношения ξ от V, которая приведена на Рис.1.7.3.
Рис.1.7.3
Как можно видеть, на этом графике значение ξ=1.012 соответствует двум значениям V: 6.5 и 301 м/с. Для первого из них мы не усматриваем физического смысла, а второе всего на 7.9% отличается от 279 м/с – линейной скорости суточного вращения на широте Бирмингема, где проводился опыт. Едва ли можно сомневаться в том, что авторы [Ч1] продетектировали локально-абсолютную скорость лаборатории – но, странным образом, они проигнорировали этот результат.
Ещё один эксперимент, где проявилась локально-абсолютная скорость лаборатории, провели Брилет и Холл [Б1]. Они разместили гелий-неоновый лазер (3.39 мкм) и внешний
Рис.1.7.4
резонатор Фабри-Перо, по которому лазер был стабилизирован, на медленно вращающейся платформе (см. Рис.1.7.4). Частота этого лазера сравнивалась с частотой невращающегося гелий-неонового лазера, стабилизированного по линии поглощения в метане. Авторы утверждали, что эффект от «эфирного ветра» не превышал 0.13±0.22 Гц, или (1.5±2.5)·10-15. Между тем, они наблюдали стойкий систематический эффект на второй гармонике частоты вращения платформы, с амплитудой 17 Гц (2·10-13), причём фаза этого эффекта была строго согласована с ориентацией платформы относительно лаборатории. О магнитострикции речь не шла, поскольку зеркала внешнего резонатора были посажены на торцы трубки из стеклокерамики, к тому же резонатор был экранирован. Источник эффекта на второй гармонике остался невыясненным, и авторы везде говорили об этом эффекте как о паразитном. Давайте посмотрим – не мог ли он быть проявлением локально-абсолютной скорости лаборатории, т.е. 360 м/с (на широте 40о). Длина l внешнего резонатора Фабри-Перо была рана 30.5 см, а радиусы кривизны зеркал r были равны 50 см. Нам не известно о строгой теории сдвига резонансных частот неконфокального резонатора при его продольном или поперечном сносе. По нашим оценкам, с точностью до второго порядка, при продольном сносе частота изменяется так же, как и у резонатора с плоскими зеркалами: f=f0(1-β2). Что касается случая поперечного сноса, то, с учётом неконфокальности резонатора, мы получили соотношение f=f0(1-β2+(l/2r)β2), которое в случае конфокального резонатора (l=r) совпадает, опять же, с соотношением для резонатора с плоскими зеркалами. Как можно видеть, размах разностного эффекта составил бы величину Δf/f0=(l/2r)β2. Если приравнять её удвоенной амплитуде эффекта на второй гармонике, то для скорости получается значение 340 м/с, которое всего на 5.6% отличается от локально-абсолютной скорости лаборатории. На наш взгляд, этот результат Брилета и Холла не менее значителен, чем подтверждение, с 15-значной точностью, отсутствия квадратичных эффектов из-за остальных движений лаборатории.
Итак, что же мы видим? В опытах, которые, как считается, подтверждают принцип относительности, отсутствие реакции прибора на свою локально-абсолютную скорость было обусловлено либо недостатком точности, либо самой методикой опыта. Если же, как исключение, детектирование локально-абсолютной скорости допускали как точность, так и методика опыта – обнаруживаемый эффект игнорировали или называли «паразитным». Мы рассказали всего о трёх опытах – Майкельсона-Морли, Чемпни с соавторами, Брилета-Холла – где, с большой долей вероятности, автономное детектирование локально-абсолютной скорости имело место. По-видимому, способов решения этой задачи гораздо больше, чем три, ведь не зря говорится, что «если есть хотя бы один способ – значит, есть много способов». Факт в том, что эта задача решается – и этот факт демонстрирует полную несостоятельность принципа относительности.
Впрочем, если физический смысл локально-абсолютной скорости сводился бы лишь к возможности её автономного детектирования – грош цена была бы такому смыслу. Далее мы расскажем о ряде физических явлений, в которых локально-абсолютная скорость проявляется во всей своей красе – и о соответствующих, иногда драматических, исторических эпизодах.
1.8. Линейный эффект Допплера в модели локально-абсолютных скоростей.
Согласно специальной теории относительности (СТО), величина линейного эффекта Допплера есть
где f - частота излучения, Vcosθ - относительная скорость расхождения или сближения излучателя и приёмника, c - скорость света. Согласно же нашей модели, в которой фазовая скорость света в вакууме является фундаментальной константой по отношению лишь к местному участку «инерциального пространства», реализуемого с помощью частотных склонов, величина линейного эффекта Допплера есть
где V1cosθ1 и V2cosθ2 – проекции локально-абсолютных скоростей излучателя и приёмника на соединяющую их прямую.
Заметим, что если излучатель и приёмник находятся в одной и той же области «инерциального пространства» - например, если они оба находятся вблизи поверхности Земли – то выражение (1.8.2) редуцируется к выражению (1.8.1). В этом частном случае совпадают предсказания, сделанные на основе обеих концепций – относительных и локально-абсолютных скоростей – и, соответственно, здесь обе эти концепции одинаково хорошо подтверждаются опытом. Но ситуация кардинально изменяется для случаев, когда излучатель и приёмник находятся в различных областях «инерциального пространства» - например, по разные стороны границы земной области тяготения. Подобная ситуация имеет место, например, при радиолокации планет или при радиосвязи с межпланетным космическим аппаратом. Здесь предсказания на основе концепций относительных и локально-абсолютных скоростей различны, и они не могут одинаково хорошо подтверждаться опытом. Концепция локально-абсолютных скоростей предсказывает здесь совершенно «дикое», по релятивистским меркам, поведение линейных допплеровских сдвигов. Официальная наука долгое время внушала нам, что ничего подобного здесь не наблюдается, и что линейный эффект Допплера происходит здесь в полном согласии с предсказаниями СТО. Оказалось, что это – ложь. Сейчас мы проиллюстрируем, что в действительности имеет место как раз то самое, «дикое», поведение линейных допплеровских сдвигов.
1.9. Где же эффект Допплера при радиолокации Венеры?
Планеты покоятся в своих планетарных частотных воронках, поэтому локально-абсолютные скорости планет тождественно равны нулю. Отсюда, на основе выражения (1.8.2), следует фантастический вывод: допплеровский сдвиг в условиях, когда излучатель и приёмник находятся на разных планетах, должен иметь составляющие, обусловленные лишь движениями излучателя и приёмника в своих планетоцентрических системах отсчёта – но должна отсутствовать составляющая, которая соответствует взаимному сближению или удалению этих планет. Планета, при проведении её радиолокации, может приближаться к Земле, или удаляться от неё, со скоростью в десятки километров в секунду – но это приближение-удаление не должно вызывать соответствующий допплеровский сдвиг!
Именно этот феномен и обнаружился при проведении радиолокации Венеры в 1961 г. группой под руководством В.А.Котельникова [К1-К3]. Радиолокацию планеты энергетически выгодно проводить тогда, когда она подходит к Земле наиболее близко. Кульминация соединения Венеры с Землёй пришлась на 11 апреля; результаты же опубликованы, начиная с наблюдений 18 апреля, когда скорость удаления Венеры составляла примерно 2.5 км/с. Соответствующий допплеровский сдвиг – удвоенный при отражении от «движущегося зеркала» – должен был иметь, в относительном исчислении, величину 1.6·10-5. Абсолютная же величина этого сдвига, при несущей частоте излучаемого сигнала в 700 МГц, составила бы 11.6 кГц. Поскольку ширина полосы, в которой велись поиски эхо-сигнала, не превышала 600 Гц, то, по традиционной логике, непременно требовалась компенсация эффекта Допплера, чтобы несущая эхо-сигнала попадала в полосу анализа. Для этой компенсации не перенастраивался приёмный тракт, а сдвигалась несущая излучаемого сигнала на предвычисленную величину. Конечно, не могло быть и речи о прямом наблюдении эффекта Допплера, т.е. смешении отправляемой и принимаемой частот с выделением их разностной частоты. Для такой методики требовалась широкая полоса пропускания приёмного тракта, в которой эхо-сигнал было невозможно выделить из шумов. Применялся же многоступенчатый перенос спектра принимаемого зашумлённого сигнала в низкочастотную область, в которой делалась запись на магнитную ленту, а затем эта запись анализировалась. Принцип выделения сигнала из шумов был основан на том, что излучаемый сигнал имел прямоугольную амплитудную модуляцию с глубиной 100%. Таким образом, в одной половине такта модуляции должны были приниматься как полезный сигнал, так и шумы, а в другой – только шумы. При правильно выбранном моменте начала обработки магнитной записи, систематическое превышение принятой мощности в первых половинах тактов модуляции, по сравнению со вторыми, свидетельствовало бы о детектировании полезного сигнала.
