Фридэн Королькевич - Этюды о свете
Аналогичное описание фемтосекундных лазерных импульсов в линейных диспергирующих средах, их оптику можно найти в книге Сергея Ахманова, Виктора Выслоуха и Анатолия Чиркина.
Следовательно, для ответа на вопрос Планка надо лишь отойти от принципа Гюйгенса и электромагнитной теории света с ее непрерывностью между статическим и динамическим полем. Они противоречат опыту. Пусть с недоверием, с оглядками на привычную электромагнитную теорию и с перепроверкой каждого положения субквантового представления света, но согласиться с его обоснованностью.
Все это дает основание рассматривать перенос субквантов в пространстве в соответствии с принципом Ферма — Ньютона. Как известно, кинематический принцип Ферма утверждает, что возмущение от любой из точек среды распространяется к другой ее точке и к приемнику по лучу, являющемуся экстремалью функционала Ферма. В конечном счете это определяет кинематику геометрической оптики и может быть сформулировано в качестве динамического принципа. Теория истечения Ньютона в основе своей сходна с этим принципом Ферма.
3АТМЕНИЕ
7 ноября 1919 года лондонская «Таймс» вышла с заголовками «Революция в науке. Новая теория Вселенной. Идеи Ньютона опровергнуты». В Нью-Йорке добавили: «Лучи изогнуты, физики в смятении. Теория Эйнштейна торжествует». Сообщили также, что «Пространство разоблачили: оно кривое».
Так многие газеты встретили известие о притяжении света Солнцем, которое предсказал Эйнштейн. Этот факт установили экспедиции в Бразилии и на острове Принсипи при наблюдении солнечного затмения.
Люди устали от войны и очень хотели отвлечься от нее. Таинственная и уже этим привлекательная теория, по которой чудесным образом изгибаются лучи далеких звезд, сразу же стала сенсацией номер один.
Президент Лондонского Королевского общества Джозеф Томсон провозгласил ее высочайшим достижением человеческой мысли. В Цюрихе физики сочинили стихи:
Нет сомнений и в помине,
Свет, как знаем мы отныне,
По кривой в пространстве мчит
И Эйнштейна имя чтит.
Но были не только восторги. Философ и математик Альфред Уайтхед заметил, что нет никаких оснований предполагать у теории Эйнштейна более определенный характер, чем у «Начал» Ньютона. С ее представлением гравитации не силой воздействия одного тела на другое, а свойством пространства-времени не согласились Альберт Майкельсон, Оливер Хевисайд, Анри Пуанкаре, Эрнст Мах, Туллио Леви-Чивита и ряд других ученых.
Обильная, но малодоказательная критика общей теории относительности — новой теории гравитации — не помешала считать ее одной из основ современной физики и космологии. Изгиб лучей света и изменение его спектра близ Солнца были признаны доказательством верности теории.
Эйнштейн говорил, что наука — это драма, драма идей.
В статье о наблюдении затмения Дайсон, Эддингтон и Дэвидсон привели три альтернативы, из которых им предстояло сделать выбор:
1. Гравитационное поле не оказывает влияния на траекторию луча света.
2. Гравитационное поле действует на энергию или массу света так же, как и на обычное вещество по закону строго ньютоновского характера.
3. Ход луча света согласуется с общей теорией относительности Эйнштейна, причем и в этом случае гравитационное поле действует на свет точно так же, как и на обычное вещество.
Да, фотоны звездных лучей имеют массу, в среднем равную 4,4·10−33 грамма. Поэтому они могли быть притянуты к Солнцу. Но по какому закону — Ньютона или Эйнштейна?
Директор Парижской обсерватории Экслангон в 1924 году писал, что наблюдения солнечных затмений не подтверждают и не опровергают закон отклонения Эйнштейна. Они лишь указывают, если отбросить всякие предположения о систематических ошибках, на существование отклонений около Солнца, но без определения закона и без точной величины отклонения у солнечного края. В 1955 году член-корреспондент Академии наук СССР Михайлов в докладе о наблюдении эффекта Эйнштейна отметил, что эти слова остаются справедливыми и поныне, несмотря на последующие наблюдения.
Вопрос о возможности проверки отклонения лучей света под влиянием гравитирующих масс остается нерешенным. Наблюдение эффекта Эйнштейна у края Юпитера почти невозможно, ибо потенциал на его поверхности в 106 раз меньше солнечного.
Барри Паркер в изданной год назад книге «Мечта Эйнштейна» показал возможность совпадения результатов наблюдений 1919 года с расчетами в силу счастливой случайности, поскольку условия проведения измерений были отнюдь не идеальными. В ходе некоторых последующих экспедиций получались значительно различающиеся результаты — от 1,8 до 2,24 дуговых секунды. Это не означает, что предсказания теории неверны, просто точные измерения столь малых величин затруднены. Теперь, не ожидая затмений Солнца, наблюдаются отклонения близ него излучений всего спектра.
Эддингтон и его коллеги заключили: «Не вызывает сомнения, что найденный здесь эффект обусловлен гравитационным полем Солнца, а не, например, рефракцией в веществе солнечной короны. Чтобы получить наблюдаемый эффект за счет рефракции, необходимо, чтобы Солнце было окружено веществом с показателем преломления, равным 1+0,00000414/r, где r — расстояние от центра в единицах солнечного радиуса».
Тогда, в 1919 году, они сочли, что такого показателя преломления в окружающем солнечный диск веществе не может быть. Так ли это?
В книге Григора Гурзадяна «Звездные хромосферы» изложены результаты многолетних наблюдений звезд разных типов, и Солнца в их числе, проведенных во внеатмосферных условиях. Солнечные орбитальные обсерватории, станции «Салют», «Скайлэб» и другие помогли установить, что наша звезда окружена газообразным веществом сложной структуры и динамики, достигающим высоты нескольких солнечных радиусов. Характеристики убывающего по плотности окружения Солнца дают основание предположить и наличие у него показателя преломления, обусловившего наблюдаемый эффект изгиба траектории лучей. Это подтверждают также данные, приведенные, например, в «Курсе общей астрофизики» Дмитрия Мартынова.
Следовательно, есть достаточно веские основания объяснить смещение звезд на фотоснимках сравнительно с их положением на ночном небе обычной рефракцией в веществе солнечного окружения. Шестнадцать снимков из пригодных за 302 секунды полного затмения 1919 года документально зафиксировали также довольно существенные расхождения расчетных и фактических точек смещения лучей звезд. Возникает вполне обоснованный вопрос: чему можно и нужно верить — расчетам или фактам? Последние говорят, помимо прочего, о том, что на расстоянии двух-трех солнечных дисков, то есть вне окружающего Солнце газообразного вещества, лучи звезд не претерпевают изменения их траекторий, хотя гравитационное поле остается мощным и пространство — по Эйнштейну — искривлено. Это установлено при наблюдении солнечных затмений 1922, 1929, 1947 и 1952 годов.
В беседе с Луи де Бройлем Эйнштейн как-то сказал, что если не принимать во внимание привлекаемую математику, все физические теории должны быть достаточно просты, чтобы их мог в общих чертах понять ребенок. Резерфорд также считал, что если теория верна, то ее поймет и буфетчица. Однако применительно к теории гравитации все обстоит согласно заявлению Джозефа Томсона: «Возможно, Эйнштейну принадлежит самое большое достижение в истории человеческой мысли, но никто пока не преуспел в том, чтобы на ясном и понятном языке изложить, что же в действительности представляет собой теория Эйнштейна». И следует прямо сказать: веру в ее непогрешимость не укрепляет систематическое расхождение расчетов и фактов при наблюдениях солнечных затмений. Нужны новые исследования.
Не исключено, что в явлениях изгиба световых лучей участвуют более глубокие связи физической сущности излучений и среды их переноса, выходящие за рамки воздействия на них гравитации — по Ньютону или по Эйнштейну.
УБЕГАЮТ ЛИ ОТ НАС ГАЛАКТИКИ?
Председатель Американской ассоциации развития науки Болдинг полагает, что космология не имеет под собой прочного основания, ибо изучает Вселенную на примере небольшой ее части, исследования которой не могут дать объективной картины реальности. Никто не доказал обратное. Это, правда, не мешает появлению своих «священных коров» в науке о Вселенной. Такой «коровой» стала в свое время теория Большого Взрыва, достоверность основ которой также никто не доказал.
Теория гласит, что Вселенная возникла из точки с нулевым объемом и бесконечно высокой плотностью и температурой. Это состояние называется сингулярностью. Она-то и преподнесла недавно сюрприз теоретикам. Оказалось, что сингулярность принципиально не поддается математическому описанию. То есть теория, полностью основанная на математике, самой математикой и опровергается. Так что профессор математики Хокинг из Кембриджа и его коллега профессор Эллис из Кейптауна имели все основания заявить: «На наш взгляд, вполне оправданно считать физическую теорию, которая предсказывает сингулярность, несостоявшейся». Их авторитетное заключение, изложенное в монографии «Крупномасштабная структура пространства — времени», стало главным препятствием в попытках описать исходное состояние Вселенной. Но оно либо замалчивается, либо упоминается вскользь.
