Сергей Семиков - Баллистическая теория Ритца и картина мироздания
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 α- и β-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 α=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 α 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 α. 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.
