С.А. Семиков БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ РИТЦА И КАРТИНА МИРОЗДАНИЯ

Вальтер Ритц (22.02.1878 — 07.07.1909)

ОТ АВТОРА

Посвящается светлой памяти Вальтера Ритца, героя науки, преданного забвению.

Век назад, в 1908–1909 гг., появилась на свет смелая и универсальная научная доктрина, называемая Баллистической Теорией Ритца (БТР). Она включала в себя оригинальные идеи швейцарского физика Вальтера Ритца о природе света и электричества, массы и времени, магнетизма и гравитации, о строении атома и электрона. Эти идеи позволяют легко и наглядно объяснить красное смещение в спектрах галактик и другие загадки космоса, понять структуру атомов, ядер, элементарных частиц и природу их взаимодействий. Но, несмотря на это, а скорее, как раз поэтому, сторонники теории относительности и квантовой механики замалчивают успехи баллистической теории. Ведь БТР, будучи всеобъемлющей классической теорией, камня на камне не оставляет от нынешней абсурдной физики и космологии.

Дабы снять вековой заговор молчания, окружающий БТР, и была издана эта книга, приуроченная к столетнему юбилею рождения баллистической теории и к столетию со дня смерти Вальтера Ритца. Погиб учёный в 1909 г., в возрасте 31-го года, вскоре после издания своей революционной теории. Будем надеяться, что благодаря книге год памяти Ритца надолго запомнится физикам. Книга, по возможности, раскроет истинный смысл теории Ритца, расскажет о его воззрениях на структуру атома, электричества и света, поведает о природе времени и гравитации, об устройстве микромира и космоса, о вечной молодости Вселенной; покажет тесную связь идей Ритца с мыслями других выдающихся учёных: Демокрита, Коперника, Галилея, Ньютона, Ломоносова, Менделеева, Циолковского, Белопольского, Тесла.

О заговоре молчания вокруг баллистической теории говорит уже то, что не только о ней, но и о самом Ритце мало кто слышал, даже среди физиков, и мне, как многим другим сторонникам БТР, пришлось открывать основы баллистической теории самостоятельно. Лишь потом, при подробном анализе литературы, с удивлением обнаружил, что такие идеи выдвигались ещё век назад. Изучив оригинальные работы Ритца, по-настоящему открыл для себя БТР, и был столь очарован глубиной и значимостью этой теории, что подготовил русский перевод основного труда Ритца и популярно изложил его суть, сначала на сайте www.Ritz-BTR.narod.ru, затем в журналах и докладах, а теперь и в книге. Книга содержит и много новых, авторских, идей, которые развивают и укрепляют теорию Ритца уже на фундаменте современных научных данных. С позиций БТР мы единым взором охватим физику, химию, астрономию и космологию. Здесь читателю выпадает редкая возможность ознакомиться со скрытой информацией далёкого прошлого и заглянуть в будущее.

В противовес абстрактной теории относительности и квантовой механике, недоступных пониманию, теория Ритца, опираясь на классические, механические представления, образы и модели, объясняет все явления легко и наглядно. Поэтому книга доступна и школьнику, и студенту. Её можно читать и как захватывающий роман о драме великих идей и судеб, и как учебник по БТР. Освоивший книгу не только многое узнает об устройстве нашего мира, Вселенной, но сможет и сам делать важные выводы или даже открытия, решая проблемные вопросы физики и астрономии, над которыми учёные, не знавшие или не признающие БТР, бьются до настоящего времени. В книге читатель найдёт и много необычного, по-новому взглянет на явления природы.

Теорию относительности и квантовую механику критиковали многие. Но критика эта долгое время носила сумбурный характер: авторы разных концепций не помогали, а скорее мешали друг другу. Хочется надеяться, что БТР, ввиду своей универсальности, позволит объединить их усилия на общей классической основе, внесёт порядок и ясность в царящую здесь пестроту теорий, хаос идей, направит усилия авторов по одному руслу. БТР может послужить своего рода электрошоком для дефибрилляции сердца науки, запустив его заново, устранив беспорядочное сокращение мышц теорий и школ, заставив их работать согласованно, в такт. Подобный метод синхронизации мод колебаний есть и в физике лазеров, где беспорядочно мечущиеся гармоники благодаря согласующему механизму попадают в фазу, выдавая мощный лазерный импульс. Такой же мощный синхронизующий и гармонизующий импульс развития может придать БТР науке.

Книга состоит из пяти частей.

Часть 1 раскрывает основы Баллистической Теории Ритца, суть его электродинамики и оптики.

Часть 2 показывает эффективность применения баллистического принципа и БТР в космосе.

Часть 3 посвящена идеям Ритца о строении микромира, атома, электрона и других частиц.

Часть 4 излагает воззрения Ритца на теорию излучения с приложением его идей к физике твёрдого тела, химии и термодинамике.

Часть 5 открывает перспективы и возможные пути, векторы развития БТР, её практические приложения.

Если первая пара (Часть 1-Часть 2) посвящена критике теории относительности с изложением альтернативной ей концепции Ритца, то вторая пара (Часть 3-Часть 4) критикует квантовую теорию, опять же предлагая альтернативу: ритцеву теорию атома и электрона. Часть 5 даёт квинтэссенцию первых четырёх, помогая объединить и осмыслить их в едином ключе, осознать и применить данную в них информацию, знакомит с методами научного поиска и его спецификой. Во многом эти разделы независимы, и книгу можно читать с любого места, но для полного уяснения концепции Ритца лучше изучать их последовательно.

Приводимые в книге расчёты предельно упрощены, сжаты и не выходят за рамки вузовского курса физики и математики. Все вычисления и формулы книги даны в международной системе единиц СИ. Дело в том, что использование во многих курсах физики системы СГС вносит много путаницы и маскирует пороки электродинамики Максвелла. Векторные величины там, где это существенно, выделены жирным шрифтом. Зачастую вместо знака корня мы будем пользоваться возведением в дробную степень. Так, вместо корня квадратного из a будем писать a^1/2, вместо кубического корня — a^1/3. Также полезно помнить часто используемое в теории Ритца разложение в степенной ряд функции (1±x)^m=1± mx+ m(m-1)x²/2!± m(m-1)(m-2)x³/3!+ …, где 2!=1·2; 3!= 1·2·3; 4!= 1·2·3·4, и т. д.

Хочу выразить признательность всем коллегам по защите БТР, особенно В.И. Секерину за его книгу, изданную в 1988 г. и ставшую первой ласточкой весны БТР; профессору В.В. Чешеву за его поддержку, переводы статей Ритца, Фрейндлиха и присланные копии книги Ритца; С.П. Масликову за его заразительный энтузиазм, смелые мысли и сравнения. Велика заслуга и Р.С. Фритциуса как издателя труда Ритца на английском (в том числе на сайте www.ebicom.net) и популяризатора, развившего и активно защищавшего идеи Ритца в США. Благодарю также К.А. Хайдарова, А.В. Бялко и профессоров Радиофизического факультета Нижегородского Госуниверситета им. Н.И. Лобачевского: Н.С. Степанова, М.И. Бакунова, В.Б. Гильденбурга, за обсуждение БТР и конструктивную критику. Большую помощь оказали родные, особенно отец, А.Г. Семиков, предложивший массу идей и фактов полезных в плане научного осмысления символики, наследия предков, русских сказок и, главное, Громового храма — генерального сакрального объекта древних русов, ключа к пониманию многих аспектов мироздания. Огромное спасибо маме, М.В. Семиковой, за её постоянную поддержку и помощь в организационных вопросах, сестре Марии — за помощь в переводе статей и историческое расследование во время поездки в 2009 г. в Гёттинген, где жил, работал и умер Ритц. Отдельную благодарность хочется выразить журналу "Инженер" и его сотрудникам, особенно главному редактору К.М. Емельяновой, за поддержку и быструю публикацию статей [112–121], лёгших в основу данной книги. Наконец, спасибо всем тем, кто стоял на пути БТР и всячески препятствовал исследованиям в этом направлении и продвижению БТР. Лишь они в полной мере позволили понять важность данной темы, осознать существующий негласный запрет на неё, подогревая интерес к ней и подстёгивая работу.

С особой теплотой хочется отметить оперативную, качественную работу директора и сотрудников типографии "Пресс-Контур" С.В. Кравченко, Н.В. Воронцова и В. Кузнецова, которые подготовили исходный оригинал-макет и подарили жизнь первому изданию книги в рекордно короткие сроки, благодаря чему она вышла точно к столетнему юбилею памяти Ритца, 7 июля 2009 г.

Предлагаемое вниманию читателя второе издание книги отличается от первого рядом дополнений и уточнений. В книге исправлены ошибки и опечатки, добавлены и доработаны рисунки, расширены некоторые параграфы. Четыре базовых части книги снабжены перечнями основных идей, подводящих краткий итог содержанию каждой части. Список приложений дополнен двумя новыми таблицами опытов по проверке БТР, а также именным и предметным указателем, для удобства работы с книгой. Кроме того, второе издание снабжено аннотацией и авторским комментарием на английском языке (подготовленными благодаря сестре), что делает содержание книги открытым для всего мира.

Данная книга не является собственностью одного человека или издательства: она и приводимые в ней идеи принадлежат всему Человечеству. Это продукт мысли многих людей, хотя основополагающий вклад Ритца, конечно, наиболее значим. Поэтому автор не стал регистрировать авторские права, ограничивающие распространение информации, и готов всячески содействовать скорейшему изданию книги любыми издательствами. Использование фрагментов, со ссылкой на первоисточник, приветствуется. Бесплатно скачать книгу в электронном виде для некоммерческого использования можно на сайте www.Ritz-BTR.narod.ru. В этом случае рекомендуем её распечатать и читать в твёрдой копии, что по наблюдениям психологов способствует лучшему усвоению информации, позволит делать пометки и быстро находить нужное. Хочется надеяться, что книга станет Вам добрым другом и наставником на долгие годы. Издание книги стоило большого труда и было выполнено на средства автора при участии родных и близких, которым безмерно признателен за их терпение, понимание и поддержку.

Итак, открываем БТР — и в добрый путь!

С. Семиков

ВВЕДЕНИЕ

Наш единственный шанс всё исправить — это вернуться в прошлое, в ту минуту, когда всё это произошло, и возникла эта ужасная альтернативная реальность.

Из фильма "Назад в будущее"

Каждый, кто приобщается к безумным (по выражению самих создателей) идеям теории относительности и квантовой физики, ощущает то же смятение ума, какое постигло в XIII веке Альфонса Мудрого от знакомства с запутанной геоцентрической системой мира Аристотеля-Птолемея. Бесчисленные эпициклы, громоздкие математические расчёты заставили монарха воскликнуть: "Если бы Творец, создавая мир, спросил у меня совета, я бы подсказал ему, как устроить Вселенную попроще". Через триста лет после Альфонса Коперник показал, что мир и впрямь устроен просто.

Подобным образом и сейчас немало людей, которые испытывают замешательство или даже отвращение при изучении современной неклассической физики, эйнштейновской кванторелятивистской модели мироздания, столь же путанной, туманной и противоестественной, как и аристотелева.

Думается, такое подсознательное отвращение к громоздким и запутанным теориям — характерный индикатор их ложности. Ведь и спустя век после создания неклассической физики, когда, казалось бы, уже должна пройти пора сомнений, — многие её критикуют или просто не приемлют и не понимают. В теорию относительности и квантовую механику верят (иного слова не подберёшь) лишь специалисты (причём не все), и не потому, что для них всё стало ясно и убедительно, а потому, что они притерпелись, привыкли к странностям теорий и сдались, дабы не усложнять себе жизнь. Об этом говорят и сами учёные: "Квантовую механику невозможно понять, к ней можно только привыкнуть".

Столь продолжительное неприятие теории относительности и квантовой механики наводит на мысль, что они могут быть так же ошибочны, как геоцентрическая система Птолемея, ставившая в центр мира Землю. Система мира Птолемея просуществовала тысячелетия, но разом рухнула с приходом гелиоцентрической системы Коперника, по заветам предков отдавшего центральное место Солнцу. К этой аналогии с величайшей научной революцией, начатой 500 лет назад, вернёмся не раз, ввиду сходства ситуаций. Подобно системе Птолемея, теория относительности и квантовая механика применялись долгое время, не вызывая сомнений у учёных-"богословов", благосостояние которых напрямую зависело от умения продавать и расхваливать свой сомнительный научный "товар". И как геоцентрическая система держалась на авторитете Аристотеля и Птолемея, так и современная абстрактная физика зиждется на авторитете Эйнштейна и Бора. Возможно, вслед за махинами теорий Птолемея и Аристотеля, в ближайшие годы рухнут и уродливые башни теории относительности и квантовой механики, нагромождённые торговцами от науки. Но для этого должна появиться новая, наглядная и отвечающая природе теория, которая произведёт революцию в науке, перевернув все наши представления о мире.

Очень возможно, что этой теорией станет Баллистическая Теория Ритца (БТР), построенная в 1908 году, памятном также Тунгусским болидом. За сто лет, прошедших с момента создания баллистической теории, накопилась масса данных, необъяснимых с позиций современной физики, но вполне понятных с позиций БТР. Это и результаты лабораторных экспериментов, и загадочные космические феномены. Все они по крупице вносят вклад в копилку теории Ритца. А потому в ближайшие годы можно ожидать, что масса противоречий неклассической науки превысит критическую, и грянет мощный информационный взрыв, который сметёт абстрактную теоретическую физику XX века. Тогда на смену тёмному веку аристотелевой схоластики и мистицизма придёт, наконец, эпоха расцвета, научного возрождения, возврата к классике, к науке предков. И новое стремительное развитие позволит поднять науку на невиданный уровень.

Именно новизной, открывающимися горизонтами, а не одним объяснением уже известных фактов с релятивистскими и квантовыми эффектами, интересна теория Ритца. Чтобы усвоить её суть, нам придётся перенестись в прошлое на век назад, к началу XX века, к той точке перепутья, где в споре между БТР и СТО возникла эта альтернативная реальность и развитие науки пошло по ложному пути теории относительности и квантовой механики, вместо пути БТР. Только вернувшись назад во времени — к месту развилки, можно понять причины выбора абсурдного пути, с тем чтобы выйти из тупика, в который завёл науку морок кванторелятивизма, и исправить историческую несправедливость. Затем, применяя этот ретроспективный взгляд, пересмотрим с позиций БТР все последующие события и открытия.

Часть 1 РИТЦ И ЕГО БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ

Прежде всего, от вещей всевозможных, какие мы видим,

Необходимо должны истекать и лететь, рассыпаясь,

Т?льца, 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 v₂ в 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 К?нады, 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: К?нада, 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 К?нада, 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+vxsin45?/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+vxsin45?/c).

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

c+v_x=c+vxsin45?.

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 — vxcos45?.

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–vxsin45?/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=8Lvxsin45?/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

и

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+vxcos(?)/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+vxcos(?)/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.

Часть 2 КОСМОС ПО РИТЦУ

На каждом шагу мы видим однообразие, или монизм Вселенной: всюду довольно сходные солнца, похожие между собой галактики (млечные пути) и даже их группы; везде одно и то же вещество (родоначальник его водород или более простое тело); везде один и тот же солнечный свет, остывшие или неостывшие шарообразные тела; везде движение, сила тяготения и прочее.

К.Э. Циолковский, начало XX в. [159]

В настоящее время Космос перестал для человечества быть тем, чем считался прежде — образцом стабильности и порядка (у греков само слово "космос" значило "порядок"). Ныне астрофизика учит о нестационарной, расширяющейся Вселенной, которую населяют странные объекты: квазары, сверхновые, нейтронные звёзды, пульсары, чёрные дыры, тёмная материя и прочие мифические тела. И испускают они уже не привычный солнечный свет (оптическое излучение), а "тёмные" излучения радио-, рентгеновского и гамма-диапазонов. Год от года картина Вселенной, рисуемая учёными, не проясняется, а становится лишь всё более тёмной, туманной и запутанной. Многого в космосе наука объяснить вообще не может, что свидетельствует о глубоком кризисе физики, этой опоре астрономии. А источник всех проблем — в теории относительности. Именно с её приходом в XX веке наши представления о Вселенной стали искажаться, путаться и отдаляться от наглядных классических образов. Поэтому ключ к загадкам космоса следует искать в классической физике, развитием которой является Баллистическая Теория Ритца. К ней и обратимся за помощью. Анализ явлений космоса необходим также и для самой теории Ритца, находящей первые подтверждения, подобно теории Коперника, не в земных опытах, а в космических наблюдениях.

Напомним, что мощнейшим доказательством правоты Коперника были наблюдения Галилея, выполненные через изобретённую им подзорную трубу в 1609 году, — 400 лет назад. В связи с этим 2009 год был объявлен международным годом астрономии. Этот год, благодаря книгам и научным конференциям, специально посвящённым БТР, стал судьбоносным и для признания теории Ритца, которой не давали хода сотню лет, так же, как теории Коперника, созданной 500 лет назад, в 1508 г. [41]. Первые подзорные трубы Галилея преобразовались ныне в гигантские телескопы, словно дальнобойные зенитные орудия, направленные в небо. Так же и БТР со временем может стать мощным орудием познания космоса. Не случайно, космос исторически связан с баллистикой, наполнен источающими огонь объектами и пронизан баллистической терминологией [10, 113]: "баллистические ракеты" и "баллистические траектории", "баллистический пуск" и т. д. (§ 5.11). Именно баллистика помогла освоению космоса [68], именно БТР является самой космически упорядочивающей теорией, открывающей поистине космические перспективы. Не случайно, люди, проложившие путь в космос, — такие учёные и инженеры-баллистики, как К.Э. Циолковский, С.П. Королёв, М.В. Келдыш, М.И. Дуплищев [47],— не верили в теорию относительности и считали, что для вещества и света верны классические законы механики и баллистики (Дёмин В.Н. "Циолковский". М.: МГ, 2005).

Поскольку мы не можем познавать явления Космоса непосредственно, летая меж звёзд, приходится судить о них лишь по идущему от космических объектов излучению, свету. Поэтому, в изучении Космоса важную роль играет изучение спектра звёзд и определение по нему их движения с помощью эффекта Доплера. Но, если эффект представляет собой лишь одну сторону более общего эффекта Доплера-Ритца (ЭДР, § 1.10), то как же мы были слепы в астрономии, игнорируя вторую его сторону! Если учесть громадность космических расстояний L, то окажется, что эффект Ритца f?/f=1-La/c² может играть гораздо более важную роль, чем доплеровский f?/f=1-?/c. Кроме того, раз эффекты одинаково способны влиять на частоту, то не принимаем ли мы иногда за доплеровские сдвиги частоты проявления ритц-эффекта? Если так, то последний и станет тем ключом, который раскроет все загадки Космоса.

Мы примерим этот ключ и к одной из самых больших загадок Вселенной — космологическому красному смещению. Как покажем ниже, если баллистическая теория верна, нам придётся по-новому взглянуть на многие космические явления, переосмыслив их на базе эффекта Ритца. Красное смещение, цефеиды, пульсары, квазары и прочие космические "чудеса" не просто получают естественное объяснение, но предсказываются теорией Ритца, оказываясь, с точки зрения БТР и наблюдателей Земли, всего лишь оптическими иллюзиями, космическими миражами. Тут впору вспомнить земные иллюзии: миражи, радугу, гало. В древности мнение об их реальности породило объяснения столь же фантастичные (вспомним "Летучего голландца"), сколь и принятые ныне в отношении космических "чудес". А в БТР выглядят естественными даже те наблюдения последних лет, что противоречат современной космологии и заставляют учёных говорить о неизбежности её пересмотра, о кризисе и скорой революции в физике. Весьма вероятно, что именно БТР и произведёт эту революцию. Ведь, беря на вооружение БТР, учёные легко решают сразу все существующие конфликтные вопросы космоса. Лёгкость расчётов в рамках теории Ритца, её достаточность и наглядность, даже неспециалисту позволяет естественно объяснить непростые явления космоса, перед которыми пасует современная наука.

Не исключено поэтому, что от диктата тёмных суеверий астрофизику освободят не сами учёные, а простые люди. Так же и в жизни, в ходе народно-освободительной партизанской войны отряды из легко вооружённых бойцов-новичков оказываются благодаря идеям сильнее большой и хорошо вооружённой регулярной армии. Именно такое мощное идейное орудие познания космоса даёт нам в руки БТР. На Руси народ не раз брал на себя функции руководства, когда оно не справлялось с внутренними и внешними врагами. Именно так, 400 лет назад, когда Галилей как раз освобождал науку от засилья нечисти, народное ополчение освободило Русь от иностранных оккупантов. Так же и в науке, где управленцы не хотят или не могут достойно исполнять свой долг, их функции берут на себя простые люди, неспециалисты, вроде римского поэта Тита Лукреция Кара, или школьного учителя Константина Эдуардовича Циолковского. Именно такие самоотверженные люди во все времена приближали человечество к свободе и истине.

§ 2.1 Радиолокационные измерения в космосе

Как аукнется, так и откликнется.

Русская народная мудрость

Итак, основным орудием познания Космоса и решения его загадок в будущем может стать Баллистическая Теория Ритца и баллистический принцип. Оказывается, именно космос приносит в последнее время всё новые доказательства справедливости этого принципа. Одно из наиболее убедительных свидетельств дают космические радиолокационные измерения расстояний, доказывающие, что скорость источника радиоимпульсов складывается со световой скоростью испускаемых им радиосигналов. Напомним, что метод радиолокации заключается в испускании антенной радиолуча, который, отразившись от исследуемого объекта, словно эхо, возвращается к радиолокационной станции с некоторой задержкой. Умножая измеренное времени задержки T на известную скорость радиолуча c, находят удвоенное расстояние до объекта 2L=cT. Однако, при этом не учитывают, что скорость света радиолуча зависит, по баллистическому принципу, от скорости источника и считают, что скорость радиолуча всегда равна скорости c=300000 км/с. Вопреки русской поговорке, релятивисты считают, что вне зависимости от того, как движется аукающий радиоизлучатель, объект всегда откликается одинаково, спустя одинаковое время задержки. В результате, когда учёные пользуются в расчётах вторым постулатом СТО о постоянстве скорости света, неизменно возникают нестыковки и несоответствия измерений и теории.

Рис. 49. Радарные замеры положения Венеры двумя станциями дают разную её удалённость L1 и L2 ввиду разной скорости радиолучей.

Так, в 1960-х гг. при радарных замерах положения Венеры расстояния, одновременно находимые разными обсерваториями, заметно различались, причём систематически больше выходило расстояние у станций, расположенных на той стороне Земли, которая удалялась от Венеры, а меньше — на той, которая сближалась (Рис. 49). И это естественно: если вращение Земли сообщает добавочную скорость радиолучу, пущенному в сторону Венеры, — радиолуч приходит быстрее, давая заниженное расстояние. Заметив это несоответствие, большее погрешности измерений, учёные поспешно о нём забыли. Но эти измерения, отвергающие постулат СТО о постоянстве скорости света, как показал Б. Уоллес, прекрасно согласуются с баллистическим принципом (Рис. 50) и с БТР [149].

Рис. 50. По баллистическому принципу световая скорость c электромагнитных лазерных импульсов должна складываться со скоростью v источника (космолёта).

Другое экспериментальное несоответствие, также выявленное при радиолокации Венеры, состоит в том, что в те моменты, когда Венера, двигаясь по орбите, приближалась к Земле, измеренное до неё с учётом СТО расстояние оказывалось меньше реального, а при удалении, напротив, — больше реального, известного из астрономических наблюдений. И устранили это несоответствие чисто формально, произвольно передвинув Венеру вперёд по орбите на несколько сот километров, без всякого объяснения того, почему из астрономических наблюдений положения планеты получались совсем иные. А, между тем, как показали В. Дёмин и В. Селезнёв [44] действительная причина состояла в том, что ошибочно использовали принцип постоянства скорости света — из СТО. Тогда как, согласно БТР, после того, как радиолуч достигнет Венеры, он переизлучится при отражении этой планетой и приобретёт дополнительно её скорость V (§ 1.12). Поэтому, когда Венера движется к Земле, радиолуч, движущийся от Венеры к Земле, имеет скорость c+V и приходит раньше, давая заниженное расстояние. Тогда как, при удалении планеты луч приходит к нам с добавочным запозданием, ибо летит со скоростью c-V, давая завышенное расстояние до планеты. Эффект — совершенно такой же, как и для двух радиолокационных станций на Земле, из которых одна удаляется, а другая приближается к Венере. Стоит отметить также, что радиолокационные данные по измерению положений Венеры, после выявления несоответствий, были засекречены и не обсуждались. Уоллесу это дало повод говорить о намеренном сокрытии данных лицами, желающими утаить истину о зависимости скорости света от скорости источника [111].

Есть и масса других космических свидетельств, доказывающих справедливость БТР и ошибочность СТО. Но здесь упомянем об одном нашумевшем феномене, который из-за его вопиющего противоречия принципам нынешней физики не удалось скрыть. Речь идёт о замерах положений и скоростей аппаратов "Пионер", запущенных в 70-х гг. к окраинам солнечной системы [97]. С помощью радиолокации на всём пути следования измерялись скорости и расстояния до "Пионеров". Оказалось, что это расстояние заметно отличается от расчётного так, словно есть небольшое избыточное ускорение, направленное к Солнцу. Вполне вероятно, что, и в этом случае, ошибка вызвана неучётом зависимости скорости света от скорости источника излучения. Ведь посылаемый "Пионером" радиосигнал приобретает скорость аппарата и потому регистрируется на доли миллисекунды позже, чем положено по СТО (Рис. 51). То есть, мы фиксируем скорость аппарата не в истинном его положении, а в момент, когда он находился чуть ближе, и его ускорение, направленное к Солнцу, было несколько выше.

Рис. 51. Считая время задержки сигнала от АМС "Пионер" равным T=L/c вместо T', находят неверное ускорение аппаратов.

Ошибочное использование СТО и принципа постоянства скорости света в космических радиолокационных измерениях не только вносит ошибки в наши представления о строении Космоса и солнечной системы, но и наносит, возможно, гигантский материальный ущерб, будучи одной из причин аварий космических аппаратов. Так, некоторые авторы [44] винят в авариях аппаратов, посланных к Марсу и его спутнику Фобосу (в том числе и отечественных "Фобос"-I, II), ошибки навигации, столь важной в космосе. Ведь, раз верен баллистический принцип, то упускающие его радиолокационные методы определения расстояний в космосе — глубоко порочны. И, если прежде ошибка от применения СТО вела лишь к авариям в космосе, то теперь это, возможно, сказывается и в нашей земной жизни, приводя к авариям судов и автомобилей, в которые ныне повсеместно встраивают спутниковые системы навигации GPS, игнорирующие баллистический принцип.

Система GPS (Глобальная Позиционирующая Система) тоже работает по методу радиолокации с наземных станций слежения и группы искусственных спутников, витки орбит которых образуют спутниковый навигационный клубок, опутывающий всю Землю. GPS-модуль, встроенный в мобильное устройство (скажем, в телефон) ловит радиосигналы, посланные несколькими спутниками. В этих сигналах закодирована информация о положении каждого спутника (находимом станциями), а также время излучения сигнала, заданное сверхточными часами. Вычитая это время из времени приёма сигнала, GPS-приёмник находит время T движения радиоимпульса, а по нему — расстояние L=cT до спутника. Измерив расстояния L₁, L₂, L₃, L₄ до трёх-четырёх спутников, и располагая их координатами, микроЭВМ из тригонометрии рассчитывает положение GPS-приёмника на земной поверхности.

Казалось бы, формула L=cT верна, раз работают GPS-навигаторы, что будто бы подтверждает постулат теории относительности о независимости скорости c радиосигнала от движения излучающих спутников. Однако точный расчёт свидетельствует скорее в пользу БТР. Спутники навигационной системы выводят на орбиты радиуса R порядка 26000 км, то есть они летят на высоте около 20000 км над Землёй, имеющей радиус r=6400 км. На такой орбите скорость V спутников составляет около 4 км/с, наращивая скорость посланного сигнала до значения c'=c+V. Поскольку расстояние до Земли L~20000 км, то полагают, что поправка, вносимая БТР, составляет ?=LV/c? 270 м, что на порядок выше ошибок GPS-навигаторов.

Однако, на деле, в БТР скорости источника и света складываются не арифметически, а векторно, по классической кинематике. То есть для скорости прихода радиосигнала c'=c — V_r, посланного спутником к приёмнику, важна лишь составляющая V_r скорости V источника вдоль луча зрения (лучевая скорость спутника относительно приёмника). Тогда поправка расстояния ?=LV_r/c. А раз спутник летит по высокой круговой орбите, его орбитальная скорость направлена поперёк луча зрения, так что V_r<<V. Если спутник находится в зените, то V_r=0, но растёт при уменьшении высоты h спутника над горизонтом по закону V_r=V·sin?·cosh, где sin?=r/R?0,25. То есть, по БТР, максимальная поправка к расстоянию до спутника ?=LV_r/c=67 м, и возникает она лишь в крайнем случае, когда спутник виден возле горизонта (приёмник же обычно "ловит" спутники с h>10–15?). Также приёмник редко лежит в плоскости орбиты спутника, будучи расположен под углом ? к ней, и лучевая скорость ещё ниже: V_r= V·sin?·cosh·cos?. Отсюда ?=LV_r/c=LV·sin?·cosh·cos?/c. Поскольку cosh<=1 и cos?<=1, а среднее значение модуля косинуса составляет 0,63, то средняя ошибка ?=27 м.

Но и эта средняя ошибка в 27 м относится лишь к расстоянию до одного спутника, а для расчёта координат нужны данные трёх-четырёх спутников. Если учесть, что они дают ошибки разного знака, случайно суммируемых в разных направлениях, то их взаимная компенсация при усреднении ещё снизит ошибку. Но и этот результат учитывает общую поправку координат, то есть сумму ошибок по высоте и по горизонтали, так что ошибка в нахождении проекции точки на земной шар снизится ещё в 1,5 раза. В итоге, средняя вносимая БТР поправка к горизонтальным координатам составит всего 5–10 м. Но такой порядок ошибки по горизонтали и заявляют производители GPS. К тому же, применяют ряд корректирующих программ, дабы снизить эту ошибку, в том числе методы усреднения, дифференциальные методы с привязкой к контрольным базовым станциям. Ведь такие ошибки на ранних этапах развития GPS нередко приводили к авариям — суда налетали на рифы, люди гибли в горах. И вероятная причина таких аварий на Земле и в космосе — это неучёт баллистического принципа.

Не умея устранить ошибку, вносимую влиянием скорости, с ней борются обходными путями, например, увеличивая число спутников и параллельно принимаемых каналов. Так, если над горизонтом видны сразу 6–10 спутников, положение приёмника можно определить гораздо точнее, ведя расчёт по разным группам спутников, комбинируя их по три в разных сочетаниях и для каждой группы находя положение приёмника. Поскольку лучевые скорости спутников имеют разную величину и знак, то вызванные ими ошибки компенсируют друг друга, и среднее расчётное положение близко к реальному. Радиолучи, словно дротики, случайно отклонившиеся от центра мишени, после усреднения координат их попаданий, дают в среднем положение близкое к нужному.

Кроме того, баллистическую поправку, возможно, незаметно нейтрализуют, как в случае Венеры [44], ошибочным расчётом положений спутников, которые так же определяют радиолокационным методом. Условно смещая спутник вперёд по орбите, получают то же запаздывание сигналов от него, как в случае учёта баллистического принципа. Подобные нестыковки и ошибки в методах радиолокации, говорящие о неправомерности теории относительности, давно отмечались специалистами по космической навигации и GPS, например Р. Хатчем. Аналогичные ошибки (составляющие для околоземных орбит порядка 100 м) выявили и лазерные радары (лидары), меряющие дистанцию по времени задержки не радио-, а светового сигнала, испущенного лазером и отражённого космическими телами или аппаратами. Но все эти данные, отвергающие СТО, обычно замалчивают, расценивая как случайные ошибки.

Брайан Уоллес, первым обративший внимание на противоречие теории относительности радиолокационным данным, подтвердившим баллистическую теорию, предположил даже, что США давно знают о зависимости скорости света от скорости источника, пользуясь вместо СТО баллистическим принципом, но держат это в строгом секрете для получения преимуществ в космосе [111, с. 54], в том числе для грядущих "звёздных войн". Ведь точность попадания лазерным лучом с движущегося на большой скорости по орбите спутника зависит от того, добавляется ли скорость спутника к скорости испущенного им лазерного импульса. В связи с этим, интересно отметить, что и система GPS исходно была разработана американскими военными именно для целей "звёздных войн", а вводимая ими смена режимов точного и приближённого позиционирования может говорить как раз о смене методов расчёта по БТР и СТО. Возможно, из-за осознанного или неосознанного применения баллистического принципа лишь аппараты США в основном и достигают успешно поверхности Марса. И потому России следовало бы всерьёз задуматься о справедливости СТО, особенно в связи с намечаемым повторным запуском АМС к спутнику Красной планеты, а, в недалёком будущем, и стартом первого в мире пилотируемого корабля к Марсу! Тут уж от теории относительности потребуется абсолютная достоверность и надёжность, которых ей и прежде не доставало, а, в свете накопленных экспериментальных данных, и вовсе не стало. Такую уверенность могли бы дать только прямые измерения скорости света от движущегося источника в космосе. Быть может, они и укажут, наконец, где искать ключ к загадкам Космоса, дабы вместо хаоса там воцарился исконный порядок, а народная мудрость вновь восторжествовала.

§ 2.2 Искривление лучей света возле Солнца и А. Эддингтон

Кривдою свет пройдёшь, да назад не воротишься.

Русская народная мудрость

Как видим, Космос преподносит много доказательств ошибочности специальной теории относительности и справедливости БТР. Но, с другой стороны, тот же Космос как будто даёт доказательства справедливости общей теории относительности, этого обобщения СТО на случай ускоренно движущихся или находящихся в поле тяготения систем. Посмотрим, так ли это в действительности. Одним из первых доказательств теории относительности стало наблюдение отклонения лучей света, проходящих возле Солнца, вызываемое искривлением пространства гигантским гравитационным полем нашей звезды. Этот эффект, действительно, удалось наблюдать во время солнечного затмения, когда сияние Солнца не затмевало собой блеск видимых возле него звёзд. При этом, оказалось, что положения звёзд возле Солнца, действительно, претерпели небольшие угловые смещения в сравнении с их обычным взаимоположением в моменты, когда солнце находилось в другой части неба. Измеренные А. Эддингтоном смещения как будто находились в согласии с предсказаниями ОТО [26].

И, всё же, многие упрекали поздней А. Эддингтона в мошенничестве. Дело в том, что английский астроном Артур Эддингтон был весьма пристрастным наблюдателем и ярым сторонником теории относительности. Он не только развил общую теорию относительности, издав книгу о ней, но и построил на её основе теорию расширяющейся Вселенной. Он всячески пропагандировал, популяризировал, распространял теорию относительности. Именно Эддингтону теория относительности, пожалуй, больше всего обязана своей громкой славой и быстрым признанием. Лишь после его наблюдений теория относительности стала получать всемирное признание. Однако, как отмечают многие исследователи, разрешающая способность инструментов, которыми располагал Эддингтон, не позволяла сделать вывода о справедливости или ошибочности ОТО [37]. Кроме того, независимые наблюдения другой группы, проводившей исследования затмения в то же время, противоречили наблюдениям группы Эддингтона и ОТО, что поздней списали на инструментальные ошибки [73, с. 223]. А главное, — чрезвычайно благоприятные условия затмения 1919 г. уже долгое время не могли повториться. И результат Эддингтона нельзя было точно проверить в течение десятков лет, — приходилось верить ему на слово. Поэтому, Эддингтона часто и обвиняют в подтасовке фактов в пользу ОТО и предвзятом выводе. Понятное дело, что наблюдатель, жаждущий получения заданного результата, обязательно тем или иным способом его получит. А Эддингтон был именно фанатиком СТО, зацикленным на этой теории. Недаром сопровождавшие его в экспедиции сотрудники подшучивали, что Эддингтон сойдёт с ума, если эксперимент провалится и докажет ложность ОТО [37]. Искривление лучей света возле Солнца стало орудием для искажения истины, для торжества кривды в руках Эддингтона и Эйнштейна. Привлекая искривление космического пространства, они, подобно мошенникам из "Королевства кривых зеркал" В. Губарева, искажали факты, истину.

Стоит отметить, что Эддингтон и поздней не раз уличался коллегами в научных махинациях и подтасовках, подгонках фактов под теорию (против подобных методик предостерегал ещё Шерлок Холмс). Это касается, например, анекдотичного выведения Эддингтоном постоянной тонкой структуры и отношения протонной массы к электронной через ? и e — методом постепенной подгонки [19, с. 308], или его теории пульсирующих звёзд (цефеид), — как увидим, тоже сыгравшей крайне негативную роль в судьбе БТР (§ 2.12). Так что, в целом, деятельность Эддингтона можно охарактеризовать как нечестную, вредную для науки. И, хотя спустя десятилетия, результат экспедиции Эддингтона был подтверждён более точными наблюдениями, это не снимает обвинений: признание теории относительности и отвержение БТР было преждевременным [2, 6]. Конечно, победителей не судят, но лишь в том случае, если победа досталась им честным путём. А победы, доставшиеся мошеннически (с фальстартом, с применением допинга), аннулируют с долговременным отстранением от участия в соревнованиях. Из-за данного Эддингтоном допинга и преждевременного старта теория относительности обманом получила преимущество и досрочное незаслуженное признание, начав стала ускоренно развиваться, тогда как все другие, альтернативные теории, напротив, — были оставлены и приостановлены в развитии. А, между тем, такие теории тоже дают объяснение отклонению световых лучей возле Солнца.

Начнём с того, что отклонение световых лучей в поле тяготения Солнца было предсказано задолго до Эйнштейна на основе классических теорий. Ещё в начале XIX века И. Зольднер, применив ньютонову корпускулярную теорию света, представлявшую свет в виде потока частиц, летящих со скоростью c (как в БТР), показал, что траектория светового луча будет изгибаться возле Солнца, подобно траекториям комет. Световые частицы движутся по гиперболе в поле тяготения Солнца, отклоняясь им на малый угол от исходного направления полёта. По расчётам Зольднера, этот угол составлял около 0,84'', что, по порядку величины, согласуется с измеренным значением отклонения света звёзд возле Солнца. То же значение получил поначалу и Эйнштейн, повторив один в один расчёт Зольднера и даже сделанную им ошибку (0,84'' вместо 0,88'', положенных по расчёту), что многие сочли доказательством плагиата Эйнштейна (см. О. Акимов. Критика теории относительности). Итак, движение частиц света в поле тяготения по баллистической траектории уже даёт требуемый порядок отклонения. Если ж учесть и предсказанную баллистической теорией зависимость силы тяготения от скорости (§ 2.3), то получим значение отклонения лучей света, ещё лучше согласующееся с измеренным [107]. Впрочем, на деле, как покажем далее, такое чисто механическое объяснение отклонения света Солнцем не вполне отвечает БТР, а, потому, реальная причина и величина отклонения заложена в совместном действии механических и оптических эффектов, предсказанных Ритцем.

Многие авторы, в том числе Тесла [110], сходятся во мнении, что истинная причина отклонения лучей вблизи Солнца заключена не в искривлении пространства, а — в силовом поле Солнца и в солнечной короне, простирающихся далеко за пределы поверхности Солнца слоях газа, взаимодействуя с которыми, лучи света искривляют свой путь. И, действительно, если учесть, что плотность корональных газов должна убывать с удалением от Солнца, рефракция должна привести к слабому искривлению лучей [111]. Однако, как показывают расчёты, плотность короны слишком мала, чтобы вызвать ощутимую рефракцию, и причина эффекта несколько в ином. А именно: согласно БТР, свет, проходя через корональные слои солнечной атмосферы, переизлучается её атомами, приобретая дополнительно их скорость. Важна, однако, не сама скорость, а её изменение за время движения светового луча в элементе газового объёма, иными словами, — ускорение газа. Объём газа сообщает проходящему сквозь него свету движение, приобретённое атомами газа в поле тяготения Солнца. Газ, а точнее, — плазма, как бы увлекает свет в направлении к Солнцу и, тем самым, искривляет световой луч, словно бы притянутый нашим светилом.

Чтобы найти вызванное притяжением Солнца отклонение лучей звёзд, достаточно рассчитать изменение их скорости в зависимости от расстояния R до центра светила. Ведь именно изменение фазовой скорости и длины волны света ведёт в атмосфере и в других преломляющих средах к искривлению лучей света. Ранее было вычислено (§ 1.19), что с удалением от Солнца с начального расстояния R длина волны света ?, переизлучаемого ускоренно движущимися атомами, увеличивается за счёт эффекта Ритца на величину

??= ?GM_S/Rc²,

где G — гравитационная постоянная, M_S — масса Солнца. И, наоборот, с приближением луча света от далёкой звезды к Солнцу на расстояние R длина световой волны ? сжимается, по эффекту Ритца, до значения

?'=?—??=?(1–GM_S/Rc²).

Это эквивалентно отрицательному набегу фазы и сокращению длин волн при падении луча в среду с показателем преломления n=?/?', с соответствующим снижением фазовой скорости света до значения

c'=c/n=c(1–GM_S/Rc²).

То есть, по баллистической теории с подходом к Солнцу скорость и длина световых волн уменьшается, а при удалении — вновь нарастает. Луч, идя от источника к приёмнику возле Солнца, замедляется и запаздывает, в сравнении с лучом, идущим вдали от светила. Именно такой эффект замедления радиолуча был реально зафиксирован при радиолокации [26, с. 82]. Однако, этот эффект истолковали как подтверждение теории относительности, дающей то же предсказание, что и БТР, но — из эффекта замедления времени возле Солнца (§ 1.18), хотя обнаружился лишь классический эффект замедления электромагнитных волн в подвижной плазме.

Именно эта, вызванная эффектом Ритца, переменность скорости света, по мере приближения к Солнцу, ведёт к искривлению световых лучей возле него, подобно изгибу лучей в средах с переменным n, скажем, — в миражах. И, точно, лучи звёзд, идя возле Солнца, изгибаются, отчего звёзды видны чуть смещёнными от своих реальных положений (на 1,75''), так же, как в мираже участки неба видны на раскалённом солнцем асфальте, создавая иллюзию луж. Искривление света звёзд отвечало формулам ОТО и считалось подтверждением искривления пространства — тяготением Солнца. Но, те же отклонения в 1,75'' предсказывает и теория Ритца, ибо даёт такие же изменения скорости и длины волны света в поле Солнца. Так что, по принципу Оккама надо отдать предпочтение более простой и естественной теории Ритца, созданной раньше теории гравитации Эйнштейна и толкующей искривление лучей света классически, без новых сложных гипотез. Именно в теории Ритца изменение скорости света получается как естественное следствие его баллистического принципа, за счёт движения излучающих атомов в поле тяготения, с вытекающим отсюда искривлением лучей. Тогда как, в общей теории относительности Эйнштейну пришлось ввести дополнительные сложные гипотезы о кривизне пространства и допустить изменение скорости света в гравитационном потенциале, вопреки постулату о постоянстве скорости света — из его же специальной теории относительности. На это обращал внимание известный физик Л. Бриллюэн, отмечавший, что теория Ритца в этом вопросе гораздо более последовательна, чем теория Эйнштейна.

Ещё раз отметим, что соответствие измеренного отклонения световых лучей возле Солнца расчётному отклонению, найденному на основе БТР, ничуть не означает, что Солнце притягивает световой луч. Конечно, свет переносится весомыми частицами — реонами. Однако на эти частицы тяготение не может воздействовать. Реоны, по определению Ритца, распространяются всегда прямолинейно и движутся равномерно, с постоянной по величине и направлению скоростью. Кроме того, тяготение, согласно БТР, имеет электромагнитную природу, а, значит, переносится и вызывается всё теми же реонами и ареонами, которые не взаимодействуют друг с другом и с другими реонами. Поэтому, тяготение не способно само по себе, в чистом вакууме, отклонять лучи света. Происходит лишь переизлучение света в новом направлении атомами подвижной среды возле Солнца. В этом излучении прямой, исконный световой луч, так же как луч, попавший в преломляющую атмосферу Земли, гасится за счёт интерференции, а новорожденный луч просто идёт в ином направлении (§ 1.12). При этом имеет место необратимость излучательных явлений, которой Ритц (а вслед за ним и Бриллюэн) отводил огромную роль в электродинамике.

Таким образом, отклонение, точнее, — переизлучение в новом направлении, имеет место только в подвижной среде, увлекающей свет в направлении тяготеющего тела. А, потому, лишь возле массивных космических тел, удерживающих мощным полем тяготения возле себя протяжённую атмосферу, возможно отклонение световых лучей. Конечно, эти атмосферы весьма разреженны, однако, во-первых, они представляют собой плазму — сильно ионизованный газ, гораздо лучше взаимодействующий с излучением, во-вторых, протяжённость этих атмосфер достаточно велика, чтобы вызвать заметное воздействие на скорость света и отклонение его лучей. Итак, отклонение лучей света вблизи тяготеющих тел получает простое объяснение и в рамках классической физики, стоит лишь принять баллистическую теорию Ритца. Но может ли БТР объяснить другие релятивистские эффекты, связанные с гравитацией?

§ 2.3 Смещение перигелия Меркурия

Применимы ли предшествующие (электромагнитные) теории к тяготению, и можно ли допустить, что гравитация распространяется со скоростью света, а также подчиняется законам, допущенным нами? Ответ положительный: возмущения, как и в теории Лоренца, оказываются второго порядка. Но кроме того с помощью этих новых формул, возможно, удастся устранить имеющееся в астрономии заметное расхождение между вычислениями и наблюдениями, а именно медленное вращение эллипса, описываемого Меркурием, вращение, которое на 41'' дуги в столетие превосходит ожидаемое от возмущений, создаваемых планетами.

Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики", 1908 г. [8]

Другой важный "успех" общей теории относительности состоял в объяснении векового смещения перигелия Меркурия. Как показали астрономические наблюдения, эллипс орбиты Меркурия медленно поворачивается в направлении вращения планеты. То есть, перигелий Меркурия (ближайшая к Солнцу точка орбиты P) смещается вместе с орбитой против часовой стрелки (Рис. 52). Частично этот эффект удалось объяснить влиянием других планет солнечной системы. Однако, оставалась ещё необъяснённая часть смещения. Вот её-то и объяснил Эйнштейн в 1915 г., в рамках общей теории относительности. И найденная им поправка в точности соответствовала наблюдаемому смещению перигелия Меркурия. Этот результат ОТО, вместе с обнаруженным отклонением луча света возле Солнца, были сильными аргументами в пользу общей теории относительности, а, значит, и её частного случая, — специальной теории относительности.

Рис. 52. Медленный поворот орбиты Меркурия.

Но смещение перигелия Меркурия находит простое объяснение и в рамках БТР. Более того, объяснение это было предложено Ритцем задолго до Эйнштейна [107],— ещё в 1908 г. Согласно Ритцу, поворот орбиты Меркурия вполне объясним классически. Известно, что Меркурий движется вокруг Солнца S с огромной скоростью (v порядка 50 км/с). Если сила тяготения имеет, по предположению Ритца, электрическую природу и распространяется со скоростью света, то движение Меркурия меняет величину этой силы, так же, как в случае электрического воздействия (§ 1.7). Из-за малого изменения силы притяжения Солнца, движение Меркурия слегка искажается, что и приводит, согласно Ритцу, к медленному смещению перигелия P. Если в покое сила тяготения равна F, то для движущейся со скоростью v планеты (Рис. 53), она вырастет пропорционально квадрату скорости встречных реонов: F'=F(c'/c)²=F(1+v²/c²). Квадрат скорости Меркурия легко выразить через радиус его орбиты r, массу Солнца M и гравитационную постоянную G: v²=GM/r, откуда F'= F(1+GM/rc²). То же выражение (для случая GM/rc² малого в сравнении с единицей) получил и Эйнштейн [26; 66, с. 87]. Именно из этого выражения следует правильная величина векового смещения.

Рис. 53. Изменение силы тяготения Солнца S за счёт движения Меркурия. Его скорость v, отнятая от скорости c, меняет скорость встречных реонов R.

Поскольку гравитация сводится, опять же, к движению реонов и ареонов, то гравитационная энергия, совсем как электромагнитная, есть кинетическая энергия движения этих частиц. Колеблющееся тело постепенно тормозится, расходуя свою кинетическую энергию на излучение гравитационных волн, подобно тому, как это происходит у колеблющегося или ускоренного заряда. Таким образом, мы можем наглядно представлять и рассчитывать не только энергию электрического, но и энергию гравитационного поля. Существование гравитационного трения было подтверждено и наблюдениями [26]. Указав на применимость законов электродинамики к гравитации, именно Ритц и Цёлльнер первыми предсказали гравитационный аналог магнитного поля, гравитационные волны и трение. В самом деле, подобно тому, как вращающийся электрон излучает электромагнитные волны, — периодически меняющееся электрическое воздействие, так же и планета или другое космическое тело, летящее по круговой или эллиптической орбите, должно создавать периодично меняющееся гравитационное воздействие, — гравитационные волны, теряя при этом свою энергию. И совсем как вращающийся заряд создаёт магнитное воздействие (называемое ещё вихревым), так же и крутящаяся масса, за счёт изменения силы тяготения при движении, создаёт небольшую добавку к гравитационному воздействию. Эта добавка обусловлена вихревым гравитационным полем. Порой его ещё называют "торсионным полем вращающегося тела", но это — всё то же ненужное приумножение сущностей, против которого предостерегал Оккам. Все воздействия: магнитные, гравитационные, вихревые гравитационные — это лишь частные проявления электрического, действующего вдоль прямых линий (§ 3.16).

Вообще же, об электромагнитной природе гравитации догадывались уже очень давно, начиная ещё с учёных античности: Демокрита, Эпикура и Лукреция, считавших, что все воздействия (световые, электрические, магнитные и гравитационные) передаются посредством ударов источаемых телами частиц. Эту точку зрения развивали и учёные эпохи Возрождения: Леонардо да Винчи, Джордано Бруно, Галилео Галилей и Пьер Гассенди, возродившие античную науку с демокритовой теорией света и атомов. Так же и Кеплер, предположив у планет силу тяготения и закон изменения её, считал эту силу электромагнитной природы, говоря такие слова: "Гравитацию я определяю как силу, подобную магнетизму — взаимному притяжению. Сила притяжения тем больше, чем оба тела ближе одно к другому". Наконец, ещё в XIX в. И. Цёлльнер и, независимо от него, П. Гербер предложили для объяснения векового смещения перигелия Меркурия учесть, что гравитация распространяется не мгновенно, и потому сила тяготения зависит от скорости по закону, аналогичному закону Вебера для электрической силы [106, 107]. Именно Цёлльнер выдвинул гипотезу, объясняющую гравитацию, как не скомпенсированную разницу сил притяжения и отталкивания элементарных зарядов, составляющих тело. А уже в 1908 г. Вальтер Ритц обосновал эти идеи с позиций своей баллистической теории и нашёл строгую формулу (найденную спустя семь лет Эйнштейном) для описания смещения перигелия Меркурия, которая соответствовала наблюдениям (Визгин В.П. Релятивистская теория тяготения. М.: Наука, 1981). Более того, Ритц на основе этой формулы, опять же задолго до Эйнштейна, предсказал вековые смещения перигелиев для других планет, — Земли и Венеры, впоследствии подтверждённые измерениями [107].

И снова несомненное преимущество БТР перед теорией относительности состояло в том, что все эти эффекты были объяснены без привлечения дополнительных абсурдных постулатов об эквивалентности гравитационной и инертной массы или об искривлении пространства тяготеющими телами, но, исключительно, — как прямые следствия исходной механической модели взаимодействия зарядов, посредством обмена частицами. Так что, объяснение смещения перигелия Меркурия с позиций теории относительности, мало того, что не единственно возможное, но, даже, — не первое, не второе и, при том, — не самое последовательное или естественное. В самом деле, если объяснять гравитационные силы искривлением пространства, то как объяснить все другие силы: неужели тоже искривлением пространства? Почему гравитационное воздействие должно быть выделено по сравнению, например, с электрическим, которое подчиняется тем же законам? Не случайно, как признался сам Эйнштейн, он до конца жизни так и не смог объяснить природу отталкивания двух электронов [58, с. 144], в отличие от Ритца.

Кроме всего прочего, Ритц устранил основной порок ньютоновской теории тяготения, показав, что и здесь нет дальнодействия. Гравитацию переносит материальный посредник (реоны) с конечной скоростью, равной скорости света. Именно эта задержка ведёт к изменению гравитационных сил при движении: вместо гравистатики работает гравидинамика, которая, как показали Цёлльнер, Гербер и Ритц — задолго до Эйнштейна, объясняет вековое смещение перигелия Меркурия [106]. Итак, Ритц единым образом, на базе одной простой модели и без всяких абстрактных гипотез объяснил все электрические, электродинамические, релятивистские и гравитационные эффекты, для чего в современной физике нужны четыре теории — КЭД, электродинамика, СТО, ОТО, каждая — с ворохом надуманных неестественных гипотез и постулатов. А, поскольку все их приняли без должных оснований, только на основании слепой веры, отбросив строгие и логичные теории Ньютона, Ампера, Вебера, Гаусса, то кванторелятивистская физика вообще утрачивает всякое доверие. Однако, когда учёные наконец откроют гравитационные волны, нам это станут преподносить как триумф теории относительности, хотя такие волны задолго до Эйнштейна предсказывали многие физики, включая Ритца, чётко заявившего об аналогии электродинамики и гравидинамики, а также о равенстве скоростей распространения гравитации и света.

§ 2.4 Природа красного смещения и закон Хаббла

Обыкновенно смещение спектральных линий рассматривается как следствие движения светила по лучу зрения. Но, вообще говоря, могут существовать и другие причины такого смещения, и мы можем рассматривать всякое смещение линий как следствие двух причин: 1) скорости движения (принцип Доплера) и 2) как следствие неизвестного фактора… Отсюда получается общее выражение для смещения спектральных линий: ??=?1?+f(r)?2?, где f(r) — пока неизвестная функция расстояния. Итак расстояние светящегося источника оказывает какое-то влияние на световую волну, увеличивая её длину; иными словами, на расстоянии утрачивается некоторое число колебаний.

А.А. Белопольский, "Новые исследования спиральных туманностей" [17, с. 271]

Рис. 54. Аристарх Аполлонович Белопольский (1854–1934) и основная тема его исследований: спектральный анализ движения звёзд.

Два рассмотренных приложения общей теории относительности к Космосу — это ничто в сравнении с тем, что она сотворила с нашим представлением о Вселенной. Именно теория относительности привела учёных к мысли, что наша Вселенная нестационарна, непостоянна, а, однажды лопнув, взорвавшись, — раздувается, словно мыльный пузырь, что, якобы, подтверждают и красные смещения в спектрах галактик. Именно раздуванием Вселенной Эйнштейн, Фридман, Де Ситтер и другие сторонники теории относительности объясняли открытые Хабблом красные смещения в спектрах галактик, растущие с их удалённостью. Напомним, что в XX веке астрономы выявили у света далёких галактик, разложенного в спектр, странную особенность: все спектральные линии были сдвинуты к красному концу спектра: длина волны ? испущенного света получалась увеличенной до ?'. Причём, этот сдвиг z=(?'-?)/?, названный "красным смещением", был тем больше, чем дальше от нас находилась соответствующая галактика. "Покраснение" света, то есть, — уменьшение его видимой частоты f?=c/?' в сравнении с действительной f=c/?, даётся законом Хаббла f?/f=1–LH/c, или ?'/?=1+LH/c, то есть z=LH/c, где L — расстояние до галактики, H — постоянная Хаббла, равная примерно 55 (км/с)/Мпк, а c — скорость света [142]. К этому времени нашим замечательным астрофизиком А. Белопольским (Рис. 54) была уже экспериментально доказана применимость эффекта Доплера к свету, в том числе к звёздному. Как показал Белопольский, движение звёзд с лучевой скоростью v смещает их спектральные линии, снижая частоту f их излучения до значения f?, в согласии с формулой Доплера f?/f=1–v/c (Рис. 55). Поэтому некоторые сочли, что красное смещение является доплеровским и вызвано разлётом галактик со скоростью v=LH. По их мнению, значение H показывает, что скорость удаления галактик растёт на 55 км/с на каждый мегапарсек (Мпк).

Рис. 55. Изучение спектров звёзд с помощью спектрографа, разлагающего свет в радужную полоску с тёмными линиями поглощения. По смещению спектральных линий находят скорости объектов.

Правда, многие не согласились с таким объяснением смещения. Кстати, и сам Хаббл, как замечательный астроном-наблюдатель, открыв одноимённый закон, говорил в нём исходно не о разбегании галактик со скоростью, нарастающей по мере удаления, а лишь о пропорциональности красного смещения расстоянию до галактик z=LH/c. Но потом, без всякого основания и вопреки мнению самого Хаббла, его закон стали формулировать в виде v=LH [151]. Однако, из такой доплеровской трактовки красного смещения было неясно, чем вызван разлёт галактик и пропорциональность их скоростей расстоянию. Поэтому, возникло и альтернативное объяснение красного смещения, предложенное в 1929 г. всё тем же Аристархом Аполлоновичем Белопольским. Он предположил, что сдвиг частоты (красное смещение) вызван не доплер-эффектом от гипотетического разбегания галактик (расширения Вселенной), а — предполагаемым эффектом постепенного старения света, теряющего по мере движения энергию [87]. Тогда, чем дальше находится галактика, и чем дольше до нас добирался её свет, тем меньше его энергия и частота f (или ?), и — больше красное смещение [17]. Эту гипотезу в 1929 г. поддержал и сам Хаббл (за что подвергся критике и, несмотря на свои выдающиеся открытия, был лишён Нобелевской премии), который был коллегой Белопольского и тоже отрицал Большой взрыв с разбеганием галактик.

Так же считал и Циолковский: "Если они [галактики] и двигаются, то неправильно, в самых разнообразных направлениях и с обыкновенными астрономическими скоростями — в десятки и сотни километров. Как же это примирить с несомненным указанием спектральных линий? Их перемещение указывает на увеличение длины световых волн, идущих от далёких, почти невидимых солнц. Но отчего может происходить это увеличение? Оно может происходить не только от движения небесных тел, но также и от других причин". В качестве вероятной причины этого эффекта Циолковский видел непостоянство скорости света [159, с. 286]. Однако вскоре эта теория, поначалу встретившая активную поддержку со стороны многих учёных (включая самого Хаббла), была забыта, частью под давлением физиков-релятивистов, отрицавших переменность скорости света и веривших в расширение Вселенной и Большого Взрыва, а частью из-за скорой смерти главных защитников теории старения света. Так, Белопольский умер в 1934 г., а Циолковский — в 1935 г., сразу после издания в том же году его работы "Библия и научные тенденции запада", где отец космонавтики и ракетостроения критиковал теорию расширения Вселенной, Большого Взрыва и отстаивал гипотезу старения света — удлинения световых волн за счёт изменения скорости света.

Рис. 56. Красное смещение в спектрах галактик как результат вращения их ядер и старения света.

И, хотя поборники теории относительности с этой гипотезой расправились, вынудив её уйти в подполье, благодаря БТР, она снова обретает мощную огневую поддержку и вступает в строй. Действительно, а что, если красное смещение связано не с эффектом Доплера, а с упоминавшимся эффектом Ритца (§ 1.10)? Ведь ритц-эффект f?/f=1-La_r/c², в отличие от доплеровского, как раз даёт зависимость от расстояния L, как в законе Хаббла f?/f=1-LH/c и в гипотезе старения света. То есть, при одном и том же ускорении a_r галактик их красное смещение получалось бы тем больше, чем они дальше. Причём, очевидно, это ускорение должно быть направленно от нас (лучевое ускорение положительно) и иметь значение a_r=cH. Тогда формула Ритца автоматически перейдёт в закон Хаббла (Рис. 56). Точно так же и для длины волны света, если скорость света c не постоянна, а, вопреки Эйнштейну, зависит от скорости источника света — по классическому закону сложения скоростей, то вращение галактик приведёт к постепенному нарастанию длины волны ? света, пропорционально пройденному светом пути L. Ведь ускорение a_r звёзд постепенно меняет их лучевую скорость. Соответственно, скорость испущенного ими света будет в каждый последующий момент времени меньше, чем в предыдущий, на величину убавки скорости звёзд. Поэтому, волновые фронты, испущенные в разные моменты и имеющие разные скорости, будут всё более расходиться, наращивая, по эффекту Ритца, длину волны ?'=?(1+La_r/c²), что при условии a_r=cH опять же переходит в хаббловский закон красного смещения ?'=?(1+LH/c).

На первый взгляд, лучше ничуть не стало: просто вместо скоростей у галактик объявились ускорения, а "расползание" Вселенной как будто осталось. Но на деле "вселенский разброд" исчез: для создания красного смещения галактикам не надо удаляться от Земли, а достаточно вращаться на месте. Действительно, присмотримся к какой-нибудь галактике поближе: она состоит из миллиардов звёзд, обращающихся вокруг галактического центра O, как было открыто всё тем же Хабблом и задолго до него предсказано Демокритом в его концепции космических вихрей [31]. А, где есть вращение, там всегда и центростремительное ускорение a= v²/r (где v — окружная скорость на расстоянии r от центра), направленное в видимой нам части галактик как раз от нас (Рис. 57). Итак, если красное смещение вызвано эффектом Ритца, то создаёт его не разлёт галактик, а их вращение, причём вращательное ускорение a=v²/r должно равняться cH.

Рис. 57. Вращение галактики.

Выходит, по БТР, постоянная Хаббла должна иметь значение H=v²/rc. Проверим это. Не будем проводить статистический анализ данных о вращении галактик, а воспользуемся обычным в астрономии приближением, положив, что в среднем параметры большинства галактик сходны. Поэтому, значения v и r, известные для нашей Галактики, будем считать обычными и для всех других галактик. Самая яркая часть Галактики, её ядро, имеет радиус r= 2000 пк=0,002 Мпк, скорость v на этом расстоянии — около 180 км/с [142, с. 91], скорость света c=300000 км/с. Подставляя всё в формулу H=v²/rc, имеем H=54 (км/с)/Мпк, что лежит близко к принятому значению постоянной Хаббла H=55 (км/с)/Мпк [142, с. 83]. Значения H, рассчитанные для других v и r, приведены ниже (Таблица 1). Все они лежат в пределах допускавшихся значений постоянной Хаббла.

Так, может, и впрямь ни к чему считать, что галактики разбегаются? Ведь закон красного смещения оказывается естественным и даже необходимым следствием баллистического принципа, а не вымышленного расширения, как считалось прежде. Но значительно важней другое: впервые найдена формула H=v²/rc, задающая постоянную Хаббла через известные параметры галактик и дающая значения, очень близкие к наблюдаемым. Эта немудрёная формула была выведена автором в 2003 г. и впервые приведена в статье [117], направленной в печать спустя два года и показавшей, что красное смещение естественно следует из гипотезы Белопольского и эффекта Ритца.

Понятно, почему смещение именно красное, а не синее: нам всегда видна ближняя часть ядер галактик, а ускорение там направленно от нас. Обратной стороны ядра, где ускорение направлено к нам (и смещение синее), мы не видим из-за непрозрачной сердцевины ядра, заполненной межзвёздными облаками газа и пыли (даже сквозь ядро нашей Галактики в оптическом диапазоне ничего не видно). Потому, синего смещения мы и не наблюдаем, хотя оно существует. А, поскольку ядра галактик обычно сферичны и ускорение в любой их точке (даже на полюсах ядра) направлено к центру тяготения, то, независимо от наклона галактики к лучу зрения, ускорение в ближайшей к нам (и потому наиболее яркой, не затемнённой) части ядра будет всегда направлено от нас. Так что, красное смещение галактик почти не зависит от их наклона, будучи одинаковым для галактик видимых "с ребра" и "в плане", со стороны галактического полюса.

Итак, БТР по-своему подтверждает гипотезу старения света и снимает все возражения против неё. Так, полагали, что при старении света величина f?/f зависела бы не только от расстояния, но и от частоты f. Кроме того, наблюдения удалённых галактик показали, что пропорционально частоте в них изменена и длительность процессов. Старение же света, как считали, должно менять лишь частоту, не затрагивая масштаба времени T?/T. На самом же деле, ритц-эффект, как следует из его формулы, должен проявляться совершенно аналогично доплеровскому, — одинаково на всех частотах, и — с соответствующим преобразованием масштаба времени T?=T(1+La_r/c²). А, потому, логичнее считать, что красное смещение вызвано вовсе не безумной гонкой галактик, а лишь плавным их кружением в классическом "вальсе" (Рис. 58).

Рис. 58. Красное смещение в спектрах ядер далёких галактик как следствие вызванного их вращательным ускорением эффекта Ритца.

Если нет "разбегания", то закон Хаббла будет верен лишь в отношении галактик, да и то не всех. К другим объектам Вселенной он не применим, или, по крайней мере, для разных их типов должны приниматься свои значения H=v²/rc: ведь размеры и вращение у разных групп объектов существенно разнятся. Хотя, в среднем ускорения в разных галактиках близки, они, всё же, не совпадают, отчего величина H=a/c для них различна, и астрономы пользуются среднестатистическим значением H. Видимо, именно в этом причина колебаний учёных в выборе постоянной Хаббла: разные оценки дают сильно несхожие её значения. И до сих пор можно считать, что H заключено где-то между 50 и 100 км/с/Мпк. А принятое ныне в астрономии значение H=75 км/с/Мпк — это, по большей части, результат договорённости, а не точного измерения. Если учесть всё это, эффект Ритца позволит решить многие парадоксы и несоответствия красного смещения, например, — различные красные смещения для одинаково удалённых объектов. Так, Гальтоном Арпом было выявлено множество парных, физически связанных галактик (аналогичных двойным звёздам), компоненты которых должны находиться на одинаковом удалении от нас и иметь по закону Хаббла одинаковые красные смещения, которые на деле сильно разнятся [52, 87, 155]. Современная космология объяснить этого не может, тогда как с позиций эффекта Ритца этого и следовало ожидать: красные смещения зависят не только от удалённости L, но и от типа объекта, от его вращательного ускорения a_r.

Столь же просто эффект Ритца объясняет и другие парадоксы красного смещения. Впрочем, были возражения и против трактовки красного смещения с позиций эффекта Ритца. Так, звёзды обращаются не только вокруг центра галактики, но и вокруг своей оси и по орбитам, обладая при этом ускорениями много большими галактических. Соответственно больше вышли бы и красные смещения, и постоянная Хаббла. Но надо учесть, что все галактики погружены в облака очень разреженного межзвёздного газа, крутящиеся вместе с галактиками. Переизлучение света газом и приводит к тому, что существенным (влияющим на скорость идущего к нам света) оказывается только общее движение звёзд вместе с галактикой, тогда как их индивидуальные скорости, переданные свету, гасятся, нивелируются газом и становятся несущественны.

Впрочем, судя по всему, остаются ничтожные следы этих скоростей. Ведь гашение никогда не бывает полным, абсолютным, оно лишь затушёвывает, ослабляет влияние скорости источника на скорость света в очень большое, но всё же конечное число раз b. Возможно, в этом причина эффекта аналогичного покраснению спектров далёких галактик, но обнаруженного уже у звёзд внутри нашей Галактики. Это явление открыто всё тем же А. Белопольским и проассоциировано им с красным смещением галактик [17, с. 268]. Белопольский обнаружил, что звёзды нашей Галактики также имеют тенденцию к сдвигу спектральных линий в красную сторону, тем более сильному, чем дальше от нас эти звёзды расположены. То есть, имеет место тоже своего рода закон красного смещения, но с заметно большей постоянной Хаббла, превышающей известную примерно в 50 раз. Это связано с тем, что ускорения звёзд, как говорилось, заметно больше галактических. Если ускорение a_r, вызванное вращением звёзд вокруг центров галактик, составляет порядка 10^-9 м/с², то ускорение, обусловленное собственным вращением звёзд и движением их атомов в поле тяготения звезды, уже порядка 1 м/с², то есть на 9 порядков больше.

Как говорилось, заметная часть этих движений, переданных свету, гасится атмосферами звёзд и межзвёздной средой, а, потому, отличие коэффициентов в законах красного смещения для звёзд и галактик составляет лишь два порядка. Поэтому, если свет движется в среде, в эффекте Ритца надо учесть коэффициент b гашения средой отклонений от скорости света. Тогда формула Ритца запишется уже в виде f?/f=1-La/bc², где коэффициент b порой тоже содержит зависимость от L, как показал Фокс, — экспоненциальную. Поэтому влияние индивидуальных движений и удалённостей звёзд на их красное смещение, по эффекту Ритца, можно обнаружить лишь внутри нашей Галактики, да и то — в сильно ослабленном виде. Это ослабление надо учитывать и в других проявлениях эффекта Ритца для звёзд (скажем, при объяснении переменных звёзд, цефеид, где эффект Ритца часто проявляется в гораздо меньшей степени, чем следовало бы ожидать, § 2.12). Лишь когда свет покинул мало-мальски плотные слои межзвёздного газа и распространяется в почти идеальном вакууме межгалактического пространства, становится справедлива исходная формула Ритца f?/f=1-La/c², и красное смещение растёт, в согласии с законом Хаббла.

Таким образом, за счёт переизлучения галактическими облаками газа, в других галактиках мы наблюдаем явления (движения звёзд, вспышки цефеид, сверхновых) в том же виде, как если б они происходили в нашей, с той только разницей, что все спектры смещены в красную сторону, за счёт общего, галактического движения звёзд. Так же, и в звёздных атмосферах беспорядочные движения отдельных атомов оказываются несущественны (§ 2.9). Атмосфера звезды сглаживает различия в скорости света, испущенного разными излучателями. Во всех случаях существенно только общее движение источников света. Связано это с тем, что свет, проходя через газовые среды и атмосферы, постепенно переизлучается, рассеивается их атомами со скоростью равной c уже относительно среды. Скорость света от подвижного источника постепенно приводится средой к скорости c относительно среды (§ 1.13). Как показал Дж. Фокс в 1965 г., происходит это тем эффективней, чем плотней среда и чем толще пройденный светом слой вещества [2]. И, хотя межзвёздный газ в галактиках крайне разрежен, огромная протяжённость галактик и облаков газа всё же приводит скорость света к c. Для электромагнитных волн разного диапазона толщина переизлучающего слоя различна. Вероятно, именно в этом причина различий красных смещений, найденных для одной и той же галактики в оптическом и радиодиапазоне, что невозможно, исходя из трактовки красного смещения по теории разбегания галактик от расширения Вселенной [87].

Рис. 59. Вращение галактики создаёт ускорение звёзд a, направленное вдоль луча зрения r, приводя по эффекту Ритца к покраснению света.

Наличием газовых атмосфер, окружающих галактики, можно объяснить и то, что эффект Ритца не приводит к заметному уширению спектральных линий далёких галактик. А ведь ритц-эффект сдвига частоты пропорционален лучевому ускорению, и, если рассмотреть яркое сферическое ядро галактики, то по центру лучевая составляющая центростремительного ускорения будет максимальной, а на краях — нулевой (Рис. 59). Соответственно, одни звёзды дадут сильный сдвиг в красную сторону, другие — почти нулевой, а третьи — промежуточный. Это вело бы к сильному размыву, уширению спектральных линий, отсутствующему у галактик. Но вспомним, что индивидуальные движения звёзд в галактиках мало влияют на скорость идущего от них света: свет переизлучается облаками газа, кружащими возле галактик, и именно относительно газа имеет скорость c, а, значит, именно его ускорение даёт сдвиг частоты по эффекту Ритца. Если же учесть, что радиус R таких облаков в несколько раз превосходит радиус r ядер галактик, то в той части облака, на которую проецируется изображение галактики и её ядра (на Рис. 60 заштрихована), разница лучевых ускорений окажется ничтожна, а, значит, почти совпадут и красные сдвиги. Если отношение радиусов R/r=n, то относительная разница лучевых ускорений составит 1/2n². При отношении n=3 разница лучевых ускорений составит лишь 6 % от их величины, а при n=10 — вообще 0,5 %. Соответственно, и уширение линий — ничтожно. Даже для галактик, убегающих от нас, как считают, со скоростью в с/5= 60000 км/с, это уширение линий на 0,5 % будет соответствовать разбросу скоростей звёзд в 300 км/с, что сравнимо с реально наблюдаемым доплеровским уширением линий от обращения звёзд. А для галактик не столь отдалённых это уширение окажется и вовсе незаметным.

Рис. 60. Переизлучение вращающимся облаком газа света ядер даёт сдвиг линий без их уширения.

Присутствием газовых облаков, объемлющих галактики и кружащих вместе с ними, легко объяснить также и то, почему смещение именно красное и не зависит от наклона галактики к лучу зрения. Свет от галактики идёт и переизлучается через центральную, ближнюю к нам часть облака, в которой ускорения направлены строго от нас, что и ведёт к снижению частоты света. Облака газа простираются от галактик довольно далеко, но они всё более разрежаются, и потому реально переизлучать способна лишь ближняя часть облака некого радиуса R. То есть, переизлучение идёт с поверхности сферы, вне которой плотностью облака можно условно пренебречь.

Впрочем, следы неравных ускорений звёзд всё же остаются. Так, у иных галактик некоторые линии излучения и поглощения дают разные красные смещения, не объяснённые космологией [87]. Объяснить их можно наличием просветов в межзвёздных облаках и тем, что части галактик и их спутники лежат вне облака, а ритц-эффект вызван их собственными ускорениями. Заметим, что облака газа влияют на сдвиг частот лишь от эффекта Ритца, но не Доплера, поскольку доплер-эффект зависит только от лучевой скорости источника, и переизлучение не меняет сдвига частоты. А ритц-эффект зависит как от лучевого ускорения a_r, так и от удалённости L. Это проявляется и при поглощении света. Так, если линию поглощения даёт не галактика, а облако газа где-то на пути к ней, то красное смещение линии будет пропорционально расстоянию до облака, ибо только с этого расстояния начнёт расти сдвиг линии поглощения. Такие линии поглощения межгалактического газа с промежуточными смещениями действительно найдены. Также, межгалактический газ, несмотря на разреженность, может частично гасить изменения в скорости света, снижая найденную для сверхдальних галактик постоянную Хаббла. Такой эффект, поставивший в тупик космологию, действительно выявлен. Но космологи не придумали ничего лучшего для его объяснения, кроме как счесть Вселенную не просто расширяющейся, а ещё и ускоренно, — за счёт выдуманной ими тёмной энергии.

Примечательно, что открытый Ритцем эффект уже в 1908 г. позволял предсказать существование и величину красного смещения в космосе задолго до того, как оно было открыто Хабблом. Значит, правы оказались как раз Белопольский и Циолковский, а не армии астрономов-теоретиков. Вообще, удивительно, что многие до сих пор игнорируют научные идеи Циолковского, хотя именно он проложил путь в Космос, заложил фундамент космонавтики и ракетной техники. Развитые Циолковским оригинальные мысли о строении материи, света, иерархии и развитии Космоса [159], до сих пор отвергают и замалчивают, ввиду их расхождения с принятой моделью мира. И, всё же, именно они, как видим, находят ныне подтверждение на базе космических наблюдений последних лет и баллистической теории. Взгляды Циолковского интересны уже потому, что в реальном, практическом плане он сделал для человечества неизмеримо больше, чем армии теоретиков, придумавших абстрактную модель мира.

Точно так же, и Белопольский, больше чем кто-либо другой сделавший для практического развития спектроскопических методов исследований в астрономии, совершивший огромное число важных астрономических открытий, не был понят современниками и многие его астрофизические теории, в том числе в отношении красного смещения и цефеид (§ 2.12), были незаслуженно отвергнуты и забыты. Лишь сейчас, спустя почти век, эти идеи постепенно обретают признание, находя строгое обоснование на базе БТР. Эти забытые идеи Белопольского получают новую жизнь, если принять открытый Ритцем эффект и принцип сложения скорости света и источника. Подобно своему древнегреческому тёзке, Аристарху Самосскому, понявшему, что Земля обращается вокруг Солнца (а не наоборот), Аристарх Аполлонович Белопольский на основе наблюдений пришёл к своему, сильно отличному от общепринятого видению космоса, так же нашедшему обоснование лишь много позднее. Если Аристарх Самосский остановил безумную гонку звёзд с немыслимыми скоростями относительно наблюдателя, приписав их видимое движение кинематическому эффекту от вращения Земли, то Аристарх Белопольский остановил безумный бег галактик, так же объяснив их кажущееся движение кинематическим эффектом (удлинением световых волн от эффекта Ритца, ввиду вращения и принципа относительности). Это характеризует Белопольского как гениального провидца и пионера астрофизики, сумевшего в своё время увидеть не только большое значение спектральных методов в астрономии, но и замечательное будущее этой науки. Так же и Ритц, открыв одноимённый эффект, по сути, предсказал пропорциональное расстоянию красное смещение далёких космических объектов задолго до того, как оно было открыто Э. Хабблом. Но светлые мысли этих учёных (Белопольского, Ритца, Хаббла), подобно их предтечам (Аристарху, Бруно, Галилею), подверглись гонениям со стороны официальной науки и церкви, стремящихся продлить власть мракобесия.

§ 2.5 Реликтовое излучение и абсурд Большого взрыва

Обратимся к нелепым предположениям о непрерывно расширяющейся Вселенной, которые так же хотят незаметно или заметно использовать для защиты библейских сказаний.

К.Э. Циолковский, "Библия и научные тенденции запада" [159]

Теория расширяющейся Вселенной не только сложна и надуманна, но и противоречит многим наблюдательным данным, а, главное, приводит к абсурдному выводу об ограниченности мира в пространстве и времени. Ведь если Вселенная расширяется, то по скорости "расширения", найденной из постоянной Хаббла, легко рассчитать, когда оно началось: когда мир был собран в одной точке. Именно так возникла теория Большого взрыва, якобы случившегося 20 миллиардов лет назад, положив начало нашему миру. Вся космология ныне опирается на гипотезу Большого взрыва, с которого будто началось расширение некогда лопнувшей Вселенной, ныне раздувающейся, словно мыльный пузырь. Как заметил Циолковский в своей статье "Библия и научные тенденции запада" [159, с. 284], эта теория возвращает нас к тёмным суевериям о начале мира и акте его творения из ничего (из сингулярности), возвращает к Вселенной, ограниченной, как у идеалиста Аристотеля, хрустальной сферой [105, с. 91]. Не случайно Дж. Гамов, развивая и пропагандируя теорию Большого Взрыва, использовал в своих работах терминологию Аристотеля. Другой сторонник теории расширяющейся Вселенной и Большого Взрыва — А. Эддингтон, тоже пытался развить в рамках науки нематериалистические идеи, за что был раскритикован С.И. Вавиловым, который, как истинный материалист, был против теории Большого Взрыва [29, сс. 20, 76]. Всё это лишний раз свидетельствует о ложности, ненаучности теории Большого взрыва и расширяющейся Вселенной. Недаром говорят, что из гипотезы Большого взрыва выглядывают уши Ватикана, — ведь и предложил впервые эту теорию священник Леметр. И, не случайно, обоснование эта теория нашла в теории относительности, столь же абстрактной и ненаучной, как религия. Поэтому остро необходима новая материалистическая космология, объясняющая все факты на базе классической физики и БТР.

И такое объяснение вполне возможно. Не только красное смещение в спектрах галактик, но и, скажем, реликтовое излучение, часто приводимое в подтверждение гипотезы Большого взрыва, можно легко истолковать с классических позиций. Ведь что такое реликтовое излучение? Это просто микроволновое фоновое излучение космического пространства, имеющее спектр, в точности подобный спектру излучения чёрного тела с температурой в 2,7 кельвина. Космологи считают это излучение доказательством того, что Вселенная была некогда сжата и сильно нагрета, но в ходе расширения стала остывать и к текущему моменту охладилась как раз до тех самых 3 К, — жалких следов некогда горячей Вселенной. Но существование фонового излучения вполне можно было предсказать без гипотезы Большого взрыва. Ведь космическое пространство наполнено крайне разреженным межзвёздным газом. Что же странного в том, что этот газ, испокон веков нагреваемый идущим сквозь него излучением звёзд, обладает теперь некоторой равновесной температурой в те самые 3 К, на которых теперь и излучает поглощаемое тепло, как все нагретые тела?

Космологи особенно упирают на то, что температура этого излучения во всех направлениях с большой точностью одинакова и равна именно 2,7 К, имея лишь незначительные флуктуации, что якобы возможно лишь в случае, если прежде Вселенная была собрана в одной точке, а при расширении равномерно остыла. Но, с тем же основанием, они могли б удивляться тому, что одинакова (тоже с небольшими отклонениями) температура воздуха во всех точках одной комнаты, хотя из этого никто не делает вывода о том, что весь воздух комнаты был собран в одном баллоне. Равенство температур газа во всех точках Вселенной (или комнаты) — это естественное следствие того, что газ пребывает в термодинамическом равновесии: его температура выровнялась. Естественно и то, что галактики распределены во Вселенной в среднем — равномерно, как говорят: Вселенная однородна и изотропна. А, потому, в любой точке Вселенной газ получает и отдаёт в среднем одно и то же количество тепла.

Если фоновое излучение межзвёздного газа является равновесным, то легко рассчитать его температуру. Равновесие означает, что любой объём газа излучает ровно столько тепла, сколько получает его от звёзд и галактик. Если, как это принято в астрономии, считать излучающий объём газа абсолютно чёрным телом, то, по закону Стефана-Больцмана, он будет излучать в единицу времени с единицы поверхности энергию ?T⁴, где постоянная ?=5,67·10^–8 Вт/м²K⁴, а T — температура газа, которую надо найти. Как было сказано, эта излучаемая энергия должна равняться энергии, поглощаемой газом, то есть энергии, приходящей в данный объём от всех звёзд, галактик, разбросанных по бескрайней Вселенной. Найдём эту энергию.

Известно, что типичная галактика излучает в среднем одну и ту же мощность W=10³⁷ Дж/с [142]. Если выделить в пространстве вокруг объёма газа сферический слой толщины d и радиуса r, то он будет содержать k4?r²d галактик (где k — средняя концентрация галактик во Вселенной) и будет излучать полную мощность P=kW4?r²d. Из всей этой мощности к шарику газа с поперечным сечением S будет приходить мощность

SP/4?r²=SkWd (Рис. 61).

То есть мощность, поступающая в объём газа от сферического слоя, не зависит от радиуса слоя. Поэтому суммарную мощность излучения, поступающую к газу от всех слоёв, можно найти как SkWR, просто просуммировав толщину слоёв: положив d равным радиусу наблюдаемой Вселенной R=12x10⁹ световых лет (примерно 12x10²⁵ м), то есть расстоянию до самого далёкого наблюдаемого объекта. Теперь осталось найти концентрацию k галактик: k=n/(4?R³/3), где n=10¹¹ — число галактик в наблюдаемой части Вселенной, а 4?R³/3 — её объём [142].

Рис. 61. Сферический объём газа, нагретый светом звёзд, излучает при равновесной температуре T.

В итоге найдём, что полная мощность, излучаемая сферическим объёмом газа, 4S?T⁴, должна равняться мощности, им поглощаемой, — 3SWn/4?R². Откуда для равновесной температуры этого объёма газа найдём

T⁴=3Wn/16??R².

А после подстановки всех значений получим T=2,9 K, что очень близко к реальной температуре реликтового, или, правильней сказать, — фонового излучения: T=2,7 K. Итак, фоновое излучение — это обычное равновесное излучение межзвёздного газа, переизлучающего энергию, приходящую к нему в виде света от звёзд. И нет никакой надобности в принятии гипотезы Большого взрыва и расширяющейся Вселенной: красное смещение и реликтовое излучение не только оказываются необходимым следствием классических законов механики и термодинамики, но и дают точные значения постоянной Хаббла и температуры "реликтового" фона, находящиеся в полном согласии с наблюдаемыми.

Зато теория расширяющейся Вселенной не в силах предсказать величину постоянной Хаббла, а рассчитанная на основе гипотезы Большого взрыва температура реликтового фона отличалась от реальной в несколько раз, составляя 6–10 кельвинов. Порой сторонники теории относительности приписывают себе предсказание самого факта красного смещения галактик (модель расширяющейся Вселенной Фридмана) и реликтового фона (модель горячей Вселенной Гамова). Однако, ещё в XIX веке астрономы и физики-классики (в том числе Белопольский, Вернадский, Менделеев [99]) знали, что большинство туманностей-галактик обладает красным смещением, и утверждали, что космическому пространству, заполненному разреженной средой, свойственна некая крайне низкая температура. Выходит, нечего и заикаться о том, будто теория Большого взрыва первой предсказала эти эффекты, раз они естественно возникали в рамках классической концепции вечной и бесконечной Вселенной.

Надо лишь пояснить, что мы понимаем под наблюдаемой Вселенной и её радиусом R. Если Вселенная бесконечна, то она, разумеется, не может иметь ограниченного радиуса. Однако пропорциональные расстоянию красное смещение и поглощение межзвёздным газом приводят к тому, что мы практически не можем видеть объекты, удалённые на расстояние большее R: их излучение слишком ослаблено поглощением и смещением частоты в красную сторону (поэтому R можно также определить как расстояние L, на котором величина LH/c в хаббловском законе красного смещения f'/f=(1—LH/c) становится сравнима с единицей, приводя к заметному снижению частоты f и энергии света, т. е. R=c/H=3·10⁵/75=4000 Mпк=12·10²⁵ м). Вот почему существенна лишь энергия, приходящая в данную точку из видимой части Вселенной. Так же решается известный парадокс Ольберса, по которому, если излучение, приходящее от сферического слоя, не зависит от его радиуса (как показано выше), то бесчисленное множество таких слоёв дало бы бесконечную яркость, и даже ночью любой участок неба сиял бы так же ярко, как солнце днём. Но, на деле, мы видим свет лишь наблюдаемой части Вселенной, свет же далёких её частей добирается к нам в сильно ослабленной форме.

Объясняет приведённая гипотеза и флуктуации, то есть, — небольшие неоднородности реликтового излучения: в некоторых направлениях его температура чуть выше, а в некоторых — чуть ниже среднего. Причина этого та же, что и у небольших колебаний температуры в разных точках комнаты: во всём её объёме температура в среднем одинакова, но вблизи ламп, осветительных и нагревательных приборов — чуть повышена. Так же и во Вселенной: в одних областях концентрация источников света (звёзд, галактик), в силу их случайного распределения, чуть выше средней, скопления галактик гуще и потому возле них межзвёздный газ нагрет сильнее. А там, где скопления галактик разреженны, — и температура чуть меньше. Впрочем, эти колебания невелики, поскольку при усреднении по большим масштабам распределение галактик, как нашли астрономы, весьма равномерное. И так же, как в комнате всегда имеется небольшой градиент температуры, скажем, — в направлении источников тепла, есть градиент температуры реликтового фона и во Вселенной: в одном направлении эта температура чуть выше, чем в обратном. Впрочем, такой направленный рост температуры реликтового фона может быть и кажущимся, вызванным смещением спектрального максимума за счёт эффекта Доплера при движении Земли и нашей Галактики относительно окружающего межзвёздного газа. Ведь все галактики обладают, подобно молекулам газа, различными случайно ориентированными скоростями, составляющими сотни километров в секунду. Не исключено, что скорости однотипных галактик, так же, как скорости однотипных молекул в равномерно нагретой комнате, подчинены максвелловскому распределению.

Таким образом, все особенности реликтового, а, правильней сказать, — микроволнового фона, естественно объяснимы вне гипотезы расширяющейся Вселенной, но в рамках классической космологии стационарной Вселенной. И пусть твердят сторонники теории Большого взрыва и расширяющейся Вселенной, что нет оснований для её пересмотра, вводя всё больше искусственных гипотез о тёмной энергии и массе, да только всем уже очевидна темнота самой теории, возвращающей, как подметил ещё Циолковский, к тёмным суевериям и геоцентризму [159, с. 285]. И, подобно системе мира Коперника, в своё время победившей систему мира Птолемея, новая, а, точней, — хорошо забытая старая космология Демокрита, Циолковского и Джордано Бруно, утверждающая беспредельность и вечность Вселенной, на каждом шагу бьёт нынешнюю тёмную космологию.

В целом же космология, основанная на гипотезе Большого взрыва и расширяющейся Вселенной, — насквозь искусственна, иррациональна и нефизична. Она отбрасывает назад к предрассудку об ограниченной в пространстве и времени Вселенной, против чего выступал ещё Демокрит и Джордано Бруно. Не зря и Циолковский писал: "Указание на пределы Вселенной так же странно, как если бы кто доказал, что она имеет в поперечнике один миллиметр. Сущность одна и та же. Не те же ли это шесть дней творения (только поднесённые в другом образе). Мы не знаем ограниченности во времени… Но раз время беспредельно, то как же может быть ограничено пространство!" [69, с. 187]. Обрастание теории расширения всё новыми беспочвенными гипотезами о тёмной массе и энергии, без которых она противоречит наблюдениям, доказывает её ошибочность. Не зря в 2004 г. журнал "New scientist" опубликовал открытое письмо, подписанное сотнями исследователей, разоблачающих махинации сторонников нынешней космологии, основанной на теории Большого взрыва и разбегания галактик [1]. В письме учёные призвали к поиску альтернативных объяснений красному смещению, из которых самое простое, естественное и точное дают БТР и эффект Ритца.

Теория же относительности, как и прежде, стоит на очень шатком фундаменте, ибо второй её постулат, абсолютизирующий движение света, остаётся лишь постулатом, гипотезой, притом иррациональной, противоречащей здравому смыслу и материалистическому духу науки. Об этом Циолковский пишет далее там же: "Второй вывод его (Эйнштейна): скорость не может превышать скорости света, т. е. 300 тыс. километров в секунду. Это те же шесть дней, якобы употреблённые на создание мира" [69, с.188]. И точно, реально нет оснований для ввода ограничений на скорость света, размеры и время существования Вселенной. Лишь ограниченный ум мог ввести такие ограничения, ввергающие науку во мрак средневекового обскурантизма. Но, самое страшное, что эти ограничения (световой барьер, квантовые запреты) — сковали умы, стали мысленным барьером на пути в космос и микромир. Не будь этих оков мысли, мы, возможно, не только давно бы разгадали многие тайны мироздания, но и освоили далёкие звёздные миры.

§ 2.6 Бесчисленное множество миров и бесконечность Вселенной

Открылась бездна звёзд полна;

Звездам числа нет, бездне дна.

М.В. Ломоносов [84]

Если мы хотим остаться в рамках здравого смысла и избежать уклонения науки в сторону религии, просто необходимо признать Вселенную бесконечной и вечной, наполненной бесчисленным множеством звёзд, материи. Некоторым трудно вообразить такую бесконечность мира вширь, вдаль и вглубь, поскольку все мы привыкли иметь дело с конечными, ограниченными объектами. Однако, в действительности, ещё трудней вообразить мир конечный, имеющий какие-то границы. Если Вселенная имела начало во времени, то сразу возникает вопрос, а что было до начала мира? Что привело к его созданию? И если не было вообще ничего, то что вообще могло дать толчок к рождению Вселенной? Таким образом, мы приходим к выводу, что было что-то и до момента создания нынешней Вселенной, а, значит, начало мира отодвигается ещё дальше в прошлое. И так до бесконечности!

Точно так же, — и с границами в пространстве. Если Вселенная конечна, имеет границы, то непонятно, что они собой представляют, и что лежит за ними. И даже если там нет вообще ничего, — одна пустота, — то её можно заполнить, тем самым расширив эти границы. Таким образом, и пространственные границы раздвигаются до бесконечности. Можно предположить, что, хотя пространство и бесконечно, его наполняет конечное количество звёзд, галактик, материи, собранных в конечном объёме Вселенной. Но это тоже маловероятно. Во-первых, если Вселенная существует неограниченное время, то и материя должна была распространиться бесконечно далеко. Во-вторых, ещё Ньютон приводил доказательство того, что количество материи Вселенной не может быть ограничено, конечно. Ведь тогда бы вся материя помещалась в ограниченном объёме, и существовала некая асимметрия, неравноправие разных точек и анизотропия пространства. Имелся бы чётко определённый центр тяготения, и, благодаря действующим силам гравитации, материя рано или поздно собралась бы в единую массу в этом центре [15].

Удивительно, но это доказательство приводилось ещё Лукрецием в поэме "О природе вещей", с которой был хорошо знаком Ньютон и по которой глубоко воспринял взгляды Демокрита. Именно этой поэме во многом обязаны своими успехами Ньютон и Ломоносов. Вот как Лукреций формулирует это доказательство [77]:

Кроме того, если всё необъятной Вселенной пространство

Замкнуто было б кругом и, имея предельные грани,

Было б конечным, давно уж материя вся под давленьем

Плотных начал основных отовсюду осела бы в кучу,

И не могло бы ничто под покровом небес созидаться.

Приводит Лукреций и такое рассуждение об однородности и изотропности Вселенной:

Нет никакого конца ни с одной стороны у вселенной,

Ибо иначе края непременно она бы имела;

Края ж не может иметь, очевидно, ничто, если только

Вне его нет ничего, что его отделяет, что б видно

Было, доколе следить за ним наше чувство способно.

Если ж должны мы признать, что нет ничего за вселенной,

Нет и краёв у неё и нет ни конца ни предела.

И безразлично, в какой ты находишься части вселенной:

Где бы ты ни был, везде с того места, что ты занимаешь

Всё бесконечной она остаётся во всех направленьях.

Итак, пространство и пустота бесконечны, но частично заполнены материей. При этом, материи должно быть бесконечно много и она должна заполнять всё пространство в среднем, с примерно постоянной плотностью. Материи, атомов, частиц во Вселенной бесконечное множество (но множество это счётное, если выражаться языком математической теории множеств). Кроме того, Вселенная в среднем однородна и изотропна. Не существует выделенных направлений и центров. Поэтому силы тяготения, действующие на точку со стороны лежащих в разных направлениях частей Вселенной, взаимно нейтрализуют друг друга. Поэтому, Вселенная пребывает в равновесном, стационарном состоянии, не расширяясь и не сжимаясь. Существуют лишь локальные области, где материя под действием сил тяготения собрана в звёзды, галактики, их скопления, в среднем равномерно рассеянные по пространству. Итак, ещё древние материалисты Демокрит и Лукреций считали Вселенную бесконечной, тогда как их извечный противник, Аристотель, считал беспредельное абсурдом.

Видим, насколько лаконичными и логичными рассуждениями древние авторы приходили к глубоким выводам о строении Вселенной, которые почему-то не по силам сделать многим современным учёным, считающим Вселенную ограниченной, конечной и замкнутой. Вроде бы, простое изящное рассуждение Лукреция, а ко сколь важным выводам оно приводит: 1) пространство Вселенной бесконечно; 2) содержит бесконечное количество материи; 3) Вселенная однородна — все точки её равноправны (отсутствует центр); 4) Вселенная изотропна (все направления равноправны). Именно так и должно получаться с позиций логики, здравого смысла. Современная же космология противоречит, по сути, каждому из этих выводов. Из гипотезы Большого Взрыва следует, что Вселенная имеет центр расширения (неоднородна), имеет избранные направления, скажем на тот же центр (анизотропна); имеет ограниченные размеры (конечна); содержит ограниченное количество материи, заключённой в этом конечном объёме. Поэтому современная космология ненаучна, в корне ошибочна, она создавалась неучами и мракобесами, похоже, вообще не знакомыми с произведением Лукреция и отвергавшими всё то, за что боролись учёные-материалисты, атомисты: Демокрит, Лукреций, Джордано Бруно, Ньютон, Ломоносов, Циолковский. Не случайно, Циолковский вместе с другими здравомыслящими физиками отрицал новую релятивистскую космологию, справедливо считал её имеющей больше отношения к религии, нежели к науке.

Такие учёные, как Де Ситтер, Фридман, Эйнштейн, Эддингтон, Леметр, Гамов [142, с. 82], приписывая Вселенной конечные размеры и способность расширяться, по сути, возвращают человечество к тёмным средним векам, к геоцентризму, когда, слепо следуя Аристотелю, Вселенную считали ограниченной сферой, имевшей центр (на месте Земли) и начало во времени. Даже сами создатели такой космологии не скрывают её связи с нематериалистическими библейскими сказаниями, с учением Аристотеля, во всём противостоящим разумному и рациональному учению Демокрита. Эта темнота в научных взглядах, возврат к мраку средневековой схоластики отражены даже в популярных "научных" терминах современной астрофизики и космологии: "чёрная дыра", "тёмная материя", "тёмная энергия".

Правда, учёные, с помощью той же теории относительности, нашли хитрый выход из ситуации. Решили, будто наша Вселенная, хоть и не бесконечна, но всё же безгранична. Наше трёхмерное пространство замкнуто само на себя, свёрнуто как бы в четырёхмерную сферу. И, подобно тому, как нет края у сферической Земли, так же нет края у Вселенной, замкнутой в сферу. Мы можем очень долго лететь на ракете вперёд, но в итоге вернёмся в ту точку, из которой вылетели, словно обойдя Вселенную по дуге большого круга. Точно так же, перемещаясь по поверхности ленты Мёбиуса или бутылки Клейна, мы никогда не попадём на другую сторону — это поверхности односторонние. Этот остроумный приём является, однако, всё же, — чисто формальным выходом. Пространство в принципе не может быть искривлено. Пространство, вакуум — это, по определению, пустота, ничто, оно нематериально, — не имеет свойств, а потому не подвластно воздействию, искривлению под действием тяготения или чего-либо иного. И до сих пор нет никаких оснований считать пространство искривлённым. А, пока кривизна пространства не доказана прямыми экспериментами, все рассуждения о таком искривлении это не более чем пустая игра ума. Поэтому, следуя принципу Оккама, гораздо проще и естественней считать наш мир, пространство, — бесконечным и евклидовым, пока никто строго не доказал обратного.

Впрочем, нам доступна лишь конечная часть этого мира. В частности, существует радиус наблюдаемой Вселенной, за пределами которого излучение звёзд и галактик сильно ослаблено эффектом красного смещения и поглощения света. Именно это, как было показано выше, позволяет решить известный парадокс Ольберса (§ 2.5). Кроме того, поскольку мы исследуем удалённые объекты на основании их излучения, переносимого по БТР реонами и ареонами, то существует некоторый радиус сферы R, в пределах которой электроны заслоняют от нас своими поперечниками всю небесную сферу, весь телесный угол 4? (§ 1.5). Таким образом, они экранируют весь поток приходящих из внешнего пространства этой сферы реонов, излучений. Однако, это не значит, что Вселенная конечна, и за пределами этой сферы ничего нет. Нам просто доступен определённый горизонт наблюдаемой Вселенной, в отличие от земного горизонта, никак не связанный с ограниченностью, замкнутостью, кривизной мира. Если мы переместимся в другую точку, нам откроются новые, неизведанные области пространства, которым по мере движения не будет конца, как отмечал ещё Э. Вихерт (§ 3.20).

По верному замечанию этого учёного, не раз упомянутого в труде Ритца [8], точно так же нет предела делимости материи. Когда люди обнаружили, что все тела состоят из атомов, возник вопрос: а из чего же состоят атомы, что удерживает их вместе? Оказалось, они составлены из электронов и ядер. Тогда возник вопрос: а из чего же состоят ядра, электроны (открытые тем же Вихертом и Томсоном), что удерживает их части вместе? БТР утверждает, что электроны состоят из реонов, которые испускаются электроном. Но тогда возникает новый вопрос, а из чего же состоят реоны, что вызывает их сцепление в электроне и выброс из них? Значит, есть что-то ещё меньшее. И так далее, до бесконечности. Поэтому, наш мир не может иметь ни начала, ни конца — во всех направлениях. Он бесконечен. Это чётко осознавали и утверждали все прогрессивные мыслители: Демокрит, Лукреций, Бруно, Кеплер, Ньютон, Ломоносов, Циолковский, Тесла. И лишь ограниченные учёные начинают придумывать такие границы, начала и концы мира. Но у Вселенной нет ни конца, ни края, и она содержит неограниченное количество материи. Это не только логичный, здравомысленный, но и оптимистичный вывод. Значит, нет предела познанию мира, не грозит нам кризис перенаселения и загрязнения Вселенной. Кроме того, как подробнее обоснуем в следующем разделе, Вселенная, помимо бесконечной протяжённости, имеет ещё и бесконечное время жизни. Так что наш мир — вечен!

§ 2.7 Стационарная и вечно молодая Вселенная или её тепловая смерть?

Есть такая теория, что Вселенная и время бесконечны, а, значит, теоретически возможно любое, даже самое невероятное, событие.

Из фильма "Трасса 60"

Выше было показано, как баллистическая теория позволяет дать простое и естественное объяснение красному смещению и реликтовому излучению. Кроме того, именно в рамках этой классической концепции удаётся теоретически рассчитать значения постоянной Хаббла и температуры реликтового излучения. Таким образом, видим, что Вселенную следует считать стационарной, существующей вечно и имеющей неограниченную протяжённость. Ограниченность Вселенной в пространстве и во времени, как справедливо заметил Циолковский, неизбежно приводит к религиозным, псевдонаучным моделям мира, типа гипотезы Большого взрыва. Но, как говорится, нет пророка в отечестве своём. И, даже в СССР, где ракетные заслуги Циолковского признавались и высоко ценились, на его физические и космологические взгляды не обращали внимания, предпочитая им абсурдную космологию и физику Эйнштейна. Модель вечной, стационарной Вселенной поддерживали многие прогрессивные учёные: Демокрит, И. Кеплер, Джордано Бруно, А. Белопольский, С. Аррениус. А в настоящее время поддержку и развитие теории стационарной Вселенной обычно связывают с именем известного американского астрофизика Фреда Хойла [67].

Однако теория Большого взрыва, при активной поддержке церкви и академических кругов, практически совершенно вытеснила теорию стационарной Вселенной. А, между тем, именно эта теория стабильного мироздания выглядит наиболее оптимистичной и рациональной, поскольку утверждает вечную жизнь и вечную молодость Вселенной, как образно выразился Циолковский. В самом деле, если принять теорию Большого взрыва, то выходит, что у нашего мира было рождение, начало во времени, а, значит, будет и конец света. Эта пессимистическая гипотеза получила название тепловой смерти Вселенной, — того же конца света от потухания звёзд и равномерного распределения тепла. Ибо, если энтропия мира только нарастает, то рано или поздно мир придёт в максимально усреднённое и разупорядоченное состояние с максимумом энтропии, когда вся энергия Вселенной, звёзд преобразуется, наконец, в тепло. Обратное же преобразование, как гласит второй закон термодинамики, невозможно. Это и есть тепловая смерть Вселенной, — библейский "конец света".

Реально же, всё могло бы завершиться тепловой смертью мира только в случае ограниченной в пространстве и времени Вселенной. Ведь второе начало термодинамики, как предполагают, выполняется лишь для замкнутых, ограниченных систем, к которым по теории относительности и Большого взрыва относится и наша Вселенная. Если же Вселенная безгранична, бесконечна в пространстве и времени, то её совсем не обязательно ждёт смерть, ибо для открытых систем закон увеличения энтропии, как предполагают, не выполняется. А потому наш мир должен жить вечно и, даже, более того, — не стареть со временем, а, точнее, стареть и параллельно омолаживаться. Именно в таком ключе Демокрит, Бруно и Циолковский понимали вечную молодость Вселенной. И их точка зрения нашла подтверждение в открытом В. Амбарцумяном факте рождения, образования свежих звёзд, идущего одновременно с неизбежным выгоранием и угасанием, отмиранием старых звёзд. А раз звёзды и галактики продолжают появляться, то глупо считать, что все они родились одновременно в едином акте творения и все однажды умрут. Другой факт, отвергающий рождение и тепловую смерть мира, — это открытие звёзд и скоплений, появившихся, судя по оценке их возраста, за многие миллиарды лет до расчётного момента Большого взрыва [87].

Чтобы пояснить антиэнтропийный механизм созидания звёзд, восстановления порядка из хаоса, рассмотрим известную иллюстрацию энтропийного разупорядочения. Возьмём два сообщающихся сосуда с водой, труба между которыми перекрыта краном. Растворим в правом сосуде щепоть медного купороса, который придаст раствору синий цвет. Затем откроем кран и будем наблюдать, как с течением времени постепенно синеет вода в левом сосуде за счёт диффузии в него атомов меди. В итоге, синяя окраска распределится равномерно по обоим сосудам. Это и есть процесс роста энтропии: система из организованно неоднородного, неравновесного состояния пришла в усреднённое, предельно беспорядочное, равновесное состояние. С точки зрения механики, ничто не запрещает системе вернуться в исходное упорядоченное состояние. Если записать микрофильм о движении атомов при диффузии, то, прокручивая его в обратную сторону, не обнаружим никакого противоречия с законами механики. Движение и столкновение частиц — процессы симметричные во времени. Однако, в жизни нельзя увидеть, чтобы равномерно распределённая по жидкости окраска собралась снова в одном сосуде, и все атомы меди вернулись в правый сосуд. Связано это с тем, что необратимый рост энтропии имеет вероятностный характер: система переходит из менее вероятного в более вероятное состояние чаще, чем обратно. А вероятность того, что все молекулы купороса окажутся в правом сосуде, — много меньше вероятности их присутствия в обоих сосудах в почти равной пропорции. Потому-то мы и наблюдаем в жизни рост энтропии.

Но, именно в силу вероятностного характера закона роста энтропии, как впервые показал для данного примера Л. Больцман, теоретически вполне возможно, что однажды система вновь вернётся в исходное упорядоченное состояние. Конечно, на протяжении жизни человека это вряд ли произойдёт. Но, если располагаем неограниченным временем, то, всё же, рано или поздно, возможно, обнаружим систему в исходном состоянии. Как говорилось в эпиграфе, даже самое невероятное событие должно рано или поздно произойти. Такие отклонения, выбросы от состояния равновесия, от равномерного распределения, называются флуктуациями. Чем больше флуктуация, тем меньше вероятность её наблюдать. Но, как гласит флуктуационная теорема Больцмана, отменяющая тепловую смерть Вселенной, даже самая большая флуктуация рано или поздно наступит. И есть такая гипотеза, что наша Вселенная, или, по крайней мере, её ближайшая, видимая часть, — это именно гигантская флуктуация. Во Вселенной значительную часть занимают области, в которых господствует энтропия, но, в то же время, в силу бесконечности Вселенной в пространстве и во времени есть бесчисленное множество областей Вселенной, где материя структурирована, организована, где нет тепловой смерти, а есть жизнь, динамика. В одной из таких областей мы и живём. Постепенно эта область неравновесного состояния релаксирует, рассасывается, возвращаясь в неупорядоченное состояние с высокой энтропией. Но, параллельно в этой и других областях Вселенной идут процессы зарождения новых флуктуаций, зон упорядочения, структуризации материи. Именно в таких флуктуациях материя вновь организуется, мир возрождается из хаоса, словно легендарная птица Феникс — из пепла.

Возможно, как раз поэтому Вселенная, как выяснили астрономы, имеет ячеистую структуру, представляя собой некое подобие мыльной пены: гигантские области пустого пространства, где материя разупорядочена, диссоциирована, окружены "тонкими" плёнками, — стенками "мыльных пузырей", где материя организована в звёзды, галактики и их скопления за счёт флуктуаций. Вселенная постоянно меняется — в одних областях, где возникают флуктуации, жизнь, материя, порядок зарождаются, в других, пройдя долгий путь развития, старения и разрушения, они умирают. Имеется определённое динамическое равновесие, — баланс энтропии и свободной энергии. Энтропия — это, как бы, хищник, пожирающий свободную энергию и за счёт этого растущий. Но, если хищник съедает слишком много, его популяция сократится, поскольку станет нечего есть. Поэтому, между энтропией и свободной энергией поддерживается почти такой же баланс, как в системах типа "хищник-жертва" (скажем, баланс популяций волков и зайцев). Численности их популяций испытывают колебания, но в среднем не меняются. И, примерно так же, в целом не меняется энтропия Вселенной. Это как раз и есть нарушение второго закона термодинамики для открытых, вечных систем.

Есть своего рода баланс Порядка и Хаоса, сил Созидания и Разрушения, называемых иначе Добром и Злом. Ведь добро и зло — это не особые нравственные или абстрактно-философские, а — вполне физические категории. Наиболее простое их определение таково: Добро — созидательно, конструктивно, а Зло — разрушительно, деструктивно, энтропийно. Добро подразумевает увеличение свободной энергии, упорядочивание, структуризацию, созидание, и всегда связано с преодолением сопротивления, трудностей. Вот почему Добро у всех ассоциируется с устремлением вверх, к звёздам, к Солнцу, и даётся всегда тяжёлым трудом, скажем, — через преодоление силы тяжести, светового барьера. Зло же подразумевает разупорядочивание, уменьшение свободной энергии и рост энтропии. Поэтому зло творится в мире спонтанно, когда слабые люди поддаются давлению обстоятельств, "плывут по течению", продаются, предают идеалы и друг друга. Вот почему зло ассоциируется у всех с падением, ленью, стремлением в бездну, вниз под давлением внешних обстоятельств, тяготения и хтонических сил. Подобно тому, как предметы стремятся опуститься, занять энергетически более выгодное положение, так и люди, стремящиеся к выгоде, пренебрегая долгом, честью и высокими идеалами, опускаются, продаются и становятся злыми, разрушителями. Поэтому зло творится не волевым усилием, а, напротив, по слабости и лени, как говорится, "ломать — не строить". Все преступники, предатели, бандиты и грабители (за редким исключением, вроде Робин Гуда, но это, скорее, — партизанское, народное сопротивление) — это слабые, безвольные, ленивые люди, нищие духом, торгаши честью. В то же время добры обычно трудолюбивые люди с сильной волей, высокой целью, сопротивляющиеся внешним деструктивным факторам, и вопреки им созидающие, идущие вверх, против течения. Именно в слабости, лености Зла и состоит главная причина его неизбежного поражения силами Добра. Между тем, опровергнутая Больцманом [156] идеалистическая гипотеза тепловой смерти Вселенной (библейского "конца света") утверждала, по сути, неизбежную победу сил Зла (хаоса, энтропии) над Добром (порядком).

Часто для иллюстрации разницы между Добром и Злом приводят пример двух дорог: одна прямая, но тернистая, ведущая в гору (путь правды), а другая извилистая, но ровная, ведущая вниз (путь кривды). Сильные духом идут вверх, а нищие духом, подчиняясь давлению разрушительных сил, опускаются. Каждый из нас выбирает одну из трасс, не только в военное время, но и почти каждую минуту мирной жизни. Так, в науке одни отдаются общему потоку, продаются за степени и поддерживают ложные вздорные идеи, а другие находят в себе смелость бороться с ними, хоть это и чревато лишением должности, заработка, а, порой, и смертью. Человек, идущий против общего потока, возражающий хору подпевал неклассической догматичной науки, обычно теряет уважение окружающих, коллег. Но куда как страшнее потерять самоуважение, отказавшись от мечты, предав здравый смысл, идеалы, не выполнив своего долга, задания, предназначения судьбы. Ведь высшее счастье для Человека состоит в том, чтобы следовать своему призванию, мечте. В этом же и главный смысл его жизни. Такой физический подход к объяснению сил Добра и Зла, их вечной борьбы и баланса, был развит уже довольно давно и наиболее полно раскрыт в работах по космической философии Циолковского [159].

Не будь извечного баланса созидания и распада, Вселенная давно б умерла. Нам, правда, больше знакомы процессы распада, разрушения, уменьшения свободной энергии систем. Но не подлежит сомнению, что во Вселенной существуют и обратные процессы, — процессы созидания. Подобно энтропийным процессам, они имеют вероятностный характер, представляя собой флуктуации, выбросы, отклонения от среднего. Энтропия, хаос нарастают почти как беспорядок у ребёнка в комнате — неуклонно и постепенно. Однако, в итоге внезапно приходят более разумные взрослые. И наступает "конец света", перезагрузка, революция: прежнее положение вещей уходит в небытиё, отмирает, и открывается новая эра. Очень быстро наводится капитальный порядок — всё восстанавливается, после чего снова начинается неизменный процесс хаотизации, разрушения. Именно такую периодичную смену эпох рисует индийская мифология, где эра наибольшего упадка и хаоса называется Калиюгой, после которой наступает эра расцвета, обновления. Примерно так же внезапно и непонятно из хаоса, за счёт гигантской флуктуации, возникает порядок, будто в результате созидательных, а, на деле, случайных процессов. Не исключено, что эти созидательные процессы связаны и со случайным возникновением во Вселенной — Разума, — разумной жизни. Ведь нет ничего более организующего, чем Разум, который вкупе с Истиной, Информацией составляет группу сильнейших антиэнтропийных (уменьшающих энтропию и беспорядок) факторов. Возможно, появление развитого Разума и наводит порядок во Вселенной.

Примерно так же, вслед за резким расцветом следует постепенная деградация цивилизаций от случайных энтропийных факторов: войн, эпидемий, катаклизмов, а, более всего, — от привносимых с потоком эмигрантов и варваров чуждых, разрушительных процессов, ведущих к упадку культуры, традиций, нравов. Но, параллельно, идёт и созидательный процесс: изредка среди людей возникают гении, "аватары", которые несут новые знания, учат ремёслам, распространяют культуру, закладывая фундамент новых цивилизаций, способствуя их внезапному расцвету. Древние мифические предания содержат немало упоминаний о таких сеятелях культуры, например, сказание о Прометее. К подобной категории можно отнести и таких гигантов мысли, как Демокрит, Леонардо да Винчи, Коперник, Бруно, Галилей, Ньютон, Ломоносов, Менделеев, Ритц, Циолковский, Тесла, — тоже своего рода гигантских флуктуаций, выбросов, которые в противовес разрушению создавали новые знания, информацию, уменьшая энтропию и заметно продвигая Человечество вперёд.

Если б Разум действовал постоянно, то энтропия только бы уменьшалась. Поэтому есть процессы, препятствующие этому, механизмы давления, ограничивающие, как показывает история, жизнь или возможности таких людей. Кроме того, есть какой-то барьер, возможно, связанный с открытием ядерной или иной энергии, который ограничивает развитие Разума и приводит к гибели цивилизаций. Поэтому, накопленные знания периодически теряются, цивилизации рушатся и умирают. На смену им приходят новые цивилизации, а, потому, человечество не вырождается, а постоянно обновляется, оставаясь в среднем примерно на одном и том же уровне развития. В истории Человечества, как полагают, было очень много таких циклов, причём, — не только на Земле. Цивилизации, как открыл ещё в 1920 г. А.Д. Тойнби, подобно живым существам, постоянно рождаются и умирают, сменяя одну другую. Так что есть постоянный круговорот цивилизаций, проходящих аналогичные стадии развития, движущую силу которого по Тойнби составляет "творческая элита", увлекающая за собой "инертное большинство". Поэтому Тойнби считал, что прогресс человечества состоит, прежде всего, не в материально-техническом, а в духовном совершенствовании.

Впрочем, не исключено, что в плане снижения энтропии велика будет роль и техники, если однажды люди создадут машины, способные перерабатывать тепло обратно в свободную энергию (§ 5.8). Это будет так называемый "вечный двигатель второго рода", работающий вопреки второму началу термодинамики, которое как раз и говорит о постоянном росте энтропии. Ведь второе начало термодинамики, как теперь всё больше осознают, не выполняется, возможно, не только для открытых, но и для микросистем: чем меньше частиц включает в себя система, тем выше относительный уровень флуктуаций. В самом деле, если рассмотрим снова сообщающиеся сосуды и станем уменьшать их размеры, то обнаружим, что при числе N молекул медного купороса порядка десяти, вероятность того, что все молекулы (точнее ионы меди) вновь сами соберутся в правом сосуде, не так уж мала и составит (1/2)N=0,001=0,1 %. Помножив эту вероятность на характерное время изменения состояния системы за счёт случайного блуждания молекул (диффузии), получим, что система довольно часто находится в таком упорядоченном состоянии с повышенной энергией. Если наблюдать систему в течение часа, то в сумме около 4 секунд она будет находиться в таком упорядоченном состоянии. Но, самое интересное, что ещё на 4 секунды в час система сама создаёт новое спонтанно возникшее упорядоченное состояние, при котором все молекулы собраны в левом сосуде.

Таким образом, убеждаемся в правоте Циолковского: Вселенная постоянно живёт и обновляется. Это подтверждают и продолжающиеся до сих пор процессы звездообразования, тогда как, по теории Большого Взрыва все звёзды должны были возникнуть примерно в одно и то же время, давно миновавшее, а сейчас должны только умирать. На деле мы видим, что звёзды, галактики не только умирают, но и до сих пор рождаются. В этом смысле, Константин Эдуардович и говорил о вечной жизни и молодости Вселенной. Ведь и клетки нашего тела отмирают, портятся в ходе энтропийных процессов, но на смену им рождаются новые, ткани регенерируют, и потому мы живём много дольше, длительно не старея. Примерно так же можно говорить о жизни какого-то вида живых организмов. Отдельные особи вида умирают, но на смену им приходят другие, родившиеся им взамен, поэтому в целом вид процветает, не умирает и остаётся молод. Если взять более крупные масштабы времени и пространства, то увидим, что виды, всё-таки, вырождаются, стареют и умирают, но взамен им появляются новые виды. Поэтому в целом биосфера остаётся неизменной, молодой. Взяв ещё большие масштабы времени и расстояний, увидим, что однажды и земная жизнь погибнет, однако, параллельно будет происходить рождение и развитие жизни на других планетах в системах галактики. Так что, в целом, жизнь в галактике — стабильна. И так далее до бесконечности.

То же самое и в физическом мире: физические тела, системы, атомы подобны живым — они рождаются, живут и умирают, обеспечивая постоянное обновление, динамическое равновесие процессов. Отличаются лишь масштабы времени и пространства. Вспомним постоянный распад и восстановление, обновление электрона (§ 1.5). Так же можно наблюдать, как распадаются и создаются другие элементарные частицы, атомы, молекулы, вещества, геологические образования, планеты, планетные системы, звёзды, галактики, скопления галактик и т. д. до бесконечности во все стороны. Наш мир, говоря условно, бесконечен не только вширь (в пространстве) и вдаль (во времени), но и вглубь (в микромир) и ввысь (в мегамир, космос). Если учесть бесконечность пространства, можно говорить о сопоставимости галактики, атома и электрона. Как отмечал ещё В.И. Ленин, все они имеют сложную структуру, простирающуюся бесконечно глубоко. Именно такую космическую философию и развивал К.Э. Циолковский [159]. И, хотя сейчас об этой, самой научной и глобальной из философских идей, мало кто знает, посмотрим, что потомки Циолковского оценят выше — его космические идеи или разработку ракет.

Стоит отметить, что в древних, добиблейских верованиях не было речи о рождении мира в акте творения, называемого ныне "Большим взрывом", и о конце света от тепловой смерти Вселенной. Так, согласно древнеиндийской ведической философии, ничто не рождается из ничего, Вселенная существует вечно и постоянно обновляется, периодически проходя стадии упадка и возрождения (§ 5.3). Такое естественное, самопроизвольное, не требующее вмешательства внешних сил, рождение и умирание миров: планет, звёзд, галактик и их скоплений, — не противоречит бесконечности Вселенной во времени, а, как раз, и обеспечивает. Не случайно, "Космогонический гимн" Ригведы одновременно утверждает вечность, несотворимость Вселенной и самопроизвольное развитие видимого нами локального мира из "золотого космического яйца" (о чём говорит и русская сказка про курочку-Рябу), под которым можно понимать либо сферическое протопланетное облако, образовавшее солнечную систему с Землёй и желтком-Солнцем в центре. Не исключено, что имеется в виду более крупная формация-флуктуация, типа галактики, — в форме яичницы (разбитого яйца с центральным желтком-ядром), или типа пузырей, ячеек, круговорот и бурление которых, как говорилось, образует Вселенную. Наконец, под этим золотым яйцом, называемым у древних индийцев "яйцом Брахмы", а у древних славян "яйцом Даждьбога" ("Велесова книга"), можно понимать и видимую часть Вселенной, заключённую в пределах сферы радиуса R, заданного красным смещением, либо сферой экранирования электрона (§ 1.5, § 2.5). Возможно, эту зеркальную сферу электрона или сам электрон, моделью которого в древности служил янтарь, и обозначали термином "золотое яйцо", из которого формируется Вселенная, реально составленная из электронов и источаемых ими реонных потоков (§ 3.21).

Как видим, здесь нет ничего общего с Большим взрывом и библейским творением целой Вселенной. Ведь, согласно "Ведам", материя не возникает и не уничтожается, а лишь переходит из одного состояния в другое: происходит постоянный круговорот материи, цикличное обновление объектов и миров, о чём, в частности, говорил древнеиндийский учёный-атомист К?нада. Этих взглядов индийцев придерживался и такой учёный, как Тесла [110]. Многое заимствовали из Индии и китайские мудрецы. Поэтому в китайской философском учении даосизме говорится о постоянном возрождении, самообновлении Вселенной, об извечной борьбе и равновесии сил добра и зла, созидания и разрушения. В отличие от абстрактных библейских догм и мифов, эти древние философские учения носили характер не религиозных баек и притч, а конкретных научных знаний. Эти знания не навязывались огнём и мечом, как, скажем, христианство на Руси, или как неклассическая физика в современном мире, а по доброй воле принимались людьми, видевшими в этих учениях рациональные зёрна. Именно так и в настоящее время всё больше учёных убеждается в правоте Циолковского, выступая в защиту теории стационарной Вселенной и против навязываемой теории Большого взрыва [1], говорящей о рождении и неизбежной смерти Вселенной. Ибо не бывает начала без конца.

§ 2.8 Космическая дисперсия

Предположим, что в данном случае всё же имел место взрыв, то есть кратковременное событие, отображение которого для удалённого наблюдателя по разным диапазонам электромагнитного спектра растянулось во времени в результате независимой от оптической плотности среды дисперсии скоростей. Рентгеновское излучение всегда будет опережать более низкочастотное оптическое и радиоизлучение… Из всего вышеизложенного становится ясным, что радиодиапазон отнюдь не самый быстрый канал связи (вспомним программу SETI по поиску сигналов внеземных цивилизаций)…

С.П. Масликов, [81]

Теперь, когда структура Вселенной более-менее прояснена, перейдём к рассмотрению основных эффектов Космоса, которые следует учитывать при наблюдении населяющих его объектов. Поскольку все данные о них мы получаем через посредство испущенного ими света, то ключевым для понимания космоса должен стать баллистический принцип сложения скорости света со скоростью источника. Одно из следствий этого принципа, — эффект Ритца, как увидим, действительно имеет огромное значение. Но есть и другой, менее выраженный, но вполне заметный эффект, называемый "космической дисперсией".

Дело в том, что свет и реоны имеют постоянную скорость лишь относительно испустивших их источников, — электронов. Но электроны в источниках излучения (в антеннах или в атомах) сами движутся, колеблются, и, по баллистическому принципу, скорость их добавляется к световой скорости выстреливания реонов. Рассмотрим реоны, испущенные в направлении, перпендикулярном плоскости электронной орбиты атома (Рис. 62). Так они полетят, если электрон, движущийся по орбите со скоростью v, будет выстреливать реоны не точно в заданном направлении OA, а под небольшим аберрационным углом в сторону против своего движения, чтобы скомпенсировать его скорость (как в случае с аберрацией звёздного света, § 1.9). Результирующая скорость реонов (и света) c'=(c²-v²)^1/2 всегда чуть меньше скорости их выстреливания c.

Рис. 62. Орбитальная скорость v электрона, складываясь со скоростью c выстреливаемых им реонов, даёт скорость c', направленную вдоль OA.

Это приведёт к следующему любопытному эффекту: поскольку, как показывает хотя бы фотоэффект (§ 4.3), скорость v электрона в атоме тем больше, чем выше частота его колебаний (равная частоте испускаемого атомом света § 3.1), то с ростом частоты света уменьшается скорость его распространения c'=(c²-v²)^1/2. Считается, что такого рода явление зависимости скорости света от его частоты, называемое "дисперсией" (именно она ответственна за разложение призмой света в цветную полоску спектра), возможно только в среде. Но, если верно сказанное, то дисперсия присуща свету изначально и должна наблюдаться даже в вакууме.

Именно такое явление, основываясь на баллистической теории, но из других соображений, предсказал С.П. Масликов (см. журнал «Физическая мысль России», 1998 г., № 1 и [81]). Правда, скорость v электронов обычно много меньше скорости света c, и у разных лучей скорости c? будут очень мало отличаться и от c и друг от друга. То есть дисперсия в вакууме будет ничтожна. Но, как верно заметил Масликов, эффект должен отчётливо проявиться на огромных космических расстояниях, где даже ничтожная разница в скорости красных и синих лучей приведёт к заметному запаздыванию во времени последних. Этим Масликов объясняет некоторые космические загадки, например несовпадение моментов оптических, рентгеновских и радио-вспышек одних и тех же космических объектов. Явление космической дисперсии (опережения в космосе красными лучами синих), как следует из биографии П.Н. Лебедева [133, с. 157], известно уже более века. Это явление исследовал так же уже упоминавшийся А.А. Белопольский [17]: космическую дисперсию открыл один из его учеников, склонявшийся к мысли, что эффект вызван всё же различием скоростей. Однако, учёные отказались признать этот эффект и либо старательно о нём умалчивают, поскольку объяснить его не могут, либо находят весьма сомнительные объяснения. А с позиций БТР легко объяснить и эффект космической дисперсии и более того применить этот эффект, по предложению С.П. Масликова, — для определения расстояний в Космосе (§ 2.13).

В самом деле, согласно С. Масликову, измерив задержку между приходом синих и красных лучей от вспыхнувшего объекта и зная разницу скоростей этих лучей в космосе, можно легко определить, на каком расстоянии эта разность хода набралась, то есть, — определить расстояние до объекта. Впрочем, при рассеянии света газовыми средами, если таковые встретятся на пути, информация о скорости источника должна теряться, как показал Дж. Фокс (§ 1.13). А, потому, скорости синих и красных лучей будут постепенно выравниваться. Таким образом, космическая дисперсия либо исчезла бы вовсе, либо заметно ослабилась. Но, не исключено, что рассеяние вообще не повлияет на величину эффекта, поскольку рассеивающие атомы так же испускают свет разных частот с разными скоростями. Если не считать этого возможного недочёта, такой метод определения расстояний был бы намного проще и точней всех известных на сегодняшний момент. Как видим, баллистическая теория не только легко и красиво объясняет многие явления космоса, но и даёт в руки астрономам много новых орудий его познания и измерения.

Впрочем, надо отметить, что эффект космической дисперсии изучен ещё слишком слабо, чтобы была возможность использовать его для определения расстояний. Так, известны многочисленные случаи, когда низкочастотное радиоизлучение отстаёт от высокочастотного и оптического. Это наблюдается, скажем, у сверхновых. Судя по всему, у них природа эффекта совсем иная, поскольку у этих вспышечных объектов, как увидим (§ 2.18), переменность блеска связана не с физической вспышкой или взрывом звезды, а с эффектом Ритца. Эффект переводит оптическое тепловое излучение, по мере движения звезды по орбите, — в иные электромагнитные диапазоны — в рентгеновское, радио- и гамма-излучение, придавая их лучам разную скорость. Поэтому, запаздывание одних лучей по отношению к другим может вызываться как последовательным переходом спектрального максимума по мере движения звезды в разные диапазоны, так и тем, что звезда, в ходе такого последовательного преобразования, сообщает излучениям разных диапазонов разные скорости и, потому, они приходят с различным запаздыванием. Этим можно объяснить и то, почему у таких вспыхивающих объектов (скажем, у барстеров) вспышки нейтринного, гаммма- и рентгеновского излучения опережают оптические, а самым последним приходит радиоизлучение [81]. Это подтверждается и тем, что радиоизображения рукавов спиральных галактик отстают от их оптических изображений, будучи повёрнуты на некоторый угол. Так что в проблеме космической дисперсии предстоит ещё основательно разобраться.

§ 2.9 Проверка баллистического принципа в космосе

— О, баллистика, баллистика!

Жюль Верн "Из пушки на Луну"

Выше было показано (§ 2.1), что радиолокационные измерения в Космосе противоречат второму постулату теории относительности и подтверждают баллистический принцип. Однако, эти подтверждения носили случайный, неожиданный для учёных характер. Возможно, лишь поэтому результаты подобных измерений и стали известны. Их просто не успели сразу осознать и скрыть. В то же время, было выполнено множество целенаправленных измерений скорости света от космических источников. И вот такие опыты, уже изначально имевшие целью опровергнуть баллистическую теорию, в полном соответствии с задумкой экспериментаторов, отвергали БТР и доказывали СТО.

Известен, к примеру, опыт, поставленный в 1956 г. А.М. Бонч-Бруевичем. Он сравнивал скорости света, испущенного левым A и правым B краями Солнца (Рис. 63). Поскольку Солнце вращается, то один его край приближается к Земле, а другой отдаляется со скоростью v=2,3 км/с, и скорости испущенных ими лучей должны отличаться по БТР на 4,6 км/с. Найденные же значения скорости почти не различались, что, будто бы, говорило против БТР. В опыте скорость света измерялась по времени, затраченному светом на прохождение туда-обратно базовой длины L (Рис. 63.б). Считалось, что первый луч, идущий со скоростью (c+v), пролетев базу, отражается зеркалом назад с той же самой скоростью, проходя весь путь за время t₁= 2L/(c+v), а второй луч, имеющий скорость (c-v), — соответственно за время t₂=2L/(c — v). По разнице времён t₂—t₁, создающей сдвиг фаз (оказавшийся в опыте нулевым), и искали разницу скоростей [74]. Причём различие должно было возникать уже в первом порядке малости v/c и потому легко регистрироваться.

Рис. 63. а) по БТР скорость света c, испущенного двойными звёздами или краями Солнца, складывается с их лучевой скоростью ±v; б) установка Бонч-Бруевича для сравнения скорости двух лучей.

При этом молчаливо полагали, что после отражения скорость света не меняется, — как у мячика, имеющего после отскока от неподвижной стены ту же скорость, что и до удара. Но если при отражении, как это утверждает БТР (§ 1.13), свет меняет значение фазовой скорости (c+v) на (c — v) и наоборот, то полное время его движения найдётся уже как t₁=L/(c+v)+L/(c — v), а у света, испущенного другим краем t₂=L/(c — v)+L/(c+v). Другими словами, за счёт того, что фазовая скорость света при отражении не меняется относительно источника, по БТР время движения лучей в такой системе одинаково, и опыт ни в коей мере не вредит баллистическому принципу. Кроме того, даже сам Бонч-Бруевич указывает в своей статье [93], что его опыт не противоречит теории Ритца, хотя во всех учебниках почему-то сказано, что он опровергает БТР [74, 136]. Также и большинство других (в т. ч. предлагаемых) экспериментов с использованием зеркал и замкнутым путём луча по той же причине не могут ни доказать, ни опровергнуть БТР (вспомним опыт Саньяка, § 1.13).

Впрочем, в опыте, похоже, измерялась всё же не фазовая, а групповая скорость света, с которой движется не фаза волны, а несущий свет реонный поток. Ведь опыт основан на модулировании луча света по интенсивности и сравнении фазы модуляции луча, прошедшего базу, и исходного. А скорость переноса колебаний яркости и энергии света, — это групповая скорость, которая, как видели, после прохождения светом линз и зеркал, становится равна c относительно них, поскольку они выступают как новые источники света (§ 1.13). Поэтому, свет в установке Бонч-Бруевича, ещё до того как он успевал хотя бы раз пройти базу, утрачивал всякую информацию о скорости источника во время прохождения линз и при отражении зеркалом целостата. Таким образом, опыт теряет всякий смысл, ничего не говоря о влиянии скорости источника на скорость света.

Кроме роли переизлучающих свет зеркал, следует учесть, что свет, входящий в атмосферу Земли, теряет избыточную скорость, приданную ему источником, ввиду переизлучения атомами атмосферы (§ 1.13). Таким образом, с какой бы скоростью свет ни двигался в космосе, в атмосфере он приобретёт скорость с. Поэтому обнаружить разницу скоростей от правого и левого краёв Солнца принципиально невозможно в атмосфере Земли. Чтобы обнаружить разницу, необходимо помещать измерительную установку в вакуум, в космос, причём так, чтобы между источником и приёмником не было никаких линз, зеркал и других переизлучающих сред, иначе вся информация о скорости источника, заложенная в скорости света, будет потеряна. А в опыте Бонч-Бруевича была и атмосфера, и зеркала, и линзы телескопов, через которые проходил свет от Солнца, прежде чем попасть в установку. Поэтому неудивительно, что опыт не смог подтвердить БТР, как, впрочем, не смог и опровергнуть эту теорию.

Интересно, что идея опыта была предложена ещё в 1950 г. С.И. Вавиловым, который живо интересовался историей науки и, особенно, корпускулярной теорией истечения света Ньютона, Демокрита. Был он знаком и с баллистической теорией, которую стремился проверить, так же, как и второй постулат СТО. И предлагал Вавилов схему опыта совсем иную: он собирался измерять скорость света, испускаемого каналовыми лучами — быстро движущимися атомами водорода в трубке с высокой степенью разрежения. Такой опыт, действительно, позволил бы проверить и подтвердить БТР, поскольку атомы водорода в каналовых лучах летят со скоростями порядка v=10⁶ м/с, причём свет от них шёл бы в крайне разреженном газе, который не успел бы отнять у света скорость источника. Однако Вавилов, вскоре после того, как он заинтересовался этой проблемой и предложил данную схему опыта, умер в 1951 г., не дожив до своего 60-летия. В итоге предложенная им схема опыта была видоизменена с подачи Г.C. Ландсберга таким образом, что опыт не позволял проверить БТР и даже трактовался тем же Ландсбергом как противоречащий баллистической теории [74], хотя сам Бонч-Бруевич ни о чём таком не говорил [24, 111]. Напротив, он с горечью и стыдом признавался позднее, что, изменив схему установки, не оправдал доверия и надежд С.И. Вавилова, поскольку понимал, что измерения по новой схеме ничего не дадут (УФН, Т. 171, № 10, 2001 г.). Каналовые лучи, как ключ к спору БТР и СТО, интересны ещё и тем, что своим открытием и изучением они обязаны Дж. Томсону и И. Штарку, — противникам теории относительности и сторонникам баллистического подхода.

А самое интересное, что эксперимент по схеме Вавилова, похоже, однажды всё же был осуществлён в лаборатории ВМФ США (вспомним, что оттуда же пришёл со своим ключевым для БТР опытом и А. Майкельсон, § 1.9, и У. Кантор, § 1.13, [4]). Результаты его были опубликованы, так что о них узнал и Эйнштейн [58, с. 213]. Оказалось, что в катодной трубке, служащей для получения каналовых лучей, были зафиксированы скорости световых лучей до 322000 км/с, что на 22000 км/с выше скорости света c от покоящегося источника и сопоставимо со скоростью света (c+v) от каналовых частиц, если следовать БТР (Рис. 20). Однако, научным сообществом и Эйнштейном эти результаты были проигнорированы или же намеренно замяты военным ведомством США, как это полагает Б. Уоллес (§ 2.1). Вот почему проверка баллистического принципа с помощью каналовых лучей остаётся наиболее простым и перспективным экспериментом для подтверждения БТР. Надо лишь устранить влияние промежуточных отражающих и переизлучающих сред (§ 1.13).

По той же причине не могут ни подтвердить, ни опровергнуть баллистической теории другие опыты по измерению скорости света от движущихся космических источников, выполненные в земной атмосфере. Так, по предложению Ла Розы [93] пробовали использовать для проверки БТР схему опыта Майкельсона, применив в качестве источников света движущиеся или вращающиеся с большой скоростью Солнце (опыт Д. Миля), планеты, звёзды (опыт Р. Томашека) [6, 152]. Поскольку в опыте мерялись величины второго порядка малости по v/c, то даже учёт изменения скорости света, при отражении от зеркала, не помешал бы обнаружить различие в скорости лучей. Тогда опыт действительно получался бы в точности аналогичен опыту Майкельсона, только роль неподвижной среды, относительно которой свет имел бы постоянную скорость, играл бы не эфир, а система отсчёта, связанная с источником. Однако, все эти опыты тоже не выявили какой-либо зависимости интерференционной картины от скорости источника света и положения установки. Впрочем, причина этого, опять же, состояла не в утверждавшейся авторами опытов ошибочности БТР, а в том, что свет, изучаемый в опыте, испускался уже не движущимися источниками, а покоящимися переизлучающими атомами атмосферы, зеркалами оптической системы и линзами телескопов. Прежде, чем скорость света была измерена, он успевал сотни раз переизлучиться и преобразоваться на пути следования луча. Исследовался не свет космических источников, а свет неподвижных земных. Уже одна атмосферная рефракция (искривление атмосферой звёздных световых лучей) говорит о том, что мы наблюдаем не исходный свет космического источника, а вторичное излучение атмосферы, идущее в совсем ином направлении.

Впрочем, не всегда для проверки БТР применялись измерения света в земной атмосфере. Порой, путь, на котором у лучей, испущенных разными космическими источниками, набиралась разность хода, пролегал и в космосе. Так, для проверки баллистического принципа Е.Б. Александров предлагал использовать цефеиды [14]. Если эти звёзды пульсируют (периодически раздуваются и сжимаются), то от разницы лучевых скоростей в разных участках поверхности неравные скорости обретут и световые лучи, которые будут от этого восприниматься не одновременно. Это привело бы к "размыву" вспышек цефеид, сделав их незаметными для нас. Но, согласно БТР, колебания блеска цефеид вызваны не пульсацией, а эффектом Ритца от обращения звёзд в двойных системах (§ 2.12), потому и нет разброса скоростей от их пульсации. По иронии судьбы, сразу вслед за статьёй Е. Александрова, критикующего БТР, в "Астрономическом журнале" стоит статья Э.Ф. Бражниковой и С.В. Бабинчука, где описан, по сути, эффект Барра (§ 2.10), как раз подтверждающий справедливость БТР в космосе для двойных звёзд.

Согласно Е.Б. Александрову, колебания блеска цефеид могли бы размываться и за счёт теплового разброса скоростей элементарных атомных излучателей, придающих разные скорости испущенному ими свету [14]. На деле же, рассеивающая свет среда должна излучать как одно целое. Важна скорость всей среды, а не отдельных её излучателей. Рассеяние атомами, переизлучающими свет по принципу Фокса, сглаживает начальный разброс скоростей света, на что обратил внимание и сам Фокс, отвечая на аргументы Александрова [2]. Так, если излучение одного атома рассеивается на двух других, то свет, переизлучённый приближающимся атомом, увеличит скорость на V, а удаляющимся — уменьшит.

От разной скорости волны приходят к новым атомам уже в противофазе и гасят друг друга (Рис. 64). Это произойдёт на таком расстоянии S, на котором разность хода S(c+V)/c — S(c — V)/c достигнет половины длины волны ?. То есть 2SV/c= ?/2, откуда S= ?c/4V. При средней скорости атомов в звёздных атмосферах V~1000 м/с и длине волны ?~1 мкм это даст S=75 см. Значит, уже объёмы газа с размерами более 1 м должны излучать как одно целое. Волны, излучённые с разной скоростью, будут постепенно гаситься интерференцией, зато волны, излучаемые сходно движущимися атомами, — будут взаимно усиливаться. В итоге, свету передаётся только та скорость атомов, с которой они движутся вместе со средой, и тепловой разброс скорости света отсутствует. Он возможен лишь у разреженных сред и малых объёмов газа.

Рис. 64. В участке среды усиливается излучение атомов, для которых V=0.

Некоторые астрономы, скажем О. Хэкман, Р. Диккенс и С. Малин, пытались опровергнуть БТР, используя звёздную аберрацию (§ 1.9). Известно, что орбитальное движение Земли с V=30 км/с меняет направление прихода звёздного света на угол ?=V/c. Это — прямое следствие классического закона сложения векторов скорости света и источника. Но, если бы скорость света зависела от лучевой скорости v источника, то у разных объектов отклонение ? было бы разным: вместо ?=V/c нашли бы ?=V/(c — v). Интересно, что такое неравенство аберрационных углов предсказывали и тщетно искали ещё Лаплас и Араго, которые поддерживали корпускулярную теорию света и применяли к нему баллистический принцип (см. "Эйнштейновский сборник-1977"). Впрочем, при имеющихся скоростях звёзд, различие углов ? вышло бы столь малым, что его и не смогли бы заметить. Ведь даже для быстрейших звёзд, летящих со скоростью v~300 км/с, то есть 0,001c, изменение ? составило бы одну тысячную. А поскольку угол аберрации ? и сам крайне мал — всего 20 угловых секунд, — то его изменение на 0,02'' будет и вовсе незаметно, даже при наблюдении через лучшие телескопы с разрешением в 1''–0,1''.

Впрочем, полагали, что изменение ? можно выявить у далёких галактик, которые, как судят по эффекту Доплера, удаляются с огромными скоростями v, сопоставимыми со скоростью света c. И, всё же, для них угол ?=V/(c — v) оказался тем же, что и для звёзд, словно скорость v не меняла скорости света, тем самым говоря будто бы против БТР [153]. Здесь нестыковка возникала опять же от неверных представлений о космосе. Ведь, согласно БТР, галактики не разбегаются, а имеют сравнительно небольшие случайные скорости, такие, что v/c<<1, тогда как красное смещение вызвано не эффектом Доплера от удаления галактик, а эффектом Ритца от их вращения (§ 2.4). Поэтому реальная скорость v галактик ничтожна в сравнении со световой и очень слабо влияет на скорость идущего от галактик света. Именно поэтому, аберрационный угол мало отличается от стандартного ?=V/c. Кстати, это отмечал и сам автор "опровержения", Диккенс, понимавший, что оно теряет смысл (аберрация света галактик не противоречит БТР), если красное смещение галактик имеет недоплеровскую природу, согласно Белопольскому и другим астрономам [87].

Итак, явления космоса не противоречат, а скорее подтверждают теорию Ритца. В большинстве же своём постановка и трактовка таких опытов попросту не корректна и не позволяет установить ни справедливость, ни ошибочность БТР. Так что нужны новые наблюдения и эксперименты, скажем, сравнение аберрационных углов звёзд интерферометрическими методами с их разрешением в 0,001''-0,0001'', которые докажут БТР окончательно. И тогда уже, совсем как в романе Жюля Верна, отпадут всякие сомнения в могуществе баллистики.

§ 2.10 Баллистический принцип, двойные звёзды и эффект Барра

Принцип этот долго не мог укорениться в науке и подвергался жёсткой критике со стороны чистых математиков и физиков. Однако какая-то сила заставляла другую часть учёных продолжать изыскания в этом направлении эмпирическим путём, и через полстолетия после Доплера принцип, наконец, установился как прочный метод.

А.А. Белопольский, "Расстояния и движения звёзд" [153]

Как видим, приведённые выше попытки опровергнуть баллистический принцип не имеют доказательной силы, — все они некорректны. Впрочем, не они привели к отказу от баллистической теории Ритца, а совсем иные наблюдения, а, конкретней, выполненный Де Ситтером анализ движения двойных звёзд. Собственно говоря, это и был первый весомый аргумент против баллистической теории, который остановил её развитие и привёл к забвению идей Ритца. Напомним, что "двойной звездой" называют пару звёзд M и N, обращающихся вокруг общего центра O по круговым или эллиптическим орбитам (Рис. 65). Если скорость испускаемого звёздами света c складывается с их орбитальной скоростью v, то луч от приближающейся к нам звезды A должен иметь б?льшую скорость и проходить расстояние L до земного наблюдателя быстрее, чем луч от удаляющейся B (Рис. 63.а). Поэтому, согласно БТР, свет приближающейся звезды M мы видели бы на время ?t= L/(c-v)—L/(c+v) раньше, чем свет удаляющейся N. То есть, в одних точках орбиты мы будем наблюдать звезды чуть раньше, а, в других, — чуть позже, чем следовало бы.

Рис. 65. Двойные звёзды с круговыми (а) и эллиптическими (б) орбитами.

В результате видимое движение звёзд исказится, получив отклонения от законов Кеплера, чего реально никто не наблюдал [26, 152]. Именно это было основным аргументом, по которому в своё время отвергли теорию Ритца. Но, поздней, было показано, что у двойных звёзд, различимых через телескоп, подобные отклонения и нельзя бы было обнаружить при существующих параметрах двойных звёздных систем и разрешающей способности астрономических приборов [111]. Из-за сравнительно малой их удалённости, малыми (меньше разрешающей силы телескопов) получаются и пропорциональные L искажения.

Поэтому, против теории Ритца могут свидетельствовать лишь наблюдения спектрально-двойных звёзд, удалённых от нас на много большие расстояния, чем визуально-двойные, и имеющих пропорционально большие искажения. Однако, такие звёзды уже неразличимы по отдельности, и, даже при наблюдении через сильнейшие телескопы, сливаются в одну светящуюся точку. Поэтому, об их движении судят лишь на основании наблюдений спектра звёзд: смещение спектральных линий даёт по формуле эффекта Доплера лучевую скорость звёзд в каждый момент времени. А по кривой лучевых скоростей легко найти основные параметры звёздных орбит, в том числе их эксцентриситет, — степень вытянутости орбиты. Так, если для круговой орбиты кривая лучевых скоростей имеет форму синусоиды (Рис. 66.а), то для эллиптической орбиты она уже менее симметрична (Рис. 66.б, в).

Рис. 66. Орбитальные v и лучевые vr скорости звёзд в зависимости от вида их орбиты и положения на ней.

Рассмотрим случай круговой орбиты. Если движение звезды влияет на скорость света, то её кривая скоростей должна перекоситься (Рис. 67): точки, где лучевые скорости v_r положительны (направлены от нас, снижая скорость света до c-v_r) сместятся вперёд по оси времени (их свет запоздает), а где отрицательны — назад (их свет прибудет раньше за счёт выросшей скорости света). И форма кривой скоростей (Рис. 67.а) стала бы напоминать таковую для эллиптической орбиты Рис. 66.в). Кроме того, нарушался бы (Рис. 67.б) зеркальный ход кривых скоростей двух звёзд M и N (Рис. 65.а). Зная удалённость и скорость звёзд, легко вычислить значения этих предполагаемых отклонений. Но, как показали наблюдения, такие отклонения отсутствуют или имеют величину заметно меньшую расчётной. Так, известно множество спектрально-двойных с почти круговыми орбитами, которые по БТР казались бы сильно вытянутыми. Выяснилось, что, если скорость света и складывается со скоростью источника по закону c?=c+kv, то k<0,002 [93]. То есть выходило, что теория Ритца (где k=1) полностью противоречит наблюдениям.

Рис. 67. Искажения (сплошные линии) кривых скоростей, вносимые движением звёзд.

Но всё не столь однозначно. Ведь о движении спектрально-двойных судят лишь по смещению спектральных линий, а в БТР оно создаётся уже не только доплер-, но и ритц-эффектом (§ 1.10). Причём, в космосе, в мире гигантских масштабов L, ритцевы смещения, пропорциональные La/c², могут заметно превосходить доплеровские, пропорциональные ?/c. Для звезды, движущейся по круговой орбите радиуса r, центростремительное ускорение a=v²/r, откуда La/c²=Lv²/rc². И спектральный сдвиг от эффекта Ритца превосходит таковой от эффекта Доплера в Lv/rc, или порядка L/cP раз, то есть, — во столько же раз, во сколько расстояние до звезды в световых годах L/c превышает период P=2?r/v её обращения. А, поскольку, для большинства спектрально-двойных звёзд, исследованных Де Ситтером, орбитальный период P составлял несколько суток, а удалённость L/c — многие световые годы, то смещение для них создавалось в основном эффектом Ритца.

Следовательно, в спектрах тесных двойных звёздных систем периодическое смещение линий вызвано, по большей части, не скоростями, а ускорениями звёзд. Найденные же по формуле Доплера параметры движения — ошибочны: истинные скорости звёзд будут меньше найденных — как раз в L/cP раз, то есть, как минимум, в тысячи раз. А, потому, ожидаемые отклонения, пропорциональные kv, не могли бы возникнуть даже при k=1: наблюдения не противоречат теории Ритца! Напротив, раз реальные отклонения, согласно теории Ритца, в тысячи раз меньше ожидаемых Де Ситтером, то обнаруженные искажения (соответствующие k<0,002) могут служить подтверждением БТР. Если б астрономы смогли наблюдать движение спектрально-двойных звёзд непосредственно, они бы заметили несоответствия, но в том-то и проблема, что о движении их судят лишь по спектрам, а переменное лучевое ускорение звёзд создаёт кривые спектрального смещения, схожие с кривыми лучевых скоростей (сравните Рис. 66 и Рис. 68).

Рис. 68. Центростремительные a и лучевые ar ускорения звёзд в зависимости от их орбиты и положения на ней.

Лишь привлекая другие методы измерений, можно понять, чем вызван сдвиг линий в спектрах далёких звёзд: их скоростью или ускорением. Так, известны звёздные пары, в которых одна звезда периодически закрывает собой другую. По периодам между затмениями определяют форму и положение их орбиты: у некоторых звёзд она оказалась вытянутой точно вдоль луча зрения r, как на Рис. 66.в. Но спектральные измерения дали для этих звёзд отнюдь не кривую с Рис. 66.в, а кривую Рис. 66.б [27, с. 200–203]. С точки зрения астрофизики, это совершенно невозможно. Эффект же Ритца всё легко объясняет: если спектральное смещение в этих случаях вызвано ускорением, то для орбиты, вытянутой вдоль r (Рис. 68.в), получим как раз кривую с Рис. 66.б. БТР объясняет и другие странности двойных звёзд, описанные в книге Алана Бэттена [27] и объединённые общим названием "эффект Барра". Так, у некоторых двойных систем кривые скоростей звёзд M и N не соответствуют друг другу [27, с. 207], совсем как на Рис. 67.б. Понятно, что наблюдение таких аномалий не может отражать реального движения двойных звёзд: как отмечает сам Барр, движение видится искажённым от какого-то оптического эффекта, как легко догадаться, — от эффекта Ритца. Интересно, что глава из книги Бэттена так и называется: "Деформация кривых лучевых скоростей", а ведь именно такое искажение видимых звёздных движений давно предрекали как одно из следствий БТР. Причём, статья Барра "Орбиты и кривые скоростей спектрально-двойных звёзд" вышла в том же судьбоносном 1908 г., когда Ритц опубликовал свою баллистическую теорию. То есть, уже тогда были все предпосылки для признания БТР, и лишь воинствующее невежество таких учёных, как Де Ситтер, помешало торжеству истины.

Так же, и нынешние учёные почему-то никак не связывают искажения расчётных орбит с предсказанными БТР, хотя ещё век назад Комсток и Де Ситтер отмечали, что обнаружение таких деформаций орбит подтвердило бы теорию Ритца. Итак, в космосе открыт эффект Барра, — несоответствие спектральных кривых лучевых скоростей реальному движению двойных звёзд. Астрофизика с теорией относительности объяснить этого не могут, тогда как теория Ритца — легко и естественно объясняет. Ещё в 1913 г. в печатной дискуссии с Де Ситтером астроном Э. Фрейндлих обратил внимание учёных на эффект Барра: преимущественную вытянутость эллипсов звёздных орбит в направлении к Земле [3, 107]. Фрейндлих, следуя Барру, отметил, что реально орбиты должны располагаться случайным образом (иначе вернёмся к геоцентризму Аристотеля), а, значит, эта асимметрия говорит об искажении видимых звёздных движений — от влияния скорости звёзд на скорость света, по БТР. Пауль Гутник и Фрейндлих привели ряд аргументов в пользу реальности такого влияния, предсказанного теорией Ритца и противоречащего СТО. При этом, они отмечали, что, хотя говорить о подтверждении баллистического принципа c?=c+v ещё рано, всё же двойные звёзды отчётливо показывают, что скорость v звёзды влияет на скорость приходящего от неё света по закону c?=c+kv, где k — некий, пусть и отличный от единицы, коэффициент. Выше видели, что такая поправка k естественно вытекает из баллистической теории, если учесть, что скорости v многих спектрально-двойных звёзд завышены в сотни и тысячи раз. Кроме того, как показал Дж. Фокс (§ 1.13), от торможения и переизлучения света облаками газа вокруг звёзд, свет, исходно вылетающий со скоростью c?=c+v, по мере движения, всё больше теряет эту скорость, и приходит к нам уже на скорости c?=c, или на очень близкой к ней скорости c?=c+kv. Тогда k<<1 будет здесь иметь смысл коэффициента нейтрализации средой отклонений от скорости света c (аналогичного коэффициенту 1/b из § 2.4).

Кстати, тот же Фокс через 50 лет после Фрейндлиха подтвердил, что ряд аномалий двойных звёзд, включая эффект Барра, можно объяснить перекосом графиков их лучевой скорости — из-за влияния движений звёзд на скорость света, по БТР [2]. Такое искажение приведёт к тому, что даже у звёзд, имеющих круговую орбиту, та будет нам представляться (на основе спектральной кривой лучевых скоростей) вытянутой в направлении к нам (Рис. 69). Если же учесть и спектральный сдвиг от эффекта Ритца, то эллипс окажется, вдобавок, повёрнут по часовой стрелке. Так что периастр чаще будет располагаться где-то в первом квадранте, о чём и говорит эффект Барра [3, 14, 27]. Если не принять в расчёт БТР, то такое, резко неоднородное, распределение периастров и орбит по направлениям будет совершенно непонятным. Кроме того, Фокс, подвергнув анализу элементы орбит двойных звёзд, расположенных на разном удалении, подтвердил предсказание Фрейндлиха о том, что эти искажения (неравномерности в расположении орбит и избыточные эксцентриситеты звёзд), в согласии с БТР, увеличиваются с расстоянием L, поскольку пропорционально L растут искажения v_rL/c², вносимые движением звёзд в скорость света и кривые лучевых скоростей.

Рис. 69. Перекос кривой скоростей меняет расчётную форму орбиты: искажения показаны пунктиром.

В настоящее время Космос преподносит всё новые доказательства того, что нынешняя абстрактная физика и космология ошибочны и всё больше свидетельствует в пользу их классических вариантов и, конкретно, — в пользу БТР. Так, помимо перечисленных загадочных и парадоксальных эффектов, вроде эффекта Барра, следует упомянуть наблюдения экзопланет, то есть планет, обращающихся в других звёздных системах. Оказалось, что орбиты этих планет имеют огромные эксцентриситеты ? (около 0,3 и выше), совершенно не типичные для Земли и планет Солнечной системы (где 0,01<?<0,2), словно Земля и её окружение чем-то выделены. Очень возможно, что столь большие эксцентриситеты — это, опять же, лишь видимость, иллюзия, вызванная искажением наблюдаемого движения и спектра звёзд, приводящим к перекосу кривой скоростей. Если же отказаться от БТР, то вернёмся к аристотелеву геоцентризму — выделенности Земли, земного наблюдателя. То, что найденные по спектрам эллипсы звёздных орбит чаще повёрнуты к нам, отмечалось давно и отечественными учёными, и тоже не находило объяснения, поскольку очень немногие знали о теории Ритца [14].

Эффект перекоса кривой скоростей и мнимого увеличения эксцентриситета ещё век назад был предсказан в качестве одного из следствий Баллистической Теории Ритца. Более того, как показано, ещё в начале XX века астроном Э. Фрейндлих указывал на реальное существование такого эффекта у двойных звёзд [3, 6]. Вообще, с Фрейндлихом связана весьма загадочная история. Напомним: баллистическая теория была забыта под давлением аргументов Де Ситтера 1913 г., которые на поверку оказались некорректными. И неудивительно, ведь Де Ситтер был ярым сторонником теории относительности, очень много общавшимся с Эйнштейном [58, с. 147]. Многие его работы основаны на эйнштейновской теории и посвящены её развитию, с приложением к явлениям космоса. Именно Де Ситтер способствовал появлению теории расширяющейся Вселенной, основанной на ОТО, и он же дал толчок к проведению некорректной опытной проверки Эддингтоном теории относительности во время затмения 1919 г. (§ 2.2). Уже поэтому следовало очень критически воспринимать аргументы таких пристрастных сторонников теории относительности, как Эддингтон и Де Ситтер, которым было крайне невыгодно признание теории Ритца, обесценивающей их личные "открытия".

Также надо учесть, что к 1913 г. Ритца уже четыре года как не было в живых, он не мог ответить на критику и постоять за свою теорию, обнажив вздорность аргументов Де Ситтера. Единственными, кто дал отпор Де Ситтеру и вскрыл порочность его аргументации, были астрономы П. Гутник и Э. Фрейндлих, которые сразу же, в июле 1913 г., привели примеры двойных звёзд, как раз подтверждающих справедливость баллистической теории и ошибочность второго постулата СТО. Имела место целая серия статей в виде дискуссии между Фрейндлихом и Де Ситтером. Однако, эта дискуссия внезапно прервалась и не возобновлялась. Дело, что называется, замяли. А произошло вот что. Э. Фрейндлих был близким другом Эйнштейна [107], навещал его и вёл с ним переписку [58, с. 175]. И, вот, в письме, отправленном в августе 1913 г., незадолго до личного визита Фрейндлиха в сентябре того же года, Эйнштейн пожаловался ему, что, если справедливы открытые Фрейндлихом эффекты двойных звёзд и выводы из них, то летит в тартарары вся его теория относительности [6]. Именно с этого момента Фрейндлих оставил данную тему, обратившись к изучению эффектов общей теории относительности и даже написав о ней книгу, к которой Эйнштейн составил предисловие. О баллистической теории благополучно забыли, посчитав аргументы Де Ситтера достаточными, а неудобные аргументы Фрейндлиха оставив без внимания. Таких эффектов просто не хотели замечать, их всячески замалчивали, игнорировали, а, если и упоминали, когда скрыть их не удавалось, то вне всякой связи с баллистической теорией. Теперь же эти эффекты для всех становятся столь очевидны, что их уже не спрячешь, и это означает скорую победу классических идей и БТР.

Итак, двойные звёзды не только не опровергают, но, даже, напротив, подтверждают БТР. Все свидетельства против баллистической теории были получены ввиду ложных представлений о явлениях космоса, сложившихся под влиянием теории относительности. А наблюдения де Ситтера и других — не противоречат БТР, поскольку, во-первых, разрешающая способность телескопов недостаточна для визуального обнаружения отклонений, предсказанных БТР для двойных звёзд. Во-вторых, если справедлив следующий из БТР эффект Ритца, то скорости, находимые из эффекта Доплера, — сильно завышены, а вызванные ими искажения — заметно меньше ожидаемых. В-третьих, надо учесть, что в космосе не идеальный вакуум, особенно возле тесных двойных систем, окружённых неподвижными протяжёнными атмосферами, облаками газа, которые, переизлучая звёздный свет, частично или полностью гасят скорость, приданную свету источником (§ 1.13).

История отрицания физиками-теоретиками баллистического принципа и эффекта Ритца во многом напоминает длительное неприятие эффекта Доплера (см. эпиграф). Лишь кропотливые наблюдения астрономов и физиков-экспериментаторов позволили в итоге признать этот эффект. Это ещё раз показывает, сколь важно знать историю науки, дабы не наступать снова на те же "грабли". Так же и ситуация с "отсутствующим" искажением движений звёзд, говорящим якобы против БТР, напоминает критику гелиоцентрической системы Коперника. Астрономы тоже утверждали, что, будь справедлива теория Коперника, в движении звёзд возникли б искажения: за счёт орбитального вращения Земли каждая звезда описывала бы на небе эллипс, чего не наблюдалось. Но такие искажения реально существуют, просто от большой удалённости звёзд и отсутствия высокоразрешающих приборов, этих отклонений тогда не могли наблюдать, как показал ещё Коперник. В дальнейшем такие смещения звёзд, названные параллаксом, были обнаружены, подтвердив правоту Коперника. И, точно так же, наблюдения звёзд, которые до сих пор приводили в качестве противоречащих БТР, ныне всё больше доказывают правоту Ритца. Именно так теория Ритца, объяснив эффект Барра для двойных звёзд, по заветам Коперника, избавляет учёных от наивной веры в геоцентризм Аристотеля-Эйнштейна. Интересно отметить, что Брадлей, ещё в XIX в. пытавшийся обнаружить параллакс, — искажения в видимом движении звёзд, подтверждающие правоту Коперника, открыл явление звёздной аберрации, доказавшее баллистический принцип и правоту Ритца [152]. Ещё один пример сходства судеб Ритца, Коперника и их теорий!

§ 2.11 Двойные звёзды, клистрон и временн?я фокусировка света

Ранее прошедшие электроны имеют меньшую скорость, и прошедшие позже электроны их догоняют. На некотором расстоянии от зазора плотность электронов в пучке делается резко неоднородной, в нём образуются сгустки и разрежения… На диаграмме наиболее острые “пики” тока получаются там, где самые быстрые электроны как раз догоняют самые медленные. Несколько дальше от модулирующих сеток пики раздваиваются, так как быстрые электроны обгоняют медленные и выходят вперёд.

Гапонов В.И., "Клистроны" [36]

Учёт баллистического принципа в применении к двойным звёздным системам ведёт не только к искажению видимого движения звёзд и расчётной формы их орбит, но и к искажениям яркости, повторяющимся с периодом обращения звёзд. На это следствие теории Ритца указывали уже вскоре после создания БТР многие учёные, в частности, — Ла Роза [5]. В самом деле, поскольку свет из одних положений звезды опережает своё время, а из других запаздывает, мы не только увидим на одних участках орбиты движение звёзд убыстренным, а на других — замедленным, но и обнаружим колебания яркости звезды, соответствующие этому изменению масштаба времени. Происходит своего рода временн?я фокусировка света, когда одни световые лучи догоняют за счёт получения дополнительной скорости источника другие, испущенные раньше, отчего видимая яркость источника временами усиливается, несмотря на постоянство его истинной яркости. По сути, это есть одно из проявлений эффекта Ритца.

В самом деле, согласно баллистическому принципу, от переменной скорости звезды разные скорости приобретает и её свет (Рис. 70). Он приходит к нам то отставая от "графика", то опережая его. Вот звезда и кажется то ярче, то темнее и тем заметней, чем больший путь проделал свет. Примерно та же ситуация в общественном транспорте: трамваи, поначалу следующие друг за другом строго по расписанию, через равные интервалы, с течением времени утрачивают эту периодичность — одни отстают, другие же идут с опережением графика. В итоге, на одних участках дороги трамваи скапливаются, а на других их почти нет. Так же как для света, колебания частоты (следования вагонов) растут пропорционально пройденному пути.

Рис. 70. Схема изменения частоты и периода T следования трамваев или света в зависимости от их движения.

Если первый трамвай выехал со скоростью V₁, а второй, спустя время T, — со скоростью V₂, то к остановке, расположенной на расстоянии L, они прибудут: первый — за время

L/V₁,

второй — за

L/V₂.

На разность времен хода

L(V₁—V₂)/V₁V₂

и вырастет промежуток времени T' между приходом трамваев к остановке в сравнении с исходным T. Так и для двух лучей света: будучи испущены звездой с разрывом времени T, они придут к наблюдателю с разрывом

T'=T+L(V₁—V₂)/V₁V₂.

Разные скорости V₁ и V₂ лучи приобретают от переменной лучевой скорости звезды — её лучевого ускорения a. В первый миг звезда испускает луч со скоростью V₁, а в следующий, спустя время T, её скорость убудет на величину aT, и на столько же замедлится луч: его скорость V₂ составит V₁—aT. Отсюда, считая скорости лучей V₁ и V₂ примерно равными скорости света c, находим

T'=T(1+La/c²).

Поскольку свет, испущенный звездой за время T, воспримется в течение момента T', пропорционально ему должна периодически, в зависимости от ускорения, меняться и яркость звезды, "концентрация" света, аналогично плотности трамваев на разных участках пути. Колебания яркости следуют за колебаниями лучевого ускорения звезды и выражены тем сильней, чем ускорение выше, а звезда — дальше. Выходит, только звёзды с большой удалённостью и ускорением могут заметно менять свой блеск. Изменяются и спектры звёзд. Ведь свет — это периодический, волновой процесс, и, подобно расстояниям между трамваями, периоду и частоте их следования, должны меняться длины волн света, период световых колебаний

T'=T(1+La/c²)

и их частота

f'=1/T'?f(1–La/c²).

В этом, напомним, и состоит эффект Ритца.

Таким образом, синхронно с колебаниями яркости двойной звезды в её спектре будут "гулять" линии поглощения. И такие переменные звёзды, периодически меняющие яркость и спектр, действительно, известны астрономам под названием "цефеид". Смещения спектральных линий от эффекта Ритца у далёких двойных звёзд, как показывают расчёты, получаются много больше доплеровских (§ 2.10). Именно поэтому у цефеид кривая спектрального смещения отражает не колебания скорости, но, подобно кривой блеска, — колебания ускорения звезды. Недаром, кривые блеска и "скорости" (спектрального сдвига) цефеид зеркально похожи. Сдвиг частоты меняет и цвет (спектр излучения): звезда становится то "синее", то "краснее". А, поскольку по цвету находят её температуру (все видели, как раскалённый волосок в лампе, остывая, становится из жёлтого красным), то будет казаться, что в фазе со "скоростью" и блеском меняется "температура" звезды (Рис. 71).

Отметим, что именно эти колебания яркости звезды, вызванные эффектом Ритца, долгое время мешали признанию баллистической теории. Напомним, Де Ситтер отверг теорию Ритца, поскольку исследованные им звёзды не имели перекоса спектральных кривых, предсказанного БТР. Причина этого состояла в том, что эффект у этих систем проявлялся ещё очень слабо из-за их сравнительной близости к Земле. Если же перекос был велик (у далёких двойных звёзд), то он всегда сопровождался плавными колебаниями яркости и звезду считали уже не двойной (из-за дальности второй компонент неразличим), а — одиночной цефеидой (пульсирующей звездой, § 2.12). А, потому, большой перекос в графике лучевых скоростей уже не связывали с орбитальным движением звезды и эффектами баллистической теории. Едва эти эффекты становились заметными, двойные звёзды из-за переменной яркости относили уже к другому типу (к классу цефеид), исключая из рассмотрения.

Рис. 71. Движение звезды по орбите создаёт за счёт эффекта Ритца те же периодические изменения яркости и спектра, что обнаружены у переменных звёзд.

Итак, небольшая модуляция света по скорости, вызванная движением звезды по орбите, приводит к сильным колебаниям яркости, растущим по мере удаления от звезды. Интересно, что именно этот эффект, предсказанный Ритцем ещё в 1908 г., положен в основу работы СВЧ-приборов клистронов [36 Ч.II, 103]. На эту аналогию эффекта Ритца и клистронного эффекта впервые обратил внимание автора профессор Н.С. Степанов. Разница состоит только в том, что в клистронах происходит пространственно-временная фокусировка не световых лучей и пучков, а — электронных. Исходно однородный по плотности электронный пучок, проходя в клистроне через меняющееся с большой частотой электрическое поле, разбивается, по мере движения, на сгустки, тем более выраженные, чем больший путь прошёл электронный пучок (Рис. 32). Это, опять же, вызвано тем, что отдельные, почти не взаимодействующие друг с другом электроны, получив в ускоряющем поле различные добавочные скорости, начинают догонять друг друга и скапливаться, группироваться, — возникает пространственная группировка пучка, которую так же называют "фазовой фокусировкой электронного пучка", ввиду аналогии с фокусировкой света.

Совершенно так же, как пучок света, прошедший через линзу, чем дальше, тем всё более сходится, фокусируется, наращивая свою яркость, так же фокусируются на пространственно-временной диаграмме и электроны после прохождения клистрона (Рис. 72). Ещё точнее эту аналогию и пространственно-временную диаграмму иллюстрирует отражение, преломление и фокусировка света волнистой поверхностью воды. Чем дальше будем располагать экран от взволнованной поверхности воды, тем чётче и ярче прорисуются отражения гребней волн, на самой поверхности часто незаметные глазу. В случае пространственной фокусировки, яркость нарастает за счёт сбора лучей, испущенных в разных направлениях, вблизи одной точки пространства (фокуса). А во временн?й фокусировке яркость увеличивается за счёт сбора лучей, испущенных в разные моменты, вблизи одной точки во времени. В таком временн?м фокусе лучи соберутся на расстоянии L=c²/a от источника света или электронов, как хорошо видно на пространственно-временн?й диаграмме (Рис. 72).

Рис. 72. Пространственно-временная диаграмма, демонстрирующая эффект группирования электронов, реонов и кинематические волны за счёт модуляции с периодом P скорости V_r потока частиц [103].

Именно такую пространственно-временную диаграмму, но — для света, построил и В.И. Секерин, рассмотревший влияние скорости двойных звёзд на скорость идущего от них света [111]. Таким образом, колебания в системах двойных звёзд ведут к периодичным колебаниям их яркости, так же, как колебания поля в клистроне создают периодичные колебания интенсивности, плотности электронного пучка. Если этот пучок направить на люминесцентный экран телевизора или осциллографа, то с помощью высокоскоростной съёмки, точно так же, можно было бы наблюдать быстрые колебания яркости светового пятна, созданного на экране электронным пучком. При помещении экрана вплотную к клистрону, мы не увидели бы колебаний яркости: пучок был бы сравнительно однородный по плотности, но, по мере удаления от клистрона, экран стал бы давать сперва едва заметные колебания яркости пятна, а, затем, всё более выраженные (Рис. 73). Пучок электронов, промодулированный, неоднородный по скоростям, по мере движения становится всё более неоднороден по плотности, разбиваясь на сгустки.

Рис. 73. Трёхмерная диаграмма, демонстрирующая образование всё более мощных всплесков интенсивности электронного пучка по мере удаления от клистрона [36].

Точно такие же колебания интенсивности света должны наблюдаться и у двойных звёзд, по мере удаления от двойной системы. Таким образом, СВЧ-прибор клистрон работает в полном соответствии с эффектом, предсказанным Ритцем ещё в начале XX века для двойных звёзд, так же модулирующих своим движением скорость светового пучка и несущих его реонов, не взаимодействующих между собой, подобно электронам в клистроне. Выходит, будь принята БТР, клистрон, находящий широкое и очень важное применение в СВЧ-технике, мог бы быть создан гораздо раньше, а не в 1930-х годах [36]. Хотя, не исключено, что к идее создания клистрона учёных подтолкнуло как раз обсуждение Ла Розой в 1924 г. эффектов двойных звёзд, в связи с теорией Ритца [5]. При этом, учёные, само собой, не пожелали упоминать об этой связи с БТР, хотя даже формулировки принципа группировки звучат сходно (см. эпиграфы к § 2.11, § 2.14, § 2.18). Само название "клистрон" происходит от греческого слова "прибой", поскольку принцип его действия иллюстрирует движение малых волновых возмущений поверхности моря, по мере приближения к берегу создающих всё более высокие и крутые гребни прибоя, способные даже опрокидываться. Так же, и световые волны, приходящие от далёких источников в космическом океане — к берегам Земли, наращивают величину и крутизну своих валов, создавая переменность блеска звёзд. Эти волны плотности света и электронов существенно отличаются от обычных волн в среде, и, потому, называются "кинематическими волнами", ибо движутся вместе со средой. Именно в этом основное отличие теории Ритца от эфирных теорий.

Итак, эффект Ритца — это, по сути, эффект временн?й (фазовой) фокусировки света. Тем же, по сути, является и эффект Доплера, приводящий к видимому сжатию или растяжению временных интервалов, хотя, обычно, и гораздо более слабому, чем в эффекте Ритца. И это естественно: как уже говорилось, существует единый эффект Доплера-Ритца, меняющий за счёт движения источника и запаздывания световых сигналов их видимую длительность (§ 1.10). Ещё раз отметим, что, в отличие от релятивистского изменения масштаба времени, темпа течения процессов, в эффекте Доплера-Ритца мы сталкиваемся лишь с кажущимися изменениями длительности. Сквозь доплер-ритцеву временн?ю линзу мы наблюдаем временные интервалы сжатыми или растянутыми, так же, как через обычные линзы видим предметы уменьшенными или увеличенными. Но это — лишь иллюзия, видимость, ибо размер предметов, так же как и ритм процессов в них, реально не меняется. Примечательно, что ключевую роль в астрономическом подтверждении реальности времяфокусирующего эффекта Доплера-Ритца сыграл А.А. Белопольский, который не только доказал реальность эффекта Доплера в оптике [51, 74], первым применив его для систематического измерения скоростей космических объектов, но и сделал первый шаг по установлению роли в космосе эффекта Ритца: сближения-расхождения гребней световых волн за счёт их неравной скорости [17]. Как говорилось, реальность подобного эффекта для двойных звёзд была обнаружена ещё в 1924 г. Ла Розой, в виде переменности блеска некоторых звёзд [5]. По-видимому, именно этот итальянский учёный первым чётко связал переменный блеск таких звёзд с переменной скоростью света. Далее покажем, что у большинства переменных звёзд: цефеид, новых, пульсаров, — колебания блеска и спектра, яркие вспышки вызваны именно этим эффектом, оказывающимся одним из наиболее ярких и значимых проявлений эффекта Ритца.

§ 2.12 Природа цефеид и других маяков Вселенной

Закон сложения скорости света со скоростью источника в данном случае проявляется в изменении блеска звезды S, так как в определённые моменты периода звезды на некотором расстоянии от неё свет более "быстрый" для наблюдателя догоняет более "медленный" и принимается наблюдателем одновременно… Подобными характеристиками обладают так называемые "переменные пульсирующие звёзды", которые наиболее вероятно, являются двойными звёздами, где светится только одна из них.

В.И. Секерин, "Теория относительности — мистификация века" [111]

Продолжим рассматривать двойные звёзды. Как уже отмечали, эффект Ритца ведёт к искажению расчётной формы орбит этих звёзд, а также к сильному смещению их спектральных линий, которое, будучи ошибочно приписано эффекту Доплера, даёт по доплеровской формуле завышенные значения орбитальной скорости звёзд (§ 2.10). Но есть и гораздо более яркие, значимые проявления эффекта Ритца, который, как нашли выше, ведёт не только к изменению видимой частоты излучения источника, но и к модуляции его яркости. Хотя галактические расстояния L, на которых расположены двойные звёзды, и невелики (в сравнении с вселенскими, достаточными для создания красного смещения § 2.4), эффект Ритца должен проявиться и здесь. Ведь ускорения в тесных звёздных системах много больше галактических, что может с лихвой окупать малость расстояний. Эффект Ритца T?=T(1+La_r/c²) начинает заметно менять яркость звезды, если La_r/c² сопоставимо с единицей, то есть, если L/cP порядка c/v (если выразить амплитуду лучевого ускорения a_r=2?v/P через орбитальные скорость v и период звезды P). Поскольку типичная орбитальная скорость v составляет десятки км/с, и c/v?10000, то уже для звёзд, расположенных на удалении L/c в сотни световых лет, колебания блеска станут заметны при орбитальном периоде P в несколько суток. Именно такой случай рассмотрел в своей книге [111] В.И. Секерин, показавший, что такие переменные звёзды, предсказанные теорией Ритца, реально открыты. Как видели выше (§ 2.11), далёкая звезда, обходя орбиту за время P, должна, по БТР, с тем же периодом P плавно менять свою яркость пропорционально T/T?=1/(1+La_r/c²).

Так, для круговой орбиты кривая лучевого ускорения a_r имеет форму синусоиды: a_r= axsin(2?t/P) (Рис. 68.а), и, потому, видимая яркость тоже периодически меняется, пропорционально T/T?=1/[1+Laxsin(2?t/P)/c²]. Причину изменения яркости за счёт временной фокусировки света можно пояснить и наглядно. От перекоса кривой лучевых скоростей (Рис. 67.а) пара точек 1 и 2, соответствующих началу и концу промежутка времени T, смещаются, причём в разной степени, и расстояние между 1' и 2', измеренное вдоль оси времени t, даст видимый интервал времени T', отличный от T. Свет, испущенный звездой за период T, воспринимается в течение иного времени T', и, потому, он станет казаться пропорционально T/T? ярче или слабее, в зависимости от положения звезды.

Но, именно такая переменная яркость, периодичная кривая блеска, как заметил Секерин, характерна для переменных звёзд типа цефеид. По Секерину, цефеиды — это не что иное, как двойные звёзды. Впервые эту мысль высказал уже упомянутый выше русский астрофизик А.А. Белопольский (Рис. 54): сняв у цефеид кривые лучевых скоростей, он подметил их сходство с таковыми у двойных звёзд и предложил гипотезу, по которой именно вращением цефеид в двойных системах вызваны колебания их блеска и спектра [51]. Но от его точки зрения отказались, посчитав, что цефеиды — это пульсирующие, периодично раскаляющиеся звёзды. Учёт эффекта Ритца позволяет вернуться к гипотезе Белопольского. Если цефеиды — это двойные звёзды, то простое толкование получат многие их странности и особенности. Так, легко объяснятся синхронные с колебаниями яркости колебания температур и лучевых скоростей цефеид (Рис. 74): и то и другое суть следствия эффекта Ритца, — смещения, соответственно, спектров излучения и поглощения. И все эти колебания — кажущиеся. Видимо, и предсказанные БТР искажения в движении двойных звёзд не были обнаружены только потому, что, когда такие искажения становятся заметны за счёт перекоса кривых скоростей (Рис. 67.а), начинает заметно колебаться и яркость звезды, и её считают уже не двойной, а цефеидой. Сравнение типичных кривых скоростей цефеид (Рис. 74.б) с Рис. 67.а подтверждает баллистический принцип, по которому у двойных звёздных систем с круговыми орбитами, за счёт кажущегося изменения масштаба времени, кривая лучевых скоростей сильно скошена (эффект Барра), — наклонена вправо [33, 158]. Кстати, и сам Барр в своей статье 1908 г. связал перекос графиков скоростей спектрально-двойных — с колебаниями блеска цефеид, которые по гипотезе Белопольского считал тоже двойными звёздами и именно их орбитальным и осевым вращением объяснял колебания блеска.

Рис. 74. Наблюдаемые у цефеид колебания блеска m, скорости v_r и температуры T_c получаются в БТР как естественное следствие эффекта Ритца для двойных звёзд. Они представляют собой лишь иллюзию, созданную преобразованием частоты и масштаба времени от переменного ускорения a_r.

Если колебания блеска и спектра вызваны единой причиной, — эффектом Ритца от ускоренного движения звезды по орбите, то должна быть определённая связь между характеристиками кривых блеска, "лучевых скоростей" и температур. И, действительно, известно, что, вместе с нарастанием амплитуды колебаний блеска, растёт амплитуда колебаний температур и лучевых скоростей [65, 102, 140]. Рассмотрим звезду, расположенную на расстоянии L, движущуюся по круговой орбите с ускорением a и обладающую средней яркостью I. Тогда, по ритц-эффекту временной фокусировки света (§ 2.11), величина яркости в максимуме есть I(1+La/c²), а в минимуме I(1-La/c²). Таким образом, глубина модуляции яркости ?I/I=2La/c². Те же преобразования испытывает и частота, и длина волны. Поэтому, в спектре излучения звезды спектральный максимум ?_max смещается то в красную, то в синюю сторону с размахом ?f/f=??/?=2La/c². То есть, звезда будет казаться то синее, то краснее, меняя цвет синхронно с яркостью. Эти вариации спектра излучения интерпретируют как изменение температуры звезды, хотя реально спектральный анализ, по закону смещения Вина T_c?_max=b=0,003 м·K, даёт лишь оценочную цветовую температуру тела T_c, часто не совпадающую с реальной температурой [74, 136]. Согласно закону Вина: чем краснее излучение тела, чем дальше его цвет и отвечающее ему значение ?_max сдвинуты в длинноволновую область, тем ниже температура тела T_c, в чём легко убедиться, наблюдая остывание раскалённого над пламенем металлического прутка. Соответственно, периодичные смещения спектрального максимума цефеиды расценивают как колебания её температуры ?T_c/T_c=??_max/?_max=2La/c². То есть, глубины модуляции температуры T_c и яркости I должны быть, согласно БТР, одинаковы, что и наблюдается у цефеид. Но, ещё раз отметим, что это лишь видимые колебания параметров, вызванные эффектом Ритца, тогда как реальная яркость и температура цефеид (отличная от цветовой) — не меняются.

Но между амплитудой колебаний блеска и лучевых скоростей может уже и не быть столь точного соответствия. Спектр поглощения испытывает гораздо меньшие колебания, чем спектр излучения. Причина этого, по-видимому, в том, что, если спектр излучения наблюдают преобразованным на всём пути следования, то спектр поглощения может создаваться слоями газа, расположенными гораздо ближе к Земле. Соответственно, смещения, вызванные эффектом Ритца, будут много меньше. Не исключено, поэтому, что колебания спектра поглощения вызваны, в основном, эффектом Доплера, а не Ритца. Интересно отметить, что сам Х. Доплер объяснял различие цвета звёзд в двойных системах их движением и открытым им эффектом, смещающим цвет звезды в зависимости от её положения на орбите и лучевой скорости то в красную, то в синюю сторону. Эта интересная гипотеза критиковалась многими и тормозила признание эффекта Доплера [153]. Но, выходит, чешский физик был в чём-то прав: именно такие колебания цвета, вызванные движением звёзд в двойных системах, мы и наблюдаем у цефеид. Только вызывает их не эффект Доплера, а — эффект Ритца, или ЭДР, поскольку скорости звёзд недостаточны для сильного изменения их спектра, тогда как ускорения и эффект Ритца за счёт большой удалённости L меняют цвет весьма заметно.

Наконец, была уверенно обнаружена и связь амплитуды блеска со степенью асимметрии кривой блеска и кривой скоростей. Все цефеиды имеют тенденцию резко наращивать яркость и долго снижать её до прежнего уровня. Степень этой асимметрии, как оказалось, растёт с увеличением амплитуды колебаний блеска. Это так же находит объяснение в рамках БТР. Большинство двойных звёзд имеет круговую орбиту и потому должны иметь синусоидальную кривую лучевых скоростей. Однако, видимое изменение масштаба времени от эффекта Ритца приводит к тому, что кривые лучевых скоростей, а, значит, и кривые блеска становятся асимметричными, перекошенными (эффект Барра, Рис. 67). И, чем выше этот перекос, тем выше сопровождающие его по эффекту временной концентрации света вариации яркости. Именно этим объясняется наблюдаемая зависимость, впервые отмеченная тем же Барром в его статье 1908 г. Поэтому, классические цефеиды, имеющие резко асимметричные спектральные кривые, показывают сильные колебания блеска. Зато переменные звёзды с почти симметричной, синусоидальной кривой блеска, имеют слабые колебания яркости, как, например, малоамплитудные цефеиды типа ? Близнецов [157, 158]. Этот эффект легко наблюдать на трёхмерной диаграмме клистрона, где хорошо видно, что, по мере нарастания амплитуды колебаний плотности потока электронов, увеличивается и асимметрия волн, становящихся из синусоидальных — коноидальными, с острыми пиками (Рис. 72, Рис. 73).

Другой причиной асимметрии кривой блеска цефеид могут быть эффекты взаимодействия света подвижной звезды со средой. Как было показано Фоксом, свет, проходя через межзвёздный газ, в ходе переизлучения атомами, постепенно теряет дополнительную скорость, приданную звездой (§ 1.13). Это тормозящее действие среды оказывается разным для лучей света, испущенных с разной частотой и скоростью в моменты приближения и отдаления звезды. Поэтому, преобразование кривой лучевых скоростей усложняется в сравнении с Рис. 67, становясь нелинейным, что и создаёт добавочную асимметрию кривых блеска и лучевых скоростей цефеид, тем ярче выраженную, чем выше амплитуда колебаний лучевой скорости и блеска. Вот почему, яркость цефеид нарастает быстро, а спадает медленно: гребни световых волн (колебаний интенсивности) не только нарастают по мере движения, но и укручают передний фронт, подобно волнам морского прибоя, становящимся, по мере движения, резко асимметричными, из-за нелинейных эффектов при трении о дно (§ 2.11). Подобное торможение средой света цефеид надо учитывать ещё и потому, что оно ведёт к сокращению эффективного расстояния L, на котором идёт преобразование света по эффекту Ритца. Временная фокусировка света происходит не на всём пути, а лишь на начальном его участке, на эффективном расстоянии L (составляющем по оценкам Дж. Фокса порядка светового года [2]), по прохождении которого скорость света приводится средой почти к значению c, и колебания яркости практически перестают нарастать. Этот эффект особенно существенен для определения расстояний до цефеид по эффекту Ритца (§ 2.13).

Итак, принцип работы мигающих звёзд, — этих "маяков Вселенной", как их порой называют, состоит в чисто механическом сложении скорости света со скоростью испустившей его звезды. Изучим попристальней эти мигающие, пульсирующие звёзды-маяки. Кроме цефеид, к ним относят ещё звёзды типов RR Лиры, RV Тельца и Миры Кита [158]. Пульсирующими все эти звёзды назвали потому, что периодичные спады-нарастания их яркости и температуры принято связывать с пульсацией (расширением-сжатием) этих звёзд. Но теория пульсаций (ТП), разработанная уже упоминавшимся астрофизиком А. Эддингтоном и необоснованно сместившая теорию цефеид Белопольского [51], имеет массу нестыковок. К примеру, если бы звезда пульсировала, то наибольшей температурой и яркостью она б обладала в момент предельного сжатия. Реально же, звезда ярче всего в момент расширения с максимальной скоростью, если судить по эффекту Доплера (Рис. 75).

Рис. 75. Синхронные колебания яркости, лучевой скорости и температуры цефеид, сходные по форме и не объяснимые по теории пульсаций, прямо следуют из БТР.

Впрочем, теоретики, во главе с известным махинатором Эддингтоном, быстро подогнали факты к теории формальным приёмом: посчитали, что внешние и внутренние слои звезды пульсируют по-разному. Другое несоответствие их тоже не остановило. Выяснилось, что пульсации звёзд, как любые свободные колебания, должны довольно быстро затухать, чего реально никто не наблюдал. Пришлось выдумать весьма сложный и надуманный механизм поддержания автоколебаний звезды. В ходе таких формальных подгонок и возникла современная теория звёздных пульсаций, при всей своей сложности и искусственности способная объяснить лишь очень немногие особенности цефеид.

Совсем иная картина складывается в БТР, где из гипотезы А. Белопольского, считавшего цефеиды двойными звёздами, сразу вытекают все их свойства. Напомним, что Ритц предсказал эффект влияния лучевого ускорения ar источника на его частоту f и яркость, меняющихся пропорционально множителю f'/f=T/T'=1/(1+La_r/c²), где L — расстояние до источника, а c — скорость света. Как показано выше, у цефеид с периодом в десятки дней этот эффект изменения частоты намного превосходит доплеровский. Поэтому, движение двойных звёзд по орбите с переменным лучевым ускорением должно вызвать сильные колебания (с периодом равным орбитальному) их видимой яркости и синхронные смещения спектральных линий, дающих по эффекту Доплера "скорость" звезды (Рис. 76). Не случайно, кривые "блеска" и "лучевых скоростей" (реально же ускорений) — это зеркальные копии друг друга (Рис. 75). Кстати, ТП их сходства объяснить не может, поскольку в случае пульсаций кривая блеска должна формой повторять колебания радиуса звезды, а не её скорости.

Рис. 76. Звезда, крутящаяся по орбите, словно прожектор маяка, создаёт ускорением a_r колебания блеска и частоты f пропорциональные f'/f.

Как видели, от сильного сдвига частоты, спектра цефеид будет казаться, что меняется их температура T_c, оцениваемая по цвету звезды (её спектральному максимуму f_max). И, в момент предельной величины яркости и ускорения, когда спектр максимально смещён в синюю сторону, покажется, что звезда горячей всего. Вот почему, колебания "яркости", "лучевой скорости" и "температуры" — идентичны и синхронны [33]. Если у колебаний и есть небольшие расхождения формы и фазы, то они вызваны разной степенью взаимодействия (поглощения и переизлучения) лучей разного цвета, имеющих разную скорость, с промежуточной средой (облаками газа), и ещё тем, что кривые блеска и температур дают общее изменение яркости и спектра двойной звезды, а не одного компонента, — как кривая лучевой скорости. Согласно БТР, все эти колебания не затухают по той простой причине, что порождающее их орбитальное вращение — это пример наиболее стабильного, почти вечного движения. Так что, маяки цефеид будут мерцать вечно, пока не "перегорит" звезда. Есть, правда, цефеиды, которые по неясным причинам прекращают менять яркость, а, затем, нередко, вновь начинают ("Наука и жизнь" 1967, № 7). Такова, к примеру, Полярная звезда. Этот древний маяк и ориентир моряков оказался тоже цефеидой. В начале XX в. её яркость раз в четыре дня менялась на 15 %, а к концу XX века звезда почти перестала мигать: колебания яркости ?I/I упали до 2 % ("Природа" 2005, № 7). Ныне Полярная восстанавливается: ?I/I уже стало 4 %, а в обозримом будущем вновь достигнет 12 %. Объяснение подобного непостоянства цефеид представляет серьёзную проблему для ТП, но не для БТР.

Всё дело в том, что в тесных двойных звёздных системах, к которым, очевидно, относятся цефеиды, орбиты из-за огромных гравитационных и приливных сил часто претерпевают быстрые изменения, что отражается на кривой лучевых ускорений и, следовательно, на колебаниях блеска. В частности, плоскость звёздной орбиты может менять наклон к лучу зрения, подобно тому, как кренится в разные стороны диск прецессирующего волчка (Рис. 77). Точно так же, к примеру, наклоняется то туда, то обратно в ходе прецессии плоскость орбиты Луны [28]. Вот и плоскость звёздной орбиты в один момент может предстать видимой в плане (перпендикулярно лучу зрения), а в другой — с ребра. В первом случае лучевые ускорения занулятся, а потому исчезнут и колебания блеска. Когда же орбита чуть повернётся, колебания яркости вернутся.

Рис. 77. Изменение наклона к лучу зрения плоскости волчка и звёздной орбиты.

Поскольку у звёзд, как у Луны, прецессионное вращение орбит цикличное (сделав полный оборот, орбита займёт прежнее положение), то и степень колебаний блеска цефеид должна меняется периодично. Особенно такие вариации характерны для звёзд типа RR Лиры и карликовых цефеид, — переменных с периодами в несколько часов. И не удивительно, ведь столь малый период обращения говорит о близости компонент двойной звезды и ощутимости гравитационного возмущения орбит. Не зря, у таких звёзд обнаружены и другие необъяснимые теорией пульсаций аномалии: периодично меняется форма кривой блеска (эффект Блажко) и очень медленно — период его колебаний [158]. Эти вариации легко объяснимы в БТР. В тесных двойных системах орбиты звёзд поворачиваются, подобно перигелию орбиты Меркурия (§ 2.3), только гораздо быстрее. Впервые такое явление постепенного смещения периастра двойных звёзд обнаружил всё тот же Белопольский [17]. По мере вращения орбиты, меняется, в зависимости от угла поворота, — форма кривой ускорений (Рис. 68) и, соответственно, — форма кривой блеска (Рис. 78). Когда орбита сделает полный оборот, кривая блеска примет исходную форму. То есть, в полном соответствии с эффектом Блажко, вариации кривой должны периодично повторяться.

Рис. 78. Поворот звёздной орбиты меняет форму кривой ускорения a_r и блеска m.

Теперь о причинах плавного изменения периода цефеид. Здесь снова дело в приливных гравитационных силах, под действием которых орбиты звёзд в тесных двойных системах постепенно расширяются (такой эффект реально выявлен астрономами у короткопериодических двойных звёзд и у Луны, которая, постепенно отдаляясь от нас, увеличивает продолжительность месяца [28]). Соответственно, нарастает орбитальный период и равный ему период колебаний блеска. У той же Полярной период ежегодно увеличивается на 8 секунд. Как видим, Полярная — весьма интересный и даже ключевой объект ("Природа" 2005, № 7), — не только как звезда с северного полюса мира и ближайшая к нам цефеида, но и как одно из главных подтверждений гипотезы Белопольского о двойственности цефеид. Не зря, Полярная была "любимицей" Белопольского — предметом его пристального внимания [17, 51]. Именно Белопольский первым обнаружил, что Полярная входит в двойную систему, где второй компонент — карлик главной последовательности с периодом обращения в 30 лет. Однако, колебания блеска с периодом в 4 дня у Полярной, вероятно, вызваны более близким и невидимым спутником (звездой или планетой). Не исключено, впрочем, что именно орбитальное движение Полярной в системе карлика с нарастающим a_r вызывает вековые вариации: постепенный рост видимого периода её мерцаний T?=T(1+La_r/c²), с медленным падением средней яркости пропорционально T?/T, по эффекту Ритца. Точно так же, ритц-эффект может плавно наращивать или снижать период миганий и у других цефеид и переменных звёзд, входящих в кратные системы.

Иногда, вместо плавных, наблюдаются скачкообразные изменения периодов цефеид, невозможные в ТП [158]. Зато, если цефеиды — двойные, такие сдвиги периода вполне могут быть вызваны столкновением звезды с малым космическим телом. Удар скачком меняет скорость звезды, её орбиту и период обращения, но, за счёт малой массы врезавшегося тела, это изменение периода обычно мало в сравнении с самим периодом. Таким образом, все странные пертурбации мигающих звёзд — это следствие изменения размера, формы, наклона и поворота их орбит.

К слову о периоде, БТР объясняет и знаменитую зависимость период-светимость: чем выше период колебаний блеска звезды, тем выше её абсолютная яркость. Связь "период-светимость" и сделала цефеиды маяками космоса: определив по периоду действительную яркость цефеиды и, сравнив с видимой, находят удалённость звезды. Но почему же период выше у ярких цефеид? Причина в том, что цефеиды — это очень тесные системы, где размеры звёзд и их орбит сопоставимы. Поэтому, более крупные и яркие цефеиды и орбиты имеют большие, а, значит, — и периоды. А вот для звёзд типов Миры Кита и RV Тельца, имеющих периоды около года и широкие орбиты, основное значение приобретает уже масса звезды. Поэтому, чем ярче, массивней звёзда, тем быстрей крутятся возле неё спутники, и тем меньше период миганий. Недаром, у звёзд указанных типов зависимость "период-светимость" — обратная в сравнении с цефеидами: чем выше период, тем меньше яркость [158], о чём в теории пульсаций упоминать не любят, поскольку не могут объяснить.

Используя ТП, нельзя объяснить даже форму кривых блеска. У цефеид и звёзд типа RR Лиры эти кривые часто имеют отчётливый горбик (Рис. 75) — вторичный максимум [157]. Истолковать его можно, лишь считая цефеиды двойными. Обычно, у двойных звёзд, образующих цефеиды, заметна лишь главная, более яркая звезда, тогда как блеск звезды-спутника, или, даже, — планеты, совершенно незаметен на её фоне, что предполагал ещё Белопольский [51]. Но, в случаях, когда яркость главной звезды и спутника сопоставимы, их кривые блеска, слагаясь, дадут два максимума и минимума (Рис. 79). Существованием двух колебаний, наложенных и сдвинутых по фазе, объясняют вторичный максимум и в теории пульсаций, но не могут объяснить, откуда берётся сдвинутое по фазе колебание [102, с. 89]. А БТР объясняет не только этот фазовый сдвиг (лучевые ускорения пары звёзд колеблются в противофазе), но и его изменение: смещение горбика в зависимости от периода цефеиды [157, 158]. Просто положения максимумов на кривых блеска главной звезды и звезды-спутника зависят от их орбитальной скорости, а, значит, — от периода их обращения. Тот же эффект вторичного максимума может создать и одна звезда. Ведь кривая ускорений, как показывает компьютерное моделирование, имеет плавную форму лишь у звёзд с орбитами малого эксцентриситета ?. При ?=0,3 и более на кривой ускорений возникает горбик (Рис. 75), переходящий и на кривую блеска. Причём, моделирующая программа позволяет наблюдать постепенное смещение вторичного максимума по кривой блеска — при увеличении периода цефеиды, в полном согласии с наблюдениями. Но, несмотря на успехи БТР в разгадке форм кривых блеска цефеид, эффекта Блажко и других закономерностей и аномалий, некоторые авторы [82] ещё пытаются нас убедить, что характер колебаний яркости цефеид не совпадает с предсказаниями баллистической теории. На деле же, такие нестыковки всегда отличали как раз пульсационную теорию цефеид Эддингтона.

Рис. 79. Блеск звёзд A и B меняется в противофазе, что в сумме даёт сложную кривую блеска m, как для ? Лиры и W Большой Медведицы.

Другая странность колебаний блеска в том, что иногда они происходят сразу с двумя периодами: одно колебание налагается на другое, как, скажем, у AC Андромеды [158]. БТР легко обходит этот камень преткновения теории пульсаций. Ведь, если главная звезда имеет не один, а два спутника с разными периодами обращения P₁ и P₂, то вызванные их притяжением смещения главной звезды возле центра масс тоже происходят с двумя периодами, отчего двойной период колебаний приобретут кривые ускорений и блеска (Рис. 80.1). И такие спутники у переменных звёзд реально выявлены, скажем, — у ? Скорпиона, причём их орбитальные периоды действительно оказались связаны с периодом колебаний блеска [27, с. 67]. Два периода дают и кратные системы, где один компонент двойной звезды сам является парным (Рис. 80.2). Такие трёх-, четырёхкратные системы в космосе — не редкость. При этом, быстрые периодичные колебания яркости наложены на долгопериодические вариации среднего блеска звезды, реально открытые у DF Лебедя и других звёзд типа RV Тельца [158]. Наличием двух спутников, особенно, если их орбитальные периоды близки или кратны, можно объяснить и периодичные изменения формы кривой блеска (эффект Блажко), а также загадочное усиление и прекращение колебаний блеска цефеид, за счёт сложения кривых ускорений и блеска от обращения двух спутников (аналогично эффекту биений от сложения двух колебаний). Наконец, если главная звезда обладает более чем двумя спутниками, скажем четырьмя или пятью, то их притяжение создаст кривую ускорений и блеска столь сложную, что колебания яркости покажутся случайными, неправильными. Такие неправильные переменные, говорящие против ТП, реально выявлены в наблюдениях [158].

Рис. 80. В кратных системах сложение кривых ускорений порождает сложные формы колебаний ускорений ar и блеска m по ритц-эффекту.

Вообще, оказывается, астрономы давно уже открыли двойные звёзды, в которых плавные колебания блеска вызваны орбитальным движением. Примером таких звезд служат ? Лиры и W Большой Медведицы [76, 158]. У ? Лиры нашли плавные колебания яркости, подобные цефеидным, и спутник, обращающийся с тем же периодом в 13 дней. А у W Большой Медведицы звезда-спутник обращается с периодом 0,33 дня (оба периода типичны для цефеид и звёзд типа RR Лиры). Их непрерывные плавные колебания блеска нельзя объяснить эпизодическими затмениями звезды спутником. Поэтому, астрономы приняли следующее надуманное объяснение: звёзды в системе имеют вытянутую форму, за счёт чего при вращении их видимая яркость меняется. Кроме того, систему окружили газовым кольцом, приняли ещё уйму допущений, и, всё равно, модель мало соответствовала наблюдениям.

Зато, с позиций БТР система видится простой до предела: это обычная двойная звезда, где один компонент лишь немногим слабей другого. Не зря, их суммарная кривая блеска имеет двугорбый профиль (Рис. 79). Другие странности ? Лиры разрешаются столь же естественно. В целом звезда по своим характеристикам сходна с цефеидами и переменными типа RV Тельца [158]. Но астрономы не хотят признать их общность, иначе станет ясно, что и в цефеидах колебания блеска вызваны вращением звёзд. Давно открыты и переменные рентгеновские источники, плавно меняющие оптическую яркость с периодом, равным периоду обращения спутников, найденных рядом [76]. Подобно цефеидам, эти источники имеют волнообразные кривые блеска и лучевой скорости — зеркальные копии друг друга. И вновь учёные не замечают сходства, приписывая колебания блеска сильно вытянутой форме звезды, попеременно светящей нам яркими и тёмными участками. Но к чему сложности, если из БТР колебания блеска двойных систем вытекают сами собой? Не случайно, у таких звёзд (к ним относят HZ Геркулеса и Центавр X-3 [76, 158]), как у цефеид, вместе с "яркостью" и "лучевой скоростью" меняется "цветовая температура", в полной соответствии с эффектом Ритца.

Говоря о переменных звёздах неоптических диапазонов (рентгеновского, а также гамма- и радиодиапазона, к которым относят и пульсары, § 2.19), надо заметить, что их переменность тоже связана с орбитальным движением, меняющим яркость звёзд по эффекту Ритца. Этот же эффект переводит оптическое излучение звезды в иные диапазоны. Поэтому, один и тот же оптический источник может восприниматься сразу и как источник интенсивного радио-, рентгеновского и гамма-излучения, меняющегося с периодом P обращения звезды. Однако, и эти реально открытые источники [76], служащие ярчайшим подтверждением БТР, порой стремятся привлечь для её опровержения. Так, К. Брэчер счёл противоречащими теории Ритца рентгеновские пульсары в двойных звёздных системах [6], поскольку принял нелепую официальную теорию периодической генерации X-лучей этими объектами, и не учёл эффект Ритца, преобразующий их яркость, спектр и кривую лучевых скоростей (§ 2.10). Если же этот эффект принять во внимание, то барстеры, подобно цефеидам и другим переменным звёздам, представят надёжное подтверждение баллистической теории.

Хотя гипотеза Белопольского о двойственности цефеид легко объясняет все их особенности и свойства, астрономы его теорию не признают (несмотря на то, что из-за огромного сходства цефеид с двойными звёздами сами не раз их путали [27, 51]). Слишком далеки цефеиды, слишком малы их спутники, чтобы их можно было заметить. Наверняка, однажды их удастся обнаружить. Но уже и сейчас есть доказательства их присутствия. Так, многие цефеиды в максимуме блеска (и наибольшего расхождению спектральных линий пары звёзд по гипотезе Белопольского) и впрямь обнаруживают эффект удвоения линий [27, с. 66; 102, с. 134; 157, с. 86]. А, ведь, именно такое периодичное раздвоение линий издавна служило прямым свидетельством двойственности звёзд. Уже сам Белопольский наблюдал в спектрах ряда цефеид (? Орла, ?2 Гончих Псов, ? Близнецов и др.) две группы линий (см. работу "Об изменении интенсивности линий в спектрах некоторых цефеид" [17]). Интенсивность одних линий нарастала вместе с яркостью звезды, у других менялась в обратном направлении. Эту вторую группу линий, похоже, даёт именно спутник цефеиды, меняющий ускорение, блеск и спектральный сдвиг в противофазе с главной звездой, но имеющий меньшую яркость и амплитуду колебаний блеска, а потому не вносящий большого вклада в общие колебания яркости цефеиды. Если же звёзды имели близкие спектры, и их линии не удавалось разрешить по отдельности, то колебания яркости линий происходили с удвоенной частотой: за один период колебаний яркости цефеиды яркость некоторых линий успевала дважды измениться.

Всё это можно объяснить тем, что общие колебания яркости создаёт в основном главная звезда, а колебания яркости отдельных линий — обе звезды. Причём, яркость их линий меняется в противофазе и при сложении создаёт на каждом периоде два максимума и два минимума, подобно колебаниям общей яркости в системе ? Лиры и W Большой Медведицы (Рис. 79). Не случайно, Белопольский открыл, что у ? Лиры отдельные спектральные линии, созданные разными звёздами, меняют яркость в противофазе, в полном согласии с БТР [17]. Примечательно, что подобный эффект колебаний яркости эмиссионных линий в противофазе давно отмечался и у обычных спектрально-двойных звёзд, что не находило объяснения. И лишь В.И. Секерин в 1991 г. истолковал в своей книге [111] это загадочное явление, как результат колебаний яркости звёзд в противофазе, за счёт баллистического принципа и временной концентрации света. При равной светимости звёзд это ведёт к компенсации спада блеска одной звезды одновременным ростом яркости другой и общая яркость системы меняется слабо. Однако, вариации яркости спектральных линий разных компонент хорошо заметны.

Как видим, существование феномена цефеид, — мигающих звёзд-маяков, — это прямое следствие баллистического принципа, применённого к двойным звёздам. Таким образом, даже не наблюдая цефеид, все их свойства давно можно было предсказать на базе БТР. Цефеиды вместе с красным смещением — это одно из важнейших космических доказательств правоты Ритца. В то же время показали, что цефеиды — это не физически переменные звёзды. Колебания их яркости и цвета (спектра) — всего лишь видимость, созданная эффектом Ритца, равно как мерцание обычных звёзд на небе, колебания их яркости и цвета, — это иллюзия, вызванная турбулентностью, волнением атмосферы. Атмосферная воздушная линза, словно волнующаяся поверхность моря, — то рассеивает, то фокусирует свет звезды, периодически делая её ярче. Так же и орбитальное движение звезды, будто временная линза, — то усиливает свет цефеиды, то гасит. И, если космонавты, вышедшие за пределы атмосферы, видят звёзды горящими ровным светом, то и астронавты, которые однажды окажутся возле цефеид, увидят, что те не меняют своих размеров и яркостей.

Стоит отметить, что эффект изменения яркости у движущейся по орбите звезды, возникающий как следствие баллистического принципа, был гипотетически предсказан ещё в 1924 г. Ла Розой [5] и проассоциирован им с переменными звёздами. Впрочем, гипотезу переменности блеска от орбитального движения цефеид ещё раньше выдвигал их первооткрыватель Дж. Гудрайк и А. Белопольский [51]. Но потом этот механизм был забыт и переоткрыт Муном и Спенсером в 1953 году [7]. И, вот, после длительного забвения, эффект был снова многократно переоткрыт в конце 80-х в России В.И. Секериным, В.Н. Дёминым и В.П. Селезнёвым [44, 111], а в США — Р.С. Фритциусом. Наконец, и сам автор независимо пришёл в 2002 г. к идее эффекта Ритца у двойных звёзд, предположив, что он проявляется в виде цефеид, пульсаров, новых и других переменных звёзд. Тогда же было впервые найдено строгое обоснование эффекта, как с позиций БТР, так и на базе трактовки многих необъяснённых эффектов цефеид и двойных, включая эффекты Блажко и Барра [116, 117, 119]. Такое многократное и независимое истолкование переменных звёзд разными авторами с единой позиции БТР служит лучшим подтверждением его справедливости. Это доказывает, что найденный закон — не пустая выдумка, а открытие реально существующей закономерности, доступной всем. Только истинные идеи могут независимо приходить в голову разным людям, в разные эпохи.

Как видим, всё же, не зря Белопольский с таким упорством отстаивал свою гипотезу о двойственности цефеид, как о главной причине изменения их блеска и спектра, вплоть до 1927 г., хотя к тому времени многие уже придерживались теории Эддингтона о пульсационной природе переменности цефеид, чуждой Белопольскому [51]. По примеру теории Коперника, показавшего, что многие наблюдаемые в небе движения светил представляют собой лишь видимость, теория Ритца позволила доказать, что и колебания блеска цефеид, их мнимые пульсации, — это всего лишь иллюзия, мираж, возникающая у отдалённого земного наблюдателя.

§ 2.13 Звёзды-гиганты и измерение расстояний в космосе

Одновременное наблюдение величин изменений блеска, интенсивности и смещения спектральных линий у переменных "пульсирующих" и спектрально двойных звёзд позволяет определить, кроме параметров их движений по орбитам, ещё и расстояние до этих объектов от Земли.

В.И. Секерин, "Теория относительности — мистификация века" [111]

Почти все цефеиды относят к типу звёзд-гигантов и сверхгигантов. В качестве типичных представителей таких звёзд можно привести Миру Кита и Антарес, размеры которых, как считают, в сотни раз превосходят размер Солнца. Эти звёзды, по современным представлениям, настолько велики, что внутри них может целиком поместиться орбита Земли и Марса. Именно с огромным размером цефеид было, в частности, связано главное возражение против теории Белопольского о двойственности цефеид, как причине колебаний их блеска. Было замечено, что если бы цефеиды представляли собой двойные звёзды, то вся орбита одной звезды умещалась бы внутри другой звезды, чего быть, конечно же, не могло: звёзды должны быть отделены некоторым промежутком [140, с. 7]. С этим, во многом, и был связан отказ от теории Белопольского, и принятие теории Эддингтона, по которой цефеиды изображались пульсирующими газовыми шарами. Однако, мы видели, что теория звёздных пульсаций не объясняет ряд особенностей цефеид. Поэтому, вероятнее всего, был неверно определён размер цефеид и радиусы орбит двойных звёзд.

В самом деле, размер орбиты двойной звезды определяют по спектральным данным, дающим орбитальную скорость, умножив которую на период обращения (период мигания цефеиды), находят протяжённость и радиус орбиты. Но, ведь, сдвиг линий в спектре цефеиды часто вызван, как выяснили, не эффектом Доплера, а эффектом Ритца. Поэтому, истинные скорости могут заметно отличаться от находимых по эффекту Доплера. А, значит, отличаются и радиусы орбит. Вообще говоря, радиус орбиты цефеиды, входящей в двойную систему вполне может быть меньше радиуса самой звезды, если масса спутника — звезды или планеты, заметно меньше массы центральной звезды, которую мы и наблюдаем. Примерно так же и Земля с Луной движутся вокруг общего центра масс, находящегося на расстоянии 2/3 радиуса Земли от её центра: орбита Земли целиком помещается внутри земного экватора. Так что, малая орбита цефеиды не отвергает гипотезы о наличии спутника. Ведь, по сдвигу спектральных линий цефеиды мы находим лишь радиус орбиты центральной звезды, а не её спутника, летящего по орбите вне пределов звёздной атмосферы.

Это — одна ошибка, но есть и другая. Мы не можем определить размер звезды, если не знаем, на каком расстоянии она находится. Размер звезды находят по её видимой яркости и известному расстоянию. Поскольку яркость единицы поверхности звезды известна (по её температуре), то можно легко рассчитать площадь диска звезды, потребную для создания её видимой яркости на заданном расстоянии. Однако, расстояния до цефеид не удаётся определить путём измерения параллаксов. Поэтому, имеется заметная неопределённость: цефеиды сами используют для определения относительных расстояний в космосе, однако абсолютной величины расстояний до них не знают. И, очень возможно, что цефеиды находятся от нас заметно ближе, чем считается. Тогда их гигантские размеры — это фикция, а реальные размеры цефеид гораздо меньше. Ведь, чем ближе звезда, тем меньший поперечник она должна иметь, чтобы обеспечить ту же видимую яркость. Не исключено, что огромные размеры и других звёзд сверхгигантов — это фикция, поскольку они находятся заметно ближе. В таком случае, звёзды-гиганты окажутся рядовыми звёздами.

Из-за неверно определённых расстояний до цефеид, гигантов и сверхгигантов была ошибочно найдена их абсолютная светимость, которая сильно завышена. Именно поэтому гигантские звёзды не ложились на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга-Рассела (спектр-светимость). Если же эти звёзды находятся на расстояниях в несколько раз меньших и обладают меньшей светимостью, то они попадут точно в главную последовательность, оказавшись нормальными звёздами. И ничто не противоречит такому сокращению дистанций, поскольку расстояния до цефеид и звёзд-гигантов не известны наверняка, из прямых измерений их параллаксов. Взять, к примеру, сверхгигант Бетельгейзе (? Ориона), угловой размер ? которого ещё в 1920 г. измерил с помощью интерферометра Майкельсон, откуда на основании принятого для Бетельгейзе гигантского расстояния L был найден диаметр D звезды, заметно больший размера земной орбиты [19]. И до сих пор астрономы, считая L?500 световых лет, получают немыслимый размер Бетельгейзе D=L??10¹² м, сопоставимый с орбитой Юпитера. Но, поскольку сама оценка расстояния L не обоснована и подвергается сомнению даже со стороны астрономов, то ничто не мешает считать L в десятки раз меньшим. Тогда, при том же угловом размере звезды ?, её диаметр D=L? будет пропорционально меньше: Бетельгейзе окажется обычной звездой главной последовательности с нормальным размером и светимостью. Так же снизятся и радиометрические оценки размеров всех звёзд-гигантов и сверхгигантов, поскольку пропорциональное уменьшение размера и расстояния до звезды сохраняет неизменными её угловой размер и видимую яркость, но сильно снижает расчётную абсолютную светимость. Кстати, ложная оценка размеров и расстояний звёзд-гигантов была предложена всё тем же махинатором Эддингтоном, желавшим согласовать эти звёзды со своей нелепой теорией звёздных пульсаций и звёздной эволюции.

Вообще, шкала расстояний в космосе — это весьма спорная тема [155]. И до сих пор в ней нет уверенности. Мы упомянули о способе, предложенном Масликовым для измерения расстояний в космосе на основе эффекта космической дисперсии и БТР (§ 2.8). Другой способ, основанный на БТР, предложил В.И. Секерин. Способ этот следующий. По колебаниям скорости цефеид, найденным из спектральных данных, можно легко рассчитать амплитуду колебаний яркости, вызванных эффектом Ритца и потому пропорциональных удалённости звезды. Из сравнения амплитуды этих колебаний с измеренной определяется удалённость источника. Сделанные Секериным оценки дали расстояния до цефеид заметно меньшие найденных иными методами. Единственный недочёт такого метода в том, что мы не знаем точно, вызван ли больше сдвиг спектральных линий (по которому ищут скорости) в спектрах цефеид эффектом Доплера или Ритца.

Большие надежды по части определения расстояний до звёзд и их размеров возлагают на интерференционные методы измерений. Так, по кривой скоростей цефеид можно точно измерить, насколько, по теории пульсирующих звёзд, меняется их радиус. С другой стороны, изменение радиуса можно наблюдать с помощью интерферометров, имеющих высокое угловое разрешение и дающих изменение радиуса в угловой мере. Поэтому, можно найти расстояние до цефеид, поделив найденное из эффекта Доплера изменение радиуса — на угловое его изменение. Однако, как выяснили выше, колебания спектров цефеид вызваны не пульсацией звёзд, а их орбитальным движением. Оно же порождает иллюзорные колебания размеров звёзд, причём наблюдаемая с помощью интерферометров форма звёзд отличается от круга и периодически меняется: звезды испытывают явно не радиальные пульсации, о причинах чего будет сказано далее (§ 2.16). Этот эффект и взаимное движение двойных звёзд и приводит к периодическому видимому изменению угловых размеров систем цефеид, хотя реальные их размеры не меняются. Поэтому, ясно, что теория пульсаций не может дать адекватной оценки расстояния до звезды.

И, всё же, интерференционные измерения форм и размеров цефеид, несомненно, позволят окончательно проверить справедливость БТР и гипотезу Белопольского о цефеидах, как о двойных звёздах. Астроинтерферометры предоставят возможность точно измерить и расстояния до цефеид, поскольку изменения формы диска звезды можно рассчитать как раз на основании данных о яркости звезды и её спектра. Обладающие высокой разрешающей способностью телескопы-интерферометры, вероятно, выявят однажды и спутники цефеид. Поэтому, дальнейшее развитие интерферометрических методов наблюдений было бы весьма желательно, ибо они могут дать решающее свидетельство в споре между БТР и СТО. Напомним, что именно интерферометрический опыт Майкельсона дал первый аргумент в пользу теорию Ритца (§ 1.9), а начатые тем же Майкельсоном интерферометрические исследования звёзд могут предоставить и окончательное подтверждение БТР. Кроме того, если подтвердится ошибочность СТО с теорией пульсаций цефеид, и эти "верстовые столбы Вселенной" окажутся не такими уж гигантами, то все звёзды и галактики станут намного ближе и доступнее, как за счёт снятия светового барьера, так и от снижения масштаба расстояний.

§ 2.14 Космомиражи — временные линзы или гравитационные?

Рассмотрим колеблющийся заряд, имеющий нулевую скорость в момент t=0 и положительную скорость v после. Волна, испущенная в момент t=0, распространяется вдоль оси со скоростью c. Для волны, пускаемой в момент t0, скорость распространения вырастет, и станет c+v'. Так что эта волна настигнет предыдущую на некотором расстоянии x0, затем обгонит её. В точку x0 эти две волны, испущенные зарядом в моменты времени t=0 и t=t0, прибудут одновременно.

Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8]

Искажение расчётной кривой скоростей, искажение движения, колебания спектра и яркости — это далеко не все проявления баллистического принципа у двойных звёздных систем. Рассмотрим ещё один удивительный эффект. В соответствии с БТР, чем дальше от нас система, тем сильней перекос кривой скоростей звезды (§ 2.10). На некотором удалении перекос приведёт к тому, что отдельные участки графика установятся вертикально (Рис. 81.а). То есть, близкие положения звезды, разделённые в действительности некоторым промежутком времени, смогут наблюдаться одновременно. Об этом говорил и сам Ритц (см. эпиграф § 2.14 и § 2.18). С одной стороны, это привело бы к сильному увеличению яркости объекта, по эффекту Ритца, как в случае цефеид и сверхновых звёзд. Но, кроме того, если источник в своём движении заметно смещается по небу, то он будет одновременно виден сразу в нескольких точках своей траектории, как бы сам вычертит её. Это явление аналогично укручению волнового фронта в нелинейных средах, ведущее к появлению ударных волн, скажем в клистронах (§ 2.11), и имеющее большое значение для понимания "взрывных" переменных звёзд — новых и сверхновых (§ 2.18).

Рис. 81. Чем дальше система, тем больше перекос кривой скоростей и тем больше дополнительных изображений звезды.

Возможно, именно этой формой эффекта Ритца созданы загадочные вытянутые структуры: светящиеся дуги, джеты, выбросы из галактик и других космических объектов (§ 2.16, § 2.21). Все они могут оказаться лишь следами объекта, или разных частей его, видимых одновременно в разных точках траектории. Из-за вызванного ритц-эффектом "сжатия" времени и сильного смещения частоты будет казаться, что у этих "выбросов" огромные скорости. И, точно, используя принятые методы расчёта, астрономы получают гигантские скорости выбросов, сопоставимые со скоростью света или, даже, превосходящие её. По БТР же, все эти выбросы, возможно, — лишь видимость (§ 2.15).

Продолжим удаляться от двойной системы. В некоторый момент петли кривой начнут заходить друг за друга (Рис. 81.б), и мы сможем одновременно видеть уже несколько отдельных изображений одного объекта: вертикальная прямая — временн?е сечение, соответствующее некоторому моменту времени, пересечёт кривую несколько раз. Аналогичное явление опрокидывания волнового фронта, напоминающее опрокидывание волны с приближением к берегу, наблюдается в клистронах (§ 2.11). Такие дополнительные изображения источника, возникающие за счёт неоднозначности, предсказывал ещё Ритц. Он объяснял это тем, что свет, испущенный в более поздние моменты, мог за счёт большей скорости, приданной источником, приходить к наблюдателю одновременно с испущенным ранее, создавая лишнее изображение. Эти дополнительные изображения звезды, предсказанные БТР, П. Бергман окрестил "звёздными привидениями" (Бергман П.Г. Введение в теорию относительности. М., 1947, [44]). Отсутствие таких привидений в двойных звёздных системах считали одним из доказательств ошибочности теории Ритца [74]. Однако, когда эти "лишние" изображения всё же обнаружили у космических объектов, то почему-то даже не вспомнили о БТР, а стали связывать их с придуманными много позднее "гравитационными линзами" теории относительности, якобы разлагающими на отдельные пучки свет от источника, хотя это сильно противоречило наблюдениям. Поэтому, многие справедливо считали гравитационные линзы бредом.

Рис. 82. Размножение числа изображений с размытием их вдоль эллиптической орбиты у объекта 0024+1654 (www.nur872.narod.ru/cosmolinzy.htm).

А, вот, БТР верно предсказывает и число дополнительных изображений и их конфигурацию: все изображения должны укладываться на эллипс (соответствующей орбиты), что и наблюдается, скажем, — у объекта 0024+1654 (Рис. 82). Легко объяснить и движение изображений, несинхронные колебания их яркости: с течением времени вертикальная линия (Рис. 81) смещается, а с ней — и точки пересечения (каждая со своим индексом яркости T/T?, зависящим от ускорения в данной точке орбиты). При этом, половина изображений будет двигаться по естественному направлению движения звезды по орбите, а половина — в обратном. Такие прямые и обратные, попятные изображения рождаются парами при пересечении петли и парами же исчезают при слиянии, когда линия временного сечения отрывается от петли. При исчезновении парных изображений 1 и 2 (Рис. 81.б) будет казаться, словно график лучевых скоростей внезапно обрывается и на каждом периоде состоит из отдельных кусочков, что реально наблюдаются у некоторых спектрально-двойных звёзд с разрывной характеристикой [27].

Такими же размноженными по принципу Ритца изображениями могут оказаться и выбросы радиогалактик, состоящие из многих точек. Возможно и многократное перекрытие петель (Рис. 81.в), а, значит, и сколь угодно много изображений, общее число которых обозначим через k и назовём "коэффициентом мультипликации системы". Изображения могут усеивать почти всю орбиту объекта или двух объектов системы (Рис. 65.б, Рис. 83), подобно трассирующей пуле, пунктиром чертящей свою траекторию. Не так ли возникло и загадочное двойное кольцо из отдельных светящихся точек у сверхновой SN 1987A (см. о ней: acmephysics.narod.ru/b_r/sn1987a.htm)? Впрочем, не исключено, что эти кольца являются, подобно расширяющимся оболочкам сверхновых, всего лишь "световым эхо" от вспышки звезды (§ 2.18).

Рис. 83. Два кольца у сверхновой SN 1987A, возможно, представляют собой размноженные эффектом Ритца изображения двух объектов в разных точках их орбиты.

Отметим, что авторы гипотезы гравитационных линз, — это уже не раз упомянутые А. Эйнштейн и А. Эддингтон. Вскоре после предложения ими идеи гравитационных линз, искажающих и фокусирующих своим тяготением лучи света с созданием мнимых изображений, многие учёные выступили с критикой этой гипотезы. Слишком слабы гравитационные поля космических тел и малы вносимые ими угловые отклонения, чтоб их можно было заметить. Вспомним, что даже лучи, прошедшие вблизи края Солнца, отклоняются лишь на две угловых секунды, что находится на пределе разрешения современных телескопов (§ 2.2). И это отклонение стремительно уменьшается с удалением от тяготеющего тела. А, между тем, релятивисты считают, что такое искажение происходит даже на расстояниях порядка радиуса галактики, — вся галактика выступает как линза! Понятно, что для такой фокусировки света тяготеющими объектами, те должны были бы обладать столь мощными гравитационными полями, какие не встречаются в природе. Те же самые галактики-линзы были бы моментально сжаты столь мощным гравитационным полем или же потребовали бы огромных скоростей движения звёзд в них. Наконец, вероятность попадания наблюдателя в узкую область гравитационной фокусировки света слишком мала, и Земля вскоре уходила бы из этой области за счёт взаимного движения космических тел, меняющего изображение, созданное "гравилинзой", чего на деле не происходит.

Таким образом, гравитационная фокусировка света и умножение числа изображений "гравитационными линзами" — это фикция! Наблюдаемые на небе дополнительные изображения-миражи — это следствие не гравитационной фокусировки, а — временн?й фокусировки, за счёт баллистического принципа и эффекта Ритца. Именно за счёт временной фокусировки световые лучи, изображения одного и того же объекта, испущенные им в разные моменты времени из разных положений, могут быть сфокусированы в одном и том же временн?м интервале. Если для пространственной фокусировки и размножения изображений предметов служат обычные линзы и зеркала, то в качестве временн?й линзы выступает эллиптическая орбита звезды, галактики, точнее круговое движение по ней. Сам термин "линза времени" возник ещё в начале XX века [95] в отношении киноаппаратов, тоже способных создать иллюзию убыстрения, замедления, обращения времени и наложения его моментов (многократная экспозиция). Эта аналогия с оптико-проекционной и кино-фототехникой, как увидим, весьма полезна в плане понимания космических картин (§ 2.16) и природы времени (§ 5.6).

Завершая рассказ о космолинзах, отметим, что Б. Риман, математические идеи которого об искривлённом, римановом пространстве релятивисты применяют для описания гравитационных линз, имел отношение и к трактовке кратных изображений на базе временных линз БТР. Так, именно Риман создал теорию простых волн (волн Римана), форма которых меняется по мере удаления от источника, за счёт разной скорости движения точек волны [103] (как для света в БТР, Рис. 81). Риман впервые рассмотрел возникающие при этом неоднозначности (перехлёсты волн, дающие несколько изображений летящего по орбите объекта). Он же изучил и ударные волны (в случае света рождающие вспышки новых звёзд, § 2.18). Сам Риман пытался возродить ньютонову теорию истечения. Считая заряды источниками материи, вылетающей со скоростью света, он объяснял оптические, магнитные, индукционные и гравитационные эффекты, став предтечей эмиссионной электродинамики Ритца [107]. Не случайно Ритц ссылался на работы Римана, который тоже работал в Гёттингене, где сотрудничал с Гауссом и Вебером, этими предтечами и предвестниками БТР (§ 1.7). Даже судьбы Римана и Ритца сходны: оба были гениальными математиками и физиками, оба учились и работали в Гёттингене, оба рано скончались от туберкулёза, не дожив до сорока лет, едва занявшись баллистической электродинамикой и не успев развить её до конца. В итоге их физические труды забыты, а математические открытия захвачены враждебными им по духу кванторелятивистскими теориями, включая теорию гравитационных линз. Такая вот ирония судьбы.

Итак, гравитационные линзы Эйнштейна никогда не наблюдались. А, будто бы созданные ими лишние изображения небесных тел, — это просто следы звёзд, галактик и других объектов, одновременно видимых в разных участках орбиты за счёт баллистического принципа. Совсем как в песне: "Звёзды — следы трассирующих пуль — тоже являются частью Вселенной". Именно в БТР было впервые предсказано размножение звёзд, вселенских источников, причём, — в качестве прямого следствия принципа относительности Галилея (баллистического принципа), в применении к двойным звёздам. И, потому, наблюдение множественных изображений-миражей на небе нисколько не свидетельствует в пользу теории относительности, а служит многократным и зрелищным подтверждением теории Ритца.

§ 2.15 Сверхсветовые скорости выбросов

Первоначала же все, которые просты и плотны,

Чрез пустоту совершая свой путь, никаких не встречая

Внешних препятствий, одно составляя с частями своими

И неуклонно несясь туда, куда раз устремились,

Явно должны обладать быстротой совершенно безмерной,

Мчась несравненно скорей, чем солнца сияние мчится,

И по пространству лететь во много раз дальше в то время,

Как по небесному своду проносятся молнии солнца.

Тит Лукреций Кар, "О природе вещей", I в. до н. э. [77]

Умножение числа изображений, возникающее в двойных звёздных системах, за счёт баллистического принципа, приводит и к другим удивительным эффектам. Так, в космосе не раз регистрировали движение объектов, скажем, — выбросов из квазаров, со сверхсветовыми скоростями, достигающими 20c [160]. Столь высокие скорости получались, если непосредственно поделить видимое перемещение объекта по небу на время движения. Поэтому, велик может быть соблазн использовать этот факт в качестве опровержения теории относительности и доказательства теории Ритца, допускающей сверхсветовые скорости (например, у космических частиц), предсказанные ещё Демокритом и Лукрецием (§ 1.21). Однако, в этом случае как раз не стоит спешить. Конечно, в космосе достаточно звёзд, способных придать микрочастицам сверхсветовые скорости. Но, вряд ли, в космосе есть источники энергии и механизмы, способные сообщить крупному объекту: галактике, квазару, простой звезде или облаку газа, — не только сверхсветовые, но даже околосветовые скорости. По той же причине, нельзя принять и объяснения этого феномена в теории относительности, где сверхсветовые скорости считают лишь иллюзией, вызванной движением выброса с околосветовой скоростью по направлению к наблюдателю. За счёт этого, видимый интервал времени движения объекта сжимается по эффекту Доплера, и кажется, что объект преодолел расстояние за меньшее время, что и ведёт к сильному завышению скорости его движения. Однако, при этом, для заметного сокращения времени регистрации T?, в сравнении с реальным временем движения T, объект, по эффекту Доплера T?/T=1-V/c, должен приближаться со скоростью V, сопоставимой со скоростью света c. А столь высокие скорости естественных космических объектов, как говорилось, — сомнительны. Поэтому, гораздо проще предположить, что кажущееся сокращение времени движения вызвано эффектом Ритца T?/T=1-La/c², приводящим к сильному уменьшению интервала T? уже при умеренных скоростях V и ускорениях a, лишь бы расстояние L до источника было достаточно велико.

В самом деле, если рассмотреть точку орбиты звезды, где T?=T(1-La/c²)=0, то есть ускорение a=c²/L (Рис. 81.а), то покажется, что этот участок орбиты звезда проходит мгновенно, с как угодно большой скоростью. Причём, яркость объекта, при таком ускоренном движении, не будет снижаться: объект не будет терять в яркости от размытия, поскольку параллельно наращивает яркость по тому же эффекту Ритца (§ 2.11). Так же будет и в любой другой точке орбиты, где выполняется условие a=c²/L и касательная к кривой скоростей — вертикальна, — именно в таких точках происходит бесконечное сжатие времени T и концентрация света (Рис. 67). Вероятней всего, такой эффект будет наблюдаться, когда от перекоса графика скоростей возникает неоднозначность и мнимые изображения-призраки. Тогда, в момент касания вертикальной линии (временного сечения) графика скоростей (Рис. 81.в) покажется, что из ничего возникли два объекта 4 и 5 (в действительности два изображения одной звезды), разлетающиеся с огромными скоростями, но, по мере удаления, всё замедляющиеся. Видимо, именно в этом и состоит природа выбросов квазаров и галактик: это просто дополнительные изображения, регистрируемые одновременно с основным изображением 3. Огромные скорости этих объектов могут получиться и из анализа их спектра. Ведь вызванный эффектом Ритца сдвиг частоты приведёт ещё и к огромным смещениям спектральных линий, которые будут интерпретированы на основании эффекта Доплера, как подтверждение огромной скорости объектов, хотя истинная скорость может быть ничтожна.

Кроме того, за счёт появления неоднозначности у кривой скоростей, будет казаться, что, по достижении секущей времени края петли, произошёл резкий скачок скорости (Рис. 81) — на кривой лучевых возникает разрыв. И такие разрывы-скачки были реально обнаружены у некоторых двойных звёзд [27]. Чаще всего, такие разрывы наблюдаются у переменных звёзд типа RV Тельца [65, с. 156]. И это — естественно, ведь именно для звёзд, колебания блеска которых в большинстве случаев вызваны эффектом Ритца, перекос кривой скоростей должен быть больше всего.

Так же, интересно, что эти мнимые изображения звезды будут двигаться по орбите в противоположных направлениях (Рис. 81). Если точка 5 будет смещаться по орбите в прямом направлении, туда же, куда и точка 3, то точке 4 будет свойственно обратное, попятное движение. За счёт этого, точки 4 и 5 будут расходиться. Как видим, мнимые сверхсветовые скорости имеют простое классическое объяснение. Порой, вызванное эффектом Ритца мнимое увеличение скорости может и не достигать столь высоких значений, но всё равно будет приводить к сильному завышению скорости объекта. Так, в ядрах нашей и других галактик обнаружены звёзды, смещающиеся на фоне ядра гораздо быстрее, чем следовало бы ожидать из закона тяготения Ньютона и известной массы ядер. Поэтому, астрономы делают вывод о существовании в ядрах тёмной материи или сверхмассивных чёрных дыр, неучтённой массой и тяготением которых якобы и вызван избыток скорости. Но гораздо проще его интерпретировать, как результат мнимого увеличения скорости от эффекта Ритца, приводящего и к ускорению видимого движения звезд по орбите, и к завышению их скорости, находимой из спектральных сдвигов по эффекту Доплера. Тем самым, устраняется надобность в искусственно придуманных абстрактных объектах типа чёрных дыр и тёмной материи (§ 2.20).

Отметим, что рассмотренные оптические феномены, вызванные эффектом Ритца в БТР, аналогичны акустическим феноменам от эффекта Доплера у сверхзвуковых истребителей. Поскольку самолёт летит со сверхзвуковой скоростью, то звуки, излучённые им позднее, из новых точек траектории полёта, могут достигать наблюдателя одновременно с испущенными ранее, а могут и опережать их. За счёт этого один и тот же истребитель может быть слышен сразу в нескольких направлениях (как при размножении изображений, § 2.14), его движение, воспринятое на слух, может казаться попятным или происходящим со скоростью, многократно превышающей реальную, визуально наблюдаемую скорость движения сверхзвукового самолёта, совсем как в случае сверхсветовых выбросов. Всё такие феномены — это результат временн?й фокусировки от эффектов Доплера и Ритца, что ещё раз доказывает их родство (§ 1.10).

Итак, обнаружили ещё одно проявление эффекта Ритца, теперь уже в форме сверхсветовых выбросов квазаров и сверхбыстрого движения звёзд в центрах галактик. Иллюзию аномально высокой скорости этих движений создаёт фокусировка "временн?й линзой" Ритца, сжимающей интервалы времени (§ 2.11). Почти так же, и в обычных линзах, порой, наблюдаем движение тел сильно ускоренным в сравнении с реальным, — из-за растяжения пространственных интервалов. Отметим, что и созданные "временн?й линзой" Ритца изображения выбросов будут, за счёт вращения образующего их объекта, вытянуты вдоль его орбиты и направления их "движения". Именно в такой форме они и наблюдаются, как покажем в следующем разделе.

§ 2.16 Вращающиеся звёзды и космические дуги

Нужно следовать мудрости природы, которая как бы больше всего боится произвести что-нибудь излишнее или бесполезное, но зато часто одну вещь обогащает многими действиями.

Николай Коперник, "О вращении небесных сфер" [41]

Выше мы видели, что орбитальное вращение двойных звёзд рождает многие космические феномены — переменность блеска и цвета звёзд, умножение числа изображений и другие космические миражи. Но баллистический принцип и эффект Ритца обогащают вращение звёзд и другими иллюзорными феноменами, вид которых представляется совершенно загадочным и необъяснимым, с позиций современной астрофизики. Так, кроме орбитального, весьма значимо осевое вращение звёзд, этих небесных пылающих сфер. Если для света справедлив классический принцип относительности (баллистический принцип), то эти сферы перестанут выглядеть сферами: крутящиеся звёзды покажутся нам вытянутыми, словно эллипсоиды. Чтобы доказать это, рассмотрим звезду с удалённостью L, радиусом R и угловой скоростью ? (Рис. 84). Одна сторона звезды удаляется от нас с окружной скоростью v=?R, а другая — с той же скоростью приближается. По принципу относительности Галилея, скорость света c механически сложится со скоростью испустивших его точек, участков звезды. Поэтому, свет от приближающегося края M прибудет к нам за время L/(c+?R), а от удаляющегося N — за время L/(c—?R) и воспримется примерно на время T=2L?R/c² позднее.

Рис. 84. Запоздание света от правого края звезды в сравнении с левым приводит к искажению её вида.

За это время звезда, летящая с линейной скоростью V, сместится на расстояние S= VT= 2LV?R/c². Поэтому свет двух боков звезды, видимых нами одновременно, в действительности, — испущен в разные моменты времени, из разных положений звезды, разнесённых на расстояние S. Прочие точки звезды имеют промежуточные лучевые скорости и потому непрерывно заполняют отрезок S. Выходит, по принципу относительности, вместо звёзд-точек мы должны наблюдать звёзды-отрезки, штрихи? Изображение звезды оказалось бы смазанным, размытым вдоль видимой траектории её движения, словно на фотоснимке звёздного неба с большой выдержкой. Однако, при имеющихся линейных и окружных скоростях звёзд, их размытие S столь мало, что даже сквозь сильнейшие телескопы звезда будет видна как точка. В самом деле, разрешение лучших астрономических труб составляет порядка угловой секунды (1''— 0,1''). При этом, угол, под которым виден отрезок S, равен S/L= 2V?R/c² радиан, что даже для самых быстрых звёзд с линейными и окружными скоростями в 200 км/с даёт угол размыва в 0,2 угловой секунды. Поэтому, для большинства звёзд "вытянутость" будет незаметна.

Но это — лишь при наблюдении в простые телескопы. А в настоящее время стали широко развиваться интерферометрические методы телескопии, дающие столь высокие угловые разрешения (до 0,0001''), что становятся различимыми диски звёзд. И, как раз, тут учёных ожидал сюрприз, поскольку эти наблюдения, способные выявить эффект размытия, реально его обнаружили и дали весьма странные, несогласные с нынешней физикой результаты. Так, некоторые быстровращающиеся звёзды и впрямь оказались сильно вытянутыми. Примером тому может служить звезда Ахернар (? Эридана), имеющая гигантскую окружную скорость: что-то около 240 км/с. К удивлению учёных, звезда имеет вид не круга, а вытянутого эллипса с отношением осей, равным 1,5. Как признаются учёные, даже быстрое вращение не смогло бы сплющить звезду в столь сжатый эллипсоид [141].

Так, может, этот эллипсоид — следствие размыва звезды? В самом деле, если условно разделить диск звезды на полосы, то размытие диска создаст видимый сдвиг каждой полосы, пропорциональный её лучевой скорости ?r, т. е. расстоянию r до центра O. Тогда, в зависимости от направления движения звезды, её видимый диаметр MN растянется или сожмётся на величину S, придав ей вид овала (Рис. 84). Ведь линейно растянутый или сжатый круг — это эллипс, как легко убедиться, наблюдая тень от круглой монеты. Лишь допустив, что скорость источника влияет на скорость испущенного им света, удаётся объяснить загадку Ахернара.

Не меньшее удивление одолело учёных, когда они попытались с помощью астроинтерферометра непосредственно пронаблюдать пульсации некоторых цефеид. Так, у Полярной звезды, как у ближайшей к нам цефеиды, предполагали обнаружить радиальные пульсации, т. е. периодические колебания её радиуса. Но оказалось, что реально, в зависимости от фазы колебаний, диск звезды менял не размер, а форму, становясь то вытянутым, то сжатым, словно разные участки звезды пульсировали по-разному (см. www.express-meta.narod.ru/html/astro_u_u7_04.htm). То же обнаружилось у долгопериодической переменной звезды Миры Кита (см. www.schools.keldysh.ru/sch1216/students/Cetus/mira.htm). Этого и следовало ожидать, если колебания яркости цефеид вызваны не пульсацией, а орбитальным движением, придающим разную скорость лучам света (§ 2.12). В итоге, интенсивность и частота света периодически меняются, подобно нестабильной частоте следования вагонов трамваев или метро от непостоянства их скоростей (Рис. 70). А мнимые колебания формы и размеров звезды возникают от её осевого вращения, приводящего к размытию диска.

Так, если луч от левого края звезды M опережает лучи от правого N, то, при орбитальном движении звезды вправо, её диск "сожмётся" вдоль направления движения. В противоположной точке орбиты звезда, смещаясь влево, напротив, "растянется" (Рис. 85). Если же орбита видится не с ребра, а под углом, ось звезды наклонена к лучу зрения, а частота вращения её слоёв меняется по широте, то колебания формы звезды приобретают ещё более сложный вид. Именно такие сложные колебания размеров и формы, озадачившие учёных, были зарегистрированы с помощью интерферометров у Бетельгейзе, переменной звезды, меняющей блеск с периодом в 6,4 года. Оказалось, что в такт с колебаниями блеска звезда периодично меняет свои размеры и очертания, но совсем иначе, чем предписывает теория пульсаций. Из-за неправильных колебаний видимой формы звезды учёные даже выдвинули теорию, что сама звезда имеет неправильную несферическую форму, и, потому, по мере вращения показывает нам то один, то другой бок, имеющие разные очертания и яркость. На деле же, эти колебания яркости и формы, как видели, могут быть мнимыми в силу зависимости скорости света от движения звезды, обладающей сферичной формой и постоянной яркостью. При этом, измерения средних диаметров подобных звёзд посредством интерферометров показывают их колебания в такт с колебаниями блеска, хотя реальные размеры и абсолютные светимости звёзд не меняются (Рис. 85). Не зря, астрономов так озадачило уменьшение видимого диаметра Бетельгейзе на 15 % в период с 1993 по 2009 г. при неизменной яркости. А, с позиций БТР, в таких вариациях видимых параметров при постоянной светимости звезды нет ничего странного, если эти вариации — оптическая иллюзия.

Рис. 85. Изменение видимой формы звезды в зависимости от положения на орбите и направления движения.

На возможность баллистического эффекта изменения видимой формы крутящейся звезды, при её движении, обратил впервые внимание автора К.А. Хайдаров в 2006 г. (на эффект вытягивания изображения звезды вдоль орбиты от различия лучевых скоростей разных её участков автор указывал ещё в работе [117]). Хайдаров отметил, что, в случае справедливости БТР, звезда Вега, имеющая огромную скорость вращения, предстала бы перед нами заметно вытянутой, тогда как реально интерферометрические методы наблюдений показали, что диск её имеет круглую форму. На это автор ответил, что ось вращения Веги, как известно, направлена почти точно на Землю, отчего окружные скорости разных участков её поверхности не имеют лучевой составляющей и, следовательно, не могут приводить к растяжению изображения звезды. Таким образом, наблюдения Веги не противоречат БТР.

При интерферометрическом анализе цефеид обнаружилась и другая загадка: некоторые из них, к примеру, ту же Полярную, окружала странная кольцевая оболочка-кокон, которая в 2–3 раза превосходила размерами саму звезду, раз в 20 уступая ей в яркости (см. www.e1.ru/news/spool/news_id-268135-section_id-37.html или "Природа" 2006, № 7). Природа и стабильность этих «коконов» — совершенно непонятна. Но такой кольцевой след вполне может оставить спутник, который, вращаясь вокруг главной звезды, и вызывает её вспышки по эффекту Ритца, при соответствующем движении звезды возле центра масс. При достаточной скорости вращения, изображение спутника может настолько размыться, что растянется вдоль всей его орбиты и предстанет пред нами в виде сплошного светящегося кольца или эллипса, окружающего главную звезду (Рис. 86). У Полярной полное размытие спутника имеет место в том случае, если разность времён хода T=2L?R/c² превышает орбитальный период P Полярной, составляющий 4 дня и равный периоду миганий. Расстояние L/c до Полярной в световых годах составляет 430 лет, что в 40000 раз больше её орбитального периода. Значит, для того, чтобы произошло кольцевое размытие, спутнику достаточно иметь окружную скорость ?R> c/²·40000? 4 км/с. Так что размытие — вполне возможно: даже наше Солнце имеет на экваторе скорость вращения 2,3 км/с.

Рис. 86. "Коконы" вокруг цефеид, как результат размывки спутника вдоль орбиты в кольцо (справа).

Подобные кольца наблюдали не только у цефеид, но и вокруг других звёзд и галактик, хотя астрономы склонны приписывать их действию гравитационных линз, игнорируя многие противоречия (§ 2.14). Эти кольца редко замкнуты и чаще имеют форму узкого серпа. Если структуры созданы "размазанным" вдоль орбиты изображением звезды, то их вид определяется степенью размытия T/P, — соотношением разности времён хода T и орбитального периода P. Изображения звёзд с большим орбитальным периодом (в годы) вряд ли растянутся вдоль всей орбиты, и такие звёзды изобразятся в виде серпов, дуг или штрихов (Рис. 87). Примерно та же картина складывается при съёмках звёздного неба. Звёзды, движущиеся по кругу за счёт вращения Земли, предстают на фотографиях, в зависимости от времени выдержки, в виде штрихов, дуг или замкнутых колец, кстати, также окружающих Полярную звезду. Длительность экспозиции играет здесь примерно ту же роль, что время задержки T — при размытии звезды, а P=1 сут.

Рис. 87. Формы размытия звезды: а) кольцо, б) серп, в) дуга, г) штрих, д) пунктир (мультипликация k=9).

Эти созданные спутником дуги смещаются в ходе его движения по орбите, и могут не только окружать центральную звезду, но и пересекать её, если видимая орбита спутника проецируется на диск цефеиды. В этом случае будет казаться, что из цефеиды выходит протяжённый светящийся выброс, удаляющийся от звезды или образующий петли, соединённые со звездой, словно протуберанцы. И такие протяжённые "выбросы", "истечения вещества" были реально обнаружены в процессе интерферометрических наблюдений у многих цефеид, в том числе у Полярной звезды, у полуправильной переменной Бетельгейзе, у Миры Кита и других. Столь мощные "выбросы", конечно, не могут быть реальными истечениями вещества, однако имеют прямое отношение к баллистической теории истечения, будучи иллюзорными, размытыми изображениями летящего по орбите спутника или нескольких спутников цефеиды, а порой, возможно, и размытым в линию изображением главной звезды.

В форме таких дуг, штришков иногда видны и объекты, имеющие вместо одного — несколько отдельных изображений. Такое размножение числа изображений тоже пытались связать с гипотетическими гравитационными линзами и чёрными дырами. Но, как говорилось в предыдущем разделе, звезду можно видеть сразу в нескольких точках её орбиты и в том случае, если испущенный ею в разное время и с разной скоростью свет приходит к нам одновременно (как если бы при съёмках движущейся звезды мы делали на одном кадре несколько экспозиций с перерывами). Тот же эффект с учётом вращения звезды приведёт к размытию каждого точечного изображения (Рис. 81) в дугу, штришок, вытянутый вдоль орбиты (Рис. 87.д). Такой вид имеет объект 0024+1654 (Рис. 82). Как видим, такое размытие объекта гораздо проще объяснить не сверхъестественными чёрными дырами и гравилинзами, а зависимостью скорости света от скорости источника.

Стоит упомянуть, пожалуй, другой космический курьёз, снова поставивший в тупик космологию. В туманности Андромеды астрономы нашли странное кольцо из сотен одинаковых красных звёзд, а внутри него — кольцо поменьше, состоящее уже из синих звёзд (см. www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2005/09/21/187467): звёзды ходят по кругу, как в космическом хороводе. Учёные не могут разгадать природу столь странного скопления звёзд и его стабильности. И снова выход открывает предположение о том, что в действительности там только две звезды (или два шаровых звёздных скопления) — синяя и красная, вращающиеся возле общего центра масс O по эллиптическим орбитам (Рис. 88). Именно это вращение и размножает их изображения на тысячи отдельных, видимых сразу, и, словно бусы, нанизанных на орбиту. Не зря, оба кольца лежат в одной плоскости — это общая плоскость их орбиты.

Рис. 88. Вращение двойной звезды или двух шаровых скоплений звёзд (вверху) создаёт два ожерелья из звёзд, нанизанных на орбиты.

Выходит, все видимые на небе космические дуги и разноцветные кольца, — это такие же иллюзорные небесные картины, как гало или радуга, тоже сопровождаемые появлением лишних изображений ("ложных солнц"), окрашенных колец возле светила, представляющих собой лишь его размытые в дуги изображения. Однако, тьма невежества, насланного теорией относительности, породила мнение, будто источник этих картин — в мистических объектах, типа гравитационных линз и тяжёлых чёрных дыр. Примерно так и невежды когда-то верили, что источник радуги — это зарытый в землю мистический горшок с золотом леприкона. И лишь БТР даёт космическим дугам простое научное и рациональное объяснение. Не случайно, все эти эффекты двойных звёзд (колебания яркости, цвета, умножение числа изображений, их размытие, попятные, замедленные и ускоренные движения по орбите) легко смоделировать с помощью несложной компьютерной программы. При запуске такая программа выдаёт картины, удивительно напоминающие те, что мы наблюдаем в космосе. И все эти красивые картины — естественное следствие заложенного в программу движения двойных по орбите и баллистического принципа.

Итак, главное достоинство баллистической теории Ритца в том, что все явления космоса (даже неразгаданные наукой) она предсказывает как прямые следствия одной единственной гипотезы — классического принципа относительности, согласно которому источник передаёт свою скорость испущенному им свету. И Ритц, и Коперник, сами бывшие (по отзывам современников) хорошими инженерами, понимали, что и природа, как гениальный инженер, руководствующийся принципом простоты, не потерпит лишних принципов и деталей космического механизма, — всех этих чёрных дыр, нейтронных звёзд и т. п. Не случайно по Ритцу и Копернику всё многообразие небесных явлений естественно вытекает из вращательного, орбитального движения космических тел, вкупе с классическим принципом относительности, который всё больше подтверждают новейшие наблюдения с использованием спутников, радиотелескопов и интерферометров. Но, думается, и при исчерпывающих доказательствах, официальная наука ещё долго не захочет признать правоту Ритца. Так же и официальная церковь почти триста лет (вплоть до 1831 г.!) запрещала учение и книги Коперника, Галилея, Кеплера и, вопреки всем фактам, тешилась иллюзией неподвижности Земли. Впрочем, за примерами фанатичной приверженности догмам в глубь веков ходить не надо: достаточно понаблюдать за тем, как долго будут нынешние научные круги, игнорирующие классический принцип относительности, с таким трудом утверждённый Галилеем и Коперником, считать учение Ритца ересью.

Ещё 500 лет назад Коперник пришёл к смелому выводу о мнимости многих небесных явлений и картины Космоса, нарисованной учёными-схоластами, сторонниками Аристотеля. Видимые круговые движения Солнца и звёзд, петлеобразные пути и попятные движения планет оказались иллюзией, рождённой осевым и орбитальным вращением Земли. Но урок, преподанный Коперником, забыли, и, вот, снова учёные, охмурённые Эйнштейном, свято верят в реальность прихотливых небесных картин, ломают над ними голову, придумывая объяснения не менее мистичные и сложные, чем у их древних коллег, считавших Землю центром мира. Лишь теперь картина космоса снова стала проясняться, стоило только вернуться к открытому Коперником и Галилеем классическому принципу относительности, согласно которому, любое движение (в том числе движение света) — относительно: зависит от системы отсчёта, её скорости. Но официальная наука, отвергнув этот прогрессивный принцип, желает пребывать в плену иллюзий и миражей, созданных вращением небесных сфер, слепо веря Аристотелю и Эйнштейну, которые абсолютизировали иллюзии земного наблюдателя.

§ 2.17 Квазары

Космологическая интерпретация казалась настолько немыслимой, что многие астрономы стали в конце концов считать квазары местными объектами… может быть красное смещение вызвано каким-то новым физическим явлением, отличным от эффекта Доплера? Последняя возможность, казалось, получила подтверждение, когда астрономы обнаружили близко расположенные изображения двух и более объектов с совершенно различными красными смещениями. Согласно одной из гипотез, эти объекты демонстрировали какой-то неожиданный эффект старения света, при котором его длина меняется со временем.

П. Ходж, "Космологический спор" [155]

Как видим, многие загадочные объекты Космоса, благодаря БТР, предстают в совсем ином свете, оказываясь своего рода космической иллюзией, миражом. Практически все загадочные космические феномены баллистическая теория сводит к различным проявлениям обычных для космоса двойных звёзд. А, такие сверхъестественные объекты как чёрные дыры, предсказанные теорией относительности, оказываются и вовсе ни на что не годной выдумкой. Благодаря БТР, простое объяснение находит ещё одна загадка Космоса — квазары. Эти объекты имеют огромные красные смещения, что, по закону Хаббла, заставляет астрономов считать их расположенными очень далеко. Однако, яркости и размеры квазаров оказываются для такого удаления столь велики, что никак не согласуются с быстрыми колебаниями их яркости (быстро менять свою яркость способны лишь небольшие астрообъекты). Поэтому, даже те астрономы, которые верили в космологическое красное смещение от разлёта галактик, вынуждены были вновь обратиться к гипотезе Белопольского о старении света (§ 2.4).

И, точно, всё проясняется, если верна баллистическая теория. Если красное смещение вызвано не разлётом галактик, а эффектом Ритца, то квазары могут оказаться и впрямь сравнительно компактными объектами не слишком высокой светимости, которые находятся много ближе, чем принято считать. Тогда непомерно высокое красное смещение квазаров окажется следствием малости их размеров R и быстроты их вращения, а, значит, больших ускорений a=V²/R. А, потому, коэффициент Хаббла H=a/c в законе красного смещения для квазаров окажется много больше принятого для галактик. То есть, даже на малом расстоянии их красные смещения окажутся много больше, чем у галактик той же удалённости.

То, что значение постоянной Хаббла для квазаров и мелких галактик много больше, чем для обычных галактик, доказывает хотя бы тот факт, что одинаково удалённые космические объекты имеют часто сильно отличающиеся красные смещения, что противоречит закону Хаббла. Так, известны объекты, составляющие, по мнению астрономов, физически связанные пары, а, значит, одинаково от нас удалённые. Однако красное смещение таких объектов различается порой в несколько раз (таковы, например, галактика NGC 4319 и квазароподобный объект Маркарян 205 [52]), так что, по закону Хаббла, их следовало бы поместить на разном удалении. Но, по БТР, красные смещения одинаково удалённых объектов разного типа могут сильно разниться, ввиду разной скорости их вращения и размеров (Рис. 89).

Рис. 89. Сильное различие красных смещений у расположенных рядом квазара и галактики.

Таких примеров неравенства красных смещений у компонентов парных галактик или пар галактика-квазар известно множество. Большинство этих пар было обнаружено Гальтоном Арпом, который доказывал этим ложность космологической трактовки красного смещения [39, 87, 155]. Прежде это несоответствие пытались объяснить гравитационным сдвигом частоты. Но потом оказалось, что на это не спишешь красные смещения квазаров, поскольку тогда б они обладали столь большой массой и плотностью, что были бы крайне нестабильны [155, с. 140].

Иногда вместо одного квазара наблюдается несколько отдельных изображений, соответствующих, судя по спектру, одному и тому же квазару. Такое размножение объясняют гравитационным линзированием. Но, в действительности, проще объяснить это умножением числа изображений баллистическим принципом, — одновременным приходом света квазаров из разных точек орбиты (§ 2.14). Это объясняет, почему размноженные изображения квазаров всегда укладываются на эллипс. Это — эллипс орбиты, по которой движется квазар, одновременно видимый в разных точках орбиты. Пример такого квазара даёт двойной квазар Q 0957+561 [26], квазар QSO 2237+0305 (см. "Природа" 2005, № 1), или галактика NGC 7603 и несколько квазароподобных объектов возле неё (www.haltonarp.com). И сами квазары, и их, так называемые, "выбросы" (а в действительности размытые изображения того же квазара) точно ложатся на эллипс орбиты (§ 2.15, § 2.16). Эти изображения имеют различные яркости и красные смещения, за счёт различного ускорения в разных точках орбиты, вызывающего соответствующие изменения яркости и спектра. С течением времени изображения квазара смещаются по тому же эллипсу, одновременно меняя яркость и спектр, причём, все по-разному, за счёт орбитального движения и ритц-эффекта. Если бы красное смещение квазаров вызывалось эффектом Доплера от их удаления, то два изображения одного квазара имели бы одно и то же красное смещение. Но эти смещения порой заметно отличаются, и это уже не объяснишь случайным попаданием двух объектов на один луч зрения, как пытались сделать в указанных примерах парных объектов Г. Арпа [52, 155]. Теория гравитационных линз объяснить всего этого не может, тогда как эффект Ритца и БТР непринуждённо объясняют: яркость и сдвиг спектра соответствуют ускорению в данной точке орбиты и, естественно, меняются при смещении изображения. Ранее отметили (§ 2.15), что "выбросы" квазаров часто движутся, судя по их видимому смещению по небу, — со сверхсветовыми скоростями. Как говорилось, это можно объяснить эффектом Ритца, но также это может быть связано с сильным завышением расстояний до квазаров, на основании их красного смещения и закона Хаббла. Если квазары расположены много ближе, то видимые угловые смещения их выбросов соответствуют гораздо меньшему пути и скорости.

Что же собой представляют квазары? Если следовать принципу Оккама и не приумножать сущности, то надо признать, что квазары — это не какие-то новые экзотические объекты, а — либо скопления звёзд, либо, что более вероятно, — компактные галактики, а, точнее, видимые ядра галактик, — их центральные области. В самом деле, за счёт того, что в центральных областях галактик скорости вращения и ускорения гораздо выше, чем на периферии, их вращение может приводить к гораздо большим красным смещениям по эффекту Ритца (Таблица 1). Таким образом, это действительно оказываются достаточно компактные объекты с большой скоростью вращения. Видимо, в ядрах галактик есть области прозрачности, сквозь которые можно видеть эти центральные части ядер. Или же это галактики достаточно разреженные, молодые, не затуманенные облаками галактической пыли. И, действительно, квазары теперь обычно ассоциируют с ядрами галактик. Именно центральные части ядер галактик являются, как и квазары, сильными источниками радиоизлучения. Это в очередной раз доказывает, что космос не изобилует лишними типами объектов. Всё наблюдаемое многообразие космических объектов — это лишь частные проявления немногих основных, уже известных и изученных.

Итак, ещё одна великая загадка Космоса, — квазары, получила объяснение с помощью БТР. Находит благодаря эффекту Ритца объяснение и сильное радиоизлучение квазаров. Ведь более глубокие области квазаров, вращающиеся с ещё большей скоростью и по меньшим орбитам, имеют неизмеримо большее ускорение, а значит, и сдвиг частоты по эффекту Ритца для них может быть огромен. Поэтому, не исключено, что радиоизлучение квазаров — это лишь сильно смещённое эффектом Ритца в красную сторону оптическое излучение звёзд, образующих сердцевину квазара или галактики. Таким образом, ни к чему придумывать и сложных искусственных (скажем синхротронных) механизмов генерации радиоизлучения у квазаров и других радиоизлучающих объектов. Эффект Ритца естественным образом предсказывает такое длинноволновое излучение.

§ 2.18 Новые и сверхновые звёзды

Рассмотрим снова случай, когда точка P' участвует в колебательном движении, а расстояние PP' является достаточно большим. Это позволит волнам, стартовавшим в моменты t1', t2',…, когда скорость P' имела разные значения v1', v2',…, приходить в P одновременно, вследствие разницы скоростей их распространения (практически этот случай будет представлен только в оптике).

Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8]

Эффект Ритца, столь значимый для квазаров, может иметь и более внушительные проявления. Дело в том, что доплер-эффект T?/T=1-?/c не способен заметно изменить масштаб времени и частоту, поскольку обычно у космических объектов отношение ?/c<10^-3. Напротив, эффект Ритца T?/T=1-La/c², как выяснили для тех же двойных звёзд, способен дать сдвиг в L/cP (в тысячи) раз больший (§ 2.10). Иными словами, величина La/c² оказывается сравнима с единицей, и T?=T(1-La/c²) может даже занулиться. То есть, весь свет, испущенный в течение длительного интервала времени T, может прийти к наблюдателю в один предельно краткий миг T?. Тогда, даже самый тусклый источник, движущийся с соответствующим, не особенно даже большим ускорением, способен дать ярчайшую вспышку, правда, весьма краткую.

Так, может, именно эффект Ритца вызывает яркие вспышки новых и сверхновых звёзд, представляющих собой, как показали наблюдения [27, 76], именно двойные системы? Напомним, что при таких вспышках звезда увеличивает порой яркость в миллиарды раз. Вспышки происходили бы крайне редко, поскольку ускорение a звезды в течение некоторого времени должно почти в точности равняться c²/L, что случается, естественно, не часто. И, чем это совпадение точнее (чем меньше период T?), тем, пропорционально T/T?, ярче и короче должна быть вспышка (именно такая зависимость и выявлена у сверхновых). Ведь вызвана вспышка не реальным физическим увеличением светимости звезды, а лишь "сжатием" времени, как в эффекте Доплера, только — намного более мощном. Впрочем, за счёт переизлучения света межзвёздной средой и погашения его избыточной скорости по принципу Фокса, эффективное расстояние L, на котором идёт ритц-трансформация яркости, обычно заметно меньше расстояния до Земли. Поэтому звезда может казаться ярко вспыхивающей уже на малых расстояниях от неё (порождая, например, световое эхо), и при удалении на расстояния, большие L, относительная яркость вспышек не будет заметно меняться. Вот почему вспышки сверхновых в других галактиках мы видим почти такими же, как если бы они произошли в нашей.

Нынешняя астрофизика связывает яркие вспышки новых и сверхновых, вспыхивающих во тьме космической ночи, — с мощнейшими взрывам этих звёзд. Это, — так называемые, "взрывные", или "эруптивные" звёзды. Таким образом, в отличие от цефеид, — этих маяков космоса, новые и сверхновые играют роль своего рода сигнальных костров, ракет, видимых, благодаря ярким вспышкам, на огромных расстояниях. И, всё же, много проще допустить, что, в действительности, этот резкий всплеск яркости дают, по эффекту Ритца, обычные двойные звезды, сами физически не меняющиеся. В этом убеждает отсутствие разницы в яркости и спектре новой звезды до и после вспышки [34]. Не ясно, как взрыв звезды, вызвавший потерю ей части атмосферы, массы и другие пертурбации, мог бы на ней не отразиться. Странно также, что этот взрыв не уничтожает близкие звёзды-спутники, обнаруженные у новых. Это доказывает, что взрывы новых — это такая же иллюзия, как "взрыв" от сверхзвукового истребителя, аккумулирующий в одном миге всю энергию звука.

Таким образом, вспышка — это лишь видимость и связана она не с физической переменностью звезды, а — с чисто оптическим эффектом Ритца. То есть, новые — это не физически, а лишь визуально-переменные звёзды. Оптический взрыв звезды — это лишь видимость, так же, как оглушительный взрыв от сверхзвукового самолёта — это лишь "слышимость". Небольшой по интенсивности источник звука воспринимается в короткий миг, как очень громкий за счёт аккумуляции в этом миге всей энергии звука, излучённого за продолжительное время. Воспринимаемая ударная звуковая волна самолёта — это результат одновременного прихода к наблюдателю звуковых волн, испущенных самолётом в разные моменты времени, за счёт сверхзвуковой скорости его движения ?>=c. По сути, это следствие эффекта Доплера T?=T(1-?/c)=0. Вся энергия, излучённая самолётом в течение большого времени T, аккумулируется в едином миге T?. Так же возникает и ударная световая волна от движущейся звезды за счёт неравенства скоростей испущенного ею света, воспринятого единовременно, за счёт эффекта Ритца.

Это предельный случай временной фокусировки света, аналогичный фокусировке пучка света в точку (§ 2.11). Такие световые ударные волны долгое время искали в нелинейных средах, у лазеров, и не могли обнаружить. И, вот, оказалось, что они существуют в космосе. Так же и звуковые ударные волны были впервые открыты на небе и в космосе, задолго до создания сверхзвуковых самолётов [151]. Ударные волны характеризуются тем, что в некоторых участках касательная к профилю волны оказывается вертикальна. Именно, когда временн?я секущая касается этих участков (Рис. 81), и достигается условие a=c2/L экстремальной временной фокусировки света. Причём, как хорошо видно, сразу же после такого касания изображение должно раздвоиться: вместо одной точки пересечения петли возникают две точки 4 и 5, дающие два изображения, постепенно уменьшающие яркость (Рис. 81.в). И, действительно, сразу после вспышки новые имеют вид не одной, а двух звёзд [70, с. 4].

В том, что вспышка — это лишь видимость, убеждают и колебания яркости новых, происходящие с периодом вращения звезды. Их объясняют тем, что на звезде есть яркие пятна, которые она, как прожектор маяка, поворачивает то к нам, то от нас [158]. Однако, при этом забывают, что вспышку, по ими же принятой теории, даёт стремительно расширяющаяся оболочка звезды, не способная вращаться как целое. Поэтому, такие искусственные допущения — снова излишни: обращение звезды (вызванное притяжением находящегося рядом спутника) вполне может создавать переменное ускорение, хоть и малое, но способное нарушать точный баланс aL=c², что будет приводить к периодическому падению яркости.

А разве может взорвавшаяся звезда по мере угасания не остывать, но, как выяснили, разогреваться [34]? Зато БТР мнимое увеличение температуры звезды предсказывает как результат открытой Белопольским космической дисперсии, — различия в скорости лучей света разной частоты (§ 2.8). Сначала к нам приходит низкочастотное излучение вспышки, затем всё более высокочастотное, оцениваемое как более горячее. Огромная скорость расширения оболочек сверхновых, достигающая десятой доли скорости света, — тоже иллюзия, следующая из эффекта Ритца (§ 2.15). Иллюзорны и туманности, якобы созданные взрывами новых и сверхновых звёзд. Звезда не выбрасывает светящийся газ, но лишь засвечивает облака межзвёздного газа, с запозданием отражающие к нам свет вспышки. Это явление, названное "световым эхо", не раз фиксировали возле новых [17]. Но другие туманности новых и сверхновых звёзд со световым эхо почему-то не связывают, несмотря на то, что именно отражением и рассеянием света вспышки на облаках межзвёздного газа, проще всего объяснить поляризацию излучения таких туманностей, например, — знаменитой Крабовидной туманности, возникшей вокруг сверхновой 1054 г. Ведь отражение и рассеяние света поляризует его (именно так поляризовано рассеянное земной атмосферой излучение Солнца). Отражением можно объяснить ещё и то, почему туманности излучают не только в оптическом, но и в радио-, а также в рентгеновском и гамма-диапазоне: газ просто отражает всеволновое излучение сверхновой, ставшее таковым от преобразования оптического спектра звезды эффектом Ритца. В то же время нынешнее объяснение поляризации и спектра излучения Крабовидной и других туманностей, по механизму синхротронного излучения релятивистских электронов в магнитном поле туманности, выглядит совершенно неправдоподобно и не объясняет ряд особенностей.

Можно дать и физическую интерпретацию ярким вспышкам сверхновых, с точки зрения оптики и электродинамики. В эффекте Ритца за счёт ускоренного движения источника возникает пространственная группировка несущих свет реонов. Растёт частота их ударов, а, значит, — интенсивность и частота света. Если же, как у зарядов, лучевое ускорение источника периодично меняется, как скажем у двойных звёзд, то в пространстве возникают периодичные сгустки и разрежения реонного потока, вызывающие колебания яркости света. Не зря, среди двойных звёзд известны цефеиды, регулярно меняющие яркость (§ 2.12). А, если звезда находится очень далеко, возникают эффекты, аналогичные ударным волнам в нелинейных средах, в плазме [103]: профиль реонной волны укручается, затем опрокидывается (Рис. 90). В случае звёзд, это и приводит к вспышкам сверхновых, рождающих своего рода ударные световые волны, аналогичные звуковым ударным волнам от сверхзвуковых самолётов [103].

Рис. 90. Разница скоростей реонов в потоке (а) ведёт по мере удаления L к обгону одних реонов другими и их группировке: профиль c'(x) реонной волны сначала укручается, образуя ударную волну (б), затем опрокидывается (в).

Поскольку генерирующее "вспышки" движение звезды происходит по замкнутой орбите, то вспышки должны время от времени повторяться, подобно вспышкам цефеид (§ 2.12). Именно гипотеза о чисто визуальной переменности блеска позволяет объяснить повторные вспышки новых, имеющие близкие характеристики. Поражает, как одна и та же звезда может периодично взрываться, через небольшие по космическим меркам интервалы времени, причём так, что вспышки во многом повторяют друг друга. Если же переменность блеска чисто визуальная, эти периодичные вспышки объяснятся тем, что звезда, летящая по орбите, просто проходит с периодом равным орбитальному одни и те же положения, имея одинаковые ускорения, что даёт видимые вспышки одинаковой яркости, длительности и других характеристик. Могут следовать вспышки и не строго периодично, как у повторных новых Т Северной Короны (1866 и 1946 гг.), T Компаса (1890, 1902, 1920, 1944, 1966 гг.) и новоподобных типа U Близнецов [158]. Это возможно, если они входят в кратные звёздные системы. Действительно, при движении звезды в двойной системе, одни и те же значения ускорений a=c²/L на её кривой ускорений повторяются периодично (Рис. 68), и с тем же периодом повторяются её вспышки. А в кратной системе, насчитывающей три и более компонентов, значения ускорений a=c²/L, а, значит, и вспышки звезды, повторяются апериодически (Рис. 80). Хотя, и здесь можно выделить некий средний характерный временной масштаб повторения вспышек.

Итак, лишь за счёт эффекта Ритца у одной и той же новой звезды вспышки могут повторяться с периодом обращения звезды. Причём, как это и следует из баллистической теории, характеристики вспышек от раза к разу повторяются. А, вот, современная физика объяснить этих повторных вспышек новых не может, поскольку, во-первых, они должны происходить крайне редко, а, во-вторых, после каждой вспышки новая должна терять часть массы и менять свои физические характеристики, чего, на деле, не происходит.

Позволяет эффект Ритца объяснить и найденную эмпирически связь яркости вспышек новых с их длительностью и периодом повторения. Как показывают наблюдения, более яркие вспышки обычно длятся меньше, а периоды между ними больше, словно, чем большее время T копится энергия и чем в меньший интервал T' она воспринимается, тем вспышка ярче [158]. Именно такая зависимость вытекает и из эффекта Ритца, по которому происходит лишь аккумуляция, временн?я фокусировка энергии, света, испущенного звездой за большой отрезок времени. Поскольку средняя мощность излучения у звёзд одного спектрального класса примерно одинакова, то, чем короче промежуток времени T', в котором энергия собрана, тем, естественно, выше пиковая мощность, яркость вспышки. Такое явление временн?й фокусировки световых пучков от звёзд, как говорилось, во многом напоминает временн?ю фокусировку электронных пучков в СВЧ-приборах клистронах (§ 2.11), а также эффект концентрации света в фемтосекундных лазерах, преобразующих постоянное излучение накачки умеренной мощности в сверхмощные, но предельно краткие импульсы, за счёт синхронного сложения мод излучения лазера.

Очевидно, что вспышка тем ярче, чем больше период обращения по орбите, поскольку именно во время этого движения, по сути, аккумулируется энергия вспышки: энергия вспышки сверхновой пропорциональна периоду обращения звезды. Поэтому, самые яркие вспышки сверхновых происходят достаточно редко. Менее яркие вспышки новых звёзд происходят гораздо чаще. Наконец, вспышки новоподобных звёзд типа U Близнецов происходят ещё чаще, но и рост яркости их не столь значителен, — всего четыре-пять звёздных величин. Частота вспышек новоподобных столь высока (в сравнении с новыми и сверхновыми), что можно наблюдать повторения вспышек у одной и той же звезды с периодом порядка года [158]. Более того, здесь даже открыта точная зависимость, связывающая период повторения вспышек, то есть, время, предшествующее каждой вспышке, с её яркостью, пропорциональной периоду. Что даже связывают с тем, что звезда лишь излучает энергию, накопленную в течение периода перед вспышкой [158], однако не могут предложить механизма для объяснения этого, хотя эффект Ритца объясняет всё естественным образом. Та же пропорциональность яркости вспышки периоду обнаружилась и у повторных новых звёзд.

Стоит отметить, что к аналогичным идеям о природе сверхновых, как двойных звёзд, пришли независимо также В.И. Секерин, А.В. Мамаев, Р.С. Фритциус. Сам автор разгадал природу новых и сверхновых в 2003 г., отправив на публикацию соответствующую работу [117] в 2005 г. Такое единство мнений, независимо выражаемых разными авторами, служит лишним свидетельством в пользу справедливости данной концепции. Но самое удивительное состоит в том, что о практической возможности столь мощных проявлений ритц-эффекта в оптике говорил ещё сам Ритц в 1908 г., когда новые и сверхновые были совершенно непонятны, и об их двойственности ничего не знали (см. эпиграф § 2.18). Полную противоположность прозорливости Ритца составляет научная слепота Эйнштейна, который даже в 1952 г., критикуя в своём письме К. Гинесу [6] БТР и эффект Ритца, приводящий к сверхсильной концентрации света, утверждал, что ничего подобного в природе не наблюдается, хотя новые и сверхновые буквально кричали в оптическом диапазоне о реальности эффекта. Как лишний раз убеждаемся на примере Де Ситтера и Эйнштейна, невежество не есть аргумент.

Итак, ещё один загадочный объект космоса оказался всего лишь одним из многих проявлений двойных звёзд и баллистического принципа. Стоит отметить, что двойственность новых и сверхновых звёзд — это прямое следствие БТР: только в двойных системах, где звезда движется по орбите с переменным лучевым ускорением, могут возникать сильные колебания яркости и спектра. Поэтому, когда астрономические наблюдения подтвердили, что почти все сверхновые, новые и новоподобные входят в качестве компонентов в двойные звёздные системы [27, 76, 158], это уже само по себе можно было считать триумфом и подтверждением баллистической теории. Теперь всё больше астрономов сходятся на том, что все новые являются двойными и именно с этим связаны их вспышки [70]. Однако, когда обнаружили, что вспышки новых связаны с их орбитальным движением в двойной системе, то стали придумывать очень сложные и искусственные механизмы, объясняющие, каким образом это движение ведёт к вспышкам звёзд при обмене их массой и сбрасывании атмосферы в поле тяготения [70, 76]. На этом фоне БТР выглядит намного более правдоподобно и убедительно, поскольку изначально именно баллистическая теория предсказывала вспышки новых, как естественное следствие движения звёзд по орбите и их двойственности. Поэтому уже одно только название книг типа "Взрывные переменные как двойные звёзды" [70], написанных авторитетными астрофизиками, звучит как гимн победы БТР.

§ 2.19 Пульсары

… Тот же ли свет здесь сияет иль новый,

Та же или новая тень переходит с места на место…

Этот вопрос разрешить единственно разум обязан;

Глаз же природу вещей познавать совершенно не может,

А потому не вини его в том, в чём повинен лишь разум.

Кажется нам, что корабль, на котором плывём мы, недвижен,

Тот же который стоит причаленный, — мимо проходит;

Кажется, будто к корме убегают холмы и долины,

Мимо которых идёт наш корабль, паруса распустивши.

Звёзды кажутся нам укреплёнными в сводах эфирных,

Но тем не менее все они движутся без перерыва.

Тит Лукреций Кар, "О природе вещей", I в. до н. э. [77]

Кроме сверхновых известны и другие переменные звёзды, посылающие к нам, словно маяки, очень яркие вспышки, следующие друг за другом через правильные и очень короткие интервалы времени. Эти звёзды называют пульсарами. Вполне возможно, что эффект Ритца ответственен и за мощные периодичные радиовсплески этих звёзд, тоже входящих в двойные системы [26, 76]. Высокая частота следования, резкость и сила этих всплесков наводят на мысль об эффекте сжатия-фокусировки времени T?=T(1-La/c²) по эффекту Ритца (§ 2.11). Наконец, эффект Ритца способен создать и огромные сдвиги частоты света f?/f=T/T?, отчего простой оптический источник стал бы нами восприниматься как рентгеновский или, напротив, как радиоисточник. А, потому, и рентгеновские, и радио-пульсары — это, по всей видимости, обычные оптические звёзды, но с излучением сильно смещённым, за счёт эффекта Ритца, в коротковолновую или длинноволновую область (§ 2.21). Недаром, некоторые пульсары, включая знаменитый пульсар в Крабовидной туманности, отождествлены с переменными звёздами [75].

По принципу действия, пульсары часто сравнивают с проблесковыми маячками. По современным представлениям пульсар, подобно крутящемуся прожектору маяка, испускает узкий радиолуч (Рис. 76), который при быстром вращении звезды регулярно пересекает Землю [76, 158]. В такие моменты приборы и регистрируют мощные радиовсплески. Однако, если учесть огромную частоту импульсов, то такая частота вращения разорвала бы любое космическое тело, а, потому, пульсар предлагают считать невиданной компактной нейтронной звездой со столь высокой плотностью и гравитацией, что способна удержать от разрыва даже сверхраскрученную звезду. Зато БТР позволяет и пульсар считать обычной двойной звездой, периодически усиливающей излучение за счёт движения по орбите и эффекта Ритца. Ведь огромная частота следования импульсов их отрывистость, невозможные для звёзд, наводят на мысль, что вспышки пульсаров — это лишь видимость, иллюзия, мираж, созданный временной фокусировкой света от эффекта Ритца (§ 2.11). Вспомним, что именно так казался субъективно меньше период следования выстрелов из ускоренно движущегося автомобиля T'= T(1—La/c²) (Рис. 27).

По этой баллистической аналогии, наблюдателю, находящемуся от ускоренно сближающегося автомобиля на достаточно большом расстоянии L, частота следования пуль может показаться столь большой, что по темпу огня он решит: стреляют не из пистолета (с периодом повторения выстрелов T=1 с), а из пулемёта, в крайнем случае, из автоматического пистолета типа "Вальтер" или АПС Стечкина. Скорострельность пулемёта (10 выстрелов в секунду T'=0,1 c) будет достигнута, если расстояние L увеличить до 8 км (поскольку это — лишь иллюстрация, то считаем дальность стрельбы неограниченной). Эффект Ритца может субъективно настолько увеличить скорострельность оружия, что все пули прибудут к наблюдателю одновременно, то есть T'=0 c, что в заданных условиях произойдёт на расстоянии L=9 км. Точно так же, эффект Ритца, за счёт неоднородности пучка света по скоростям, субъективно увеличивает частоту вспышек пульсара, наращивая частоту посланных им пуль-импульсов. Интересно, что пулемётную аналогию и роль неоднородности пучков интуитивно приводят и астрономы [77, с. 158]: "Фрэнк Дрейк, изучая пульсары на радиообсерватории в Аресибо, обнаружил, что каждый из таких прожекторных пучков не однороден, а состоит из множества меньших пучков, которые выбрасываются подобно пулемётной очереди". Не случайно английское слово projector означает не только "прожектор", с которым сравнивают пульсар, но и "миномёт, огнемёт, пулемёт". Итак, именно баллистический эффект Ритца ведёт к скоплению, учащению импульсов пульсара.

Тот же эффект переводит оптическое излучение пульсара в радиодиапазон. И действительно, известно множество пульсаров, входящих в тесные двойные системы, скажем пульсар PSR 1913+16, в котором компоненты, разнесённые на расстояние порядка радиуса Солнца, обращаются с периодом в 8 часов [26]. Примеры таких пульсаров можно найти в книге Липунова [76]. Обнаружены и двойные радиопульсары, скажем PSR J0737-3039A, где пульсарами оказались оба компонента, обращающиеся вокруг центра масс за 2,4 часа и мигающие, один — с периодом в 2,8 с, а другой — с периодом 0,02 с ("Природа" 2005, № 2). Эта реально открытая двойственность пульсаров и других переменных звёзд — один из триумфов баллистической теории, предсказавшей такой механизм колебаний их яркости ещё век назад.

Связь колебаний радиояркости пульсара — с его двойственностью, вращением, вызывающим вспышки звёзд (§ 2.12, § 2.18), подтверждается синхронным колебанием яркости пульсаров в оптическом, радио-, рентгеновском и гамма-диапазоне. Примером служит знаменитый пульсар PSR 0531+21 в Крабовидной туманности, 30 раз в секунду меняющий не только радиояркость, но также визуальную яркость, рентгеновское и гамма-излучение [75, с. 154]. Для объяснения этого в рамках кванторелятивистской теории пульсаров приходилось выдумывать сложные механизмы, поскольку в разных диапазонах излучение генерируется по-разному. А в БТР и объяснять ничего не нужно: эффект Ритца одинаково генерирует и синхронно меняет яркость источника во всех диапазонах излучений. При этом, в оптическом и радиодиапазоне у части пульсаров обнаружился, кроме первичного, вторичный максимум излучения [75], так же как горбик у цефеид, вызванный, вероятно, синхронными колебаниями блеска второго, более слабого компонента двойной звезды в противофазе с миганиями главного (§ 2.12).

Колебания блеска пульсаров в оптике и рентгене заметно плавней, чем в радиодиапазоне. Вероятно, это вызвано тем, что в радиолучах эффект Ритца проявляется гораздо сильней, чем в оптических, а, потому, ведёт к лучшей концентрации света. Ведь, как выяснили ранее (§ 1.13), за счёт взаимодействия с межзвёздной средой, свет от переизлучения постепенно утрачивает скорость источника, и эффективное расстояние L в формуле Ритца снижается. Поэтому, в оптическом диапазоне колебания яркости у пульсара менее выраженные и более плавные, подобно всплескам интенсивности у клистрона, отвечающим малым расстояниям (Рис. 73). Поглощение света средой может приводить и к сдвигу всплесков оптического и рентгеновского излучения по фазе, как у пульсара PSR 0833-45 [151, с. 524], а, также, — к сильному снижению яркости, отчего большинство пульсаров регистрируют лишь в радиодиапазоне. Радиоизлучение гораздо меньше взаимодействует с межзвёздной средой и, потому, во-первых, меньше поглощается, а во-вторых, длительно сохраняет скорость, полученную при запуске. А, потому, эффект Ритца приводит в радиодиапазоне к гораздо более острой временной фокусировке радиоизлучения, в виде очень высоких и коротких пиков. В формуле T'= T(1—La/c²) приведённое, с учётом переизлучения межзвёздной средой, эффективное расстояние L (на котором идёт преобразование излучения по эффекту Ритца) в радиодиапазоне получается гораздо больше, чем в оптическом.

Именно поэтому, пульсар мигает иначе, чем цефеида: он меняет радиояркость не плавно, но даёт отрывистые и мощные импульсы радиоизлучения. Столь яркие и короткие вспышки, вероятно, вызваны тем, что при движении пульсара его ускорение a в некоторые моменты бывает в точности равным с²/L, и пропорциональная T/T' яркость оказывается бесконечна. Это возможно в случае, если кривая лучевых скоростей пульсара настолько перекошена, что её петли заходят друг за друга. При этом возникает несколько изображений пульсара: в силу неоднозначности вертикальная линия (временной срез) пересечёт кривую несколько раз (§ 2.14). А в моменты, когда эта линия, смещаясь, касается кривой, обеспечивая равенство a=с²/L (Рис. 91), яркость звезды по эффекту Ритца становится бесконечной. Но и длится момент касания предельно мало T?=T(1-La/c²)=0. Так рождаются резкие вспышки пульсара, аналогичные периодичным вспышкам импульсного лазера, также преобразующего небольшую среднюю мощность накачки от непрерывно работающего источника света в краткие, но зато очень мощные импульсы лазерного излучения, за счёт аккумулирования энергии в малом временн?м интервале. Интересно, что и типичные формы импульсов, даваемых пульсарами, очень напоминают те, что должны получаться в двойных системах за счёт временн?й фокусировки света, а также типичные формы электронных импульсов в клистронах (Рис. 73). Именно такие острые двойные и одиночные пики импульсов наблюдаются и в пульсарах [80; 151, с. 523].

Рис. 91. Касание в момент t₁ создаёт радиоимпульс пульсара. В момент t₂ пульсар даёт 7 изображений (k=7).

Поражает в пульсарах и частота их импульсов, следующих друг за другом через доли секунды. Любое космическое тело, крутимое с такой частотой, разорвут центробежные силы. Но для БТР огромная частота и малый период — не проблема. Ведь реальный период обращения звезды P может составлять обычную для мигающих звёзд величину в несколько суток, которые для отдалённого наблюдателя вполне могут сжаться в доли секунды (период P?, с которым и меняется видимая радиояркость звезды) от сильного эффекта Ритца P?=P(1-La/c²), вызванного притяжением другой звезды. С помощью БТР удаётся легко объяснить и то, почему периоды пульсаров плавно нарастают, хотя иногда происходят и резкие их изменения. Как в случае цефеид, это может быть вызвано приливными силами и столкновениями, меняющими период обращения (§ 2.12). Интересно, что наряду с обычными обнаружены и рентгеновские пульсары, посылающие к нам из глубин космоса проблески уже не радио-, а X-излучения. У них период с течением времени обычно не растёт, а падает [76]. Вызвано это может быть тем, что их двойные системы гораздо тесней, чем в пульсарах. Поэтому, там преобладает не приливное трение, а релятивистские эффекты (предсказываемые не только ОТО [26], но и БТР § 2.3), постепенно уменьшающие радиус и период обращения, мигания звезды.

Впрочем, плавное изменение периода миганий пульсара может быть и мнимым, если оно вызвано постепенным изменением ускорения a системы пульсара и эффектом Ритца: для радиопульсаров, у которых период миганий P?=P(1-La/c²) плавно нарастает от дрейфа ускорения a, прежде он мог равняться нулю, за счёт точного равенства a=с²/L. Но тогда сжатие периодов до нуля должно бы было привести к гигантскому росту яркости звезды, как в случае сверхновых (§ 2.18). И, действительно, пульсар в Крабовидной туманности наблюдается на месте сверхновой, вспыхнувшей там тысячелетие назад, и примерно такой же срок нужен пульсару, дабы увеличить период от нуля до нынешних 0,03 секунд [151]. С другой стороны, рентгеновские пульсары, период P? которых плавно уменьшается, ввиду приближения ускорения к критическому значению a=с²/L, в будущем могут вспыхнуть как сверхновые, а затем превратятся в радиопульсары, которые будут уменьшать период миганий. Причём, раньше всего должны вспыхнуть рентгеновские пульсары с наименьшим периодом и с наивысшей скоростью его снижения.

Огромную частоту вспышек пульсаров можно объяснить и другим механизмом. Выше было показано, как пульсар создаёт несколько изображений, видимых одновременно и налагающихся одно на другое, причём их число k может достигать тысяч (Рис. 91). И, если двойная система пульсара сама входит в другую систему (Рис. 80.2), та умножит число изображений, а значит и частоту вспышек ещё в k раз. В свою очередь, эта тройная система может входить в ещё одну и т. д. Результирующая частота вспышек, равная исходной, помноженной на коэффициент мультипликации k каждой из систем, может стать огромной. В космосе такие кратные, многоуровневые системы обычны, в том числе, и среди пульсаров, скажем того же PSR J0737-3039A, каждый компонент которого, судя по всему, имеет по спутнику, провоцирующему вспышки центральной звезды. В отличие от БТР, легко объясняющей многие особенности пульсаров, современная теория, представляющая их быстровращающимися нейтронными звёздами (§ 2.20), чем дальше, тем больше запутывается. Обнаружены, к примеру, пульсары с периодом во многие секунды, вообще не способные генерировать радиоизлучения, по официальной теории пульсаров. Это и упомянутый PSR J0737-3039A, и PSR J2144-3933, имеющий периодом миганий 8,5 с ("Наука и жизнь" 2000, № 2).

Таким образом, по верному замечанию Лукреция (см. эпиграф § 2.19), наблюдая явления космоса, не стоит принимать увиденное за действительное, поскольку легко подвергнуться обману зрения. Интересно, что задолго до Коперника и Галилея, Лукреций связывал такой обман чувств с относительностью движений, в том числе для света. И, действительно, как было показано, переменность многих звёзд, особенно, пульсаров, представляет собой лишь видимость, иллюзию, обусловленную относительным характером движения света (по сути, баллистическим принципом § 1.9) и эффектом Ритца, — наложением лучей света, испущенных в разные моменты времени и неразличимых по отдельности ни глазом, ни прибором. Поэтому, мнимость вспышек пульсаров или мнимость движений светил по небосводу, открытую Коперником, можно установить только с помощью разума, способного распознать иллюзию.

Вот и всё, что пока можно сказать о переменных звёздах-маяках. Когда в космос уйдут первые межзвёздные корабли, дорогу им, как на заре мореплавания, будут указывать звёзды. Среди них много таких, которые уже сейчас называют "маяками Вселенной", — это мигающие звёзды-цефеиды, вспышками сигнализирующие о том, как далеко от нас островки звёзд и галактик, разбросанные в безбрежном океане космоса. Имеются во Вселенной и радиомаяки, вроде тех, что сетью покрывают нашу планету и стандартными радиоимпульсами указуют путь кораблям. Им соответствуют пульсары, регулярно посылающие к Земле импульсы радиоизлучения. Наконец, мы упомянули новые и сверхновые звёзды аналогичные сигнальным ракетам, кострам, хорошо заметным издалека. Теперь видим, что все эти переменные звёзды-маяки, данные нам в помощь природой, имеют общее устройство: это самые обычные двойные звёзды, орбитальное движение которых за счёт эффекта Ритца приводит к периодичным колебаниям блеска и спектра. Будем надеяться, что светоносные идеи Ритца и сверкающие звёзды, эти маяки, светочи познания Вселенной, наконец, разгонят мрак и укажут выход из лабиринта тупиков, фьордов и рифов, в который завела науку неклассическая, абстрактная, тёмная физика.

§ 2.20 Карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры и тёмная материя

С целой свитой избранных придворных и сановников, в числе которых находились и первые два, уже видевшие ткань, явился король к хитрым обманщикам, ткавшим изо всех сил на пустых станках.

— Magnifique! Не правда ли? — заговорили первые два сановника. — Не угодно ли полюбоваться? Какой рисунок! Какие краски!

И они тыкали пальцами в пространство, воображая, что все остальные видят ткань.

Ганс Кристиан Андерсен, "Новый наряд короля"

Подобно тому, как нет надобности выдумывать экзотические и специфические объекты типа квазаров, сверхновых, пульсаров и цефеид, нет нужды и в сверхплотных звёздах — белых карликах, нейтронных звёздах и чёрных дырах. Плотность этих гипотетических звёзд в миллиарды раз больше плотности воды [75]. Так, нейтронные звёзды имеют плотность атомного ядра. Все эти звёзды были предсказаны в качестве следствий ложных теорий: квантовой физики и теории относительности. Астрономы так стремились найти подтверждения реальности этих вымышленных объектов, что, разумеется, "нашли". Однако, их обнаружение — это результат некорректной интерпретации наблюдательных данных и неучёта эффекта Ритца.

Рассмотрим, к примеру, звёзды-карлики, точнее, белые карлики [75]. Их малые размеры и огромные плотности были получены косвенным образом, на основании спектральных наблюдений двойных систем, в которые входили белые карлики. По кривой скоростей, полученной из доплеровского сдвига спектральных линий, находили радиус орбиты и период обращения звезды, откуда получали её массу. А размер звезды находили по известному расстоянию до звезды и её видимой яркости. При данной температуре звезды её яркость пропорциональна площади видимого диска звезды и обратно пропорциональна квадрату расстояния до неё. Поделив массу звезды на куб её радиуса, получали гигантскую плотность. Но здесь в обоих пунктах возможна ошибка. Во-первых, периодический сдвиг спектральных линий, по которому искали орбитальные скорости и радиусы, может быть вызван не эффектом Доплера, а эффектом Ритца, который пока игнорируют. А, ведь, ритц-эффект на больших расстояниях может приводить к гораздо большим сдвигам частоты, чем доплеров. Поэтому, если пользоваться формулой Доплера, покажется, что звезда-спутник движется с гораздо большей скоростью и по более широкой орбите, что приведёт к сильному преувеличению массы центральной звезды (масса пропорциональна кубу радиуса орбиты). Значимость эффекта Ритца для карликов проявляется ещё и в том, что многие из них являются переменными звёздами.

Вторая ошибка возникает от неверно найденной светимости звезды, скажем, если та окружена плотным облаком газа и пыли. Тогда её видимое излучение будет сильно ослаблено поглощением, что приведёт к крайне заниженным размерам звезды. Именно так, недопустимо малые для звезды размеры первого открытого белого карлика, Сириуса B, входящего в двойную систему, были найдены из радиометрического метода оценки его диаметра [19]. При массе порядка солнечной, эта звезда имела визуальную величину в сотни раз меньшую, чем Солнце на том же удалении. Отсюда и был сделан вывод о малом размере Сириуса B и его гигантской плотности. Но, если за счёт оптических эффектов мы видим излучение звёзд сильно ослабленным, то такие оценки размеров ничего не стоят. Излучение может быть ослаблено за счёт сильного поглощения облаками пыли и газа вокруг звезды, отчего та излучает основную часть энергии в иных, неоптических диапазонах (особенно в инфракрасном, как у ряда карликов). Не случайно белые карлики так сходны с ядрами планетарных туманностей, то есть звёздами, окружёнными оболочкой из газа и пыли, имеющими, подобно белым карликам, температуры порядка 105 К и сильное излучение в ИК-диапазоне. Или, наоборот, если атмосфера, окружающая звезду, крайне разрежена, то для неё (от малости переизлучения света по Фоксу, § 2.4) может быть велик эффект Ритца, снижающий яркость и частоту излучения атомов, ускоренных гравитационным полем звезды. Роль эффекта Ритца для белых карликов подтверждается, хотя бы, сильным красным сдвигом и уширением спектральных линий [151], за счёт неравенства лучевых ускорений в разных участках диска звезды. Так что, реальные светимости белых карликов, а, значит, и их размеры, могут оказаться гораздо выше.

Вкупе эти две ошибки в величинах масс и размеров неизбежно приводят к неверным значениям плотности этих звёзд. Вот почему, белые карлики не укладываются, как все прочие звёзды, на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга-Рассела (спектр-светимость), а также на общий для всех звёзд график зависимости "масса-светимость" [75, 151]: причина в неверном определении их масс и светимостей. Если же определить их характеристики правильно, то карлики точно уложатся на главную последовательность и будут подчиняться универсальной зависимости "масса-светимость". И, действительно, многие звёзды-карлики, в том числе наше Солнце, лежат на главной последовательности. У этих, обычных, так называемых, "красных" и "жёлтых карликов" размеры, массы и плотности определены верно. Зато, белые карлики выбиваются из общего ряда именно от неадекватной оценки их характеристик, в первую очередь, — абсолютной светимости звёзд и расстояний до них. Судя по спектру, белые карлики — это очень горячие звёзды, а значит, если они входят в главную последовательность, то их истинные массы и светимости должны быть велики. Масса "белых карликов" и впрямь внушительна (так, у Сириуса B масса оказалась именно такой, какой и должна быть у звёзд главной последовательности тех же температур и спектральных классов), а вот значение светимости по ошибке приняли сильно заниженное. Итак, звёзды-карлики и звёзды-гиганты (§ 2.13) не попадают на главную последовательность лишь от неучтённых эффектов, в том числе от эффекта Ритца, меняющего видимые параметры звёзд. Если же эти эффекты учесть, то карлики и гиганты, при верном определении их характеристик, сами лягут в общий ряд звёзд. Тот же ритц-эффект резко выделяет из общего ряда звёзд — "карликов" и "гигантов", для которых он наиболее значим: именно среди них чаще всего встречаются переменные звёзды. Их переменность, так же как другие их параметры, — это лишь оптическая иллюзия, видимость.

Одна ошибка влечёт за собой другую. В спектрах белых карликов обнаружили очень сильное смещение спектральных линий к красному концу спектра. А это, согласно общей теории относительности, доказывает их огромную удельную массу. Ведь, чем сильней поле тяготения, тем сильнее изменена частота процессов (§ 1.18). В действительности, сильное смещение частоты может быть вызвано всё тем же эффектом Ритца от вращения звезды и ускоренного движения атомов в её гравитационном поле. То, что в белых карликах проявляется ритц-эффект, подтверждает так же и переменность блеска некоторых из них с периодами в минуты и часы, словно у цефеид и пульсаров (§ 2.12, § 2.19). В видимой нам части звезды ускорение направлено к центру звезды (то есть от нас) и, по эффекту Ритца, может, как в случае красного смещения у галактик, приводить к смещению линий в красную сторону (§ 2.4). А, поскольку в разных участках звезды величина лучевого ускорения различна, спектральные линии должны сильно уширяться, что и наблюдается [151]. Кроме того, возможно сильное уширение и сдвиг спектральных линий в красную сторону, под влиянием высокого давления в плотных атмосферах таких звёзд. Это известный эффект, обсуждавшийся для звёзд, например, П.Н. Лебедевым [17, 19, 133].

Вот и выходит, что сверхплотные звёзды, "белые карлики", — это иллюзия, фикция, белогорячечный бред некоторых нетрезво мыслящих астрономов. А объекты, принимаемые за белых карликов, — это рядовые звёзды с нормальной плотностью. Стоит отметить, что кванторелятивистская теория белых карликов была выдумана уже известным нам жуликом и фальсификатором А. Эддингтоном, точно так же придумавшим пульсирующие звёзды-гиганты (§ 2.13), — и всё лишь для того, чтобы обосновать свою ложную теорию эволюции звёзд. Теоретики-астрофизики выдумывают разные мифические сверхъестественные объекты космоса, пользуясь тем, что пока туда нельзя слетать и проверить всё на месте. Они игнорируют принцип Оккама, по которому не следует приумножать сущностей сверх необходимого. Ведь для объяснения всех явлений космоса достаточно рядовых двойных звёзд и баллистического принципа, с вытекающим из него эффектом Ритца.

То же справедливо и в отношении нейтронных звёзд и чёрных дыр, теория которых была во многом развита известным преступником от науки Р. Оппенгеймером на основании кванторелятивистких теорий (§ 5.17). Подтверждением реальности нейтронных звёзд в остатках сверхновых звёзд, сбросивших оболочку, считают пульсары, которые якобы только и могут быть нейтронными звёздами, имеющими сверхсильное магнитное поле и малый радиус. Иначе, при их огромной частоте вращения они бы были разорваны центробежными силами. За малый радиус пульсара говорит, якобы, ещё и то, что размеры объекта, меняющего яркость, должны быть меньше произведения скорости света c на период P' или длительность импульсов, что при импульсах в миллисекунды, даёт размеры пульсара или его излучающей области — в сотни метров. Но немыслимо высокая частота вращения, сверхмалый период P' миганий пульсаров и другие их странные свойства — это, как видели (§ 2.19), тоже оптическая иллюзия, вызванная сложением скорости света со скоростью испустивших его двойных звёзд. Стало быть, и эти раскрученные нейтронные звёзды-магниты — фикция.

Точно так же, ошибочны массы нейтронных звёзд и чёрных дыр, находимые из спектроскопических кривых скоростей, в которых не учтены смещения от эффекта Ритца. Так, в последнее время много говорят о тёмной материи и сверхмассивных чёрных дырах в центрах галактик. Лишь предположив их существование, астрономам удаётся объяснить огромные скорости вращения вещества и звёзд в ядрах галактик. Но, если спектральный сдвиг, по которому находят такие скорости, вызван в основном эффектом Ритца, а не Доплера, то скорости эти — сильно преувеличены. А, потому, нет надобности в мифических сверхтяжёлых чёрных дырах. Поскольку сверхбыстрые движения звёзд возле гипотетических чёрных дыр иллюзорны, то ничто уже не говорит о большой их гравитации. Реальная скорость звёзд много меньше, если корректней искать её по формуле Ритца, а не Доплера. Так же, и видимые сверхбыстрые движения звёзд вокруг галактических центров, как видели (§ 2.15), могут быть иллюзией, не требующей привлечения гипотез о сверхмассивном центральном теле. Впрочем, даже если скорости и движения звёзд в центрах галактик рассчитаны правильно, источником силы тяготения вполне могут быть не чёрные дыры с тёмной материей, а скопления обычных звёзд, невидимых лишь по причине скрывающих ядра галактик облаков газа и пыли (§ 2.4). Не нужны чёрные дыры и для объяснения эффектов гравитационного линзирования. Все такие эффекты могут возникать и в отсутствие сверхплотных тел, искажающих прямой путь световых лучей. Видимое умножение числа изображений, размытие изображений объектов в кольцо и кратковременное увеличение яркости звёзд — это результат прихода света к наблюдателю одновременно из разных точек орбиты объекта, благодаря разнице скоростей света и эффекту Ритца (§ 2.12, § 2.14, § 2.16).

Конечно, теория Ритца тоже допускает искривление световых лучей (§ 2.2), вплоть до полного их разворота или остановки (если красное смещение снизит частоту света до нуля). Такие звёзды, не выпускающие своего излучения, отчасти напоминали бы чёрные дыры и вели бы к сильному отклонению света возле них. Однако, требуемые для этого гигантские плотности таких звёзд и размеры их атмосфер (в которых идёт гравитационное искривление лучей) вряд ли реализуются в природе. Поэтому для объяснения космомиражей много проще и естественней допустить не гравитационные, а временные линзы, не требующие столь экзотических объектов. Не нужны чёрные дыры и для объяснения находимых в космосе рентгеновских и радиоисточников излучения типа Лебедь X-1, где, как считают, расположена чёрная дыра [39, 76]. Ведь эффект Ритца, как говорилось, способен создать огромные сдвиги частоты света f?/f=T/T?, отчего простой оптический источник может восприниматься как рентгеновский или, напротив, — как радиоисточник. А, потому, рентгеновские и радиоисточники — это не чёрные дыры и не нейтронные звёзды, как считалось до сих пор, а обычные рядовые звёзды, которые за счёт космических иллюзий и миражей воспринимаются нами в необычном свете. Так что, не стоит верить в существование всей этой загадочной тёмной материи, чёрных дыр и нейтронных звёзд, невидимых, подобно материи платья голого короля. Вся эта псевдоматерия — блеф, стыдливо поддерживаемый академической свитой, умудряющейся видеть "чудо" на месте оголённых новых и сверхновых звёзд, сбросивших оболочку. И учёные упорно повторяют навязанное жуликами мнение, дабы не обнаружить свою "некомпетентность". Квазары, цефеиды, пульсары, чёрные дыры, гравитационные линзы — всё это, с точки зрения баллистической теории Ритца, может, подобно разбеганию галактик, оказаться всего лишь иллюзией, оптическим обманом зрения, столь грандиозным, что он заставляет «краснеть» всю Вселенную. Лишь светоносный эффект Ритца и баллистическая теория позволяют разоблачить этот обман, заявляя всем очевидную истину, подобно словам ребёнка из сказки: "А король-то — голый!".

§ 2.21 Радиогалактики и другие космические аномалии

Таким образом, перед нами открывается одно из самых ярких откровений Мироздания, что все эти "монстры": радиогалактики, квазары и другие аномальные объекты излучений — ничто иное, как обычные галактики, оптическое излучение которых в результате эффекта Доплера трансформируется в излучения других диапазонов электромагнитного спектра… Другими словами, наблюдатель, находящийся в системе отсчёта радиогалактики, квазара или знаменитой "взрывающейся" галактики M-82, будет наблюдать нашу Галактику соответственно как радиогалактику, квазар или "взрывающуюся".

С.П. Масликов, конец XX в. [81]

Завершая рассказ о загадках космоса, различных космических аномалиях и звёздах-маяках, стоит упомянуть объект SS 433 (называемый порой микроквазаром), который не только мигает, но и выглядит, по убеждению учёных, как маяк [76, 158]. SS 433 считают быстро вращающейся звездой, пускающей из двух противоположных точек поверхности струи газа, вращающиеся вслед за звездой, как лучи прожектора в маяке. За счёт вращения, проекция скорости струй на луч зрения периодически меняется по синусоиде, причём, найденная по спектральному сдвигу скорость потоков газа — огромна и составляет 80000 км/с, — более 1/4 скорости света! Что порождает столь быстрые потоки — неясно. А не проще ли считать SS 433, подобно другим аномальным объектам, всего лишь двойной звездой, для которой эффект Ритца особенно силён? Он и вызовет сильные регулярные смещения спектральных линий двух звёзд по эффекту Ритца. А орбитальная скорость этих звёзд будет, конечно, не 80000 км/с, а много меньше, ибо в этом случае не работают оценки по эффекту Доплера. Все такие сверхскорости — иллюзия (§ 2.15).

Также, с помощью радиоинтерферометров у объекта SS 433 удалось выявить структуру, напоминающую два противоположно направленных выброса. Их и приняли за симметрично разлетающиеся струи газа. Но, если SS 433 — это просто двойная звезда, то выбросы представляют собой, по-видимому, два размытых вдоль орбит изображения этой пары звёзд (Рис. 92). Не зря, «выбросы» движутся, меняя своё направление с тем самым 164-дневным периодом, с которым, судя по кривой лучевых скоростей и блеска, происходит орбитальное движение пары звёзд в системе SS 433. Заметим, что полученные конфигурации схожи с экзотическими формами галактик, в которых спиральные рукава отходят не от ядра, а от окружающего его кольца, словно в значке "§" (Рис. 92.б, в), или, выйдя из ядра, петлёй загибаются обратно (Рис. 92.г). Поэтому не исключено, что столь странные формы рукавов галактик — тоже иллюзия, созданная их вращением. Ту же иллюзорную природу могут иметь светящиеся выбросы, джеты, хвосты, перемычки галактик [34], если это их следы вдоль орбиты. Недаром, чаще всего эти структуры встречаются у двойных галактик, наподобие парных звёзд, кружащих возле общего центра S (Рис. 93).

Рис. 92. Вращение двойных звёзд в системе SS 433 (a) создаёт их размытие в виде "выбросов" (б, в, г), которые, смещаясь вдоль орбиты, меняют своё направление.

Поскольку речь зашла о галактиках, пора перенестись в более высокие сферы и поговорить о вращении не отдельных звёзд, а целых галактик, с их почти сферичными ядрами. Ранее было показано, что именно вращение ядер, вкупе с эффектом Ритца, создаёт у галактик красное смещение, описываемое законом Хаббла (§ 2.4). Вращательное ускорение ядра придаёт разную скорость лучам света, испущенным раньше и позднее, отчего, по мере их движения задние гребни волн всё более отстают от передних: длина волны с расстоянием нарастает, подобно интервалам в цепи трамваев, идущих с разной скоростью (Рис. 70). Но, как говорилось, существует и синее смещение, которого мы не наблюдаем лишь по причине непрозрачности ядер для света (§ 2.4). Однако, для радиоизлучения ядра галактик до некоторой степени прозрачны. Не потому ли наблюдения неба, галактик в радиолучах преподносят астрономам много сюрпризов?

Рис. 93. Осевое и орбитальное вращение галактик и их ядер приводит к размножению и размытию изображений в форме неправильных рукавов, "выбросов", "перемычек", "хвостов".

Так, рассматривая обычную галактику, мы видим лишь ближние участки её ядра, в которых ускорение направлено от нас, и, потому, эффект Ритца приводит к спаду частоты f и яркости света, испущенного ядром (Рис. 93). Но перенесёмся на дальнюю сторону ядра, где направленное к нам ускорение ведёт к усилению частоты и яркости излучения. Энергия идущего с невидимой стороны радиоизлучения исчезающе мала в сравнении с энергией света с видимой стороны. Но ситуация кардинально меняется для далёких галактик. По закону Хаббла, с удалением их яркость и частота в оптических лучах постепенно падает. Но в радиолучах, идущих с обратной стороны, яркость и частота излучения должны, напротив, расти по мере удаления. Поэтому, дальние галактики мы бы восприняли скорее как источники яркого радиоизлучения. И такие радиогалактики действительно найдены в космических далях!

На определённом расстоянии от нас эффект Ритца и синее смещение могут стать для радиоизлучения галактик столь велики, что, кроме роста яркости, они вызовут и сильный сдвиг частоты излучения и переведут его из радиодиапазона в оптический и, даже, — в гамма-диапазон, и, наоборот, оптическое могут перевести в радио- и гамма-диапазоны. Поэтому БТР предсказывает мощные источники не только радио- и оптического, но и гамма-излучения, реально открытые, скажем, в форме барстеров. Нельзя сказать точно, на каком расстоянии такой эффект проявится, поскольку в БТР постоянная Хаббла, находимая по формуле H=V²/Rc (где V — окружная скорость ядра галактики, R — его радиус), и её принятое значение в 55–75 (км/с)/Мпк имеет лишь среднестатистический смысл. Значение Н слегка варьирует не только для разных галактик, но, даже, в пределах одной галактики (Таблица 1). Чем ближе к её центру O, тем быстрее вращение и тем выше значение H, с соответствующим преобразованием частоты и яркости.

Из-за непрозрачности ядер эти эффекты для света не так уж сильны, поскольку излучение идёт лишь из сравнительно тонкого поверхностного слоя ядер. Но у всепроницающих радиоволн эффект вызовет заметный рост интенсивности от центральных областей галактик, имеющих большое синее смещение или красное, переводящее оптическое излучение в радиодиапазон. Думается, именно этот эффект, а не какая-то загадочная активность ядер, и делает их центры мощными источниками радиоизлучения. Ядро нашей галактики так же сильно излучает в радиодиапазоне. Однако, абсолютная величина его радиояркости невелика, поскольку расположено оно несравненно ближе ядер других галактик, а, потому, эффект Ритца для него не столь велик. Тот же механизм концентрации радиоизлучения по эффекту Ритца должен работать и в таких мощных радиоисточниках как квазары, отождествляемых с активными ядрами галактик. Ибо квазары (§ 2.17) имеют, подобно сердцевинам ядер, малые размеры и большие скорости вращения.

Гипотеза преобразования оптического излучения за счёт движения в другие диапазоны, как основной причине радиоизлучения галактик и других объектов, была высказана С.П. Масликовым в 1998 году. Однако предложенный им механизм трансформации спектра по эффекту Доплера требовал либо принятия сложной нелинейной зависимости доплеровского сдвига от скорости (вопреки опытам), либо околосветовых скоростей движения космических объектов, которые маловероятны. Зато преобразование спектра галактик посредством эффекта Ритца, пропорционального дистанции, не требует экстремальных скоростей и ускорений, а возникает на достаточно большом расстоянии, даже при весьма умеренных кинематических характеристиках. Отметим, что и первые радиоастрономы К. Янский и Г. Ребер, — энтузиасты, сумевшие без официальной поддержки открыть космическое радиоизлучение, в том числе излучение ядра нашей Галактики, считали, что оно имеет, подобно оптическому излучению, тепловой характер. И, действительно, все нагретые тела излучают, кроме света, ещё и радиоволны. Однако, интенсивность радиоизлучения ядра галактики была гораздо выше, чем того требовал закон Планка. Кроме того, если закон Планка предсказывал рост интенсивности радиоизлучения по мере роста его частоты (закон Джинса), то наблюдения показывали обратную зависимость: более коротковолновое и высокочастотное излучение оказывалось слабее.

Поэтому В.Л. Гинзбургом и другими были предложены экзотические нетепловые механизмы генерации радиоизлучения космообъектами, в первую очередь, — синхротронный и тормозной. Эти механизмы, основанные на вращении релятивистских электронов в сильных магнитных полях, выглядят крайне искусственно, а, потому, имеют в космосе ограниченное значение, будучи ответственны разве что за слабое радиоизлучение планет и звёзд. Зато, если истинная природа мощного радиоизлучения тепловая, то все его особенности легко объяснить по эффекту Ритца, сдвигающему максимум теплового излучения звёзд из оптики в радиодиапазон (словно у тел низкой температуры), в котором и воспримется энергия звезды. Тогда, в радиодиапазон попадёт и ниспадающая ветвь планковского спектра (Рис. 144), и спектр радиоизлучения придётся описывать уже не законом Джинса, а законом Вина, говорящим о падении интенсивности излучения с ростом частоты, что и наблюдается у космических радиоисточников. Не зря, вид спектра пульсаров и других радиоисточников во многом напоминает спектр излучения абсолютно чёрного тела, только с очень низкой температурой и максимумом, сильно сдвинутым в низкочастотную область (не случайно, на частотах f<100 МГц, где начинается "завал" спектра пульсаров, становится видна и восходящая ветвь планковского спектра, описываемая законом Джинса u~f², ибо пульсары в этом диапазоне дают спектр, вида u~f^-?, где спектральный индекс ?=-2 [151]). Но именно такой мощный сдвиг оптического спектра звезды мог бы произвести эффект Ритца.

И, напротив, если эффект Ритца сдвинет спектральный максимум в высокочастотную область, то сильно вырастет излучение в рентгеновском и гамма-диапазонах, словно у тела с гигантской цветовой температурой T_c. И, точно, у рентгеновских вспышек барстеров спектр идентичен спектру излучения абсолютно чёрного тела, с немыслимо высокой эквивалентной температурой T?7x10⁷ K [151]. Разумеется, такая температура T_c, найденная из закона смещения Вина T_c=b/?_max,— это лишь иллюзия от эффекта Ритца, повысившего в 10³–10⁴ раз частоту f теплового излучения звезды с температурой T?10⁴ K. Эффект и переводит излучение из оптики (f=10¹⁵ Гц) в рентген (f=10¹⁸–10¹⁹ Гц), с пропорциональным сокращением длины волны ?_max спектрального максимума и ростом цветовой температуры T_c — в тысячи раз. Впрочем, даже эти вспышки барстеров пытаются интерпретировать как проявление синхротронного излучения крутящихся электронов, генерирующих сложный спектр, который, отчасти, подобен спектрам крутящихся по орбите звёзд, причиной чему тоже общий для этих явлений эффект Ритца (§ 1.11). Но, раз летящие по орбите звёзды сами генерируют такой спектр, что объясняет повторяемость вспышек и их огромную энергию (это энергия теплового излучения звезды), то ни к чему привлекать ещё и вращение непонятно откуда взявшихся сверхбыстрых электронов в непонятно как возникших сверхсильных магнитных полях. Так же и пики (гиролинии) на сплошном рентгеновском спектре пульсаров [151], вызваны, отнюдь, не синхротронным излучением электронов в магнитном поле звёзд, а эффектом Ритца, сдвигающим оптические эмиссионные линии атомов в рентгеновский диапазон. Таким образом, барстеры и рентгеновские пульсары, вопреки мнению Брэчера [6], не отвергают, а блестяще подтверждают БТР. Ведь если бы теория Ритца не выполнялась, и ритц-эффект преобразования спектра не работал, рентгеновские источники вообще бы не наблюдались.

Итак, гипотеза Масликова, Янского и Ребера о природе рентгеновского и радиоизлучения как обычного теплового излучения звёзд, обретает строгое обоснование на базе БТР. Кроме того, как и предполагал Янский, существует также естественное, несмещённое тепловое радиоизлучение космических газов. В том числе, это — микроволновое фоновое излучение (§ 2.5) и излучение водорода на длине волны 21 см, связанное уже не со сплошным, а с дискретным линейчатым тепловым спектром водорода. Это — по поводу излучения экзотических звёзд и галактик. Вращение же приводит и к другим интересным эффектам, особенно сказывающимся на форме галактик, их видимой структуре. Поскольку сердцевины ядер, из-за огромной концентрации в них звёзд, имеют огромные скорости вращения, то соответствующей будет для них и степень размытия, за счёт дисперсии скоростей звёзд и света (§ 2.16). Поэтому, наблюдая ядра далёких галактик и радиогалактик в радиолучах, мы бы обнаружили любопытные вещи.

Подобно тому, как вертящаяся звезда создаёт размытое вдоль направления полёта изображение, ещё более быстрые сердцевины ядер галактик порождают вытянутые структуры. В итоге, у некоторых галактик должны наблюдаться два длинных выброса, исходящих из ядра в противоположных направлениях и образованных «отстающим» и «опережающим» краями ядра. И такие веретёновидные выбросы — самое обычное дело, особенно для радиогалактик [34]. Бывают "выбросы" и у простых галактик, в которых принимают либо вид оси, пересекающей галактику наподобие спицы юлы, либо форму вытянутых полярных колец, перпендикулярных галактической плоскости ("Природа" 2005, № 3). Но большинство таких «выбросов» — это не более чем размытые изображения ядер, растянутые вдоль эллиптических орбит и линий движения галактик с их спутниками (§ 2.16). Огромные скорости "выбросов", находимые по эффекту Доплера — такая же оптическая иллюзия, как и сами выбросы, ибо основной вклад в сдвиг частоты, в этом случае, должен вносить эффект Ритца (§ 2.15). Наука не знает источников энергии, способных придать выбросам гигантские скорости и сгенерировать мощное радиоизлучение ядер. Поэтому, напрашивается вывод, что активность ядер, взрывы галактик — иллюзорны, подобно взрывам новых звёзд (§ 2.18). Если ядро содержит достаточно яркий объект, скажем, — звёздное скопление или сверхновую, его изображение может размножиться за счёт вращения ядра. Тогда вдоль линии «выброса» будут видны несколько ярких пятен. Вот почему изображение «выброса» нередко разбивается на отдельные группы пятен и точек (Рис. 93.а). Может раздвоиться и изображение целой галактики, движущейся по орбите. Так же, нередко, двоятся и троятся изображения квазаров и радиогалактик. Поэтому, часто, вместо одного их изображения, наблюдают два зеркальных, имеющих близкую форму, спектр и соединённых выбросом-перемычкой (Рис. 93.б, в). Тогда говорят о двойном радиоисточнике [20, 34], хотя реально это — размноженное изображение одной галактики, где компактное центральное изображение соответствует точке 2, а симметричные боковые — точкам 1 и 3 на Рис. 81.б. Все изображения вытянуты вдоль линии орбиты за счёт размытия от вращения галактики (§ 2.16), причём боковые изображения, в силу симметрии, имеют близкие формы и яркости. Если же коэффициент мультипликации ещё выше (Рис. 81.в), то каждый выброс будет состоять из нескольких вытянутых в линию пятен, как у "выброса" Девы A.

Надо сказать, что у радиоизлучения "выбросов" также предполагали синхротронную природу, будто радиоизлучение генерируют крутящиеся в сильных магнитных полях электроны, постепенно теряющие энергию на излучение. Это, якобы, подтверждает и заметная поляризация излучения выбросов. Но поляризация — не доказательство. Её может вызвать масса причин, например, рассеяние излучения газом. До некоторой степени поляризовать излучение, свет способно и размытие звёзд. Ведь кроме звёзд вращаются и создающие излучение электроны в их атомах. Видимая орбита электрона искажается, размывается, подобно форме звезды (Рис. 85), что приводит к неравенству интенсивностей его излучения в плоскости продольной и плоскости поперечной движению звезды. На малых расстояниях это никак не сказывается. Но в космических масштабах эффект становится заметен и приводит к поляризации излучения атома вдоль или поперёк направления его движения. В случае, если атомы ещё и вращаются вместе со звездой, возможна и круговая поляризация света. Недаром у пульсаров, у некоторых переменных звёзд и особенно у объектов, называемых полярами (яркий представитель — AM Геркулеса), отмечается заметная поляризация излучения, колебания величины и направления которой происходят с тем же периодом, что и колебания блеска [76]. Так и должно быть в случае, если все эти переменные объекты представляют собой двойные звёзды. За счёт движения у них вместе с яркостью будет периодически меняться поляризация излучения. Таким образом, и поляризация радиоизлучения не свидетельствует против его тепловой природы.

Итак, видим, что именно баллистический принцип (по сути, принцип относительности Галилея и Коперника, применённый к свету) и двойные звёзды являются тем ключом, который позволяет раскрыть большинство загадок космоса, свести всё бесчисленное множество загадочных, сказочных, сверхъестественных объектов к рядовым звёздам и галактикам. Именно такой вывод К. Циолковского открывает Часть 2 и XX век, и столь же глубокая мысль С. Масликова их завершает (§ 2.21). Так, руководствуясь принципом монизма Циолковского (единства природы всех явлений) и принципом бритвы Оккама (не приумножать сущностей сверх необходимого, отдавая предпочтение простым гипотезам перед сложными, отвергая сверхъестественные объяснения, если есть естественные), удалось снизить число типов объектов до минимума и упростить картину космоса, благодаря классическому принципу относительности. Так же, и Коперник 500 лет назад, применив кинематический принцип относительности и поняв, что видимые движения звёзд и Солнца — иллюзия, убрал лишние небесные сферы и существенно упростил картину Вселенной, легко объяснив ряд закономерностей космоса, для истолкования которых прежде вводился ряд искусственных механизмов и гипотез. И, вот, снова, следуя заветам Циолковского, Коперника и Галилея, мы привели Космос в состояние исконного порядка, путём принятия классического принципа относительности для света.

ОСНОВНЫЕ ИДЕИ ЧАСТИ 2

1. Радиолокационные измерения расстояний в космосе подтверждают зависимость скорости света от скорости источника и эффект Ритца, отвергая теорию относительности. Эти эффекты проявляются также в искривлении, замедлении световых и радиолучей возле Солнца.

2. Вековое смещение перигелия Меркурия и других планет было строго предсказано Ритцем в 1908 г. на базе его электродинамики, как результат изменения силы тяготения за счёт движения планет, аналогично изменению сил взаимодействия движущихся зарядов.

3. Красное смещение вращающихся галактик — это прямое следствие эффекта Ритца, который предсказывает верное значение постоянной Хаббла и устраняет все парадоксы красного смещения. С учётом простой трактовки реликтового излучения в рамках модели стационарной Вселенной, это отвергает теорию Большого взрыва и разбегание галактик, свидетельствуя о вечной жизни и молодости Вселенной.

4. Наблюдения двойных звёзд и других объектов космоса приводят, вопреки распространённому заблуждению, к отказу от теории относительности и признанию теории Ритца, предсказавшей ряд эффектов, ныне реально открытых.

5. Вариации блеска и спектра цефеид, пульсаров, квазаров, барстеров, сверхновых и новых звёзд, а также других переменных объектов, получают простое объяснение как следствие эффекта Ритца от обращения звёзд, галактик в двойных или кратных системах, порождающих переменное ускорение.

6. Рентгеновское, гамма- и радио-излучение космических объектов естественно трактуется в БТР как результат преобразования оптического излучения звёзд в другие диапазоны по эффекту Ритца. Это отвергает сложные теории генерации излучений, привлекающие множество спорных механизмов и мистических объектов, типа чёрных дыр, белых карликов, нейтронных звёзд и т. п.

7. Многие вымышленные объекты космоса, такие как тёмные материя и энергия, сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик, были выдуманы лишь от ошибочной интерпретации наблюдений. Если учесть эффект Ритца, то надобность в таких объектах отпадёт и все наблюдаемые в космосе загадочные феномены получат простое объяснение.

8. "Дуги", "выбросы", кратные изображения космических объектов давно предсказаны БТР как оптическая иллюзия от одновременного прихода света, испущенного в разные моменты летящими по орбите объектами. Это позволяет легко понять все особенности таких небесных картин, отвергнув сомнительные объяснения по теории относительности, — типа гравитационных линз и т. п.

Часть 3 МИКРОМИР ПО РИТЦУ

Всю, самоё по себе, составляют природу две вещи:

Это, во-первых, тела, во-вторых же, пустое пространство,

Где пребывают они и двигаться могут различно…

Дальше, тела иль вещей представляют собою начала,

Или они состоят из стеченья частиц изначальных.

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

Ключ к загадкам материи, как поняли ещё древнегреческие атомисты, спрятан в недрах микромира, — на нижних этажах мироздания, иерархическую систему которого часто сравнивают с высотным зданием. На его верхних, заоблачных этажах расположен мегамир, рассмотренный в предыдущей части, — Вселенная. Ниже — галактические скопления, галактики, затем звёздные и планетные системы, наконец, сами звёзды, планеты и спутники. Возле самой земли лежат этажи макромира, — мира привычных нам вещей и масштабов: от океанов и континентов до мельчайших кристаллов и организмов. Спускаясь глубже, мы вступим в тайные чертоги подвальных этажей, в область микромира, — мира молекул, атомов и элементарных частиц. И здесь тоже много уровней. Эти, скрытые под поверхностью уровни и переходы меж ними, мы и рассмотрим в данной части.

Этаж молекул и атомов, иногда даже различимых в электронный микроскоп, знаком всем. Под ним лежит этаж субатомного мира, — мира элементарных частиц, каждая из которых заметно легче атома средней величины. Из частиц, масса, а, значит, и реальность которых надёжно установлена, наименьшей оказывается электрон. Все частицы, которые легче его и которые назовём "субэлектронными", образуют следующий вглубь этаж микромира. К таким частицам можно пока отнести реоны и ареоны. Итак, мы достигли нижнего из доступных пока этажей мироздания (глубже — неведомая бездна). Далее покажем, как на фундаменте этого этажа возводятся все последующие.

К несчастью, получилось так, что если мегамир описывают с позиций теории относительности, то микромир — с позиций другой неклассической теории — квантовой механики, привлекая порой и СТО. Здесь, так же как в космосе, бросается в глаза искусственность неклассических концепций. Подобно тому, как в астрономии Птолемея-Аристотеля для описания движений планет и звёзд были умозрительно введены многочисленные сферы, эпициклы, так же и для описания атомных планетарных систем квантовая теория совершенно произвольно вводит наборы квантовых чисел, крутящихся электронных сфер-оболочек, искусственно подобранных таким образом, чтобы описать состояние электронов в атоме. Но складывается впечатление, что и в микромире можно отыскать более рациональное устройство для атомов и частиц, на основании классических законов и моделей, далеко ещё не исчерпавших себя, особенно если говорить о БТР. Не случайно, именно в микромире, во владениях физики высоких энергий, такое широкое хождение имеет баллистическая терминология: бомбардировка образцов, выстрелы и взрывы частиц с отдачей, кобальтовые пушки и ядра, мишени и ускорители, уподобляемые мощным арторудиям, как по своему назначению, так и силе, размерам. Недаром, гигантский циклотрон в Дубне даже назвали Царь-пушкой.

Действительно, именно классическая наука и основанная на ней баллистическая теория оказывается справедлива и эффективна не только при объяснении явлений Космоса, но и в микромире, в том числе, при изучении строения атома, элементарных частиц, ядерной энергии и аннигиляции. Лишь излишняя расторопность заставила учёных, за неимением лучшего, принять в этой области теорию относительности и квантовую механику. Но, как говорится: "поспешишь — людей насмешишь", — все эти неклассические теории на поверку оказываются ошибочными, а, взамен им, есть гораздо более естественные и точные классические концепции. Ниже проиллюстрируем эффективность работы классической БТР в микромире на конкретных примерах.

§ 3.1 Магнитная модель атома и принцип Ритца

Напрашивается гипотеза, что колебания в сериальных спектрах создаются чисто магнитными силами. Далее будет показано, что это позволяет легко понять законы спектральных серий и аномальные эффекты Зеемана

Вальтер Ритц, "Магнитные атомные поля и сериальные спектры", 1908 г. [50]

Вскоре после открытия электромагнитной природы света и постройки первых излучателей и приёмников радиоволн, учёные всерьёз задумались над устройством природных излучателей света — атомов. В первой модели, предложенной Дж. Томсоном, атом предстал в виде антенны, типа металлического шарика, испускающего излучение при колебаниях электронов, вкраплённых в атом, как сливы — в пудинг. Потом пришла планетарная модель атома Резерфорда, где электроны обращались вокруг заряженного ядра, словно планеты. Но такой атом нестабилен: снующие по орбитам электроны, излучая энергию, падали бы на ядро. Этот недостаток устранила квантовая модель атома Бора, — ученика Резерфорда, но такой ценой, которая и до сих пор побуждает многих искать более рационального устройства атомному мирку. Предлагают вернуться и к модели пудинга, и к планетарной. Но, оказывается, существует и третья классическая модель атома — магнитная, предложенная в 1908 г. В. Ритцем.

Собственно говоря, именно эта модель и позволила впервые найти весь спектр частот, излучаемых атомом водорода, причём столь оригинальным путём, что он и сегодня заслуживает внимания, как показано в замечательной статье [50]. Ритц не применял квантовых идей: электромагнитные волны в его модели генерировали не абстрактные квантовые переходы, а классические колебания электронов. Ещё до Резерфорда Ритц понял, что движением электрона в атоме управляет некий центральный механизм, остов, скелет атома, называемый ядром. Но Ритц, в отличие от Резерфорда, догадался, что управление это осуществляют не электрические, а магнитные силы, за что его модель атома и была названа "магнитной".

Мы привыкли считать, что электроны в атоме движутся по орбитам — под действием электрического притяжения ядра, забывая, что сами на практике, — в ускорителях частиц, плазменных установках и индукционных печах — задаём круговые движения электронов с помощью магнитных полей. В своей работе 1908 г. "Атомные магнитные поля и спектральные серии" Ритц убедительно показал, что только силами магнитной природы можно объяснить спектры излучения атомов. Согласно ему, магнитное поле атома создано набором последовательно соединённых элементарных магнитиков стандартного размера a, образующих вытянутый магнитный стержень (Рис. 94). Вместо магнитов можно взять витки с током, составляющие катушку индуктивности, соленоид с постоянным шагом витка a. Как показал Ритц, в зависимости от числа магнитов (витков) стержень создаёт такие магнитные поля, в которых электрон должен колебаться с теми частотами, что были найдены в спектре атома водорода.

Рис. 94. Магнитная ось, набранная из магнитов, управляет полётом электронов.

При всей кажущейся наивности представления атома в виде некоего прибора (гибрида циклотрона и магнитной антенны), модель Ритца не только верно описала водородный спектр и эффект Зеемана, но и предсказала новые спектральные серии водорода и других элементов, поздней действительно открытые. Но трагическая ранняя гибель Ритца в 1909 г., спустя год после публикации его баллистической теории и модели атома, позволила о них забыть, хотя открытыми с их помощью принципами учёные не побрезговали и пользуются ими до сих пор. В свете открытий ушедшего столетия, которое не внесло ясности в квантовую модель атома, а лишь запутало её, модель атома Ритца обретает новое звучание и смысл.

Так, открыли, что у каждого электрона есть стандартный магнитный момент ?, наделяющий электрон свойствами элементарного магнитика. Тем же магнитным моментом ? обладает и открытый в 1932 г. антиэлектрон, — позитрон. Представим теперь, что позитрон соединился с электроном, и этот диполь стал одним концом притягивать электроны, а другим — позитроны. В итоге, электроны и позитроны, последовательно цепляясь друг за друга паровозиком, могут сливаться в протяжённые прямые цепи, в которых все магнитики (магнитные моменты) электронов и позитронов ориентированны одинаково. Расстояния между их центрами окажутся постоянными, одинаковыми: порядка размера электрона a (Рис. 95). Как было показано (§ 1.16), при контакте электронов с позитронами они вовсе не уничтожаются, а просто слипаются в нейтральную частицу, оказываясь разделены расстоянием, равным классическому радиусу электрона.

Рис. 95. Магнитный момент электрона как результат вращения. Слияние электронов с позитронами в цепочки типа линейных молекул силикона и игольчатых кристаллов.

Итак, магнитные стержни, оси, набранные из элементарных магнитиков, которые Ритц только предполагал, в принципе могут вырастать сами, подобно кристаллам соли из чередующихся ионов Na+ и Cl-, или линейным молекулам полимеров, построенным из тысяч одинаковых звеньев, к примеру, — из чередующихся атомов Si и O (силикон). Стержни, содержащие равное число электронов и позитронов, не имели бы заряда, но породили бы заметное магнитное поле. Поэтому, оказавшийся возле стержня электрон не был бы ни отторгнут, ни притянут, но мог бы совершать в магнитном поле стержня круговые движения возле точки равновесия с частотой f, не зависящей от его скорости V и радиуса орбиты r (Рис. 94). В магнитном поле с индукцией B на электрон с зарядом e и массой M действует сила Лоренца F=eVB, заставляющая его двигаться по окружности с центростремительным ускорением ar=V2/r. Поскольку Ma_r=F, имеем MV²/r=eVB, откуда угловая скорость электрона 2?f=V/r=Be/M. То есть, частота f=Be/2?M обращения электрона, равная частоте излучаемого им света, зависит лишь от индукции поля B, поскольку величина e/2?M постоянна.

Однако, спектры излучения атомов состоят из дискретного ряда частот. Значит, и поле B может принимать лишь определённые значения. Это заставило Ритца предположить, что электрон способен занимать в атоме лишь некоторые устойчивые положения, каждому из которых присуще своё значение поля B, задаваемое расстоянием электрона до стержня. Эту мысль о наличии в атоме устойчивых положений и орбит электрона, Ритц, в отличие от Бора, развивал в рамках классического, а не квантового подхода. Он считал, что раз стандартны расстояния и размеры a магнитов, то тем же расстоянием a должны быть отделены и возможные, разрешённые положения электрона — узлы 1, 2, 3…, где он способен пребывать (Рис. 94).

Именно так и вёл бы себя электрон возле электрон-позитронного стержня, который за счёт неравномерного (дискретного) распределения зарядов создаёт небольшое продольное электрическое поле. Поэтому, где бы ни находился электрон, он всегда стремится встать против положительного позитрона, а возникающая при смещении электрона продольная сила возвращает его на место (Рис. 96). То есть, электрон способен устойчиво занимать положения — лишь напротив позитронов, и может "прыгать" вдоль стержня только на расстояние 2a.

Рис. 96. Устойчивые (1, 2, 3) и неустойчивые (4, 5) положения электрона возле цепочки.

Но смещение электрона вдоль стержня не влияет на величину магнитного поля. Да и Ритц считал, что у электрона кратно а меняется расстояние до магнита. Поэтому, приходим к выводу, что в атоме не один, а два стержня, две магнитных оси, соединённых перпендикулярно, наподобие перекладин креста (Рис. 97). Электрон, размещаясь против позитронов каждой оси, должен находиться в одном из узлов сетки, образованной линиями уровня позитронов, и его расстояние до каждого стержня будет кратно 2a. Потому, и поле B меняется прерывисто. Итак, в крестовой магнитной модели атома электрон и впрямь может занимать лишь некоторые устойчивые положения, возле которых и колеблется в магнитном поле крестовины. И, что очень важно, эта дискретность вводится в рамках классической физики. Подробнее о причинах устойчивости таких положений электронов расскажем далее (§ 3.2, § 4.14).

Рис. 97. Сетка и узлы, в которых могут находиться электроны в крестовине.

Крестовины могут нарастать так же естественно, как отдельные стержни. Крест мог бы образоваться из двух "слипшихся" стержней. Но, скорее, электрон-позитронные цепочки, стержни, оси и кресты растут, "кристаллизуются" от неких центров, ядер, подобно тому, как это происходит с настоящими кристаллами, дендритами, и, особенно, — снежинками, симметрично нарастающими от неких центров и ядер кристаллизации. Этими центрами могут быть ядра атомов, их протоны и нейтроны. Тем более, что они, как покажем (§ 3.9), могут содержать тысячи позитронов и электронов; в нейтроне их поровну, а у протона позитронов на один больше. Именно ядра могут поставлять необходимые для роста крестовины частицы.

При "кристаллизации" креста, как и при росте поликристаллов железа, магнитные моменты частиц поначалу ориентируются случайным образом. Но, если в одном стержне случайно окажется чуть больше частиц с моментом, направленным вверх, то его магнитное поле заставит некоторые частицы второго стержня повернуться так, чтобы их моменты, ориентируясь вдоль линий поля, направились вниз. Тогда, и этот стержень создаст поле, в свою очередь побуждающее больше частиц первого стержня повернуться вверх. И так постепенно, путём подобной самоорганизации, магнитные моменты обоих стержней упорядочатся, так что первый стержень образует в плоскости креста поле направленное вниз, а второй — вверх (Рис. 98). В действительности, такая модель атома имеет много общего с первой моделью атома Дж. Дж. Томсона [49, 50], а также с реально наблюдаемой в опытах самоорганизацией магнитных систем. Ведь Томсон исходно строил как раз структурную модель атома, основываясь на ныне незаслуженно забытых опытах с плавающими магнитами, выполненных А. Майером ещё в конце XIX в. [50].

Эти опыты заключались в следующем [78]. В сосуде с водой плавали пробки, в которые были вставлены слегка выглядывавшие из них намагниченные иглы. Полярность видневшихся концов игл была на всех пробках одной и той же. Над этими пробками на высоте около 60 см располагался противоположным полюсом цилиндрический магнит, и иглы притягивались к магниту, одновременно отталкиваясь друг от друга. В итоге эти пробки самопроизвольно образовывали различные равновесные геометрические конфигурации. Если пробок было 3 или 4, то они располагались в вершинах правильного многоугольника. Если их было 6, то 5 пробок плавали в вершинах многоугольника, а шестая оказывалась в центре. Если же их было, к примеру, 29, то одна пробка опять-таки находилась в центре фигуры, а остальные располагались вокруг неё кольцами: в ближнем к центру кольце плавали 6, в следующих кольцах по мере удаления от центра соответственно 10 и 12. Поэтому Томсон решил, что похожий центральный магнитный механизм (ядро) задаёт размещение электронов в атоме, чем и объясняется электронно-оболочечная структура атома и правильная структура таблицы Менделеева (§ 3.3). Да и сам А. Майер считал, что его простой опыт может служить моделью строения атомов и молекул.

Всё это очень близко к идеям Ритца, представлявшего атом в виде организующегося в правильную структуру набора магнитов с ядром, координирующим положения и движения электронов. Интересно, что и Томсон, ссылаясь на опыты Майера, считал основой атома некое ядро, центральный магнит, возле которого электроны занимают устойчивые положения и колеблются, каждый со своей характерной частотой, подобно поплавкам в опыте Майера при выводе их из равновесия. Эту ядерную гипотезу Томсона разовьёт поздней его ученик Э. Резерфорд, но уже — в рамках ошибочной планетарной модели атома, опрометчиво принятой физиками. Сходство взглядов Ритца и Томсона прослеживается ещё и в том, что Томсон, как физик-классик, поддерживал баллистический принцип [6, 93]. Интересно, что и другой известный специалист по баллистике и электромагнетизму, М.В. Остроградский, открывший теорему Остроградского-Гаусса в электростатике (§ 1.6), исследовал взаимодействие таких цепочек однотипных магнитов.

Рис. 98. Самоупорядочивание структуры крестовины в процессе её нарастания и взаимодействия частиц.

Рассмотрим теперь эту кристаллическую модель количественно и найдём магнитное поле крестовины, этого ядра атома. Поскольку каждую частицу в цепи можно уподобить витку с током I, магнитный момент которого Ia²=?, где a² — площадь квадратного витка, то, будучи сложены вместе, витки дают то же поле, что у двух параллельных и противоположно направленных токов I (Рис. 99). Один ток, находящийся от точки S на расстоянии r₁, создаст в ней поле

B₊=?₀I/2?r₁ (?₀ — магнитная постоянная),

а другой, удалённый уже на расстояние r₁+a, генерирует противоположно направленное поле

B_—=?₀I/2?(r₁+a).

Их разность с учётом малости a даёт у первого стержня

B₁= ?₀Ia/2?r₁²= ?₀?/2?ar₁².

То же поле

B₂= ?₀?/2?ar₂²,

но направленное противоположно, создал бы на расстоянии r₂ второй стержень (Рис. 100). В целом на электрон, расположенный на расстоянии r₁=2ma от первого стержня и r₂=2na — от второго, действует поле

B= B₂- B₁= ?₀?/8?a³(1/n²–1/m²),

где n и m — произвольные целые числа 1, 2, 3…

Рис. 99. Расчёт магнитного поля B одной из осей крестовины эквивалентной двум токам.

Соответственно, частота колебаний электрона в таком поле и частота излучаемого им света

f=Be/2?M=Rc(1/n²–1/m²),

где постоянная R=e?₀?/16?²ca³M. Подобную формулу Ритц и вывел в 1908 г., исходя из своей магнитной модели атома, и сформулировал на её основе комбинационный принцип, согласно которому весь набор частот, излучаемых атомом, можно получить, придавая разные целые значения величинам n и m, комбинируя их в разных сочетаниях. Так, Ритц первым нашёл весь спектр частот атома водорода, даваемый известной формулой f=Rc(1/n²–1/m²), где коэффициент R носит название постоянной Ридберга.

Рис. 100. Два типа электронов в атоме: одни совершают малые колебания возле узлов, излучая свет; другие движутся по широким орбитам вокруг крестовины.

Так, спектр водорода даётся формулой Ритца: атом излучает дискретный набор частот

f=Rc(1/n²–1/m²),

где R — постоянная Ридберга, c — скорость света, n и m — целые числа. Из модели Ритца вытекает, что

R=h/16?²ca²M,

где a — период, шаг электрон-позитронной сетки атома, в узлах которой лежат генерирующие спектр заряды. Постоянная Планка h связана с магнитным моментом электрона ? и его радиусом r₀ как

h=e?₀?/r₀ [82].

Реальную величину постоянной Ридберга даёт формула

R_H=e⁴M/8?₀²h³c,

где M — масса электрона. Из условия R=R_H найдём значение a=0,37·10^–10 м, с точностью до коэффициента 0,71 совпадающее с боровским радиусом атома водорода a₀=?₀h²/?Me²=0,53·10^–10 м. Итак, расстояния a между электронами в решётке — порядка радиуса атома a₀. Это естественно: раз атом сложен из электронных слоёв, включающих до 30-ти частиц, то и размеры его — порядка межэлектронных интервалов (§ 3.3, § 4.14).

Магнитная модель атома Ритца была первой и единственной классической моделью, позволившей объяснить спектр водорода. Поэтому, совершенно неясно, как могли современники Ритца, использовав результаты магнитной модели, саму её обойти стороной. Поражает простота и наглядность этой модели. Частота, с которой будет колебаться и излучать электрон, зависит исключительно от того, в каком из узлов координатной сетки атома он будет находиться. Причём числа m и n выражают просто номер узла, — как бы координату электрона вдоль соответствующей оси крестовины, — этой внутриатомной системы координат, крест которой и впрямь схож с антенной, радиомачтой и крестовыми цепочками радиотелескопов. В этой модели гармонично сочетаются магнитная модель Ритца и его же ранняя модель, изображавшая атом — плоской квадратной мембраной, с двукратно бесконечным числом узлов [50]. Именно спектры атомов, как понял Ритц, дают ключ к пониманию строения атома, атомного механизма. И Ритц первый правильно воспользовался этим ключом. Примечательно, что математическим аппаратом, развитым в рамках модели Ритца, физики до сих пор пользуются в квантовой механике [50, 82], при расчёте волноводов, в сечении которых, как на мембране, образуются прямоугольные ячейки узлов и пучностей колебаний электромагнитного поля [88]. Да и при построении квантовой модели атома Зоммерфельд и Бор неоднократно ссылались на результаты Ритца, впрочем, так и не приняв их классической основы [50]. А поздней, как отмечает М. Ельяшевич, успехи Ритца вообще стали замалчивать в научной литературе, проводя целенаправленную дискриминацию его классических идей.

Модель атома Ритца не только объясняла спектр водорода, но и не имела пороков планетарной модели Резерфорда, созданной три года спустя, в 1911 г. Электрон, излучая на частоте f собственных колебаний в узле, теряет энергию и скорость V=2?rf, по мере убывания размаха r колебаний, но, при этом, не падает на ядро, как в планетарной модели, а просто замирает в своём узле. Когда атом, участвуя в хаотическом тепловом движении, столкнётся с другим атомом, то "взбалтывание" в нём электронов, как пассажиров в автобусе, снова придаст электрону в узле скорость. Поэтому, спектральные линии тем ярче, чем выше температура газа и чем интенсивней идёт возбуждение колебаний электронов в его атомах. Этот классический механизм колебаний и излучения атомных электронов, на строго заданных частотах, иллюстрирует пример ящика с подвешенными на пружинах разной жёсткости грузами, которые начинают вибрировать на собственных частотах при ударе по ящику, пока их колебания не затухнут, как у электронов в атоме.

Поглощение света атомом — процесс, обратный излучению. Падающая электромагнитная волна, воздействуя на покоящийся в одном из узлов электрон, сможет вызвать заметные его колебания только в том случае, если её частота f совпадает с собственной частотой колебаний электрона в данном узле, то есть, — если имеется резонанс. Потому атом эффективно поглощает только те частоты, которые сам же излучает: спектры излучения и поглощения совпадают. Когда воздействие излучения на атомы вещества закончится, они ещё некоторое время пребывают в возбуждённом состоянии: их электроны, набравшие скорость и кружащие в своих узлах, ещё некоторое время продолжают излучать энергию, экспоненциально убывающую. Так магнитная модель объясняет люминесценцию и фосфоресценцию.

Кроме электронов, колеблющихся возле устойчивых положений в узлах крестовины, в атомах встречаются и электроны, крутящиеся вокруг атома, удерживаемые его магнитным полем. Если первые (узловые) электроны ответственны за индивидуальные линейчатые спектры атомов, то вторые (внешние), не имея устойчивых орбит и положений, генерируют сплошной тепловой спектр атома (§ 4.1), а также проявляются в фотоэффекте (§ 4.3), эффекте Комптона (§ 4.7) и ряде других, где работает открытая Планком связь между частотой обращения электрона f и его энергией E=hf. Как покажем далее, такое соотношение тоже обусловлено структурой магнитного поля атома, которое захватывает внешние электроны (§ 3.3, § 4.3). Таким образом, атомы своим стройным чётким механизмом во многом напоминают часы, в которых разные зубчатые колёсики (разные электроны) вращаются со своими стандартными частотами. Эти частоты, как в формуле Ритца, связаны друг с другом через передаточные отношения, содержащие в числителе и знаменателе целочисленные коэффициенты (в часах заданные количеством периодично размещённых зубьев, а в атоме — электронов), а также через их разности (как в швейцарских часах с дифференциальным, планетарным механизмом). Есть в часах и колёсики-балансиры со спиральной пружиной, крутящиеся с переменной частотой, и в баллистической модели атома соответствующие внешним электронам, которые при закрутке в "атомной праще" то запасают, то отдают энергию и движутся по спирали. Выходит, вполне закономерно, что именно крутящийся электрон и атомный механизм стал основой для создания наиболее точных атомных часов, и что именно такой чёткий механизм искал в атоме швейцарец Вальтер Ритц, уроженец страны часовщиков.

Ритц, используя открытую им модель атома, также легко объяснил, задолго до квантовой теории, все основные особенности эффекта Зеемана, в том числе и те, которые не позволяла понять планетарная модель атома. В самом деле, во внешнем магнитном поле магнитный момент атома установится вдоль линий поля. При этом, внешнее магнитное поле B_м, налагаясь на поле крестовины B, либо увеличивает, либо уменьшает его (Рис. 94). Поэтому, у одних электронов частота колебаний увеличится на ?f=eB_м/2?M, а у других — уменьшится на ту же величину. В итоге, появятся спектральные линии, смещённые вправо и влево от основных.

Итак, из классических моделей только модель атома Ритца объясняла спектральные закономерности. Правда, Ритцу пришлось для этого привлечь новые смелые идеи — об элементарных магнитах, о масштабе длины микромира (то, что теперь называют классическим радиусом электрона, равным радиусу действия ядерных сил). И XX век полностью подтвердил его предсказания: был открыт спин, магнитный момент электрона, ядро атома (тоже обладающее магнитным моментом), в физику вошло ядерное взаимодействие, задающее стандарт расстояний в ядре. Всё это характеризует Ритца как смелого мыслителя, как гениального прорицателя с мощнейшей научной интуицией, сумевшего одной только силой мысли проникнуть и в глубь атома, и в бездну космоса настолько далеко, что он опередил науку на сотню лет.

Конечно, магнитная модель атома ещё несовершенна и требует доработки. Кроме спектра водорода, ей предстоит объяснить спектры других атомов, что тоже было отчасти сделано Ритцем (§ 3.4). В ней надо найти место протонам, нейтронам и электронам электронных оболочек атома. Последние, вероятно, тоже расположены в узлах крестовины, как в узлах кристаллической решётки (§ 3.3). Такое кристаллоподобное строение атома, постепенное заполнение электронами узлов по уровням n и m, позволяет естественно (не в пример квантмеху) объяснить периодичность свойств элементов. Всё это перекликается с идеями В. Мантурова [79], тоже представляющего ядра атомов в форме кристаллов, составленных из позитронов и электронов, разделённых стандартными промежутками. Кристаллические модели атома, в отличие от нестабильных динамических, показывают, что в рамках классической физики понять атомные и ядерные законы можно. А, постоянно внушаемая мысль о неизбежности квантмеха для микромира, — это миф и, даже, — обман, если учесть долгое замалчивание успехов магнитной модели атома, реализованной Ритцем целиком в рамках классической механики.

§ 3.2 Спектры атомов и атомные модели

Я остался сторонником механистических воззрений XIX столетия и думаю и знаю, что можно объяснить, например, спектральные линии (пока только водорода) без теории Бора, одной ньютоновской механикой.

К.Э. Циолковский [69]

Вальтер Ритц не раз указывал, что ключом к пониманию устройства атома должны стать атомные спектры. И, как было показано выше, Ритц действительно пришёл на основе найденных им спектральных закономерностей к классической модели строения атома. Речь идёт, конечно, не о планетарной модели атома Резерфорда, заведшей в тупик, а о куда менее известной — классической магнитной модели атома, предложенной В. Ритцем в 1908 г. [50] (§ 3.1). По идее Ритца, именно пространственная структура ядра является тем программным центром, который управляет жизнью атома и поведением в нём электронов, подобно тому, как жизнь биологической клетки задана строением клеточного ядра и информационной молекулой ДНК. В магнитной модели ядро управляет полётом электронов посредством магнитных, а не электрических сил. И это естественно: в природе и технике круговое движение электронов создаёт именно магнитная сила, и лишь она объясняет стабильность атома.

Будь движение электронов, как в планетарной модели, вызвано силой Кулона, они неслись бы по орбитам со скоростями порядка скорости света c и мигом (за 10^–10 с) падали бы на ядро, растратив энергию на излучение. Магнитные силы меньше электрических и позволяют электронам кружиться гораздо медленней и дольше терять энергию. В самом деле, из магнитной модели, как покажем (§ 3.3, § 4.3), следует открытая Планком связь энергии электрона на орбите

E=MV²/2=hf,

с частотой его обращения f, где h — постоянная Планка. Сократив на MV/2, найдём

V=2hf/MV=h/?Mr,

где r — радиус орбиты электрона. Если r порядка радиуса атома (10^–10 м), то V=2300 км/с. Эта скорость, обычная для электронов в лучевых трубках и лампах, на два порядка меньше c. Тогда, связанное с вращением ускорение a=V²/r меньше уже на четыре порядка, радиационное торможение — мало, и электрон на орбите атома живёт долго. Если ж учесть, что в магнитном поле вся энергия электрона чисто кинетическая E=MV²/2=h²/2?²Mr², то при её спаде электрон уже не падает на ядро, а отдаляется от него, наращивая r орбиты в атоме неограниченно долго.

Ядро такого атома мы изображали, по концепции Ритца, в виде двух цепочек из чередующихся электронов и позитронов (так же и информационная основа клеточного ядра — двойная цепочка ДНК из чередующихся нуклеотидов). Однако, считается, что электроны и позитроны при контакте исчезают (аннигилируют) с выделением энергии, поскольку после не находят ни электронов, ни позитронов. Но это — лишь иллюзия. Ведь и при взрыве бомбы горючее соединяется с окислителем, резко выделяя энергию. И, хотя здесь тоже в итоге не остаётся ни горючего, ни окислителя, никто не скажет, что они исчезли, обратившись в энергию. Атомы окислителя лишь соединились с атомами горючего, образовав невидимый газ, расширившийся взрывом. Так же, и при контакте позитрона с электроном частицы не исчезают, а, слившись в пару, не имеющую заряда, перестают регистрироваться приборами (§ 1.16). Из таких парных сочетаний электронов и позитронов, судя по всему, и образованы протон, нейтрон и другие "элементарные" частицы, как предполагал ещё Ф. Ленард (§ 3.3), и как позднее обосновал В. Мантуров [79]. Кстати, по квантовой механике электрон и позитрон могли б образовать позитроний, аналогичный атому водорода. Но, на деле, позитроний, в отличие от атомов, нестабилен: кружащиеся частицы сливаются как раз за 10^–10 с [82], растратив энергию, чем доказывают порочность планетарной модели, даже в квантовом её варианте. Ведь позитрон, играющий роль ядра, не имеет его структуры и соответствующей конфигурации магнитного поля.

Что же собой представляет ядро атома водорода, иначе говоря, — протон, и как создаётся его структура? Чуть выше, следуя идее Ритца, упрощённо представили ядро в форме крестовины из чередующихся электронов e^- и позитронов e⁺, сравнивая его с кристаллом соли, так же сложенным из периодично размещённых заряженных частиц. Но, поскольку реальные кристаллы, за исключением снежинок, имеют вид многогранников, — параллелепипедов и пирамидок с плоскими гранями, то логичней и проще представлять ядро водорода в виде куба или параллелепипеда, скажем, в виде двойного квадратного слоя частиц (Рис. 101). Именно в виде таких кристаллов правильной формы, как увидим в дальнейшем, логичней всего представлять частицы, в том числе протон, образующий ядро водорода (§ 3.9). Поскольку, как было выяснено выше, масса — это величина аддитивная (§ 1.17), то масса ядра должна равняться сумме масс образующих его электронов и позитронов. Раз протон имеет вес 1836 электронов, то его можно условно изобразить, как параллелепипед с размерами 2х30х30 частиц, или, для точности, 2х27х34=1836. Отметим, что ещё Дж. Томсон, открывший электрон и построивший первую модель атома (см. его книгу "Электричество и материя"), предлагал атом водорода и его массу считать сложенными примерно из тысячи электронов и того же числа положительно заряженных частиц (позитронов) [139].

Рис. 101. Возможная структура протона или нейтрона в ядре и схема генерации спектра.

В каждом из слоёв магнитные моменты частиц ориентируются вдоль диагонали слоя, минимизируя энергию взаимодействия. В верхнем и нижнем слое моменты направлены противоположно (Рис. 102.а), образуя структуру магнитного поля, как у крестовины. В этом легко убедиться, представив систему набором магнитных диполей: в эквивалентной схеме (Рис. 101, Рис. 102) только края квадратов создают магнитные поля (они перпендикулярны плоскости слоя и смотрят вверх и вниз). Позитроны e⁺ и электроны e^- расположены в шахматном порядке, подобно ионам Na⁺ и Cl^- в кристалле соли. В атоме водорода электрон прилипает к этой "магнитной шахматной доске", располагаясь точно над позитронами, будучи притянут ими, а при малых колебаниях в магнитном поле ядра он излучает свет. При этом электрон, словно чёрные шашки в игре, дискретно прыгает, шагает по этой шахматной доске, замирая на клетках белого цвета, отвечающих позитронам, отчего дискретно меняется величина магнитного поля и частота колебаний электрона в нём. Поскольку структура магнитного поля получается той же, что и в крестовом атоме, то частота f колебаний и излучения электрона принимает такой же дискретный ряд значений f=Rc(1/n²–1/m²), где n и m — целочисленные координаты узла, в котором сидит электрон (Рис. 101).

Рис. 102. Строение протонов в форме квадратов и треугольников и ориентация в них магнитных моментов.

Можно представить протон и в виде одинарного квадратного слоя частиц. Складываясь вдоль диагонали пополам, он образует двойной треугольный слой — со структурой поля крестовины и тем же спектром частот. Этот парный треугольник может быть и прямоугольным и равносторонним, тоже дающим водородный спектр (Рис. 102). Кроме водородного, модель позволяет рассчитать и другие атомы. Рассмотрим атом с атомным номером Z — содержащим Z протонов. Квадраты протонов могут, как в сэндвиче, склеиться слоями, если над позитронами одного слоя окажутся электроны другого. Их взаимное притяжение и даёт те ядерные силы, что противостоят отталкиванию протонов и быстро (по экспоненте § 3.12) спадают с удалением [79]. Когда такая "стопка" протонов сложится вдоль диагонали пополам, получится слоёный уголок. В его верхней и нижней части магнитные моменты смотрят в разные стороны вдоль линии сгиба (Рис. 103).

Рис. 103. Склеивание протонов в слоёный уголок с увеличенным в Z2 раз полем B. Выше эквивалентная схема из магнитных диполей ?.

Здесь магнитный момент единицы длины a окажется уже не ?, а ?Z²: он найдётся как сумма магнитных моментов отдельных магнитных диполей, образующих арифметическую прогрессию 1?+ 3?+ 5?+…+(2Z–1)?=?Z². Соответственно, магнитное поле и частота колебаний в нём электрона вырастет пропорционально Z²: f=RZ²c(1/n²–1/m²). И точно, у ионизованных водородоподобных атомов He⁺, Li²⁺, Be³⁺, B⁴⁺, C⁵⁺, лишённых всех электронов кроме одного, спектры подчиняются этой формуле, дающей спектр водорода с увеличенным в Z² раз масштабом. Присутствие остальных электронов привело бы к тому, что своим полем они бы исказили движение электрона, генерирующего спектр, и он приобрёл бы совсем иной характер, чем у водорода (§ 3.4). Впрочем, у многоэлектронных атомов с большим Z магнитное поле столь велико, что вносимые электронами искажения оказываются незначительны. Поэтому, для спектра излучения электронов, крутящихся в столь сильных полях с огромной частотой и генерирующих рентгеновское излучение, справедлив закон Мозли f=R(Z — b)²c(1/n²–1/m²), отличающийся от найденного лишь малой поправкой b, вызванной влиянием остальных электронов [49, 134].

Возможно и другое, более простое объяснение изменению постоянной Ридберга R с изменением атомного номера и заряда ядра Z. Возможно, пропорционально росту заряда ядра Z уменьшается равновесное расстояние a=a₀/Z между электронами и позитронами и, соответственно, увеличивается R=h/16?²ca²M=R_HZ². Это было бы возможно, если б это равновесное расстояние задавалось, например, амплитудой колебаний электронов возле ядра, или если б оно задавалось магнитным моментом и зарядом ядра (в сумме с моментом и зарядом окружающих его электронов внутренних оболочек), так же, как расстояние между магнитными поплавками в опытах А. Майера определялось магнитным моментом центрального магнита (ядра атома § 3.1). Такое изменение равновесного расстояния между электронами в электронных оболочках позволило бы также объяснить уменьшение размеров атомов при росте атомного номера в периодах таблицы Менделеева.

В магнитном поле атома электроны могут совершать два типа "колебаний". Одни электроны кружатся с жёстко заданными частотами возле узлов атома, генерируя дискретный спектр излучения. Такие электроны будем называть "внутренними", или "узловыми". Другие же, словно в магнитной ловушке, кружатся с непрерывно меняющейся частотой f вокруг самого атома, обладая энергией E=hf. Эти электроны, которые назовём "внешними", или "орбитальными", создают сплошной (тепловой) спектр излучения и не занимают в атоме устойчивых положений, а кружатся в магнитном поле атомного остова (Рис. 107). Это внешнее магнитное поле уже не зависит от порядкового номера элемента и одинаково для всех атомов. Внешние электроны, пойманные в магнитную ловушку атома, порождают также фотоэффект и Комптон-эффект (§ 4.3, § 4.7). Такие электроны не задерживаются в атоме надолго, а регулярно, — от потерь энергии и схода с орбиты, покидают его и захватываются новыми атомами. В целом, атом — это своего рода комбинация разных приборов: магнитной ловушки, рупорной антенны, гиротрона, циклотрона, — преобразующих движение электронов в излучение и обратно. Так что, в атоме действуют обычные законы механики, вакуумной СВЧ-электроники и — совершенно нет квантовых, как отмечал ещё К.Э. Циолковский, тоже создавший чисто классическую модель атома, о которой, правда, ныне ничего не известно. Известно лишь, что с этой моделью, описанной в работе Циолковского "Гипотеза Бора и строение атома" был, вероятно, ознакомлен через А.Б. Шершевского А. Эйнштейн [69, с. 185]. Но это уже совершенно забытая история.

Выходит, Циолковский был прав: классическими законами вполне можно объяснить спектры атомов, если использовать кристаллическую магнитную модель атома Ритца. Более того, спектры буквально кричат именно о такой чёткой модели. Идеально похожие для атомов одного элемента наборы спектральных линий с частотами, заданными точными соотношениями с целочисленными переменными, — разве это не удивительно? Столь чёткая структура линий может возникать лишь в кристаллоподобном атоме, где электроны, генерирующие спектр, занимают лишь некоторые устойчивые положения, отделённые одно от другого шагом дискретизации, равным периоду кристаллической электрон-позитронной решётки. Именно Вальтер Ритц, первым нашедший общую формулу для атомных спектров, показал, что атомный механизм генерации спектра обусловлен периодичным расположением частиц. Итак, дискретные атомные спектры подтверждают дискретную кристаллическую структуру атома.

§ 3.3 Строение атомов и периодический закон Менделеева

Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, находятся в периодической зависимости (или, выражаясь алгебраически, образуют периодическую функцию) от их атомных весов.

Д.И. Менделеев

Считается, что химические свойства атомов, характер движения и размещения в них электронов никак не связаны со строением атомных ядер. А, между тем, многое говорит о наличии такой связи. Её всячески замалчивают, поскольку она противоречит квантовой физике, и лишь классическая магнитокристаллическая модель атома Ритца открывает эту связь.

В планетарной квантовой модели атома полагали, что на строение электронных оболочек атома влияет лишь заряд ядра, но не его структура. А какую же роль играет электричество, заряд ядра в магнитной модели атома? Если поле осей крестовины задаёт расположение электронов, то поле ядра — их число в атоме. В самом деле, положительный заряд ядра должен уравновешиваться отрицательным зарядом электронов, иначе заряженный атом будет отталкивать или притягивать электроны, пока не станет нейтральным. Но, хотя заряд ядра и определяет равновесное число электронов в атоме, — вовсе не он отвечает за их удержание там. Именно поэтому, существуют отрицательные ионы, — атомы с избытком электронов, невозможным по теории Бора. Ведь, если электроны удерживает электрическая сила, то как же сможет нейтральный атом удержать лишний электрон, а, тем более, — два или три? Даже поляризованному атому это не под силу. Но для магнитной модели анионы — не проблема. Нейтральный атом легко может удержать лишний электрон в одном из узлов сетки (§ 4.14). Для захвата многих электронов есть и другой механизм: магнитное поле крестовины, атомного остова. На избыточный внешний электрон, влетающий в атом, действует сила Лоренца, способная удержать его на орбите, даже при отталкивании внутренними электронами (Рис. 100).

Рассмотрим теперь, как расположены внутренние электроны в атоме. По структурной модели атома, строение и заполнение электронных слоёв определяется строением ядра (остова атома), — не просто его зарядом, как в квантовой физике, а, именно, — пространственной структурой остова и конфигурацией полей. Она же задаёт периодичность свойств элементов. Напомним, что числа элементов в периодах таблицы Менделеева образуют следующий ряд: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Это удвоенные квадраты целых чисел k вида 2k²: 2=2·1², 8=2·2², 18=2·3², 32=2·4². Ещё задолго до теории атома Бора, многие учёные, — Дж. Томсон, Дж. Льюис, И. Ленгмюр, — поняли, что периоды связаны с последовательным заполнением электронами неких слоёв, уровней, оболочек в атоме [49]: в первом слое 2 места, во втором — 8 и т. д. Когда электроны полностью займут один слой, уровень, начинает заполняться следующий, открывая новый период, словно яичные ячейки, укладываемые по мере заполнения яйцами одна над другой, или пушечные ядра, складываемые пирамидой. У инертных газов, расположенных в конце периодов, слои целиком заполнены и потому крепко связывают электроны. Отсюда — химическая инертность этих, предельно совершенных, благородных газов.

Но, по квантовой механике, ёмкости оболочек для периодов с 1-го по 7-й иные: 2, 8, 18, 32, 50, 72, 98, что не соответствует числу элементов в периодах. Поэтому, даже к концу периода оболочки остаются не заполнены, утрачивая свой смысл, ибо заполняются непоследовательно. Да и сама идея оболочек и способа их заполнения, заимствованная из классической модели атома Дж. Томсона, выглядит в квантовой механике весьма натянуто, хотя бы потому, что произвольно вводятся четыре квантовых числа, задаваемых искусственно введёнными правилами, ниоткуда не следующими и ничем не обоснованными. Поэтому, для уяснения природы электронных оболочек — обратимся к забытым идеям Джильберта Льюиса. Подобно Ритцу, он считал причиной атомных спектров способность электрона занимать в атоме различные равновесные положения, которым соответствуют свои частоты колебаний. А оболочки и число электронов в них Льюис связывал с наличием у атома определённой пространственной структуры, — некоего правильного геометрического объёма, послойно заполняемого электронами, занимающими, при переходе к новым периодам, новые уровни [49]. Функция ядра в том и состоит, чтобы задавать эту пространственную структуру, кристаллизуя вокруг себя электроны. Осталось найти тело, дающее нужную конфигурацию слоёв и числа электронов в них.

Легко видеть, что этим телом должна быть бипирамида — две четырёхгранных пирамиды, вроде пирамид Хеопса, соединённых вершинами (Рис. 104). Эти пирамиды послойно от вершины заполняются электронами, как блоками реальных пирамид, или как упомянутые пирамиды из пушечных ядер. Уже то, что числа электронов в слоях — это удвоенные квадраты чисел 1, 2, 3, 4, должно говорить о том, что слои имеют форму постепенно растущих квадратов, — последовательных сечений пирамиды. Ну а то, что электронные слои, числа элементов в периодах — дублируются, означает, что пирамид этих — две. Они имеют общую вершину — слой с числом мест равным 2, потому-то он один и не дублируется. Интересно, что к подобной бипирамидальной форме ядра пришёл и В. Мантуров, но уже из соображений ядерной физики [79]. Более того, ещё в Древней Греции Платон предложил считать элементарные частицы, атомы, — имеющими вид многогранников, пирамидок (§ 5.3) [63]. Так же, и первый атомист, древний грек Демокрит, — предлагал считать атомы геометрическими телами, "формами", заполняемыми по семи уровням элементарными частицами, — амерами (электронами). Ломоносов, как основатель русской физики с химией и последователь древних атомистов, тоже представлял атомы каждого элемента в виде частиц стандартных масс, геометрических размеров и форм, считая атомы многогранниками, пирамидами с квадратным основанием (см. его диссертацию "О различии смешанных тел, состоящем в сцеплении корпускул"). Наконец, и сам Менделеев связывал открытую им периодическую зависимость свойств элементов от веса атомов — с их формой, пространственной структурой атома.

Рис. 104. Бипирамидальная модель атома, схема расположения в нём семи электронных слоёв, их ёмкости и номера (отвечают номеру периода).

Электроны в слоях должны, во избежание отталкивания, перемежаться расположенными в шахматном порядке позитронами, — теми самыми, которые, будучи в протонах избыточными, придают положительный заряд ядру (как увидим, можно обойтись и без позитронов, если отталкивание компенсируется притяжением к атомному остову или магнитным взаимодействием электронов, § 4.14). Тогда, в каждом слое будет поровну электронов и позитронов, а всего частиц: 2k²+2k²=(2k)². То есть, любой слой — это квадрат со стороной в 2k частиц (если же исключаем присутствие позитронов в слое, то это будет квадрат со стороной в k частиц, где в каждой ячейке сидят по два электрона, связанные в пару магнитным притяжением). В крайних, 6-м и 7-м слоях, словно на шахматной доске, — как раз 8x8=64 места: 32 чёрных клетки — для электронов и 32 белых — для позитронов (Рис. 105). Слои уложены один над другим так, что над позитронами лежат электроны и наоборот (Рис. 106): чередование зарядов, как в ионных кристаллах той же соли NaCl. Легко понять, как задаётся эта структура слоёв. Ядро атома должно представлять собой два пирамидальных раструба, вроде рупорных антенн, соединённых вместе. В этих сдвоенных рупорах, как в кульках, и уложены слоями электроны, вперемежку с позитронами. Столь чёткая укладка электронов на каждом уровне вызвана периодичным размещением электронов и позитронов в опорных слоях. Электроны с позитронами уложены в слои, словно ионы в кристалле соли, — в шахматном порядке. Каждый электрон прилипает к слою возле позитрона. Таким образом, отрицательные электроны и их зеркальные античастицы-позитроны аналогичны чёрным и белым фигуркам шахмат или шашек, расположенным на отведённых им клетках шахматной доски-ядра (§ 5.2).

Рис. 105. Схема электронных слоёв разной ёмкости и порядок их заполнения.

Итак, электроны и позитроны — это тот стройматериал, из которого, словно снежинки, кристаллизуются ядра, атомные остовы. Но, если снежинки все разные, то ядра одного типа — идентичны, поскольку образованы равным числом частиц, одинаково выстроенных их же электрическими и магнитными полями. Как показал Ритц, частицы — это не только элементарные заряды, но и магнитики, слипающиеся единственным оптимальным способом, задающим минимум энергии. Именно так, и плавающие магниты в опытах Майера составляли всегда одни и те же правильные конфигурации (§ 3.1). Именно это стремление к минимуму энергии системы магнитных частиц (электронов, позитронов, протонов и нейтронов) и даёт ядро в форме двух четырёхгранных пирамид, соединённых вершинами. Этот двойной рупор, бипирамида в форме песочных часов, и задаёт все свойства атомов и ядер.

Рис. 106. Целиком заполненные электронные слои в атомах инертных газов.

В месте соединения рупоры имеют сквозное отверстие, по типу песочных часов. Через него, как песчинки, проходят электроны (Рис. 104). Там же расположен общий для пирамидок слой из двух позитронов и двух электронов. Бипирамида, её раструбы, — и будут ядром, — той структурой, что задаёт все свойства атома. При этом, наиболее массивная часть ядра сосредоточена в центре атома, где сходятся вершины двух пирамид и собраны все нуклоны. Отметим, что бипирамида легко получается из крестовой магнитной модели атома Ритца (§ 3.1), если соединить две крестовины, повёрнутые в пространстве на 90? вокруг биссектрисы их прямого угла. Ведь противоположные рёбра бипирамиды — как раз перпендикулярны друг другу, подобно магнитным стержням каждой крестовины. При этом, стенки раструбов (грани пирамид) образованы, вероятно, всё тем же строительным ядерным материалом: позитронами и электронами, составляющим частицы правильной формы (Рис. 102, Рис. 107). Так, частицы в форме прямых уголков (Рис. 103) могут входить в ядро в качестве перегородок, делящих пирамидальные полости пополам. В узлах на гранях и перегородках пирамид и размещаются электроны, генерирующие спектр атома. Энергия возбуждения атомов идёт на придание электрону колебаний и на вырывание его из слоя.

Может удивить: как возникают столь сложные и правильные формы атомов и ядер (§ 3.6)? Но здесь не больше странного, чем в сложной и, при том, идентичной 3D-структуре одинаковых белковых молекул (скажем, белковых оболочек вирусов в виде икосаэдра), в замысловатой идеально правильной форме снежинок, в точном подобии и симметрии кристаллов. Общая причина — в упорядоченном выстраивании их частиц. Ещё Ритц говорил, что нельзя понять атомные законы, иначе как, допустив у атома и ядра сложную пространственную структуру, напоминающую с позиций современной химии структуру сложных ажурных органических молекул, типа белков и фуллеренов. В наш век нанотехнологий, структурной химии, изучающей трёхмерные каркасы молекул ДНК, нанотрубок и других высокомолекулярных соединений, ажурная структура самих атомов, составленных из многих электронов и прочих элементарных частиц, представляется вполне естественной.

Рис. 107. Грани и перегородки атомного остова из электрон-позитронных слоёв в форме квадратов с треугольниками и два типа электронов: узловые и орбитальные.

Выше видели, как электрон генерирует спектры атомов на электрон-позитронном уголке-треугольнике (§ 3.2). Таких треугольных граней достаточно в бипирамиде, — на них и сидят узловые электроны, генерирующие спектр. При этом каждый электрон генерирует излучение лишь одной частоты, отвечающей его положению в атоме и магнитному полю в данной точке. Поэтому, один атом не способен генерировать весь набор спектральных линий элемента: каждый генерирует свои линии и лишь большой коллектив атомов высвечивает весь спектр элемента. Возбуждение колебаний происходит, скажем, от столкновений атомов.

Итак, атом — это кристалл: кристаллическое ядро, возле которого в правильном порядке уложены электроны. Само ядро составлено из протонов и нейтронов, в свою очередь, образованных электронами и позитронами. Поэтому, скелет, остов атома, называемый "атомным ядром", — это, в конечном счёте, кристаллический комплекс из упорядоченно расположенных электронов и позитронов, которых почти поровну, как поровну ионов Na+ и Cl— в кристалле соли NaCl. Отрицательно заряженные электроны соединяются с положительно заряженными позитронами и — наоборот, взаимно нейтрализуясь. И лишь небольшой избыток позитронов придаёт ядру положительный заряд.

Заметим, что подобную модель строил ещё Ф. Ленард, считавший, что ядро имеет ажурную структуру [74] и образовано из "динамид", — попарно связанных элементарных отрицательных и положительных зарядов, — "электронов" и "позитронов", по-нынешнему. Масса атома пропорциональна числу образующих его динамид, поскольку складывается из их масс. Наличие в ядре в почти равной пропорции электронов и позитронов доказывают многие факты. Так, известно, что стабильны ядра с определённым соотношением числа протонов и нейтронов. При избытке протонов обычен ?⁺-распад: ядро покидают избыточные положительные позитроны, находящиеся в протонах. Если же протонов не хватает, то ядро испытывает ?^—-распад: ядро покидают избыточные электроны, а содержавшие их нейтроны становятся протонами. Как видим, число электронов и позитронов должно быть сбалансировано. Электрон с позитроном могут покинуть ядро и вместе, — при облучении гамма-лучами, вырывающими из ядра пару e⁺e^—. Как тут не вспомнить динамиды Ленарда — попарно связанные заряды в ядрах? Нет ничего удивительного, что подобным же образом представлял атом и другой физик, Ирвинг Ленгмюр, заложивший основы науки о плазме, — газе из положительных ионов и электронов. Да и автор первой модели атома, Дж. Томсон, открывший электроны, считал, что атом и его масса складывается из тысяч электронов и того же числа связанных с ними в пары положительных зарядов [139]. А, самое удивительное, что к таким взглядам за тысячи лет до нас пришли древние индийцы (особенно школа вайшешики во главе с атомистом К?надой), которые ещё до Демокрита создали учение об атомах и молекулах, считая их составленными из "диад", — попарно связанных стандартных точечных частиц, аналогичных электронам и позитронам (Мюллер М. Шесть систем индийской философии. М., 1995). Так и в нашей модели бипирамидальный каркас, электронные слои и ответственную за спектр электрон-позитронную сетку атома формируют, вероятно, позитроны, прочно связанные с электронами в электродиполи, диады, или динамиды, обладающие весьма любопытными свойствами, например нулевой инерцией (§ 3.18). Оттого в атоме и нет позитронов в свободном состоянии.

Объясняет бипирамидальная модель ядра и открытую Планком связь энергии E=MV²/2=hf и скорости V электрона с частотой f его обращения в атоме. Магнитный момент, как нашли выше (§ 3.2), проявляется лишь на краях, рёбрах структур. Поэтому, рёбра бипирамиды аналогичны магнитным стержням. И, при соответствующей ориентации (Рис. 108) их магнитное поле в плоскости орбиты (с центром O в вершине пирамид) будет перпендикулярно к этой плоскости и равно B=?₀?/?ar², где a — расстояние между электронами в стержне, равное их классическому радиусу r₀=e²/4??₀Mc², ?=?eh/M — их магнитный момент (§ 3.1). На электрон, летящий по орбите радиуса r с центром O, действует сила Лоренца F=eVB=e²f?₀?/ar (с учётом значений B и V=2?rf), направленная в O и равная MV²/r. Откуда MV²/2=fe?₀?/a, где e?₀?/a=h. Именно эти электроны, запертые в магнитной ловушке атома, вылетают из него при облучении светом частоты f. Это объясняет планковский спектр излучения (§ 4.1), фотоэффект (§ 4.3) и эффект Комптона (§ 4.7). Итак, всего в атоме три типа электронов: одни сидят на гранях и перегородках ядра и генерируют линейчатый атомный спектр, другие уложены слоями в раструбах ядра, задавая химические свойства, а третьи, как на катушку, наматывают на ядро витки орбиты, отвечая за тепловой спектр и фотоэффект. Электроны легко переходят между этими тремя состояниями.

Рис. 108. Движение электрона в магнитном поле бипирамиды ядра с частотой f=E/h=MV²/2h.

Предсказывает данная модель и такие свойства, которые не объяснила даже квантовая теория. Рассмотрим заполнение слоёв и связанные с этим физико-химические свойства. В первом периоде всё просто: в атоме водорода электрон занимает в слое № 1 одно из двух мест и, потому, атом может отдать электрон, либо принять на вакантное место чужой, проявляя валентности +I и — I. Гелий, в котором весь слой заполнен двумя электронами, не может ни отдать их, ни поглотить новые. То же — во 2-м и 3-м периоде: электроны заполняют второй и третий слой, имеющие по 8 мест, а атомы проявляют валентности, соответствующие числу электронов в слое. Завершают эти периоды благородные газы, где все 8 мест крайнего слоя заняты электронами, связанными в слое столь прочно, что уже не отрываются, придавая газам химическую инертность (Рис. 106).

В последующих, — 4-м и 5-м периодах важен уже порядок заполнения слоя. Сперва электроны заполняют слой по периметру, где они удерживаются крепче (совсем как лёд начинает кристаллизоваться сперва по краям водоёма). Таких крайних мест всего 10, соответственно, и элементов этого типа в периодах по 10,— с калия по никель и — с рубидия по палладий. Когда периметр заполнен, прочно связанные в нём электроны отрываются лишь с большим трудом (Рис. 109). Поэтому, от заполнения периметра у никеля и палладия (а также у платины в 6-м периоде) эти благородные металлы по инертности становятся аналогичны благородным газам. А, при дальнейшем заполнении слоя, отсчёт групп и валентностей начинается заново, подобно тому, как это происходит во 2-м и 3-м периодах после завершения слоёв у инертных газов. Свойства элементов потому и повторяют друг друга, что электроны, расположенные в завершённых слоях или целиком занявшие периметр, не отрываются и не участвуют в образовании связей, а оставшиеся электроны образуют конфигурации, подобные конфигурациям предшествующих элементов.

В 6-м и 7-м периодах возникают группы лантаноидов (La — Lu) и актиноидов (Ac — Lr), содержащие по 15 химически подобных элементов с валентностью +III, разом помещаемых в IIIБ группу своего периода [145]. Такое число элементов есть следствие того, что электроны из периметра слоя крепко в нём связаны и мало влияют на свойства атома. А, потому, элементы, у которых идёт заполнение 14-ти мест этого периметра (у La периметр пустой), — химически подобны. После того, как периметр заполнен, дальнейшее заполнение слоя идёт так же, как у слоёв 4-го и 5-го периодов.

В лице лантаноидов и актиноидов квантовая физика имеет массу нерешённых проблем. Так, известно, что элементы эти способны проявлять, помимо валентности +III, и другие, — совершенно необъяснимые. А, с позиций пирамидальной модели, они естественны: электроны периметра, хоть и с трудом, всё же могут отрываться, — тогда атом проявляет соответствующие степени окисления. Кроме того, если полость каждой пирамиды разделена перегородкой пополам (Рис. 107), и периметр заполняется сначала в одной полости, а затем в другой, то электроны периметра можно разбить на две равных группы по 7 электронов в каждой. Электроны, занявшие все семь мест, оказываются крепко связаны и, потому, не влияют на химические свойства. Соответственно, элементы образуют два подпериода, расположенные один под другим в таблице Менделеева (Рис. 109). Именно такую форму придал некогда таблице Менделеев, а поздней она была уточнена его другом и коллегой, чешским химиком Б.Ф. Браунером [145]. Этот исконный вариант таблицы сразу объясняет, как элементы Ce и Tb могут иметь валентность (+IV), а Eu и Yb — валентность (+II): они просто попадают в 4-ю и 2-ю группы. Элементы же La, Gd и Lu, стоящие в третьей группе, проявляют всегда только валентность +III. Впрочем, из-за того, что электроны могут образовывать в атоме разные конфигурации, валентность может быть различной (§ 4.14).

Рис. 109. Расположение лантаноидов и актиноидов в таблице Менделеева по Браунеру и Прандтлю с соответствующим порядком заполнения электронами слоёв 6-го и других чётных периодов.

Другое важное свойство этой формы таблицы в том, что она позволяет выделить элементы с ферромагнитными свойствами. Если рассмотрим элементы второй строки 6-го периода — Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, то увидим, что или они сами, или их соединения — сильные ферромагнетики. Такое подразделение сразу позволяет выявить уникальные элементы с ферромагнитными свойствами и в других чётных периодах таблицы. Так, во втором периоде периметр слоя содержит 6 электронов. Разделяя их и соответствующие элементы на две равных группы и беря элементы из второй, — C, N, O, найдём, что именно их соединения обладают ферромагнитными свойствами. То же, и в четвёртом периоде, где периметр слоя содержит 10 электронов, вторая половина соответствующих элементов — Cr, Mn, Fe, Co, Ni (Рис. 109) — либо сами, либо в соединениях, — яркие ферромагнетики. Итак, пирамидальная модель сразу выделяет те редкие элементы, что наделены ферромагнитными свойствами. По сути, это атомы, в которых идёт заполнение мест возле граней правого отсека нижней пирамиды (Рис. 104, Рис. 107). А элементы, у которых идёт заполнение электронами мест в углах пирамиды у краёв перегородки (Cr, Ti, Nd, Er, Tm, Yb), обладают уникальными оптическими свойствами, находя применение в качестве активных ионов в лазерах.

То же, что у лантаноидов, построение таблицы применимо и к 7-му периоду, содержащему актиноиды (Рис. 109). Таблица и пирамидальная модель атома снова объясняют, почему многие актиноиды проявляют, вместо 3-ей, — нетипичные для себя валентности: Md — (+I); No — (+II); Th, Bk — (+IV); Pa — (+V); U — (+VI); Np — (+VII) [145], чего не может объяснить квантовая физика. Не случайно, давно уже замечено, что актиноиды, в отличие от лантаноидов и вопреки предсказаниям квантовой теории атома, очень мало похожи друг на друга. Например, уран химически больше напоминает не своих "собратьев" из 3-й группы, а металл вольфрам из 6-й группы. Так что помещение актиноидов, равно как и лантаноидов, в одну клетку таблицы Менделеева многие считают условным и даже ошибочным [13].

Ещё на заре становления учения о строении атома такие учёные, как Томсон, Льюис, Ленгмюр, Ленард, Ритц, разработали модели атома в форме геометрически правильных тел, образованных упорядоченно размещёнными субатомными частицами, чем объяснили многие атомные свойства [49]. Такая кристаллическая модель атома была не только проста, наглядна, но и наиболее естественна, ибо стандартные числа электронов на атомных уровнях, точная идентичность однотипных атомов и их спектров наводят на мысль о кристаллах и правильных геометрических телах. Но с приходом квантовой механики эти модели забыли, хоть они и объясняли эффекты загадочные для квантовой физики. Бипирамидальная кристаллическая модель позволит не только наглядно и классически истолковать все свойства атомов и ядер, глубже понять суть таблицы Менделеева, но и открыть новые закономерности и свойства элементов, научиться находить новые соединения с заданными свойствами, включая ферромагнитные сплавы, полупроводниковые материалы, высокотемпературные сверхпроводники (§ 5.9). Квантовая же теория объясняет, по большей части, лишь уже известные свойства, да и то ограниченно. В своём стремлении спасти ошибочную планетарную модель атома, творцы квантовой физики, во главе с Бором, предпочли уничтожить механику, нежели отказаться от своего идола. А идеи Ритца, Дж. Томсона, Ленарда, Льюиса, Лэнгмюра, Циолковского, которые пытались построить альтернативную модель атома, в рамках классической механики, были отвергнуты и забыты. В итоге, вот уже век наука не имеет ясных представлений о структуре атома и ядра.

§ 3.4 Спектры щелочных металлов, сложных атомов и молекул

Комбинируя путём сложения или вычитания, либо сами сериальные формулы, либо входящие в них константы, можно построить новые формулы, которые позволяют полностью вычислить новые линии щелочных металлов, открытые за последние годы Ленардом и другими, а также делают возможными далеко идущие приложения к другим элементам, в частности к гелию.

Вальтер Ритц, "О новом законе сериальных спектров" [9, 50]

Выше был объяснён на основе модели атома Ритца спектр водорода и водородоподобных атомов, а также рентгеновские спектры и закон Мозли для них (§ 3.2). Но Ритц нашёл объяснение также и спектрам более сложных атомов, например атомов щелочных металлов. Их спектры имеют гораздо более сложную структуру, чем у водорода и водородоподобных атомов. Как говорилось, это связано с влиянием полей дополнительных электронов на электрон, генерирующий спектр. Поскольку генерировать спектр может любой электрон, приведённый в колебательное движение, то усложнение спектра связано с общим взаимным влиянием электронов. Своими полями они смещают друг друга от прежних положений равновесия в новые, с иным значением поля B и частоты колебаний в нём. Причём, поскольку все эти электроны могут занимать в атоме разные узлы, образуя разные конфигурации, то и смещения от положений равновесия, приводящие к изменению магнитного поля, могут быть различными и происходить в разные стороны. Соответственно, возникают дополнительные спектральные линии, генерируемые электронами в смещённых положениях: спектр атома обогащается, усложняется. И, чем больше электронов способно перемещаться в атоме, тем сложнее будет спектр.

Действительно, самыми простыми спектрами обладают щелочные металлы, стоящие в начале периодов, — в первой группе. Это означает, что в них имеется, по сути, один свободно смещающийся электрон. Все же остальные электроны прочно связаны в целиком заполненных электронных слоях (§ 3.3), а потому они вносят лишь небольшие стандартные искажения спектра. Вот почему спектры щелочных металлов очень напоминают водородный спектр, подчиняясь почти тем же зависимостям [74]. Элементы второй группы имеют уже два свободно смещающихся электрона, которые могут образовывать гораздо больше комбинаций положений в атоме, соответственно, и спектр этих элементов сложнее. И так далее: чем больше электронов, тем сильней усложняется спектр, если только новые электроны не образуют устойчивых симметричных конфигураций и не окажутся прочно связаны в слое, скажем, — вдоль его периметра. Впрочем, с приближением к концу периода, когда свободных мест остаётся всё меньше, электроны всё неохотней отрываются от слоя и образуют меньше разных комбинаций, поэтому, к концу периода спектр может даже упрощаться. Наконец, у инертных газов, где все электроны должны быть прочно связаны в слое (Рис. 106), необходимо отделение одного или нескольких электронов от слоя — для генерации спектра на электронном уголке. Это объясняет связь характера спектра с положением элемента в таблице Менделеева, с его химическими свойствами. А именно: число электронов, которые может отдать или принять атом для образования химической связи, задаёт также число электронов, способных переходить из крайнего электронного слоя в плоскость, где происходит генерация спектра (Рис. 107), с образованием там разных конфигураций и усложнением спектра взаимным влиянием.

Объясняет взаимодействие электронов и то, почему многие из сложных атомов имеют мультиплетный спектр: каждая спектральная линия окружена близкими линиями-спутниками. Вероятно, причина этого в том, что внутриатомные электрические поля остальных электронов слегка смещают генерирующий электрон от равновесного положения. Соответственно, меняется магнитное поле возле электрона и генерируемая его колебаниями частота линии. Разным положениям окружающих электронов в атоме отвечают разные позиции генерирующего электрона возле узла. А, потому, вместо одной линии в сложных атомах мы наблюдаем группу близко расположенных линий, за каждую из которых отвечают свои атомы. Интенсивность линии определяется процентом атомов, её генерирующих, то есть, — вероятностью для электронов занять соответствующие положения в атоме [104]. Поэтому, как показал ещё Ритц, чем ближе к границе серии, то есть, — чем выше m в формуле f=Rc[1/n²–1/m²] и чем дальше электрон от оси и начала координат, тем ниже интенсивность линии, поскольку электрону сложнее удержаться в дальних узлах. По той же причине, линии становятся всё более размытыми: электроны и позитроны в остове дрожат за счёт теплового движения, как атомы в простом кристалле (§ 3.14). Чем дальше электрон, тем сильней это сказывается, и тем его положение всё менее стабильно, соответственно, — и линии более размыты [104].

Так же, и запрещённые линии не высвечиваются отнюдь не от запрещающих переходы квантовых правил отбора, а — от малой устойчивости соответствующих положений электрона в атоме, а, значит, — малой интенсивности линии. Как показал Ритц, в электрической искре спектральные серии содержат меньше линий: серия обрывается раньше, опять же, — потому, что в мощных электрических полях искры, за счёт сильных и частых соударений атомов, электроны уже не могут удержаться в крайних, малоустойчивых положениях, и соответствующие линии не высвечиваются [104]. И, напротив, в спектрах газовых туманностей, где газ крайне разрежен и холоден, а столкновения весьма редки и слабы, запрещённые линии, невозможные по квантовой теории, — наблюдаются. Ведь там электроны получают возможность длительно удерживаться даже в крайних малоустойчивых положениях, высвечивая соответствующие линии.

Итак, интенсивность данной спектральной линии определяется процентом атомов, генерирующих эту линию, то есть, в конечном счёте, — вероятностью занятия электроном соответствующего положения в атоме, задаваемой устойчивостью данного положения, в котором может случайно оказаться то или иное число электронов из ансамбля атомов. Подобный вероятностный подход к определению интенсивности спектральных линий был развит и в квантовой теории, в частности, — Эйнштейном, опять же без всяких ссылок на Ритца, поэтому сейчас говорят просто о коэффициентах Эйнштейна, задающих вероятности атомных переходов. Ритц же не только предложил эту идею гораздо раньше, но и развил её целиком в рамках классического подхода, поскольку вероятность у него связана не с физическим индетерминизмом, неопределённостью, а — со случайным, хаотическим движением атомов и электронов в них, аналогичным случайному движению броуновских частиц (§ 4.13).

Ритц также внёс существенный вклад в установление закона и природы спектральных серий щелочных металлов, подобных спектру водорода f=Rc[1/n²–1/m²], но только с малыми поправками [74]. Найденная Ритцем точная формула для спектров щелочных металлов записывается следующим образом [50]: f=Rc[1/(n+?'+b'/n²)²–1/(m+?+b/m²)²], где ?, b, ?', b' — малые постоянные поправки, индивидуальные для каждого металла. Из модели Ритца легко понять происхождение этих поправок. Вспомним, что целые числа n и m задают расстояния r₁=2am и r₂=2an от магнитных осей, и, соответственно, магнитное поле B в узле, где колеблется электрон, а, значит, и частоту его колебаний f=Be/2?M (§ 3.1). Наличие поправок означает, что генерирующий электрон смещается от прежнего равновесного положения и его расстояние до осей становится равно r₁=2a(m+?+b/m²) и r₂=2a(n+?'+b'/n²). Постоянное смещение на 2a? и 2a?' вызвано, вероятно, изменением конфигурации структуры остова атома, задающего магнитное поле, скажем, — от её перекоса, если боковые грани слоёных призм (Рис. 102, Рис. 103) скошены и те представляют собой наклонные, а не прямые призмы. Соответственно, магнитные оси окажутся смещены от осей координатной сетки электрона на расстояния 2a? и 2a?', что и ведёт к изменению спектра. Что же касается переменных поправок к r₁=2am и r₂=2an величины 2ab/m² и 2ab'/n², то они, как легко видеть, — уменьшаются с ростом m и n, то есть — с удалением от магнитных осей. Так что, эти поправки вызваны, вероятней всего, влиянием краёв структуры, генерирующей спектр. Это — электрическое влияние, смещающее электрон от положения равновесия и как раз спадающее пропорционально квадратам расстояний электрона от магнитных осей r₁=2ma и r₂=2na и от других электронов, прилипших к этим осям. Все вместе эти отклонения, — положения электрона или магнитного поля, в котором он колеблется, и приводят к изменению частоты генерируемого его колебаниями света, в форме поправок, учтённых в более точной формуле Ритца.

В своих работах Ритц также анализировал полосатые спектры молекул и доказывал, что в них так же работает открытый им комбинационный принцип. Однако, число возможных комбинаций существенно возрастает за счёт того, что электроны в молекуле могут располагаться гораздо большим числом способов и, вдобавок, возникают различные способы сложения магнитных полей атомов. Поэтому, молекулы дают гораздо больше спектральных линий, которые располагаются столь тесно, что сливаются при не слишком высоком разрешении спектроскопа в сплошные полосы. Кроме того, у молекул имеются вращательные (ротационные) и колебательные спектры, связанные с колебаниями атомов (точнее их заряженных ядер) в молекулах. В этом случае, колебания уже гарантированно носят чисто классический характер, отвергая в очередной раз квантовые фантазии. При колебании или вращении атомов в молекуле возле точек их связей эти заряды генерируют излучение с частотой соответствующих колебаний. У каждой молекулы эти частоты жёстко фиксированы, подобно частоте колебаний грузов, соединённых пружинкой. Для каждой молекулы существует ряд таких частот, поскольку в зависимости от типа колебания и точки связи атомов, молекула имеет свои частоты колебаний. В итоге, в спектре каждого вещества возникают свои ротационные и вибрационные полосы [19].

Отметим, что такой механизм генерации спектров за счёт упругих механических колебаний атомов, молекул и зарядов в них, предполагал ещё Ритц в своей ранней упругостной модели атома, изображавшей атом в виде упругой мембраны [74]. В частности, Ритц утверждал: "линейчатые спектры обязаны своим возникновением собственным колебаниям двумерных образований" [50]. Таким образом, Ритц является первопроходцем не только в области классического объяснения строгих закономерностей спектральных серий в линейчатых атомных спектрах, в том числе в спектрах водорода, щелочных металлов и сложных атомов, но и по части объяснения полосатых спектров молекул. А, ведь, об их природе во времена Ритца никто даже не задумывался, по причине их чрезвычайной сложности и запутанности.

Примечательно, что физики-кванторелятивисты до сих пор не могут расшифровать и теоретически рассчитать спектры многоэлектронных атомов, даже такого простого как атом гелия, содержащего всего два электрона. Квантовая механика "объяснила" только те спектральные серии и закономерности, которые были уже открыты и объяснены физиками-классиками, в том числе Ридбергом, Ритцем и другими, посредством классических колебаний электрона в поле ядра. С одной стороны, это показывает бессмысленность и ненужность всех квантовых трактовок (придуманных задним числом), а, с другой стороны, классические модели (и особенно модель Ритца) подают большие надежды в смысле открытия новых спектральных закономерностей и физического (а не мистического) истолкования спектров многоэлектронных атомов.

§ 3.5 Эффекты Зеемана, Штарка и грависмещение частоты

Данная модель молекулярного поля H0 не только пригодна в значительно большей степени, чем лоренцевская гипотеза, … для представления явлений эффекта Зеемана в их большом многообразии и с их характеристическими признаками, … но также оправдывается при объяснении сериальных законов — проблемы, которой теория Лоренца совершенно не касалась.

Вальтер Ритц, "Магнитные атомные поля и сериальные спектры" [9, 50]

Как мы видели, Ритц на основе своей модели легко объяснил эффект Зеемана (§ 3.1), показав, что внешнее магнитное поле В_м, налагаясь на магнитное поле атома В, меняет его величину и, соответственно, частоту вращения электрона в этом поле (Рис. 94). Это приводит к тому, что вместо одной линии возникает несколько близких линий (расщепление линий). Обычно возникает три линии, — триплет. Центральная линия создаётся электронами, находящимися в исходном внутриатомном магнитном поле В: внешнее поле B_м на них либо совсем не влияет, либо налагается перпендикулярно основному полю В и, будучи много меньше его, почти не меняет частоты вращения электрона, остающейся прежней f=eB/2?M. Для других электронов, расположенных в других плоскостях атомной пирамиды (Рис. 107) или в других атомах, ориентация поля В оказывается противоположной внешнему полю B_м. Поэтому, они генерируют на частоте f=e(B-B_м)/2?M. Наконец, у третьего типа электронов поля сложатся, а, потому, такие электроны вращаются и генерируют свет с частотой f=e(B+B_м)/2?M. Это и приводит к тому, что рядом с центральной линией на частоте f=eB/2?M появляются две соседние, сдвинутые вправо и влево на ?f=eB_м/2?M. То, каким образом для одних электронов поля B и B_м суммируются, а для других вычитаются, легко понять из бипирамидальной модели. Генерирующие спектр электроны сидят на разных гранях и перегородках этих пирамид, причём, внутриатомное поле B, как выяснили (§ 3.1, § 3.2), всегда перпендикулярно плоскости этих граней. В магнитном поле атомы располагаются упорядоченно, ориентируя общее магнитное атомное поле вдоль внешнего поля. При этом, одни грани оказываются перпендикулярны внешнему полю B_м, а для других оно лежит в плоскости граней атома. Соответственно, для электронов, расположенных в одних плоскостях, внешнее поле, складываясь или вычитаясь из внутриатомного, изменит частоту колебаний, а у электронов, расположенных и колеблющихся в той же плоскости, что и внешнее поле B_м, частота колебаний не изменится. Это же объясняет различную поляризацию смещённых и несмещённых линий: генерирующие их электроны колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях, а, значит, в разных плоскостях колеблется создаваемое ими переменное электрическое поле, соответственно, по-разному поляризовано и их излучение.

Объяснил Ритц и аномальный эффект Зеемана, состоящий в том, что каждая из расщеплённых линий, в свою очередь, расщепляется под действием внешнего поля. Это связано с тем, что атом прецессирует, поворачивается во внешнем поле. Действительно, в отличие от уединённого электрона, магнитный момент которого не может установиться во внешнем поле сонаправленно полю, а начинает прецессировать за счёт гироскопического эффекта, структура, образованная из многих магнитиков, вращающихся электронов, сразу ориентируется вдоль внешнего магнитного поля, как видно на примере обычных магнитов, — комплексов из элементарных круговых токов. Однако гироскопический эффект, всё же, сказывается и здесь, поэтому магнитный момент атома несколько отклоняется от оси внешнего магнитного поля и начинает прецессировать вокруг неё. Частота этой прецессии, как показал Ритц, опять же, складывается с частотой вращения электрона в магнитном поле или вычитается из неё, что и приводит к появлению вторичного расщепления линий. Возможны и более сложные случаи расщепления линий, особенно в многоэлектронных атомах, которые за счёт наличия многих электронов, располагающихся в атоме различным образом и также обладающих магнитным моментом, ведут к тому, что атом может располагаться несколькими способами по отношению к внешнему полю B_м. Кроме того, если это магнитное поле B_м достаточно велико, оно способно менять внутриатомное поле B не только путём наложения, но и посредством изменения направлений магнитных моментов частиц, генерирующих поле B, упорядочивая их и упрощая картину расщепления линий. Такой эффект в мощных магнитных полях, сопоставимых с внутриатомными, и впрямь наблюдается и называется "эффектом Пашена-Бака" [134]. Как видим, все особенности эффекта Зеемана следуют из модели Ритца.

Кроме эффекта Зеемана, приводящего к расщеплению линий в магнитных полях, известен и эффект Штарка, ведущий к смещению и расщеплению линий под действием сильного электрического поля [82, 134]. В эффекте Штарка обычно тоже возникает мультиплетный спектр: каждая спектральная линия расщепляется на несколько близких. Причина этого в следующем. Атом, за счёт собственного дипольного момента, ориентируется внешним электрическим полем. Причём, ориентироваться он может по-разному, в зависимости от того, как в атомной бипирамиде направлен дипольный момент, заданный разными вариантами положений электронов в атоме. Число возможных ориентаций атома в поле ограничено конечным числом позиций электронов в атоме. Потому, и составляющая поля, действующая на электрон, генерирующий спектр, и смещающая его от положения равновесия, — меняется дискретно.

Таким образом, снова каждая линия расщепится на несколько отдельных. Причём, как в эффекте Зеемана, для части электронов внешнее электрическое поле оказывается направлено перпендикулярно грани, на которой сидит и колеблется электрон, генерирующий спектр. Поэтому поле не смещает этот электрон от положения равновесия, и он даёт несмещённую линию. А для других электронов, возможно, того же атома, но — сидящих на других гранях, поле направлено вдоль плоскости, в которой смещается и колеблется электрон. Соответственно, внешнее поле смещает его от положения равновесия (атом поляризуется), электрон оказывается в магнитном поле иной величины и генерирует на смещённой частоте. Поскольку смещённые и несмещённые электроны колеблются в разных плоскостях, излучаемые ими смещённые и несмещённые линии имеют разную поляризацию. Кроме того, если электрические поля очень сильные, возможно смещение и расщепление линий и за счёт искажения, электрической поляризации самой электрон-позитронной кристаллической решётки атома, где электроны и позитроны смещаются под действием поля в противоположных направлениях. В эффекте Зеемана атом тоже принимал в магнитном поле разные положения, однако магнитное поле меняло частоту колебаний электрона не от смещения его из положения равновесия, а от добавки или вычета внешнего магнитного поля из внутриатомного. Вот почему, расщепление линий магнитным полем гораздо сильнее, чем электрическим.

Ещё слабее сдвиг спектральных линий гравитационным полем, наблюдаемый, возможно, в спектре Солнца и в эффекте Мёссбауэра. Воздействие гравитации, во-первых, сдвигает электроны и протоны, генерирующие спектр, от равновесных положений, тем самым меняя величину атомного магнитного поля, в котором они колеблются, и частоту их колебаний. Во-вторых, неоднородное гравитационное поле создаёт дополнительную растягивающую силу, аналогичную приливной силе со стороны Луны. Действуя на заряд, эта сила расширяет, растягивает его орбиту, уменьшая частоту вращения, что и проявляется в смещении длин волн и частот спектральных линий атома и ядра. Возможно, это смещение частоты колебаний зарядов в атомах и воспринимают в качестве мнимого изменения темпа течения времени в поле тяготения (§ 1.18). Стоит отметить, что влияние гравитации будет одинаково сказываться как на сдвиге частот атомных спектров (атомные часы), так и на сдвиге частот ядерных спектров (эффект Мёссбауэра), ввиду того, что эти спектры, как увидим, генерирует единый механизм (§ 3.7). Тогда понятно, почему и с помощью эффекта Мёссбауэра, и с помощью атомных часов обнаруживают одинаковые изменения "темпа течения времени", а реально, — лишь частоты колебаний в гравитационном поле.

Таким образом, гипотеза Ритца о природе эффекта Зеемана позволяет объяснить не только все особенности этого эффекта, но также и эффект Штарка, и гравитационное смещение частоты, доказывая их общую природу и универсальность магнитной модели атома Ритца. Сторонники модели атома Бора обычно утверждают, что эффект Штарка объясним лишь по квантовой теории. На деле же, именно классическая теория атома Томсона-Ритца даёт наиболее простое и естественное объяснение эффекту. Да и предсказан был эффект Штарка учителем Ритца, В. Фойгтом (специалистом по физике кристаллов [50, 156]), — как раз в рамках классической модели атома, структура которого, подобно кристаллам, возмущается внешним полем, меняющим свойства атомов и частоты колебаний его электронов. Наконец, и сам Штарк, открыв в 1913 г. одноимённый эффект, утверждал на основе экспериментальных данных, что теория атома Бора ошибочна и что эффект имеет классическую трактовку. Именно Штарк, изучив интенсивности расщеплённых спектральных линий атомов, движущихся под разными углами, связал расщепление с разной поляризацией атомов в электрическом поле — от смещения в них электронов, в зависимости от атомной структуры ("Нобелевские лекции по физике. 1901–1921 гг.", М.: УФН, 2002). При этом, Штарк придерживался модели атома Томсона, близкой к магнитной модели Ритца, и он же построил теорию ковалентной связи, сопоставив валентность атома с числом электронов на его внешней оболочке. Выходит, статическая модель атома Томсона-Ритца классически объясняла эффект Штарка, тогда как динамическая планетарная — не объясняла. Но, вместо того, чтобы принять статическую модель и отвергнуть планетарную, теоретики, во главе с Бором, просто подогнали последнюю, дополнив абсурдными квантовыми постулатами и отвергнув классическую механику, которую и сочли виновницей своего непонимания эффекта Штарка. Реальная же причина расщепления и сдвига линий, как давно поняли физики-классики, состоит в смещении зарядов, генерирующих спектр, от узловых положений под влиянием внешних полей и полей других зарядов атома, что сказывается не только на атомных, но и на ядерных спектрах. Это влияние, выявленное с помощью того же эффекта Мёссбауэра, ещё раз подтвердило глубокую связь строения молекул, атомов и электронных оболочек в них — со строением ядер и ядерными спектрами [135].

§ 3.6 Строение ядер

Чем больше в ядре должно поместиться нуклонов, тем больше должна быть площадь поверхности ядра, где происходят присоединения то протонов, то нейтронов… Этим особенностям лучше всего отвечает форма ядра в виде двух пирамид Хеопса, соединённых усечёнными вершинами. Тогда их "подошвы" и становятся теми поверхностями, которые послойно заполняются и протонами и нейтронами.

В. Мантуров, "Ядерные силы — предложение разгадки" [79]

Выше было показано, что именно ядро, — атомный остов, своей бипирамидальной формой задаёт все свойства атомов и отвечает за периодичность свойств элементов, проявляющуюся в форме периодического закона Д.И. Менделеева (§ 3.3). Тем самым, впервые проложен мост между химическими и ядерными свойствами элементов, о чём давно мечтали физики [139, 145]. Но, оказывается, связь химических и ядерных свойств проявляется и в другом. Так, ядерные свойства элементов тоже имеют некую периодичность, во многом повторяющую периодичность химических свойств. Это видно из распространённости элементов, числа их изотопов, значений атомных масс. Скачки этих характеристик обычны на границах периодов. Поэтому, заметно выбиваются из общей последовательности элементы VIIIA группы, — инертные газы: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn (Рис. 106), — хотя бы по резким скачкам их атомных масс. Если проследить зависимость атомного веса от номера элемента, нанеся её на график, то получится монотонная кривая: атомный вес, с увеличением номера на единицу, возрастает в среднем на две единицы. Но есть на этой кривой выбросы, скачки, — особенно заметные вблизи инертных газов. Рекорд принадлежит радону, со скачком аж на 12 атомных единиц массы.

Периодичность свойств атомов — это, как нашли выше, следствие послойного заполнения бипирамидального остова (ядра) атома электронами (§ 3.3). Когда заполнится один слой, прочно связанные в нём электроны уже не отрываются и не участвуют в образовании химической связи, и, при заполнении следующего слоя, всё повторяется с нуля. Оттого, и свойства элементов периодически повторяются с заполнением каждого последующего уровня. Тем же, видимо, обусловлена и некая периодичность свойств ядер, проявляющаяся в существовании магических ядер (особо устойчивых сочетаний нуклонов, аналогичных химически устойчивым атомам инертных газов), а, также, — связь между свойствами ядер и расположением элементов в таблице Менделеева.

Так, к примеру, по неясной причине, повышена стабильность ядер у элементов IA группы. В ней больше всего стабильных нечётно-нечётных ядер. Подобные ядра, содержащие нечётное число протонов и нейтронов, обычно, — крайне нестабильны и потому не встречаются в природе. Известно лишь 4 стабильных нечётно-нечётных ядра, но, из этих четырёх, два расположены в первой группе: ²H, ⁶Li, так же, как нечётно-нечётное ядро ⁴⁰K, имеющее столь большой период полураспада, что прежде оно считалось стабильным и до сих пор может условно считаться таковым. На деле, калий-40 относят к естественно-радиоактивным изотопам, имеющим огромный период полураспада, а, потому, всё же сохранившимся в природе. Число естественно-радиоактивных ядер невелико, и, опять же, их больше всего в IA группе: кроме ⁴⁰K, это ⁸⁷Rb, ¹³⁵Cs и ²²³Fr. Химический антипод элементов первой группы — элементы седьмой группы. Но и по ядерным свойствам это — антипод. Так, видимо, от низкой стабильности ядер в природе редко встречаются или напрочь отсутствуют элементы VIIB группы. Этот закон, открытый ещё в 1924 г. В. Прандтлем и А. Гриммом, был забыт, как и всё противоречащее квантовой теории [145]. В самом деле, из пяти элементов группы VIIБ (по исконному варианту таблицы Менделеева и Браунера, Рис. 109): Mn, Tc, Re, Pm и Np, — распространён только марганец, рений же крайне редок (это самый дорогой металл), а все прочие элементы, будучи нестабильны, в природе практически не встречаются и их получают искусственным путём.

Другой пример дают нестабильные нечётно-нечётные ядра с очень большим периодом полураспада. В природе можно встретить лишь 4 таких ядра: ⁴⁰K, ⁵⁰V, ¹³⁸La, ¹⁷⁶Lu. Но, ведь, La и Lu — это крайние элементы ряда лантаноидов, а K и V — крайние элементы полупериметра 4-го слоя (Рис. 109). Исключительность элементов из семейства лантана (лантаноидов), не только в плане химических, но и в плане ядерных свойств, отмечалась уже давно [145]. Но никто не мог объяснить, почему эти свойства взаимосвязаны. А причина, как увидим, — в их едином механизме, в атомном остове. Кристаллический ядерный остов атома и осуществляет связь химических свойств элементов, их положений в таблице Менделеева — с их ядерными свойствами. О такой связи говорили ещё И. Ридберг, А. Ван-ден-Брук, Ф. Содди [139], которые закладывали основы представлений о строении атома, ядра и защищали исконную форму таблицы Менделеева, где лантаноиды и актиноиды распределены по группам (Лисневский Ю. Антониус Ван-ден-Брук. М.: Наука, 1981).

Всё перечисленное подтверждает тесную связь строения ядра и электронных слоёв в атоме. Выходит, таблица Менделеева отражает закономерности, чередование и взаимосвязь не только физико-химических, но и ядерных свойств элементов. Значит, бипирамидальный остов атома отвечает как-то и за ядерные свойства элементов. Таким образом, именно эта геометрическая структура бипирамиды должна дать ключ к пониманию структуры ядра. Геометрия, наглядный, образный подход, как знает любой инженер, позволяют легко решать даже задачи, непокорные аналитическим методам. Именно так Луи Пуансо — инженер, известный открытием нового типа правильных многогранников, — решил важную проблему механики. Без геометрии невозможны адекватные представления о строении мира. Так, пространственное размещение атомов в молекулах и кристаллах определяет их физико-химические свойства, а размещение элементов в таблице Менделеева — даёт информацию о свойствах атомов и их соединений. Но, по иронии судьбы, именно в микромире, — фундаменте мироздания, — геометрию и наглядные модели игнорируют, считают ненужными, сводя всё к формулам и прикрываясь туманом неопределённости, абсурдной размытости частиц, лишающей мир чёткой структуры.

Наглядный, а, точней, "ненаглядный" пример этого дают нынешние представления об атомном ядре. Его изображают то заряженной каплей, то чередой оболочек, то ещё чем-нибудь, а то и, вовсе, — сгустком формул [11]. В итоге, физики так запутались, что сами признают своё непонимание структуры ядра и бессилие квантовой теории [135]. И лишь классическая модель атома даёт кристально ясную структуру ядра, объясняющую все его свойства. В этой модели ядро атома имеет вид бипирамиды: двух пирамид, соединённых усечёнными вершинами. Сия структура и задаёт конфигурацию электронных слоёв (оболочек), связь химических и ядерных свойств. Так, подобно атомам инертных газов, с особо устойчивыми конфигурациями электронов и высокой химической стойкостью, в некоторых ядрах нуклоны (протоны и нейтроны) образуют особо устойчивые сочетания, проявляющие инертность в ядерных реакциях. Такие ядра, названные "магическими", имеют повышенную прочность и слабо реагируют с другими ядрами и нейтронами.

Вот числа протонов или нейтронов, образующих особо прочные сочетания (магические числа): 2, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126 [169]. Физики поняли, что магические числа, подобно периодам таблицы Менделеева, вызваны присутствием в ядре неких слоёв, оболочек, постепенно заполняемых нуклонами (протонами и нейтронами). Магичны и особо стабильны ядра с целиком укомплектованными оболочками. Но физики не сделали последнего шага: не догадались, что строение ядерных и электронных слоёв задано одной и той же структурой, — атомным ядром, которое и ответственно за глубокую аналогию химических и ядерных свойств, их периодичность.

Рис. 110. Фигурные числа (квадратные, треугольные) и пирамидальные числа.

Эта аналогия объясняет строение слоёв ядра. Числа электронов в электронных оболочках (2, 8, 18, 32) — это удвоенные квадраты целых чисел: 1², 2², 3², 4² (§ 3.3). В геометрии такие числа n² называют "квадратными", относя к группе фигурных чисел, — количеств одинаковых камешков, частиц, послойно заполняющих фигуры в виде треугольников, квадратов и т. д. (Рис. 110). Так, треугольные числа образуют ряд: 1, 3, 6, 10…, где n-ое число F_n=n(n+1)/2. И, если числа электронов в слоях — это удвоенные квадратные числа, то числа протонов или нейтронов в ядерных оболочках оказались удвоенными треугольными числами вида n(n+1), то есть 2, 6, 12, 20, 30, 42, 56 [135]. Отсюда следуют все магические числа. Первое число 2 соответствует первому целиком заполненному нуклонами слою с числом мест 2. Второе магическое число 8 означает, что кроме первого заполнен ещё и второй слой из 6-ти мест: 2+6=8. Магическое число 20 возникает, если заполнен ещё и третий уровень: 2+6+12=20. Как для случая электронных слоёв, ядерные укладываются один над другим — в виде пирамиды, а, потому, эти три числа — это удвоенные пирамидальные числа вида n(n+1)(n+2)/3, образующие ряд: 2, 8, 20, 40, 70. Прочие магические числа находятся как удвоенная сумма n-го треугольного числа и (n–2) — го пирамидального: n(n+1)+n(n—1)(n—2)/3=(n³+5n)/3 (Рис. 111) [169].

Рис. 111. Схема образования магических чисел (обведены) и их геометрическая трактовка.

Всё это легко объяснить на базе бипирамидальной модели ядра. Подобно электронным слоям, ядерные — лежат в последовательных квадратных сечениях пирамид. Каждое сечение делится диагональной перегородкой на два треугольника. Поэтому, число частиц в слое равно удвоенному треугольному числу (Рис. 112). Протоны и нейтроны постепенно заполняют сечения бипирамиды, послойно укладываясь в её раструбы, словно горошины, семечки в кульки. При этом, протоны образуют отдельные слои, которые перемежаются слоями нейтронов (Рис. 113). Пирамиды связаны перемычкой, образованной слоями в два протона и два нейтрона. В дважды магическом ядре гелия заполнены лишь эти два слоя.

Рис. 112. Структура нуклонных слоёв (слева) и слоёв электронных (справа).

У последующих ядер начинают постепенно заполняться примыкающие к этим слоям с двух сторон слой нейтронов и слой протонов, пока не заполнятся целиком, образовав дважды магическое ядро кислорода, содержащее 8 нейтронов и 8 протонов. Оно обрастает новыми слоями (с одной стороны протонами, а с другой — нейтронами), вплоть до их заполнения у кальция, содержащего по 20 протонов и нейтронов. Но далее такое симметричное нарастание слоёв нарушается, поскольку у тяжёлых ядер число нейтронов N заметно преобладает над числом протонов Z. Поэтому, необходимо, чтобы крайний слой нейтронов был больше крайнего слоя протонов. А, значит, в одной пирамиде на два слоя больше, чем в другой. Так, например, устроено дважды магическое ядро кальция из 28 нейтронов и 20 протонов (Рис. 113). Видим также, что модель объясняет магическое число 14 [169], которого не смогла предсказать и объяснить квантовая физика. Впрочем, и другие магические числа не были предсказаны квантовой теорией, а были там получены, подобно числам электронов в оболочках атома (§ 3.3), методом подгонки, ибо переход к следующей оболочке и уровню начинался до того, как полностью заполнятся предыдущие [135]. Но тогда, зачем вообще говорить об оболочках и уровнях, раз их укомплектованность не важна?

Рис. 113. Схема и ёмкости нуклонных слоёв в бипирамидальном ядре. Ниже — структуры слоёв в магических ядрах. Штрихованные слои образованы протонами, белые — нейтронами.

Зато в классической модели атома и ядра прочные сочетания электронов или нуклонов отвечают лишь укомплектованным слоям частиц. Так, следующие бимагические ядра могли бы получиться из конфигураций, где оба крайних слоя образованы нейтронами, так что в одной пирамиде на три слоя больше, чем в другой (Рис. 113). Но такие дважды магические ядра нестабильны, поскольку в них слишком много нейтронов. Впрочем, из них легко получить просто магические ядра, если добавить несколько протонов или убрать часть нейтронов. Соответственно, ядро будет магично по числу N или Z. Правда, ещё одно дважды магическое ядро всё же есть — это ядро свинца-208, содержащее 82 протона и 126 нейтронов. Для столь тяжёлых ядер данное соотношение нуклонов устойчиво.

Итак, наиболее стабильны самые симметричные дважды магические ядра: в них слои полностью укомплектованы и, потому, с трудом отдают и поглощают частицы. Просто магические ядра менее симметричны: один слой у них не дозаполнен. Поэтому избыток их стабильности менее выражен. Все прочие ядра — ещё менее симметричны: не дозаполнены оба крайних слоя, и эти ядра не выделяются стабильностью. Но и среди них есть более стабильные, — это ядра с чётным числом протонов и нейтронов. Возможно, повышенная стабильность связана с тем, что в нуклонных ячейках и слоях протоны спаяны в пары, равно как нейтроны. Потому, кстати, и вылетают они обычно из ядер связанными парами, скажем, — в ?-распадах, или в двухпротонных и двухнейтронных распадах (причина этого, видимо, кроется в особой форме протонов и нейтронов, имеющих разные выступы и впадины, укрепляющие связь частиц и объясняющие "стремление" протонов и нейтронов формировать отдельные слои-оболочки, § 3.12).

В такой стабильности ядер, образованных из протонных и нейтронных пар, снова видно родство химических и ядерных свойств. Так, более устойчивы химические соединения с чётным числом связующих электронов (отсюда термин "электронная пара"). Да и элементы с чётным числом электронов — всегда более инертны, чем элементы с нечётным. Ведь, только чётное число частиц симметрично заполняет слои. А, именно, симметрия, геометрический порядок, как показал пример атомов и магических ядер, является мерой прочности и стабильности. Замечательно, что и к строению ядер, кристаллов наглядно-геометрическая баллистическая аналогия имеет прямое отношение, поскольку ядра возле пушек издавна складывали в форме фигурных ядерных пирамид. Поэтому, именно сложенные пирамидкой пушечные ядра обычно приводят в качестве иллюстрации пирамидальных чисел и модели укладки атомов в кристаллах.

Бипирамидальная кристаллическая модель ядра легко объясняет, почему тяжёлые ядра делятся на две части: в отношении три к двум [135]. Бипирамида разламывается по перемычке на две пирамиды, отношение масс M₁/M₂ которых равно в среднем отношению двух соседних пирамидальных чисел: у тяжёлых ядер — как раз 3:2 (Рис. 114). Это же открывает причину, по которой у тяжёлых ядер соотношение числа нейтронов и протонов N/Z тоже равно 3:2. Ведь, если сложить отдельно протонные (штрихованные) и нейтронные слои, то они образуют две пирамиды, причём в нейтронной пирамиде будет на один слой больше (Рис. 114). Объясняет бипирамида и большое число изотопов тяжёлых элементов [79], и свойства, следующие из капельной модели ядра. Ядерные силы удерживают протонные слои от разлёта, благодаря слоям нейтронов, которые их разделяют. Однако, у тяжёлых элементов отталкивание протонов столь велико, что, начиная с полония, ядра нестабильны, и, с ростом атомного номера, стабильность их всё падает.

Многие [21, 79], включая и физиков-ядерщиков [169], уже допускают, что ядро подобно кристаллу. И, точно, именно кристаллическая бипирамидальная модель ядра позволяет единым образом описать все ядерные и химические свойства элементов. Вскоре она позволит составить и своего рода периодическую таблицу ядер, вроде таблицы Менделеева, графически задающей свойства элементов.

Рис. 114. Деление бипирамидального ядра на два осколка-пирамиды с отношением масс 3:2. Пирамиды не равны, поскольку крайние слои образованы нейтронами (которые в ядре преобладают): в одной пирамиде слоёв на один больше.

Аналогия химии и ядерной физики позволяет понять и природу изомерии атомных ядер. Ядро из данного числа протонов и нейтронов можно построить многими способами, по-разному располагая частицы в слоях. Тогда, даже ядра с одинаковым протон-нейтронным составом, но разным строением, будут иметь разные стабильности. Это и есть ядра-изомеры, аналогичные молекулам-изомерам органической химии, имеющим одинаковый атомный состав, но разный порядок размещения атомов, а, значит, — разные свойства. Возможно, ядра способны распадаться разными путями и иметь несколько разных периодов полураспада [169], как раз ввиду того, что это смесь изомеров (процент данного типа распада определяется содержанием соответствующего изомера).

Итак, свойства ядер заданы не только числом образующих их протонов и нейтронов, но и размещением их в остове. Аналогично в структурной химии давно открыто, что свойства молекул зависят как от числа атомов-составляющих, так и от их пространственного расположения в молекуле, — от её структуры, как это впервые показал А.М. Бутлеров (§ 5.16). Такие молекулы с идентичным атомным составом, но разным строением и свойствами, называют "изомерами". То же верно и для ядер. Явление ядерной изомерии давно открыто О. Ганном и более подробно исследовано, например, И. Курчатовым. Есть много ядер-изомеров с одинаковым протон-нейтронным составом, но разными периодами полураспада. Здесь проявляется организующая роль остова, где нуклоны образуют разные конфигурации. В квантовой модели ядра этому нет объяснения, как нет объяснения и магическим числам нуклонов, оболочечной модели. Ведь в ядре, в отличие от атома, нет силового центра, который задавал бы по квантовой механике систему уровней [135]. А в кристаллической модели ядра такая задающая уровни структура есть, — это атомный остов.

Существование и число изомеров данного ядра зависит от его массы. Есть так называемые "островки изомерии", области масс атомов с большим числом изомеров. Связано это с заполнением ядерных уровней: в зависимости от того, насколько занят данный уровень, может быть больше или меньше сравнительно устойчивых вариантов его пространственного заполнения нуклонами, соответственно, — больше или меньше изомеров разной стабильности. Это объясняет, почему островки изомерии расположены возле стабильных магических ядер с их завершёнными уровнями. Это же объясняет, почему изомеры обычно встречаются у ядер с нечётным числом протонов и нейтронов [135]. Чётное число нуклонов разбивается на пары: частицы оказываются попарно связаны в слоях, так же, как электроны. Это происходит потому, что число мест в слоях, в том числе и вдоль периметра, — чётное, и тем или иным способом спаренные нуклоны могут образовать устойчивую, завершённую или этапно-завершённую конфигурацию слоя. Зато, при наличии неспаренного нуклона частицы могут свободно перемещаться в слое, как фишки в пятнашках, образуя разные конфигурации-изомеры. Связь изомерии с пространственным размещением нуклонов в ядре прослеживается хотя бы у ¹⁸⁰Hf, у которого была отчётливо выявлена различная форма ядер изомеров. И, всё же, несмотря на то, что даже само слово "изомер" говорит о том, что явление связано с различным пространственным размещением нуклонов в ядре, физики, опираясь на разработанную Вейцзеккером квантовую теорию изомерии, считают, что изомеры — это лишь возбуждённые метастабильные состояния жидких бесструктурных ядер.

В целом, атом строится так: возводится бипирамидальный каркас, остов атома, и его раструбы послойно заполняются сначала протонами и нейтронами, затем электронами (Рис. 112, Рис. 113). И снова минимум энергии достигается при целиком заполненном слое, равно, как в кристалле, целиком заполненная атомами грань обеспечивает кристаллу минимум энергии и устойчивость, отчего их и находят в природе. Так, и среди ядер более стабильны ядра с полностью укомплектованными слоями протонов и нейтронов, — магические ядра. Они самые прочные, инертные и плохо взаимодействующие с пучками нейтронов. А среди атомов всего прочнее и химически устойчивей атомы инертных газов, с их полностью укомплектованными слоями электронов. Как видим, аналогия с кристаллами полная. Странно, что учёные, осознав высокую устойчивость целиком заполненных электронных слоёв, не провели параллель с устойчивостью заполненных атомных слоёв кристалла. Впрочем, учёные-классики — Дж. Томсон, Дж. Льюис, И. Ленгмюр, которые впервые и выдвинули идею электронных оболочек-слоёв, связали их стабильность именно с совершенной, целиком заполненной геометрической формой куба [49]. Лишь поздней эту мысль отвергли и перешли к абстрактным квантовым уровням, не имеющим геометрической интерпретации: в квантовой механике уровни и квантовые числа вводятся совершенно искусственно и формально.

Итак, именно модель атома Ритца пролагает мостик от атомных, химических свойств к ядерным, к свойствам элементарных частиц. Это ещё раз доказывает, сколь эффективны наглядные геометрические представления об атоме и атомном ядре. Ещё древние греки, открывшие фигурные числа, считали геометрию основой мира. Великий инженер Архимед особо ценил свои геометрические открытия, хотя был автором физических законов и удивительных машин. Подчёркивал особую роль геометрии и Пифагор, наделявший атомы конкретной формой многогранников. Так же, и Платон, удивительным образом предугадавший геометрическую форму атомных пирамидок, выше всего ставил геометрию, сделав соответствующую надпись над входом в свою Академию (§ 5.3). Нынешняя физика микромира много потеряла, отвергнув наглядные представления и чертежи, образный, геометрический, инженерный стиль мышления, подменив его абстрактно-аналитическим: формулами квантовой механики и теории относительности, лишёнными физического смысла и образа. В ходе формализации не только была утрачена наглядная адекватная картина мира, но и усложнились расчёты. Аналитическое решение многих задач микромира столь трудоёмко и громоздко, что даже ЭВМ не может с ними справиться. Пытаться понять с помощью формального, негеометрического описания устройство атома и микромира столь же безнадёжно, как силиться понять работу часов, не разобравшись в их сути, механизме, подменив их набором формул, отражающих движение стрелок. Вот почему, в физику атома, ядра и элементарных частиц давно пора вернуть геометрию. Как увидим ниже, геометрия оказывается крайне удобной и для понимания строения элементарных частиц (§ 3.9).

§ 3.7 Ядерные спектры и эффект Мёссбауэра

При максимально возможной опоре на механику или электродинамику необходимо указать физически наглядные математические операции, интерпретация которых через колебания подходящей модели приводит для неё к законам сериальных спектров; она должна позволить улучшить эмпирические формулы, упорядочить их с единой точки зрения и открыть новые законы.

Вальтер Ритц, "Теория спектральных серий" [9, 50]

Выше было показано, что разгадка строения атома сразу объясняет механизм генерации характерных атомных спектров элементов (§ 3.1, § 3.2). Точно так же, установление в предыдущем разделе строения ядер должно автоматически прояснять и природу ядерных спектров. Было открыто, что атомные ядра при возбуждении, скажем, — от перестройки ядер или от соударений, начинают испускать гамма-излучение строго определённых частот, характерных для данного ядра. То есть, подобно линейчатым атомным спектрам, существуют ядерные, имеющие много большие частоты. Во всех случаях спектр излучения генерируется вибрирующими электрическими зарядами. Так, крутящиеся электроны генерируют атомные спектры. Но в ядрах электроны находятся в связанном состоянии: они входят в состав электрон-позитронной решётки остова ядра. Поэтому ядерные спектры должны генерировать колеблющиеся протоны ядер. В самом деле, протоны тоже могут пошагово смещаться вдоль узлов электрон-позитронной решётки, оказываясь каждый раз в новом, строго заданном магнитном поле. Колеблясь в нём, они испускают излучение дискретно меняющихся частот. Характерная частота этих колебаний, которую легко рассчитать из данной модели, по порядку величины вполне соответствует частотам гамма-спектров ядер. И, опять же, поскольку каждое ядро имеет своё особое, неповторимое строение, эти спектры будут сугубо индивидуальны для разных ядер и эквивалентны для одинаковых ядер. Именно это свойство стандартной структуры спектра используют в эффекте Мёссбауэра. Он состоит в том, что ядра поглотителя эффективно поглощают гамма-излучение источника только в том случае, если излучение испускают ядра того же типа, а приёмник неподвижен относительно источника.

Выше мы видели, что электронные слои в атоме и нуклонные слои в ядре заполняются по сходному принципу и, по сути, заданы единой структурой (§ 3.3, § 3.6). Подобие атомных и ядерных структур отражено и в спектрах. Выше рассмотрены атомные спектры, порождаемые колеблющимся электроном в возбуждённом атоме. При этом, каждому атому отвечал свой особый линейчатый спектр, — индивидуальный "штрихкод атома". Точно так же, существуют характерные ядерные спектры возбуждённых ядер. И атомные, и ядерные спектры излучаются при колебаниях зарядов, но, если в атоме это — электроны, то в ядрах — протоны. Они тоже колеблются с жёстко заданными, индивидуальными для каждого типа ядер частотами в магнитном поле атомного остова (Рис. 115). Как выяснили, постоянная Ридберга R=h/16?²ca²M (§ 3.1). Поскольку заряды колеблются в одном и том же атомном остове, различие будет лишь в шаге a электрон-позитронной сетки и массе M генерирующего заряда. Ранее было найдено, что расстояние между узлами, в которых колеблются электроны атома, составляют порядка размеров атома: a?a₀=0,53x10^–10 м, то есть порядка одного ангстрема (1 ?=10^–10 м). Точно так же, расстояния между узлами, в которых колеблются протоны, составляют порядка размеров ядра и классического радиуса электрона, который как раз и задаёт шаг электрон-позитронной сетки: a?r₀=2,82x10^–15 м, то есть порядка одного ферми (10^–15 м). Раз в ядрах расстояния a?r₀ меж электронами и позитронами в 10⁴–10⁵ раз меньше расстояний a?a₀ в электронных слоях, а масса M протона в 2000 раз больше электронной, то R для ядер выйдет в 10⁵–10⁶ раз больше.

Рис. 115. Два масштаба сил и спектров. Протоны p в узлах мелкой сетки генерируют в магнитном поле уголка ядерные спектры, а электроны e в узлах крупной сетки дают атомные спектры.

Соответственно, характерные частоты f~R ядерных спектров в 10⁵ раз выше атомных. И, — точно, ядерные спектры лежат в рентгеновском и гамма-диапазоне 10¹⁶–10¹⁹ Гц, тогда как атомные, лежащие в инфракрасном и оптическом диапазоне 10¹¹–10¹⁵ Гц, имеют на 5 порядков меньшие частоты. Итак, схожая структура спектров, в виде ряда дискретно меняющихся частот, характерных для данного ядра или атома, говорит о едином механизме их генерации. Разница лишь в масштабе сеток, между узлами которых смещается генерирующий заряд. И, если атомные спектры дают ключ к разгадке строения атома, то ядерные — к строению ядер.

Рассмотренный механизм генерации ядерных спектров, судя по всему, не единственный, поскольку ядра излучают не только от возбуждения ударами, но и при возбуждении в процессе ядерных реакций и при спонтанном переходе из одного состояния в другое. Такое гамма-излучение генерируют, вероятно, уже не колебания отдельных протонов, а колебания отдельных частей ядра, имеющие, подобно колебаниям молекул или грузов на пружинке, жёстко заданные частоты, о чём будет рассказано ниже (§ 3.13). Излучение ядер может возникать и от резкого торможения соударяющихся ядер, в случае неупругого удара, порождая огромные ускорения. А ускоренно движущееся заряженное ядро, по законам электродинамики, должно излучать электромагнитную энергию. Тогда, вся кинетическая энергия сталкивающихся ядер может преобразоваться в энергию излучения, отчего такой удар и называют неупругим.

Возникает гамма-излучение и при перестройке протон-нейтронной структуры, то есть, при спонтанном переходе из менее устойчивого структурного состояния — в более устойчивое. Как было показано в предыдущем разделе (§ 3.6), нуклоны могут располагаться в ядре различным образом. При этом, разным способам размещения соответствует разная энергия связи, так что переход из одного состояния в другое, более устойчивое, сопровождается выделением соответствующей энергии в виде гамма-излучения. Ведь, при такой перестройке ядра, перемещаемые нуклоны механически встряхиваются, начиная колебаться в магнитном поле ядерного остова, излучая гамма-лучи. Причём, для каждого ядра, для каждой реакции, опять же, свойственны свои характерные частоты излучения. По аналогии с атомами, ядра на тех же частотах сильнее всего и поглощают излучение. Такая строгая индивидуальность, жёсткая определённость частот гамма-излучения, аналогичная наличию характерных линий в атомных спектрах, находит применение на практике, в качестве эталонных частот, для сравнения параметров излучателя и поглотителя и выявления ничтожных сдвигов частоты, вызванных движением источника и релятивистскими эффектами. Чаще всего, применяют упомянутый эффект Мёссбауэра, измеряя степень поглощения гамма-излучения от источника поглотителем. Эффект Мёссбауэра позволяет выявлять тончайшие сдвиги частоты от движения источника и поглотителя и других влияющих на частоту эффектов.

Кстати, в эффекте Мёссбауэра сталкиваемся с ещё одним провалом квантовой теории, которая предсказывала, что эффект не может наблюдаться ввиду большого импульса отдачи, получаемого ядром при испускании гамма-кванта и меняющего частоту излучения, исключая его резонансное поглощение другим ядром [135]. Но, вопреки квантовой теории, эффект Мёссбауэра всё же был открыт на опыте, в очередной раз посрамив кванторелятивистов и доказав, что излучение исходит не отдельными порциями-квантами, а — классической сферической волной, симметрично расходящейся во все стороны и потому не вызывающей отдачи. Также, именно эффект Мёссбауэра позволяет установить важную связь строения молекул, атомов, их электронных оболочек и оптических спектров — с ядерными свойствами этих атомов и спектром их гамма-излучения, о чём говорилось выше (§ 3.6) и ещё будет сказано ниже (§ 4.16).

§ 3.8 Состав и масса элементарных частиц

Последовательная теория элементарных частиц, которая предсказывала бы возможные значения масс элементарных частиц и другие их внутренние характеристики, ещё не создана.

Советский Энциклопедический Словарь

В настоящее время известно более сотни элементарных частиц [85, 86]. Это изобилие давно привело к мысли, что частицы отнюдь не элементарны, а состоят из ещё более простых элементов. Полагали, что этими элементами должны быть кварки, — гипотетические частицы с невероятными свойствами. Так, любой из кварков много тяжелей частицы, которую они образуют: часть больше целого! Поэтому многие считают, что гипотеза кварков и так называемая квантовая хромодинамика — это чисто формальный способ систематизации частиц. Ну, а такая фундаментальная характеристика частиц как масса, почему-то игнорируется учёными. А, ведь, именно массы позволили Д.И. Менделееву навести порядок в мире химических элементов, среди многих десятков которых царил некогда такой же хаос. На основе известных масс элементов не только была построена их система (таблица Менделеева), но и понято строение атома. Далее покажем, что и для понимания строения элементарных частиц их масса и закон её сохранения, вводимый БТР, может иметь ключевое значение.

Прежде всего, естественно допустить, что наиболее просты и элементарны частицы, обладающие наименьшей массой (так и среди атомов самый простой — водородный). К ним можно отнести электрон, массу М которого обычно берут за единицу измерения масс других частиц (М=1), и мельчайшие из мезонов [86]. А, именно, мюон (?-мезон) — заряженная частица, которая тяжелей электрона в 207 раз (M=207), нейтральный пион (?⁰-мезон, M=264) и заряженный пион (?⁺- или ?^—-мезон с M=273). Думается, именно из этих частиц, как из деталек конструктора, и построены все прочие элементарные частицы, имеющие более высокие значения массы.

И, точно, беря эти три вида мезонов в разных сочетаниях, можно получить массу любой другой частицы. Например, два заряженных и два нейтральных пиона дают в сумме массу 1074,4. Это с точностью до 0,04 % совпадает с массой ?⁰-мезона (M=1074). Так что, эта частица состоит, вероятно, из четырёх пионов: ?⁺, ?^—, ?⁰, ?⁰. Недаром, ?⁰-мезон распадается всегда именно на пионы. Другой пример: 8 заряженных пионов дают в сумме массу 273x8= 2184 — это масса ?⁰-гиперона, отличная от истинной всего на 0,03 %. Значит, лямбда-гиперон состоит из четырёх положительных и четырёх отрицательных пионов: ?⁰=4?⁺ + 4?^—.

Судя по точности и частоте таких совпадений, они — не случайны и должны открыть тайну строения частиц. Для этого достаточно составить несложную компьютерную программу, по-разному комбинирующую массы трёх мезонов (M=207; 264; 273) и находящую совпадения их сумм с известными массами элементарных частиц. Результаты поиска программы сведены в систему (Таблица 2). В первой колонке стоит обозначение частицы, в следующих трёх — её состав (по числу мезонов), в пятой — расчётная масса, в шестой — измеренная, в седьмой — их разница в процентах, не превосходящая 0,2 %.

Из таблицы видно, что некоторые частицы (?⁰, ?^*, ?^*, ?^—, ?^—) можно представить несколькими комбинациями — разными наборами мезонов. Как легко заметить, причина этого в том, что сумма масс 4-х мюонов и ?⁰-мезона почти равна массе 4-х заряженных пионов (M=1092). Это означает, что и сами мезоны — это не элементарные, а составные частицы. Так, нейтральный пион должен, видимо, состоять из четырёх нейтральных частиц, имеющих массу 264/4=66 масс электрона. И каждая такая частица в сочетании с мюоном образует заряженный пион с массой M=207+66 =273 (Рис. 116).

Рис. 116. Состав и схемы распада пионов, следующие из соотношения их масс.

Эти частицы с М=66 пока никем не найдены, поэтому считают, что при распаде нейтрального пиона его масса просто исчезает, полностью переходя в гамма-излучение. Согласно БТР, это невозможно (§ 1.16), и, потому, при распаде пион должен делиться на те самые 4 частицы с М=66, которые лишь потому не открыты, что нейтральны и не оставляют следов в детекторах частиц, если только не считать их следами гамма-излучение. В дальнейшем будем для удобства называть эти частицы "гамма-мезонами" (или "гаммонами"), обозначая греческой ?, ввиду того, что эти продукты распада пионов долгое время принимали за гамма-кванты. В ядерной физике такое случалось и прежде: рождённые распадом нейтроны из-за их нейтральности и трудноуловимости тоже поначалу приняли за гамма-кванты. Наличие гаммона и мюона в составе заряженного пиона подтверждается тем, что последний при распаде образует мюон. Оставшаяся масса 273–207=66, как считают, переходит в энергию. Но, с позиций классической физики, в которой масса сохраняется, следует считать, что эту массу незаметно уносит гаммон.

В таком случае, разные варианты устройства одной и той же частицы окажутся эквивалентны. К примеру, уже рассмотренный ?⁰-гиперон состоит просто из 8-ми мюонов и 8-ми гаммонов, а лишние варианты отпадут. У иных же частиц, напротив, не нашлось даже одного точного способа представления комбинацией мезонов. Таковы нейтрон n, K-мезоны, ?⁰-гиперон и некоторые из частиц-резонансов. Есть, правда, сочетания мезонов, дающие массу почти как у этих частиц (с разницей примерно в 1 %). Однако, неидеальность таких совпадений говорит об их случайности, и программа отсеивает эти варианты, как маловероятные.

Но мы не учли другой возможности. Ведь в мире, помимо частиц, существуют античастицы, такие как позитрон, имеющие, возможно, отрицательную массу (§ 1.6). Раз масса — это количество материи, то у антиматерии масса — минусовая (§ 1.17). Этим же, с позиций классической физики и закона сохранения массы, можно объяснить бесследное исчезновение масс при аннигиляции частиц и античастиц, или, напротив, их рождение. Если в состав частицы, наряду с мезонами, иногда входят антимезоны, имеющие минусовую массу, то числу мезонов в частице можно придавать и отрицательные значения, что породит новые варианты. К примеру, 6 мюонов и один нейтральный антипион дают в сумме массу 206,7x6–264=976,1, что, с погрешностью в 0,2 %, совпадает с массой K⁰-мезона (M=974,1). А 6 мюонов в сумме с заряженным антипионом дают массу 206,7x6–273,1=967,1 одного заряженного K⁺-мезона (M=966,4), с погрешностью в 0,07 %. Поэтому, Таблица 2 дополнится новой (Таблица 3), где знаки минус соответствуют античастицам с антимассой.

Как видим, допустив существование отрицательной массы, можно и оставшиеся частицы представить в виде наборов из 3-х типов мезонов. Причём, античастиц в любом наборе — не больше двух. Если же все пионы разбить на гаммоны и мюоны (?⁰=4?; ?⁺=?+?) и представлять каждую частицу в виде набора из двух типов мезонов (? и ?), то во многих из таких комбинаций отрицательные массы исчезнут. Так, ?⁺=7?+5?; ?^—=?+11?; ?⁰=17?+7?. А в оставшихся случаях от минусовых масс можно избавиться, допустив, что гаммоны есть и в составе мюонов, то есть мюоны — сами составные. Действительно, как увидим в дальнейшем, вполне можно обойтись без минусовых масс, которые до сих пор служили лишь удобным формальным приёмом, и в дальнейшем будут совершенно упразднены (§ 3.20). И позитрон, и другие античастицы имеют положительную инертную и гравитационную массу (§ 1.17). Поэтому, масса частицы всегда складывается из положительных масс образующих её частиц, в том числе электронов и позитронов.

Так или иначе, массу любой частицы всегда можно представить в виде M=66x+207y, где x — число ?-мезонов, а y — ?-мезонов. Придавая x и y различные целые значения, — составляя разные сочетания ?- и ?-мезонов, по-разному комбинируя их, — можно предсказать новые частицы, по крайней мере, узнать их массы. Впрочем, не всякая комбинация мезонов реализуется в природе, поскольку не все такие комбинации устойчивы. Точно так же, теоретически возможны ядра, состоящие из любого числа протонов и нейтронов. Однако, лишь редкие их сочетания оказываются стабильными, устойчивыми. Другие сочетания-изотопы, хоть и менее стабильны, но тоже живут некоторое время. А все прочие сочетания протонов и нейтронов крайне неустойчивы и распадаются почти мгновенно. То же и у сочетаний мезонов: одни из образованных ими элементарных частиц живут сравнительно долго, другие — малоустойчивы и сразу распадаются. Таковы, например, частицы-резонансы (?, ?, ?-частицы и все помеченные звёздочкой).

Может удивить, что в распадах, помимо мезонов, возникают и более крупные частицы. Но это — естественно, если фрагменты, на которые делится частица, состоят из нескольких мезонов. Ведь и тяжёлые атомные ядра при распаде делятся не на десятки отдельных протонов и нейтронов, а на образованные из них сравнительно крупные осколки (Рис. 114). Потому и продукты деления тяжёлых частиц — это, в основном, другие тяжёлые, составные частицы (Рис. 117). А возникающие в распадах пионы и мюоны — это лишь дополнительные мелкие осколки (вроде нейтронов, вылетающих при делении тяжёлых ядер). Образуются и совсем незаметные осколки деления (к примеру, гаммоны), чем вызвано кажущееся уменьшение массы в распадах.

Рис. 117. Распад ядра или элементарной частицы на осколки разной величины, идущий двояким путём.

Кроме соответствия массы, в комбинации надо обеспечить соответствие заряда. Поэтому, в комбинации мезонов, представляющей нейтральную частицу, должно быть поровну положительных и отрицательных зарядов. Например: ?⁰=2?⁰+?^—+?⁺; ?⁰=4?⁺+4?^—. Если же число зарядов нечётное, то комбинацию можно сделать нейтральной, дополнив её одним электроном или позитроном. Зато, в составе заряженной частицы зарядов одного знака должно быть на один больше, чем другого. В этом случае, комбинации с чётным числом зарядов надо дополнить электроном или позитроном. Добавление этих частиц с M=±1 мало влияет на полную массу комбинации, поэтому, до сих пор мы их не привлекали: их назначение — обеспечить в первую очередь соответствие заряда, а не массы. Так, частицы-резонансы (?, ?*, ?*, ?*, ?*), имея строго заданную массу, могут обладать зарядом 0, ±1, ±2,— всё зависит от числа электронов и позитронов в комбинации. Тем, что помимо мезонов в каждую частицу могут дополнительно входить ещё несколько электронов или позитронов, можно объяснить и небольшие (порядка единицы) расхождения между расчётными и измеренными массами. Вообще же, массы некоторых частиц, особенно резонансов, известны с заметной погрешностью.

При делении частицы образующие её мезоны могут разбиться на разные сочетания. Такая частица распадается несколькими путями: в одних случаях давая одни продукты, в других — другие (Рис. 117). Физики считают это доказательством превращения частиц, — совсем как алхимики, видевшие в химических реакциях превращения веществ, хотя реально шла лишь перегруппировка атомов. Аналогично, "превращения" частиц вызваны перегруппировкой мезонов: мезонный состав частицы можно разбить на две-три группы разными способами, эти группы образуют разные частицы. В конце концов, ведь и тяжёлые ядра распадаются несколькими путями. Какие из частиц возникают в распаде чаще, зависит от устойчивости данных сочетаний мезонов, от энергии их связи в частице, а, значит, и от энергии распада.

Итак, выяснили, что почти все частицы построены из мезонов. Даже экспериментально мезоны были найдены, скажем, — в нейтронах, в форме окружающей их мезонной оболочки и отдельных точечных зарядов (партонов), на которых происходило рассеяние при зондировании [165]. Сами мезоны тоже не элементарны, и могут быть, в свою очередь, образованы электронами и позитронами (§ 3.9).

Теперь видно, насколько эффективны классические представления БТР — и в микромире. Именно они ведут к пониманию структуры элементарных частиц, чего не позволяла сделать квантовая механика. Ещё Дж. Фокс [2] указал на огромный потенциал теории Ритца в объяснении явлений микромира. По мнению Фокса, большой объём эмпирических данных: масс, времён жизни, структур элементарных частиц, — может найти истолкование именно в теории Ритца. Но из-за слепой веры учёных в теорию относительности, отказа от закона сохранения массы, открытого Ломоносовым (§ 3.13), современная наука не в силах объяснить точных соотношений между массами частиц и показать, почему масса данной частицы такая, а не иная. А для БТР это не проблема, так же, как и кинематика высоких скоростей, и дефект масс, и прочие законы микромира, возможные якобы лишь по СТО. И, хотя некоторые ядерные эксперименты приводят в качестве опровергающих БТР [153], они противоречат теории Ритца не больше, чем космические наблюдения (Часть 2). Дж. Фокс показал, что несоответствие чаще возникает не по вине БТР, а от неразвитости наших представлений о микромире и космосе. Привлекать явления для проверки теории Ритца можно, лишь пересмотрев их на её базе. А, если БТР раскроет строение частиц, к примеру, — нейтрона, то сразу откроются и новые источники энергии (§ 5.8).

§ 3.9 Кристаллическое строение элементарных частиц и их распады

А если и в самом деле, протоны и нейтроны как кирпичики ядерных конструкций сложены из электронов и позитронов?… то могли же нуклоны возникнуть в виде кубических квазикристаллических образований, аналогичных известным кристаллам… Электроны с позитронами ещё не эфир, но во всяком случае — та промежуточная материя, из которой построены и кирпичи — нуклоны и ядра всех элементов, и сотен видов осколков из них, так называемых "элементарных" частиц.

В. Мантуров, "Ядерные силы — предложение разгадки" [79]

Выше было показано, что элементарные частицы совсем не элементарны, а состоят из немногих видов более простых кирпичиков, равно как сотню химических элементов-атомов образуют три типа частиц: электроны, протоны и нейтроны. Элементарные частицы и атомы — элементарны, неделимы, лишь пока не достигнуты энергии достаточные для их деления, разрушения. Так же, кирпичная стена выглядит монолитом, пока не ударишь так, что она рассыплется на кирпичи. Вот и атомы, что значит "неделимые", называют так в том смысле, что при земных температурах их обычно можно считать элементарными частицами материи. Элементарность, неделимость — понятия условные, верные лишь в данном диапазоне энергий. Материя бесконечно делима: каждая частица может быть разбита на более простые, в свою очередь, состоящие из других. В бесконечной делимости не больше странного, чем в бесконечной протяжённости пространства и времени. У мира нет пределов вширь, вдаль и вглубь (§ 2.6)! Эту материалистическую идею развивали ещё К. Циолковский, Э. Вихерт. Да и другой поборник материализма не зря сказал век назад, что электрон так же неисчерпаем, как и атом, ибо природа бесконечна.

Учёные, однако, верят, что частицы — элементарны, хотя даже процессы распада (скажем, нейтрона — на протон и электрон) доказывают, что частицы — составные. Отсюда и слово "распад". Но, почему-то, сочли, что происходит не распад, а волшебное превращение одних частиц в другие, словно нет частиц более простых, и каждая частица состоит из всех прочих. Эта абсурдная идея, названная теорией бутстрапа (частицы зашнурованы, замкнуты сами на себя [165]), совершенно ненаучна и сродни домыслам тёмных алхимиков, тоже считавших, что в химических реакциях вещества превращаются друг в друга, хотя в действительности шло лишь деление и слияние молекул. Это было простительно прежним алхимикам, не знавшим о дискретной структуре вещества. Но нынешним алхимикам-ядерщикам, занимающимся трансмутацией материи и верящим, что в ядерных реакциях частицы волшебным образом обращаются друг в друга, повторять их ошибку недопустимо.

Впрочем, желание физиков систематизировать элементарные частицы заставило их выдумать кварки, из которых, якобы, составлены частицы. Но, во-первых, ввели уже десятки кварков, а элементарных типов кирпичей должно быть немного. Во-вторых, кварки ввели формально, наделив нелепыми свойствами: дробным зарядом и гигантской массой. В-третьих, они до сих пор не найдены [165]. Поэтому кварки — та же мистика, что и превращение частиц.

Выше мы видели, что гораздо естественней каждую элементарную частицу представлять в виде набора всего трёх типов мезонов. Но, ведь, и мезоны отнюдь не элементарны, а состоят из ещё более мелких частиц. А, поскольку, наука уверенно определила пока только две частицы, имеющие массу, меньшую мезонной, — это электрон и позитрон, то естественно предположить, что именно из этих частиц составлены, в конечном счёте, ядра, протоны, мезоны и все прочие частицы [124]. Тем более, что мы уже видели, насколько удобно представлять ядра и атомы составленными из периодично расположенных электронов и позитронов (§ 3.2). Так, В. Мантуров предположил, что электроны и позитроны, притягиваясь друг к другу, способны сливаться не только в пары, но и в крупные конгломераты: ядра, протоны и нейтроны, насчитывающие тысячи частиц и представляющие собой своего рода кристалл из чередующихся электронов и позитронов, вроде кристалла соли. Не зря, именно из ядер гамма-излучение выбивает электрон-позитронные пары [85], подобно обычному свету, вырывающему электроны из металла. То есть, гамма-излучение не превращается в частицы, а лишь выбивает, разделяет уже существующие в ядрах пары, иначе рождение таких пар было бы возможно и в вакууме.

Поэтому, лучшие кандидаты в стройматериал для материи — это частицы с наименьшей массой и зарядом, то есть электроны и позитроны. Только этим частицам-кирпичикам присущ собственный элементарный заряд, масса и магнитный момент, лишь их наличие в составе придаёт эти характеристики другим частицам. Электрон и введён был как элементарный отрицательный заряд e^-, а позитрон (антиэлектрон) — положительный e⁺. Из них сложены заряды всех тел и частиц, оттого заряд и кратен заряду электрона. Лишь спустя время все частицы (например, протон) стали наделять самостоятельным зарядом, хотя неясно, с чего ему быть таким же по величине, как у электрона. Модель постройки частиц из электронов и позитронов наиболее проста и естественна, поскольку:

1) фундаментальных частиц всего две — e⁺ и e^-;

2) заряд частицы равен сумме зарядов образующих её e⁺ и e^-;

3) магнитный момент частицы равен векторной сумме магнитных моментов e⁺ и e^-;

4) масса частицы есть сумма масс её электронов и позитронов (оценочно их общее число равно массе частицы, измеренной в массах me). Ведь масса тела — это количество материи, по сути, число образующих его однотипных частиц (e⁺ и e^-). Наконец, и объём частицы равен сумме объёмов всех её электронов и позитронов. Не зря, размер протона, сложенного из e⁺ и e^-, порядка радиуса электрона — 10^-15 м. Благодаря тому, что элементарные частицы составлены из плотно сцепленных электронов и позитронов, все они имеют равную плотность, отчего объём частиц пропорционален их массе [21]. Для ядер этот факт уже давно доказан [135].

Тот факт, что все частицы, нуклоны и ядра составлены, в конечном счёте, из электронов и позитронов, подтверждается хотя бы их испусканием в распадах частиц или под действием гамма-лучей. Так, большинство лёгких радиоактивных ядер испытывают ?^—- либо ?⁺-распад, то есть испускают электроны e^— или позитроны e⁺. Отсюда следует, что электроны и позитроны входят в состав ядер, нуклонов и других частиц, отделяясь от них при распаде и облучении. Однако, их присутствие в ядрах и нуклонах отвергают на основании квантовой механики, по которой магнитные моменты нуклонов и ядер, а, также, энергии вылетающих электронов — отличались бы от измеренных [135, с. 35]. Но это лишь в рамках квантовой механики. Если же верна классическая физика и кристаллическая модель нуклонов, составленных из тысяч электронов, то никакого противоречия нет (§ 3.15). Наконец, сложную структуру протона и нейтрона, образованных из многих точечных зарядов, подтверждает характер рассеяния на них электронов высоких энергий. Фейнман назвал эти точечные заряды "партонами" [156, 165], хотя на деле это, видимо, всё те же электроны и позитроны в составе частиц [79].

Итак, все "элементарные" частицы, на деле, отнюдь не элементарны, а состоят из более мелких, — мезонов или электронов. Что же удерживает все мелкие частицы-детальки в составе крупных? Как они расположены в сборной частице, какие пространственные структуры образуют? Выше было показано, что ядро, протоны и нейтроны имеют кристаллическую структуру — образованы из периодично расположенных в пространстве электронов и позитронов, образующих своего рода электрон-позитронную решётку. Кристалловидное строение должно быть свойственно не только атомам, ядрам, но и мезонам. В конце концов, раз есть кристаллы, построенные из атомов, то почему не быть кристаллам, образованным элементарными частицами, электронами и позитронами? Так же, как для атомов, клеем, цементирующим мезоны или электроны внутри кристаллов-частиц, будут служить электрические силы. Многие учёные уже считают, что ядерные и другие взаимодействия, удерживающие частицы, — это лишь частные проявления электрического взаимодействия [19, 79], так же как и магнетизм с гравитацией (§ 3.16).

Из такого электрон-позитронного строения следует также, что масса частицы равна числу образующих её электронов и позитронов. Напомним: ещё Ньютон определял массу тел как количество заключённой в них материи, тем самым, как бы, вводя в соответствии с атомистическим учением Демокрита некие первоосновные точечные частицы единичной массы — "амеры" [31]. И если из них построены все прочие частицы, то масса любой из них — это число таких единиц в её составе. Этими частицами стандартной единичной массы, как видели, окажутся именно электроны с позитронами. Вот как эту идею Демокрита излагает Лукреций [77, с. 42]: "Есть предельная некая точка тела того, что уже недоступно для нашего чувства, то, несомненно, она совсем неделима на части, … ибо другого она единая первая доля, вслед за которой ещё подобные ей, по порядку сомкнутым строем сплотясь, образуют телесную сущность… И ничего ни отторгнуть у них, ни уменьшить природа не допускает уже, семена для вещей сберегая". Как видим, эти единичные частицы-семена (амеры Демокрита) в точности подобны электронам, так же имеющим стандартный вес, который не может уменьшаться (§ 1.5), и образующим, при соединении в правильном порядке, все прочие частицы и атомы.

Правильная кристаллическая форма частиц микромира не только энергетически выгодна, но и объясняет, почему одинаковы свойства у частиц одного типа, скажем, у двух протонов: они похожи как кристаллы одного минерала. Насыпьте горсть кристаллов сахарного песка — и в этой россыпи пред вами будут сотни близнецов. Точное подобие формы кристаллов, их граней, идеальное равенство углов — не такую ли идентичность свойств мы наблюдаем у элементарных частиц? Собственно говоря, и Демокрит пришёл к идее атомов, наблюдая кристаллические зёрна горных пород, крупинки песка. Кристаллическая форма — единственно возможная для частиц микромира, мира порядка, идеального подобия структур.

Итак, подобно ядрам и протонам (§ 3.2), из электронов и позитронов составлены, как из кирпичиков, и все прочие частицы — мезоны, гипероны, резонансы и т. п. При этом, электроны и позитроны составляют прежде блоки (мезоны), а уже из них строятся тяжёлые частицы. Мы, ведь, никогда не говорим, что автомобиль состоит из винтиков, гаек, деталек, сварных листов и т. п. Но показываем, что в нём есть двигатель, трансмиссия, шасси и кузов. Так и частицы правильнее подразделять не на сотни отдельных электронов и позитронов, а на образуемые ими крупные комплексы, блоки, то есть, — на более сложные и тяжёлые частицы. Выше было показано, что фактически любую частицу можно представить в виде набора трёх типов мезонов, комбинируемых в разных сочетаниях. Потом удалось свести их даже к двум, когда выяснилось, что ?-мезоны (пионы) — сами составные. Далее оказалось, что картину можно ещё упростить и исключить минусовые массы, если признать и ?-мезон (мюон) составной частицей, включающей в себя несколько гаммонов. То, что мюон составной, следует уже из его распада.

Как легко видеть, гаммонов в мюоне может быть не более трёх. Ведь в сумме масса трёх гаммонов 66·3=198 немного не добирает до массы мюона, равной 207, или 206, если исключить массу электрона, придающего мюону заряд. Очевидно, остаток с массой, равной восьми электронным (8me), соответствует новой частице. Эту гипотетическую частицу можно назвать "окто-мезоном" (или "октоном" — по её массе), обозначив "О". Поскольку, она до сих пор не открыта, то, надо думать, она так же нейтральна, как гамма-мезон. Мешает её обнаружению и малая масса. Что касается заряда мюона, то, раз его образуют нейтральные гаммоны и октоны, он обязан содержать, сверх того, — один избыточный электрон (или позитрон, если речь идёт о положительно заряженном антимюоне). Именно этот электрон вылетает из мюона при его распаде (Рис. 118). Оставшаяся масса мюона, как считают, попросту исчезает. На деле же она сохраняется в виде трёх гаммонов и октона, — нейтральных, а потому незаметных. Напомним, что точно так же сохраняется в виде гаммонов и масса при распадах пионов (§ 3.8).

Рис. 118. Предполагаемая схема распада мюона, его возможное строение и массы компонентов.

Итак, если мюон состоит из трёх гаммонов, одного октона и одного электрона, его масса составит 66·3+8+1=207. Тогда нейтральный пион состоит из четырёх гаммонов, а заряженный пион будет состоять из четырёх гаммонов, октона и электрона. Так что, его масса M=66·4+8+1=273. Таким образом, заряженный пион отличается от незаряженного только наличием октона, сцепленного с электроном. Гаммон и октон тоже должны, в свою очередь, состоять из электронов и позитронов. Удивляет, однако, почему же именно эти сочетания элементарных зарядов образуют стабильные блоки в виде длительно не распадающихся частиц. В случае октона, ответ напрашивается сам собой: ведь 8 — это число, сопряжённое с высокой устойчивостью. Недаром, в таблице Менделеева восьмёрка играет столь важную роль, порождая восемь групп элементов и служа основным периодом повторения свойств элементов, подобно тому как в музыке через октаву повторяется звукоряд. Также 8 — это одно из шести магических чисел, — особо устойчивых сочетаний нейтронов или протонов в ядре (§ 3.6). Интересно отметить, что и БТР с "Луноходом" сконструировали восьмиколёсными именно для обеспечения устойчивости на пересечённой, "тряской" местности (Рис. 200). Подобная "тряска" действует и в мире элементарных частиц, подвергающихся постоянным ударам (§ 3.14). И, во избежание скорого крушения, частицам необходима геометрическая устойчивость.

Причину такой "магичности" числа восемь легко понять. Ведь 8=2³: именно восемь частиц образуют куб, размещаясь в его вершинах. Видно, так устроен и октон: из чередующихся в углах кубика четырёх электронов и четырёх позитронов. Заметим, что ещё И. Ленгмюр допустил способность восьми электронов, расположенных в атоме в вершинах куба, образовывать сверхстабильную структуру, чем объяснил периодичное повторение свойств элементов и апатичность инертных газов, с их целиком заполненными куб-оболочками (Рис. 106). Зато квантовая физика так и не объяснила толком, почему групп элементов ровно восемь. И лишь кристаллическая модель атома позволяет обосновать избранность восьмёрки, поскольку восьмивершинный куб и параллелепипед — это самая распространённая и простая форма кристаллической ячейки.

Осталось выяснить, почему стабильным оказывается и гаммон, — частица с массой в 66 электронных. Если дело в устойчивости кристаллической структуры, то причина, возможно, в близости 66 к 64=4³. Иными словами, 64 частицы составляют куб с ребром в 4 частицы. И он тоже будет стабильным, поскольку электроны и позитроны стали бы в нём чередоваться, словно положительные и отрицательные ионы в кубическом кристалле соли (Рис. 119). Таким образом, гаммон должен состоять из 32-х электронов и 32-х позитронов. Правда, непонятно, откуда берутся в гаммоне две дополнительные единицы массы. Но, учитывая, что масса его рассчитана теоретически, а не измерена в опыте, вполне может статься, что реальная масса — именно 64. К тому же, надо учесть, что взаимодействие электронов и позитронов, их сближение и движение отдельных частиц может приводить к неточному измерению их общей массы (§ 3.18).

Рис. 119. Строение октона и гаммона, составленных из чередующихся электронов и позитронов.

Раз мюоны и пионы — составные, то все прочие частицы, представленные их наборами, можно представить и в виде сочетаний более простых частиц. Поэтому, пользуясь прежними таблицами (Таблица 2 и Таблица 3, учтённые в колонке I) и тем, что ?=3Г+О, ?0=4Г, а ?—= 4Г+О, можно нарисовать более полную и точную картину микромира (Таблица 4), изображая все частицы в виде наборов гаммонов и октонов (колонка II). В таком представлении минусовые массы окончательно исчезают. Так, K+-мезон состоит из 14 гаммонов и 5 октонов, что даёт для него M= 66·14+8·5= 964 (реально M= 966). K0-мезон построен из 14 гаммонов и 6 октонов, откуда M=66·14+8·6= 972 (реально M= 974). Неточность возникает от округления масс гаммона и октона до ближайшего целого числа и неучтённых масс электронов и позитронов, дополняющих комбинацию. Но грубо массу любой частицы можно искать по формуле M=66x+8у, где x и y — это числа гаммонов и октонов в частице.

Итак, все типы частиц можно представить в виде сочетания двух основных: гаммонов Г (с M=66) и октонов О (с M=8–9), дополненных иногда, для баланса заряда, электроном или позитроном. Существование гаммонов подтверждают реакции распада пионов, где бесследно исчезает масса, кратная 66 (Рис. 116). А реальность октонов следует из распада мюонов и того, что в семействах частиц (Таблица 4, выделены серым) массы M разнятся в среднем как раз на 8,5 единиц. Похоже, гаммоны и октоны, подобно нуклонам в ядре, выстраиваются в некие пространственные структуры, что объясняет стабильность одних частиц и нестабильность других. Мерой стабильности будет, как везде, степень симметрии, совершенства частицы, близости её к правильным геометрическим телам [21]. Частицы, структура которых несовершенна, — нестабильны и быстро распадаются. Так, и в природе: прочнее всего, тела, имеющие совершенную, кристаллическую форму. Менее прочны кристаллы с дефектами структуры. Наконец, наименее прочны аморфные тела. Всё это хорошо видно на примере кварца, кварцевого стекла и обычного стекла.

Более стабильны сочетания, в которых число частиц равно кубу или квадрату целого числа (Рис. 120). Взять, к примеру, гаммоны или октоны, построенные, соответственно, из 64 и 8 частиц. Так же, и пионы, состоящие из 4-х гаммонов, образующих квадрат 2x2, живут заметное по меркам микромира время. По той же причине, достаточно стабилен ?-мезон, составленный из 4x4=16 гаммонов. Наиболее симметричен протон: в нём 27=3³ гаммонов. Поэтому протон — одна из немногих стабильных частиц. Другая частица, у которой число гаммонов равно кубу, — это ?⁺-гиперон: 64=4³ (Таблица 5). Вот почему эта частица, несмотря на большую массу, при которой стабильность обычно мала, обладает, всё же, заметным временем жизни.

Рис. 120. Возможная структура элементарных частиц, состоящих из гаммонов, в свою очередь образованных электронами и позитронами.

Пользуясь этим, можно предсказать новые частицы. Особая стабильность должна отличать частицу из восьми гаммонов, образующих куб, поэтому назовём её "кубоном", обозначив буквой "C" (Рис. 120). Однако, такая частица с M=66?8=528 до сих пор не открыта. Возможно, причиной тому её нейтральность и стабильность (от кубической структуры), что мешает её обнаружить, как и гаммоны с октонами. Правда, согласно книге Д. Данина [43], в арагацкой высокогорной обсерватории среди космических лучей некогда уверенно регистрировали частицы с массами около 300, 500 и 1000 электронных. Частицы с массой около 300 (?-мезоны) и 1000 (K-мезоны) действительно были впоследствии открыты. Однако частицы с M порядка 500 до сих пор не найдены. Так, может, это были кубоны? Их существование подтверждает и распад ?-мезона, который при делении на два заряженных пиона, бесследно теряет в весе как раз массу 528. Не кубон ли её уносит?

Такой кристаллический подход к объяснению стабильности частиц позволяет понять, почему из всех частиц наиболее стабилен, прочен и долгоживуч протон. Таблица 4 сразу даёт на это ответ: только у протона число гаммонов x=27 составляет куб целого числа: 27=3³. По-видимому, эти 27 гаммонов складываются в правильный куб, вроде кубика Рубика, тоже состоящего из 27 мелких кубиков. Что же касается шести октонов, то они, вероятно, выполняют в этом кубе связующую функцию (подобно тому, как в кубике Рубика есть шесть сцепляющих кубики шарниров) или располагаются на шести его гранях. Таким образом, лёгкие октоны могут играть внутри частиц ту же роль, что нейтроны в ядрах, будучи связующим звеном, цементом, прокладкой между блоками частиц. Могут они выполнять и функции гнезда, в котором крепко сидят электроны и позитроны, придающие частицам заряд. Учитывая сказанное, можно узнать строение и всех прочих частиц, сложенных из кубиков, наподобие игрушечных зданий (Рис. 121). Таким образом, частицы должны выглядеть не как шарики, а иметь углы, грани, кромки, совсем как кристаллы. Микромиру, равно как объектам макро-, да и мегамира, свойственно кристаллическое, ячеистое, клеточное строение!

Рис. 121. Возможное строение протона и пионов, построенных из сотен электронов и позитронов, как кристаллы соли — из ионов Na+ и Cl-.

Стоит отметить, что из одного и того же числа гаммонов и октонов, по-разному их соединяя, можно составить несколько устойчивых конструкций. Возможно, поэтому частицы данной массы и заряда встречаются в нескольких вариантах. Точно так же, и ядра, имеющие одинаковый протон-нейтронный состав, могут иметь разные свойства и периоды полураспада за счёт разного пространственного размещения в них протонов и нейтронов (§ 3.6). Так же, и в химии у молекул может быть идентичный атомный состав, но разные свойства. Химические свойства молекулы зависят не только от того, какие её составляют атомы, но и от того, в каком порядке они располагаются и какие пространственные структуры образуют, как было открыто ещё русским химиком А. Бутлеровым, и как было предсказано ещё до н. э. Демокритом и Лукрецием (§ 5.16). Это явление получило название изомерии, а частицы одинакового состава, но разных свойств были названы изомерами. Точно так же, как у молекул, есть изомеры у ядер (§ 3.6) и элементарных частиц. Так, K⁰-мезоны состоят из двух сортов частиц: K⁰_S и K⁰_L [86]. Равенство их масс, зарядов и магнитных моментов говорит об идентичности их электрон-позитронного состава, но располагаются электроны и позитроны в изомерах по-разному, что и ведёт к различию их свойств (времён жизни и типов распада). Возможен и такой случай, когда электроны и позитроны образуют одинаковые, но зеркально симметричные частицы, — зеркальные изомеры, также известные у органических молекул, например, у сахара, — как было открыто ещё Л. Пастером. Возможно, существование, в разной пропорции, правых и левых зеркальных изомеров частиц — ответственно за преимущественное испускание продуктов распада частиц в неком избранном направлении (§ 3.11).

Как же возникает геометрически точная кристаллическая форма атомов, ядер и частиц? Разве не должна материя собираться под действием сил притяжения в компактные капли-шарики, какими любят представлять частицы? Природа их геометрически чёткой формы та же, что у кристаллов, правильные грани которых когда-то тоже удивляли людей. Видно, форма кристаллов и подсказала Платону идею частиц-многогранников (§ 5.3). Ровные плоские грани кристаллов возникают оттого, что они построены из одинаковых упорядоченно сложенных частиц, атомов. Правильное размещение частиц обеспечивает минимум энергии связи, к которому стремятся все системы. Атомам энергетически выгодней не надстраивать атомную плоскость, а дополнять атомные слои до ровных, контактируя с возможно большим числом соседей. Так и возникают правильные многогранные формы кристаллов.

Если атомы, ядра и элементарные частицы и впрямь имеют структуру кристаллов, то и они должны быть составлены из множества однотипных упорядоченно расположенных частиц. И, точно, атом, как выяснили, сложен из ядра и электронов, образующих правильные конфигурации — слои, уровни, задающие чёткую структуру таблицы Менделеева (§ 3.3). Ядро, в свою очередь, образовано из протонов и нейтронов, расположенных так же упорядоченно, что подтверждают магические числа протонов и нейтронов, образующих особо стабильные ядра (§ 3.6). Наконец, сами протоны, нейтроны и прочие элементарные частицы — вовсе не элементарны, раз могут распадаться. Они образованы другими однотипными частицами, — электронами и позитронами, опять же сложенными в виде чёткой решётки. Проверить, так ли всё это на самом деле, можно с помощью метода, аналогичного рентгенографии обычных кристаллов. Направляя на одинаково сориентированные атомы, ядра и частицы пучок гамма-лучей с длиной волны порядка межэлектронного расстояния (10^–15 м), удастся выявить по методу Лауэ дифракцию гамма-лучей на расположенных в правильном порядке элементарных частицах. Если на фотоплёнке возникнет дифракционная картина, то это докажет реальность кристаллического строения частиц. Изучая полученную лауэграмму, можно будет также точно рассчитать, как именно и на каком расстоянии расположены элементарные частицы, образующие более крупные кристаллические комплексы.

Итак, именно геометрический, пространственный подход открывает истинную структуру элементарных частиц и позволяет понять многие их свойства. А квантовый подход — слишком сложен, условен, формален и совершенно не отражает реального устройства частиц. Такой кристаллический подход к строению и распаду частиц мог быть развит ещё век назад первым исследователем радиоактивности — Пьером Кюри. Именно Кюри как химик и физик много сделал для понимания свойств кристаллов и вскрыл важную роль симметрии. Кроме того, будучи исследователем атомного магнетизма и коллегой П. Вейсса, Кюри, наверняка бы принял кристаллическую магнитную модель атома Ритца и мог однажды приложить эти знания к объяснению распадов ядер. Но Кюри погиб в 1906 г. от несчастного случая в возрасте 46 лет, и развитие структурного, кристаллического подхода к радиоактивности задержалось на век. Лишь сейчас к учёным постепенно приходит понимание огромной роли геометрической структуры частиц и ядер. А, ведь, ещё в Древней Греции Платон и Пифагор осознали большое значение геометрии и правильных геометрических тел для познания микромира. На фоне нынешних учёных, одурманенных бесструктурной теорией относительности и квантовой физикой, даже эти древние греки выглядят не мистиками, а последовательными материалистами.

§ 3.1 °Cистематизация и периодический закон элементарных частиц

Главный интерес химии — в изучении основных качеств элементов. А так как их природа нам ещё вовсе неизвестна и так как для них мы поныне твёрдо знаем только два измеряемые свойства: способность давать известные формы соединения и их свойство, называемое весом атома, то остаётся только один путь к основательному с ними ознакомлению — это путь сравнительного изучения элементов на основании этих двух свойств.

Д.И. Менделеев, "Основы химии" [98]

Поняв строение элементарных частиц, можно уже пытаться их систематизировать и строить таблицу элементарных частиц, аналогичную таблице Менделеева. Такая таблица необходима не только для систематизации частиц, но и для установления связи их свойств, для уточнения известных и предсказания ещё неизвестных характеристик (масс, времён и типов распада), а также для предсказания новых частиц, которые будут находиться в пустующих клетках. Чтобы систематизировать частицы, нужно выбрать параметр, по которому будем производить систематизацию. Этим параметром, несомненно, должна быть, как в таблице Менделеева, масса частиц. И свойства частиц должны с увеличением массы периодически повторяться. Но в таблице Менделеева порядок расположения частиц задаётся всё же не самим весом, а числом протонов элемента, равным заряду ядра (вес же с увеличением атомного номера может в редких случаях и уменьшаться). Как было выяснено, подобно тому, как ядра всех элементов можно представить в виде сочетаний всего двух типов частиц, — протонов и нейтронов, так же и все элементарные частицы можно представить в виде сочетания двух основных: гаммонов Г (с M=66) и октонов О (с M=8–9) (Таблица 5). При этом, гаммоны аналогичны протонам, а октоны — нейтронам. И, раз гаммоны — это некий аналог протонов, то именно число гаммонов в частице должно задавать её положение в таблице. Как видно из этой новой, уточнённой таблицы, построенной на базе предыдущих, масса частиц и впрямь нарастает с увеличением числа образующих их гаммонов.

Видим, что в некоторых случаях одному и тому же числу гаммонов соответствует несколько частиц. Эти частицы объединяются физиками в семейства, поскольку они имеют близкие свойства и массы. А предложенное представление частиц в виде сочетаний гаммонов и октонов позволяет понять природу этих семейств. Частицы семейства объединяет как раз одинаковое число гаммонов, — в этом и состоит причина сходства их свойств и масс. Отличаются частицы лишь числом октонов, потому и массы частиц во всех семействах отличаются в среднем на 8,5 единиц. Это хорошо видно по последнему варианту таблицы, где семейства (дублеты ?, K, ?, D, триплет ?) выделены полутоном. Ядерная физика объяснить таких стандартных скачков масс не могла. Частицы одного семейства, схожие свойствами и массами, — аналогичны изотопам одного элемента. Подобно тому, как у изотопов одинаковы числа протонов, но различны числа нейтронов, так же и частицы семейства, имея равные числа гаммонов, отличаются числом октонов.

Особенно интересным становится такое представление элементарных частиц и их масс в виде M?66x+8у, если изобразить его на графике с осями x и y. Тогда каждая частица представится на плоскости точкой, координаты которой отвечают числу гаммонов x и октонов y в ней (Рис. 122). Этот план микромира открывает много интересных закономерностей. Так, он позволяет выявить дублеты и триплеты — группы частиц, расположенных одна над другой. Скажем, заряженный пион располагается точно над нейтральным, имея на один октон больше. Такие же пары, отличающиеся лишь одним октоном, составляют K⁺ и K⁰-мезоны, ?^— и ?⁰-гипероны, D⁺ и D⁰-частицы. Причём, характерно, что обычно заряжены в этих дублетах частицы, содержащие нечётное число октонов, а нейтральны те, в которых число октонов чётно. Это говорит о том, что октоны в частицах сцеплены с электронами и позитронами, а, потому, их можно рассматривать как заряженные. Кроме того, видно, что отдельные дублеты располагаются через равные интервалы в 10 гаммонов. Числа гаммонов в этих дублетах равны: 4, 14, 34, 54 (а также 38 и 58). Вдобавок, эти дублеты укладываются на некую кривую в форме баллистической траектории. Поэтому, можно предсказать ещё три дублета (их частицы помечены знаками вопроса). В одном 24 гаммона и 8–9 октонов, в другом — 44 гаммона, а в третьем — 48. И, действительно, частицы с такими числами гаммонов существуют. Поэтому рядом с ними однажды могут быть открыты и дополняющие дублет частицы.

Рис. 122. Карта частиц микромира.

Можно уловить на карте частиц и другие закономерности. Так, частицы явно кучкуются, тяготеют к определённым узлам и линиям, образуют ячейки-параллелограммы. Впрочем, для дальнейшего анализа следует привлечь все прочие, включая малоизвестные, частицы, установить их место на карте, а также уточнить местоположение (массы и состав) уже известных. Предстоит выявить связь места частиц на карте с их свойствами. Если это окажется ключом к разгадке микромира, то позволит в дальнейшем предсказывать и уточнять массы и свойства частиц, как это некогда позволил сделать периодический закон Менделеева. Кроме периодичности дублетов, аналогия здесь ещё и в том, что, если по таблице Менделеева масса атома тем выше, чем больше в нём протонов, то и в нашей таблице масса частиц растёт к концу таблицы с увеличением числа гаммонов. Впрочем, возможны и исключения, какие есть в таблице Менделеева (у элементов Ar и K, Ni и Co, Te и I). Ну а частицы с равным числом гаммонов, но разными массами (дублеты, триплеты и мультиплеты) — аналогичны изотопам, у которых тоже одинаково число протонов, но различны массы. И, если ядро любого атома представляет собой некое сочетание протонов и нейтронов, то и любая элементарная частица — это некое сочетание октонов и гаммонов. Не случайно, и для элементов таблицы Менделеева составлена подобная же карта, на которой по осям отложено число протонов и нейтронов в ядрах [11, 135]. Карты сходны наличием полос и островков стабильности, вне которых сочетания частиц крайне неустойчивы. В обоих случаях, наиболее стабильные частицы располагаются вдоль монотонно нарастающей кривой, проходящей через ноль и постепенно уменьшающей крутизну.

Итак, построен в общих чертах план нижних этажей мироздания — путеводитель по микромиру. Это пока первая попытка систематизации на основе октогамонной модели частиц. Конечно, этот план ещё неточен, гипотетичен, нуждается в опытной проверке, доработке, а, может, и отбраковке (читатель волен составить собственный план). Но его преимущество в том, что, на базе немногих естественных гипотез, план позволяет единым образом описать все свойства микрочастиц (масса, заряд, магнитный момент, стабильность, типы распада), причём легко, наглядно, на базе классических моделей, — в пику квантмеху и теории относительности. В этом плане, как того и желал Ритц, электрические явления сведены к механическим и подобны ядерным.

§ 3.11 Частицы и античастицы, симметрия и асимметрия

Много и после того, как мир народился, и после

Дня появленья земли и морей и восшествия солнца

Тел накопилось извне, и кругом семена накопились,

В быстром полёте несясь из глубин необъятной вселенной…

Вплоть до тех пор, пока всё до предельного роста природа

Не доведёт и конца не положит вещей совершенству;

Что происходит, когда собирается в жизненных жилах

Столько же, сколько из них, вытекая наружу, исходит…

Ибо, чем больше предмет оказался в конце разрастанья

И чем обширнее он, тем и больше всегда выделяет

Тел из себя, разнося их повсюду во всех направленьях.

Тит Лукреций Кар, "О природе вещей", I в. до н. э. [77]

Проводя картографирование нижних уровней мироздания, следует учесть, что этаж элементарных частиц надо разделить на две противоположных, зеркально симметричных части: сектор частиц и сектор античастиц. Строение частиц прояснилось на основе геометрической модели их строения. Попробуем рассмотреть в геометрическом ключе и проблему античастиц. Если все частицы составлены, в конечном счёте, из электронов и позитронов (§ 3.9), то, строго говоря, античастица есть лишь у электрона: это позитрон. Именно эти две частицы будут ярко выраженными образцами материи и антиматерии. Ведь античастица — это не совсем антиматерия, а, скорее, частица, у которой всё наоборот: все заряды, образующие частицу, заменены противоположными. Электроны замещены позитронами, а позитроны — электронами. Однако, если у гаммона или октона заменить все частицы античастицами (вместо электронов поставить позитроны и наоборот), ничего не изменится (Рис. 119). Вот почему, некоторые нейтральные частицы не имеют античастиц: частица и античастица совпадают. Таковы нейтральный пион и ?-мезон. В них, как легко убедиться, инверсия знака зарядов (зеркальное отображение мира в антимир) даёт то же самое (Рис. 120). Выходит, лишь электроны и позитроны, придающие частицам заряд и магнитный момент, отличают частицы от античастиц. Так, если у мюона или протона заменить все электроны позитронами и, — наоборот, частица и античастица уже не совпадут, будучи отличны по числу электронов и позитронов, а, значит, и по знаку заряда. В протоне позитронов на один больше, чем электронов, а в антипротоне, имеющем отрицательный заряд, — на один меньше. То же и в мюонах ?⁺ и ?^-.

Рассмотрим теперь нейтрон. В нём число электронов равно числу позитронов. Поменяв их местами, казалось бы, ничего не изменим. Но, на деле, нейтрон и антинейтрон отличаются. Похоже, что электроны и позитроны располагаются в нейтроне не симметрично. Об этом говорит уже тот факт, что нейтрон обладает магнитным моментом, который исчезал бы при симметричном размещении частиц. Наличие структуры и асимметричное расположение зарядов разного знака у нейтрона доказано и его зондированием. Оно выявило в нейтронах точечные заряды, — партоны, причём в центре нейтрона больше положительных зарядов, чуть дальше от центра преобладают отрицательные, а на поверхности — снова положительные [165]. У антинейтрона структура обратная. Зато у ?-мезона, как легко видеть (Рис. 120), распределение зарядов симметрично, потому и нет у этой частицы заряда, магнитного момента и античастицы.

О сложной пространственной структуре частиц говорит и асимметрия иных распадов: у многих частиц в магнитном поле б?льшая часть продуктов распада летит в неком избранном направлении. Эта асимметрия — следствие асимметричного строения частицы, ориентированной магнитным полем. Так, опыт показал, что ядра ⁶⁰Co, ориентированные магнитным полем (направленным вверх), испускали электроны в ?-распадах преимущественно вниз (в 60 % случаев) [85, 86]. Та же асимметрия обнаружилась и в распадах элементарных частиц, таких как ?- и ?-мезоны, ?⁰-гиперон. Видно, процент распадов в данном направлении определяется формой, прочностью частицы в разных её участках или процентом частиц данной формы, испускающих продукты распада в данном направлении. Отметим, что В. Паули считал такую асимметрию невозможной, причём, — как раз потому, что принимал квантовую бесструктурную модель частиц и ядер. По той же причине он ошибочно отвергал идею спина, вращения частиц, имеющего прямое отношение к асимметрии их распадов (§ 3.19, § 5.7).

Итак, античастицы — это ещё не антиматерия. В них почти поровну материи (электронов) и антиматерии (позитронов). Это следует из отсутствия пар у истинно нейтральных частиц и того, что лишь у электрона контакт с античастицей ведёт к аннигиляции. Так, при контакте нейтрона с антинейтроном они не исчезают, а образуют протон и антипротон (аннигилируют лишь входящие в них электрон и позитрон). Протон и антипротон при контакте тоже не исчезают, а образуют каскад пионов. Это — естественно, если протоны, как многие другие частицы, состоят из крупных блоков в виде мюонов и пионов, — обычных продуктов распада (§ 3.8). Выходит, раз в случае антипротонов нет аннигиляции, то их не следует считать антиматерией.

И, всё же, античастицы из истинной антиматерии существуют: это позитроны и образующие их ареоны (§ 3.20). Какова же природа этой самой антиматерии, — материи и массы со знаком минус? По одной из гипотез, античастицы представляют собой те же частицы, только движущиеся назад во времени. Вот почему античастицы (позитроны) движутся под действием ударов потока реонов в сторону, обратную движению частиц (электронов). Впрочем, этот вопрос выходит далеко за рамки современной физики, поэтому рассмотрим его подробней ближе к концу книги (§ 5.6).

Пока же отметим, что, возможно, эта временн?я асимметрия и порождает асимметрию свойств электронов и позитронов, от которой электроны часто встречаются в свободном состоянии и образуют оболочки атомов, тогда как позитроны в свободном состоянии отсутствуют, зато преобладают в связанном виде внутри ядер, протонов, придавая им положительный заряд. Объяснить эту асимметрию мира можно, вспомнив о возможной асимметрии параметров частиц (§ 1.17): если радиус электрона r, и он испускает в единицу времени N реонов, то у позитрона радиус чуть больше R=r+?, и испускает он ежесекундно n ареонов. Поскольку сила F=knr² воздействия одного заряда на другой пропорциональна числу испускаемых первым частиц — на сечение (квадрат радиуса) второго (Рис. 45), то всего существует четыре разных силы:

1) сила отталкивания электрона другим электроном F₁=kNr²=knr²(1+2?/r+?²/r²);

2) сила отталкивания позитрона другим позитроном F₂=knR²=knr²(1+2?/r+?²/r²);

3) сила притяжения электрона позитроном F₃=knr²;

4) сила притяжения позитрона электроном F₄=kNR²=knr²(1+4?/r+6?²/r²).

Причём, асимметрия, разница размеров, как нашли выше, составляет ничтожную величину ?/r=10^–21 (§ 1.17). И, всё же, именно эта ничтожная разница, асимметрия размеров и сил, судя по всему, и приводит к асимметрии структуры нашего мира, порождая атомы с положительно заряженными ядрами — в окружении отрицательно заряженных электронов, которых много больше, чем свободных позитронов. Действительно, при указанном соотношении сил, позитрон всегда будет притягиваться нейтральной системой зарядов с удельной (приходящейся на единицу массы нейтральной частицы) силой W=F₄—F₂=2knr?=2F?/r, а электрон будет отталкивается с удельной силой W=F₁—F₃=2knr? (Рис. 123). Вот почему в нашем мире много электронов, образующих электронные оболочки атомов, а позитронов в свободном состоянии практически нет. По той же причине, ядра атомов заряжены положительно: в мире много протонов и крайне мало антипротонов.

Рис. 123. Притяжение позитронов с удельной силой W к нейтральной системе, сложенной из сотен электронов и позитронов, ведёт к образованию протонов, а отталкивание электронов с силой W вызывает распад нейтронов.

Электронов и позитронов во Вселенной, как говорилось, поровну (§ 1.6), но нейтральные частицы притягивают позитроны, образуя тяжёлые положительно заряженные частицы (протоны, ядра), и потому позитронов нет в свободном состоянии. А электроны, напротив, отталкиваются нейтральными частицами, и потому в нашем мире полно свободных электронов, образующих оболочки атомов, и нет свободных позитронов: все они связаны в протонах ядер. Эти силы W, нарушающие симметрию, крайне малы, но за необозримое время существования Вселенной они вполне могли привести системы элементарных частиц в состояние с наименьшей энергией, наблюдаемое ныне. Похожая ситуация имеет место и в мире атомов химических элементов: часть их пребывает в свободном, а часть — в связанном состоянии, за счёт разницы стягивающих атомы химических сил. Так, на Земле много свободного кислорода в виде молекул, атомов и отрицательных ионов, тогда как атомы водорода и его положительные ионы встречаются лишь в связанном виде (в составе воды и её кристаллов).

Асимметрия свойств позитронов и электронов (Рис. 124) вызвана тем, что для них все процессы идут противоположно, причём у обоих есть стандартный критический радиус r₀ (§ 1.5). Электрон, согласно Ритцу, постоянно сыплет реонами. Зато поглощать реоны, приходящие извне, он начинает лишь став меньше критического радиуса r₀ (так и ядра хорошо поглощают протоны и нейтроны, лишь сократившись до критического радиуса, при котором синтез энергетически эффективен). Поэтому электрон теряет массу, покуда не съёжится до критического размера, а по его достижении, приток реонов уже компенсирует их утечку, и радиус r₀ становится равновесным.

Рис. 124. Асимметрия элементарных зарядов. Электрон и позитрон стремятся к равновесному радиусу r0, имея, один дефицит радиуса, а другой — его избыток.

Так же поддерживается стандартный радиус r₀ позитрона. Но, поскольку позитроны — полная противоположность электронов, то для них испускание реонов соответствует поглощению ареонов (антиреонов), а поглощение реонов — испусканию ареонов (испускание частиц эквивалентно поглощению античастиц [139]). И потому позитроны непрерывно поглощают ареоны, а, по превышении критического радиуса r₀, начинают распадаться, испуская ареоны и теряя вместе с ними массу, пока вновь не съёжатся до равновесного радиуса r₀ (так же и ядра имеют критический радиус, превысив который, они эффективно распадаются). В силу инерционности процесса, реальный радиус R позитрона всегда чуть больше равновесного r₀, поскольку у возбуждённого состояния частиц есть конечное время жизни, запаздывания, по прошествии которого позитрон и начинает распад. Поэтому, прежде чем позитрон начнёт испускать ареоны, он успеет ещё немного поглотить их из внешнего потока. Распад позитрона всегда отстаёт от синтеза, отчего его радиус R чуть выше критического: R=r₀+?/2.

Электрон, напротив, постоянно испускает реоны, а поглощает их, лишь уменьшив радиус до r₀, тем самым поддерживая размер возле этого равновесного значения. Но и здесь полное равновесие недостижимо: реальный радиус r=r₀—?/2 электрона чуть меньше критического, поскольку, в силу инерции, синтез отстаёт от распада. Электрон и позитрон стремятся к равновесному радиусу r₀ с разных сторон, и никогда его не достигают. Отсюда ясно, почему электроны испускают больше частиц N=n(R/r)², чем позитроны. Электроны источают частицы непрерывно, а позитроны — очередями, по превышении радиуса r₀. Выше нашли для электронов Nr²=e²/??₀mc, а, раз эта величина константа, то и для позитронов nR²=e²/??₀mc=Nr². Электрон и позитрон, периодически испытывающие незначительные сжатия и расширения, как бы дышат, впитывая и испуская потоки реонов, что и поддерживает их стандартный размер. Так же и человек, несмотря на постоянное вдыхание и выдыхание воздуха, в среднем не меняет объём и массу, поскольку эти процессы точно сбалансированы. Интересно заметить, что ещё в Древней Индии сформировалась подобная идея Вечного Дыхания (вечного движения), исходящего из невидимого огненного зародыша, а после вновь поглощаемого им (см. "Станцы Дзиан"). Поскольку "огнём" древние часто называли электричество, а "дыханием" — эфир (акашу, § 3.21), излучаемый неким источником, то не есть ли это символическое представление электрона, испускающего и впитывающего потоки реонов?

Не случайно идею такого динамического поддержания равновесного размера тел давно выдвигал и ученик индийских мудрецов, Демокрит (см. эпиграф § 3.11), который тоже связывал это с направленным течением времени. По сути, он изложил модель постоянно испускающего частицы электрона, попутно поглощающего сходящиеся к нему со всех уголков Вселенной потоки тех же частиц, что компенсируют утечку и поддерживают равновесный размер электрона (§ 1.5). Тем самым, электрон можно уподобить бочке Данаид, также расположенной по греческой мифологии на нижнем этаже мироздания. В эту мифологическую дырявую бочку, сколько ни наливай воды, — её не заполнишь доверху. В такой бочке, с приближением к верхнему критическому уровню, интенсивность потока уходящей воды растёт под напором давления. Позитрон же, напротив, можно сравнить с другим типом бочки, в которую постоянно льются потоки дождя, и, несмотря на беспрерывное вычёрпывание воды из неё, уровень не может упасть ниже критической отметки. Ещё лучше сравнить позитрон с плавающей лодкой (бочкой), имеющей широкую пробоину, сквозь которую постоянно втекает вода, и — тем интенсивней, чем ниже уровень воды в лодке. Поэтому, сколько ни вычёрпывай воду, та не опустится ниже некого предельного уровня.

Таким образом, несмотря на то, что антимир (сектор античастиц) — это зеркальная копия мира (сектора частиц), такое зеркальное изображение объектов мира не является их точной копией. Кроме того, что в зеркальном антимире меняются знаки зарядов, правое переворачивается на левое, а прямое движение становится попятным, несколько отличаются и размеры частиц, словно зеркало не плоское, а чуть-чуть вогнутое, отчего электрон отображается в виде увеличенного обратного изображения (позитрона), притягивающего электрон по законам электростатики [137, с. 86]. При этом, за счёт малости искажений, соблюдается точное сохранение пропорций и равенства количеств объектов и их изображений. Число электронов в точности равно числу позитронов. К вопросу о природе античастиц и антимира, о причинах асимметрии их свойств со свойствами мира частиц, ещё вернёмся в дальнейшем (§ 3.15, § 5.6).

§ 3.12 Природа ядерных сил

Ядерные силы имеют много особенностей, но у них нет особой природы. Отнюдь. Они кулоновские силы, электростатические. И потому нет необходимости ни в теориях обменных сил, ни в аналогиях с вращением нуклонов или пионов по орбитам атомарного типа.

В. Мантуров, "Ядерные силы — предложение разгадки" [79]

Притяжение нуклонов, ядер возникает, как было выяснено, за счёт их электрон-позитронной структуры (§ 3.2, § 3.9). Заряды e^- и e⁺, расположенные, словно ионы в кристалле соли, периодично, в шахматном порядке, встают друг против друга. За счёт этого, даже нейтральные частицы такой структуры притягиваются (Рис. 125). Это подобно притяжению двух диполей: они нейтральны, но при их взаимной ориентации, возникает сила притяжения, быстро спадающая с удалением (такую электромагнитную природу ядерных сил физики предполагали уже давно [19, с. 228]). Подобный механизм ядерного взаимодействия ведёт к тому, что оно заметно лишь на дистанциях r порядка периода (шага) электрон-позитронной решётки, равного классическому радиусу электрона 10^-15 м. Оттого такой радиус действия имеют и ядерные силы. Физики не обращали внимания на это совпадение, поскольку не могли его объяснить. Когда, в ходе сближения частиц, ядерная сила превысит силу кулоновского отталкивания, ядра станут притягиваться. С этого момента энергия притяжения преобразуется в энергию ядерной реакции, поскольку притяжение придаёт сходящимся ядрам скорость, кинетическую энергию, — как при аннигиляции e^- и e⁺ (§ 1.16).

Рис. 125. Силы притяжения частиц со структурой электрон-позитронного кристалла (ядерные силы) и аналогичное взаимодействие диполей.

Аналогично ядерным реакциям, протекает распад-синтез элементарных частиц и выделение энергии. Деление частиц — это не обращение в новые частицы, а распад на составляющие, с сохранением их числа, — как в ядерной реакции сохраняется число протонов и нейтронов. Элементарные частицы, представляющие собой кристаллические комплексы из e- и e+, скрепляются воедино электростатическими силами притяжения, аналогичными ядерным. У ядер и частиц устойчивость, стабильность определяются формой этих кристаллов (§ 3.9). Чем более она совершенна, симметрична, ближе к правильному телу с плоскими гранями, — тем более устойчива, прочна частица. Так и в жизни: прочнее компактные вещи, близкие к кубу, лишённые выступов.

Почему же при делении частица всегда разбивается на одни и те же частицы, — на осколки правильной формы, и распады идут известным путём? Если бить однотипные кирпичи, кубики стекла, их осколки каждый раз будут иметь разные массы и формы, притом неправильные, в то время как частицы разбиваются всегда на известные элементарные частицы, с их строго заданной формой и массой. Всё дело в изотропных (одинаковых во всех направлениях) свойствах кирпичей и стекла, отчего им энергетически безразлично, на какие части ломаться. Зато, у элементарных частиц, за счёт кристаллической структуры, прочность сильно зависит от направления деформации, отчего кристаллы при ударе разваливаются по плоскостям спайности. Вспомним, что частицы, построенные из зарядов e⁺ и e^-, подобны кристаллам соли из ионов Na⁺ и Cl^- (Рис. 120). Так вот, если ударить молотком по кристаллу каменной соли, он развалится на куски правильной формы — на кубики и параллелепипеды [164]. То же и при распаде частиц, делящихся на правильные фрагменты, — на другие стандартные частицы, причём с заданным соотношением их масс и форм, поскольку частица разбивается на предельно устойчивые части, ломаясь в местах наименьшей прочности. Ведь, как нашли выше, частицы, подобно зданиям, пирамидам, построены из правильных кирпичей, блоков (мезонов, § 3.8), распадаясь при ударе не на мелкую пыль и крошку, а на эти "кирпичи" и крупные блоки из них. Частица может делиться и несколькими путями. Но в этом не больше странного, чем в способности молекул химически делиться двумя-тремя способами. Вероятность данного пути распада определяется прочностью образуемых фрагментов. Чем симметричней, устойчивей возникшие частицы, то есть, чем ниже их остаточная энергия и выше энерговыделение, тем вероятней данный путь распада, что подтверждает и опыт. Потенциальная энергия системы стремится к минимуму.

Рис. 126. Взаимодействие электрона с одномерным знакопеременным распределением заряда.

Чтобы лучше понять природу ядерных сил и изучить их количественно, рассмотрим одномерное периодичное знакопеременное распределение зарядов. Его можно представить зависимостью плотности заряда ? от координаты x в виде

?=(e/r₀²)cos(x/r₀),

где r₀ — радиус электрона, e — его заряд. Это — как бы набор чередующихся заряженных нитей с поверхностной плотностью ? (Рис. 126). Сила притяжения электрона к тонкой заряженной нити шириной dx, есть

dF=e?dx/2??₀R,

где R — расстояние до элемента dx. Нам важна лишь поперечная к оси х составляющая силы притяжения

dF_z=dF(z/R)=e?zdx/2??₀R²,

где R²=z²+x². Интегрируя dFz в пределах изменения x от минус до плюс бесконечности, найдём по таблице интегралов силу

F_z= (e²/2r₀2?₀)exp(—z/r₀).

Такова сила притяжения к системе электрона, помещённого над положительным зарядом (позитроном, Рис. 126). И с той же силой он будет отталкиваться, находясь напротив отрицательного заряда (электрона), как легко увидеть, изменив знак ?.

Получить двумерное периодичное распределение заряда можно, сложив два одномерных ?(x)=(e/r₀²)cos(x/r₀) и ?(y)=(e/r₀²)cos(y/r₀), как бы переплетя две системы скрещенных заряженных нитей в полотно, ткань, сетку (Рис. 127). Тогда, сила притяжения к такой электрон-позитронной решётке, по принципу суперпозиции, есть просто сумма отдельных сил: F_z+F_z=(e²/r₀²?₀)exp(—z/r₀). Таким образом, электрон притягивается к положительным узлам этой решётки, и сила притяжения экспоненциально спадает с удалением z от плоскости кристаллической частицы. Материя тел и частиц "соткана" из положительных и отрицательных зарядов, словно простая тканая материя — из переплетённых нитей основы и утка, выходящих на поверхность в шахматном порядке, подобно электронам и позитронам, образующим своего рода шахматную доску. Электроны, как магнитные шахматные фигурки, прилипают к этой шахматной доске в точно отведённых им клетках (напротив позитронов, Рис. 101).

Рис. 127. Сложение двух одномерных распределений заряда даёт двумерное, как в электрон-позитронной решётке.

Так же прилипают к электрон-позитронным слоям и протоны с нейтронами. Ведь и сами они подобны кристаллам, образованным электронами и позитронами (§ 3.2, § 3.9). Протон и нейтрон стягиваются гранями так, что электроны одной частицы становятся против позитронов другой и наоборот. Тогда полная сила F притяжения частиц равна сумме сил притяжения всех электронов и позитронов: F=N(e²/r₀²?₀)exp(—z/r₀), где N — число зарядов в контактирующих гранях. То есть, сила сцепления двух протонов или нейтрона и протона спадает с удалением z по экспоненте. Именно такой закон и был открыт для ядерных сил. Причём, предложенный механизм ядерного притяжения сразу объясняет, почему ядерные силы — короткодействующие, а характерный радиус их действия совпадает с классическим радиусом электрона r₀ (порядка 10^–15 м), чего квантовая физика объяснить не могла. Всё дело в том, что множитель exp(—z/r₀) в выражении для F, по мере удаления, быстро стремится к нулю, делая ядерную силу F заметной лишь на расстояниях z порядка r₀ и, практически неощутимой, — на расстояниях б?льших 3r₀.

Выходит, ядерные силы, так же как магнитные и гравитационные, имеют электрическую природу [19, 79]. Два протона при сближении сначала отталкиваются, поскольку сила электрон-позитронного взаимодействия их граней мала. По мере сближения, эта ядерная сила быстро нарастает и, наконец, превосходит силу кулоновского отталкивания. Напомним: протон образуют примерно 900 электронов и 900 позитронов, но позитронов на один больше, чем вызван положительный заряд протонов, который и отталкивает частицы. Силы взаимодействия прочих электронов и позитронов уравновешены. Но, при сближении и взаимной ориентации протонов, за счёт их упорядоченного строения, баланс сил нарушается: возникает притяжение их кристаллических решёток, удерживающее частицы вместе. Влияние взаимной ориентации нуклонов и ядер на степень их взаимодействия, действительно, давно обнаружено [19, с. 319], но от незнания природы ядерных сил и структуры ядерных частиц, этот эффект, подобно магическим числам, не находил объяснения.

Аналогично нуклонам, сцепляются и другие частицы, имеющие кристаллическое строение и крепящиеся друг к другу электронами, встающими напротив позитронов, как детали детского конструктора, с их крепёжными выступами и впадинами, расположенными в шахматном порядке. Интересно, что похожую механико-геометрическую теорию связи микрочастиц, сцепленных плоскими гранями тем прочней, чем больше площадь их контакта (а значит, число N образующих грани зарядов), ещё в середине XVIII века развивал М.В. Ломоносов. Впрочем, поверхности, которыми соприкасаются нуклоны, — это не всегда плоские грани, ибо они могут иметь и более сложную, уступчатую форму, с крупными выступами и впадинами, входящими друг в друга как элементы паззла. В этом случае, площадь контакта частиц и число связей N зарядов — увеличены, отчего увеличена прочность связи. Этим можно объяснить, почему некоторые сочетания нуклонов особенно прочны и стабильны (вспомним магические числа нуклонов, § 3.6), что происходит, когда при соединении они образуют наиболее правильное, законченное и симметричное тело с минимумом выступов, а, значит, — минимумом потенциальной энергии (отсюда же — симметричные плоские грани кристаллов). Так, особенно устойчиво сочетание двух протонов и двух нейтронов (альфа-частица, или ядро гелия), что легко объяснимо, если каждый их выступ прочно удерживается в ответной впадине, образуя укомплектованную частицу, подобно тому, как четыре элемента на эмблеме "Microsoft Office" составляют законченный паззл в виде ровного квадрата.

Как видим, кристаллическая, бипирамидальная модель ядра не только наиболее проста и естественна, с точки зрения идентичности атомов, но и приводит к изящному объяснению ядерных сил и характера их изменения с расстоянием. Без упорядоченной кристаллической структуры атома и ядра невозможно понять природу оболочек, уровней и спектров. И, вполне закономерно, что известные учёные И. Курчатов и П. Кюри, заложившие фундамент ядерной физики у нас и за рубежом, пришли в эту область не из квантовой физики, а из физики кристаллов, которым посвящены их ранние исследования. Конечно, отчасти квантовая физика справедлива в том, что в микромире есть дискретность, но суть её не в дискретности энергии (кванты), а в дискретности материи, атома, ядра, построенных из упорядоченно, периодично расположенных частиц. Это — истинно атомистический подход. В физике вообще только два пути: один — атомистика, а всё прочее — мистика (§ 5.14). К мистике относится и квантовая механика, и теория относительности, наделяющая пустое пространство свойствами. Согласно же атомистике в мире нет ничего, кроме пустоты, — пустого пространства, не имеющего свойств, и движущихся частиц и тел, наполняющих эту пустоту и подчиняющихся законам механики. Этот принцип постройки справедлив на всех этажах мироздания. Любое тело — это набор частиц, любой процесс, воздействие — это движение частиц, любая энергия — это кинетическая энергия частиц. Мир устроен предельно просто и гармонично!

§ 3.13 Ядерные реакции и дефект массы

Все перемены в натуре случающиеся такого суть состояния, что сколько чего от одного тела отнимается, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте… Сей всеобщий естественной закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своей силой другое, столько же оныя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает.

М.В. Ломоносов [84]

Современные физики не считают чем-то удивительным появление и исчезновение массы в ядерных реакциях: такая возможность непосредственно следует из теории относительности. Однако, как открыл ещё Демокрит, обосновал Ломоносов, и, как было показано в § 1.16, вопреки СТО, во всех реакциях масса сохраняется. Если мы не видим, куда она уходит, или откуда берётся, это не значит, что она исчезла или возникла из пустоты, из энергии. Так, и в химии прежде верили, что масса исчезает и рождается, не замечая, как она утекает или поступает в форме невидимых газообразных продуктов. Например, при нагреве свинцового прутка, его масса — растёт. Учёные трактовали это так, будто тепло (теплород или флогистон), поступившее в свинец, преобразовалось в массу, отчего вес прутка вырос. И лишь М.В. Ломоносов доказал, что рост массы свинца вызван поглощением частиц кислорода O из воздуха [84]. Соединяясь со свинцом и образуя окалину (окисел), частицы наращивают вес прутка. Если нагреть свинец в запаянной колбе, то, хотя вес прутка и вырастет, вес колбы не изменится: поглощённый свинцом кислород поступил из воздуха, который стал легче, а общий вес прутка и воздуха в колбе останется прежним. Открытый Ломоносовым закон сохранения массы справедлив всегда и всюду. Но современные алхимики, — физики-ядерщики, забыв уроки Ломоносова, снова стали верить, что масса рождается из энергии и исчезает, обратившись в энергию (этот современный аналог теплорода, флогистона), вместо того, чтобы, припомнив уроки истории, поискать пропавшую массу в неуловимых нейтральных частицах. Ведь сами учёные — признают их реальность, но считают эти частицы невесомыми нейтрино, а не частицами с массой равной исчезнувшей (§ 3.15).

Ломоносов своим изречением утвердил и закон сохранения энергии, указав, что энергия — это не абстрактная субстанция (типа флогистона, теплорода), а движение, которое передаётся от одних тел другим, не исчезая и не возникая. Если масса — это мера количества материи, то энергия — мера движения материи. Ломоносов первым понял, что все виды энергии сводятся к кинетической энергии частиц и интерпретировал тепловую энергию, как хаотичное движение атомов [84]. В СТО законы сохранения массы, энергии отвергаются и заменяются законом превращения массы в энергию, чем объясняют энерговыделение в ядерных реакциях. Будто, если б СТО не работала, не могли бы работать и атомные станции, бомбы.

Это в корне неверно. Возникшая в ядерных реакциях энергия это не энергия уничтожения массы, а освобождённая внутренняя энергия связи составляющих частей ядра или элементарной частицы. Ядерные реакции подобны химическим, суть которых в соединении или распаде частиц вещества с отдачей или поглощением энергии связи в виде тепла, излучения. Исходная энергия реагентов превосходит суммарную внутреннюю энергию продуктов реакции, — эта разница в полном согласии с законом сохранения и выделяется. Рассмотрим, к примеру, откуда берётся энергия в реакции деления урана. Когда ядро урана раскалывается пополам, его положительно заряженные осколки, расталкиваемые силой Кулона, получают огромные скорости. Внутренняя энергия ядра (по сути, энергия электрического поля) преобразуется в кинетическую энергию частиц-осколков, — в тепло. Вылетающие из ядер осколки, в том числе нейтроны, ударяя в другие ядра, заставляют их делиться. Так возникает цепная ядерная реакция, отдающая энергию в виде ядерного взрыва или спокойного горения в ядерных печах-реакторах.

К реакциям деления ядер можно отнести и ?-распад (выброс ядром ?-частицы — ядра гелия). Выясним природу энергии этих реакций на примере ?-распада урана: ²³⁴U -> ²³⁰Th + ⁴He. Отделившееся ядро гелия He разгоняется кулоновским отталкиванием ядра тория Th (Рис. 128). Полученная He кинетическая энергия равна энергии E электрического взаимодействия ядер He и Th на расстоянии, равном радиусу R ядра Th. По мере удаления ?-частицы, эта потенциальная энергия E переходит в кинетическую — в энергию ядерной реакции. Энергия

E=q₁q₂/4??₀R,

где q₁=2e — заряд ядра He, q₂=90e — заряд ядра Th. Отсюда

E=45e²/??₀R (Дж)=45e/??₀R (эВ).

Подставив R=10^-14 м, получим E=26 МэВ. Реальная же энергия этого и других ?-распадов составляет около 5 МэВ, — в пять раз меньше, что считают доказательством неприменимости классической теории явления [135]. Но это несоответствие можно объяснить, во-первых, неточностью принятого значения R. Во-вторых, мы не учли ядерные силы, которые, притягивая и тормозя ядро гелия, снижают его энергию. В любом случае, кулоновское отталкивание вполне достаточно для придания ядрам энергии без её нелепого преобразования из массы.

Рис. 128. Природа энергии альфа-распада: выброс альфа-частицы кулоновой силой отталкивания.

Ядерные реакции деления сходны с химическими. Взять, к примеру, взрывчатые вещества, — нитроглицерин, гексоген, тротил. При делении их молекул выделяется много газа, — оксида азота. Его резкое расширение и создаёт эффект взрыва. Запущенная реакция идёт сама по себе: молекулы оксида азота, ударяя в другие молекулы, ведут к их распаду. То есть, и здесь идёт цепная реакция деления, в которой скрытая внутренняя энергия молекул преобразуется в энергию взрыва. Говорить о выделении энергии из массы в ядерном взрыве столь же глупо, как в обычном взрыве бомбы, выделяющей энергию и обращающейся в "ничто". И там, и там потеря массы — мнимая: масса не исчезает, а лишь уходит с невидимыми продуктами реакции. В химической реакции — это молекулы газа, а в ядерной — лёгкие, нейтральные, трудноуловимые частицы. Таковы не только реакции взрыва, но и реакции ядерного, химического горения. Химическое топливо (дрова), по мере сгорания в печи, "испаряется", переходя в газообразное состояние и оставляя лишь лёгкую золу. Так же, постепенно выгорает, теряя массу, и ядерное топливо в реакторах. В обоих случаях масса не исчезает, а уносится частицами. Нехватка, дефект масс возник лишь в головах физиков, поверивших в СТО. О растворении, испарении материи в ядерных реакциях говорили в своих работах ещё Циолковский и Тесла [110, 159], опять же, подразумевая под этим не пропажу массы, а, подобно физико-химическому растворению, — распад материи до микрочастиц. Недаром и открыты, исследованы были ядерные реакции без помощи СТО и её формулы E=mc² [111, 139]. А первые физики-ядерщики, в том числе Э. Резерфорд и Ф. Содди, считали теорию относительности бессмысленной и ненужной в их исследованиях.

Рассмотрим теперь реакции синтеза. В них тоже нет сверхъестественной пропажи массы и рождения из неё энергии. К таким реакциям отнесём и аннигиляцию электрона с позитроном. Те, как выяснили выше, не исчезают, а образуют частицу массы 2me. Выделяемая в виде ?-излучения энергия — это энергия электрического поля (работа кулоновской силы притяжения), освобождённая при сближения частиц (§ 1.16). Другой пример — слияние ядер дейтерия и трития, с образованием ядра гелия и нейтрона (Рис. 129). И тут энергия выделяется так же, как в реакциях химического синтеза. Скажем, при взрыве гремучего газа (смеси водорода и кислорода) атомы H и O сливаются воедино, образуя молекулу воды, с выделением внутренней энергии в виде взрыва. Аналогично и в реакции синтеза гелия в водородной бомбе выходит скрытая внутренняя энергия электрического слияния ядер водорода. При этом, реагентам необходимо прежде сообщить начальную, запальную энергию. В химии эта энергия называется "энергией активации". Такая же энергия активации есть и в реакциях ядерного синтеза: чтобы ядра водорода слились, и в игру вступили ядерные силы, ядра должны сойтись, преодолев кулоновское отталкивание. Для этого в ядерных снарядах водородное горючее "поджигается" запальным распадом плутония или урана. Подобный запал (детонатор с гремучей ртутью) есть и в обычных снарядах с химической взрывчаткой.

Рис. 129. Слияние ядер дейтерия и трития в ядро гелия. Слиянию противостоят кулоновские силы отталкивания ядер.

Таким образом, аналогия химических и ядерных реакций — полная. Однако, если в реакциях распада энергия выделяется в виде кинетической энергии разлетающихся осколков ядра (разогнанных полем кулоновского отталкивания), а в реакциях аннигиляции — в виде энергии ?-излучения (преобразованной энергии электрического притяжения e- и e+), то откуда же берётся энергия в реакциях синтеза? Ведь ядра заряжены положительно и отталкиваются: их сближение требует затрат энергии. Не зря, реакции синтеза идут не спонтанно, а — лишь при нагреве до высоких температур, дабы ядра, обладая достаточной кинетической энергией, могли сойтись. Лишь на расстояниях, порядка 10^-15 м, в игру вступают ядерные, притягивающие силы, превышающие силы кулоновского отталкивания. Эти быстро спадающие с удалением силы — тоже электрической природы (§ 3.12). Поэтому, выделяемая при сближении в поле этих сил энергия — это тоже энергия электрического поля, а, в конечном счёте, кинетическая энергия реонов, — частиц-переносчиков электрического воздействия (§ 1.14).

Видим, что механизм выделения энергии в ядерных реакциях не имеет отношения к СТО и потере массы. Энергия и масса — разные понятия. Как открыл Ломоносов, отдельно сохраняется масса, отдельно энергия, они не исчезают и не возникают, а лишь передаются, соответственно, — в виде частиц и их движения от одних тел другим. Почему же тогда работает формула СТО, и потеря массы m в ядерной реакции приводит к выделению энергии E=mc²? Мы видели, что "потеря" массы, как в химической реакции, связана с уходом трудноуловимых, незаметных частиц. Так, в реакции синтеза ядра, набрав большие энергии в ходе сближения, соударяются неупруго: вся их энергия идёт на выбивание из ядра мелких осколков. Эти осколки-частицы и уносят избыточную энергию ядра, которую передают окружающим телам в форме тепла. Если же соударение упругое, то образованное ядро переходит в возбуждённое состояние. Тогда его части колеблются: после удара ядра отскакивают, затем снова сходятся и т. д., пока не истратят всю энергию на излучение, сопровождающее любые колебания зарядов. Это даёт ещё один механизм генерации ?-излучения возбуждённых ядер (§ 3.7).

Итак, "потеря" массы связана с уходом нейтральных частиц. Чем больше энергия E соударения ядер, тем больший кусок они друг из друга выбьют. То есть, чем выше энерговыделение E реакции, тем больше теряемая ядрами масса m. Это подобно высеканию искры двумя кремнями: чем с большей силой и скоростью их сшибаешь, тем больше вылетает осколков-искр и тем они ярче, горячей, энергичней. Поскольку скорость V лёгких трудноуловимых частиц, вылетающих из ядер, обычно близка к скорости света c, то их кинетическая энергия E=mV²/2 — порядка mc². Отсюда — соответствие между теряемой массой m и выделяемой энергией E=mc², хотя и не вполне строгое. Но, ведь, и в опыте физики обычно не могут точно измерить энергию одной ядерной реакции, имея дело с ансамблями частиц, число которых не известно, да и энергия не всегда точно измерима. Итак, в рамках классической физики тоже есть соответствие между выделяемой энергией E и теряемой массой m в виде соотношения E=mc², но смысл его — иной, чем в СТО, и оно отнюдь не такое строгое.

В реакциях распада выделение энергии тоже сопровождается потерей массы. Ведь, при делении ядра кроме двух дочерних ядер должны вылетать и совсем мелкие осколки. Аналогично, если разбить кирпич ударом на половинки, то, кроме них, останутся и мелкие крошки, осколки. Так же и при отрыве капель жидкости, — кроме основной капли, в перетяжке всегда отделяется и крошечный шарик Плато (Рис. 130). Поэтому, если уж следовать капельной модели ядра, физикам следовало принять, что такая же мелкая капля-частица образуется при делении ядер. Эта частица и уносит "пропавшую" массу. В случае деления тяжёлых ядер, эта частица — нейтрон (если его реальная масса чуть выше принятой, это и породит иллюзию исчезновения массы в реакции, § 3.15). В случае ?-распада таких частиц вообще не обнаружили, хотя по капельной модели ядра они тоже должны бы быть. Понятно, почему и здесь масса m теряемой частицы соотносится с энергией распада: чем больше энергия деления E, чем мощней удар, сотрясающий и разрушающий частицу, тем массивней вылетающие осколки.

Рис. 130. Деление капель (или ядер) с образованием шарика Плато (частицы) из перетяжки [135].

Впрочем, всё это относилось к реакциям, а ядра обладают определённой массой, не зависящей от того, каким путём, — делением или синтезом, — они получены. Теряемый в реакциях вес (дефект массы) — это лишь разница масс исходных и конечных ядер. Значит, что-то задаёт устойчивую массу ядра, а, при делении или синтезе, ядро лишь сбрасывает лишнюю массу-балласт в виде частиц. Что же это за частицы? Вероятно, это упомянутые ранее гаммоны (§ 3.8). Ведь типичный дефект масс составляет около 0,04 масс протона (или кратную величину), то есть порядка 70me, а это близко к массе гаммона в 66me, так же бесследно исчезающей в реакциях с элементарными частицами. Почему же теряется всегда одна и та же масса, а ядра имеют стандартный вес? Ответ прост: каждое ядро состоит из определённого числа стандартных частиц, имеющих постоянную массу. И, точно, любое ядро состоит из нейтронов и протонов, однако сумма их масс никогда не равна массе образуемого ими ядра, — эту разницу и назвали "дефектом массы". По закону сохранения массы, этого не может быть, — частицы после слияния должны вместе весить столько же, сколько и до. Значит, в ядре есть и другие частицы. Действительно, мы выяснили, что ядро — это не одни голые протоны и нейтроны: в ядре эти частицы уложены, как в кульке, в бипирамидальном остове, каркасе (§ 3.3), вероятно, тоже имеющем стандартный вес, который надо учитывать. Иными словами масса ядра — это вес брутто (товар с упаковкой), а сумма масс протонов и нейтронов — это вес нетто (чистый вес, без тары).

Рис. 131. Масса m ядра складывается из масс нейтронов n, остова o, протонов p, уложенных в остове, словно семечки, горошины в кульке.

В таком случае, масса ядра m=nN+o+pZ, где n — масса нейтрона, N — число нейтронов, o — масса остова (упаковки), p — масса протона, Z — число протонов (Рис. 131). Тогда масса ядра водорода H=o+p, дейтерия D=n+o+p, гелия He=2n+o+2p. Поэтому, сумма масс двух ядер дейтерия D, каждое из протона и нейтрона, — не равна массе ядра гелия He. Оно чуть легче: при соединении двух ядер D один остов оказывается лишним, D+D=2n+2o+2p=He+o. Избыточный остов отделяется и улетает при слиянии ядер, унося массу и, — отдавая при соударениях энергию синтеза в виде тепла. Учёные же приписали этот дефект массы — переходу её в энергию, поскольку пренебрегли массой остова o, приравняв вес кулька, тары, — к нулю. Тем же вызван дефект массы у других ядер. Построенная Таблица 6 показывает, что дефект почти исчезает, если каждое ядро, кроме протонов и нейтронов, содержит ещё остов. Найденные по методу наименьших квадратов массы n, o, p, соответствуют не только массе ядер, но и найденной Чедвиком разнице масс нейтрона и протона (порядка массы гаммона), близкой к массе остова в 0,016·1822=30 me [55]. Как видим, вес голого протона p=0,992 отличается от обычно измеряемой в опытах массы ядра водорода H=o+p=1,008, поскольку в ядре протон окружён ещё остовом o=0,016. Если в ходе распада ядро лишается остова, оно его вскоре восстанавливает, поскольку в вакууме всегда носится множество мелких нейтральных частиц (октонов, гаммонов и т. п.).

Оставшиеся малые расхождения, скажем у инертных газов, можно устранить, учтя кроме массы остова (тары) ещё и массу перегородок (упаковочного материала), словно слои пенопласта и картона, отделяющих нуклонные слои, по гипотезе Ридберга. Именно Ридберг, ставший предтечей Ритца в открытии спектральных формул атомов, предположил, что массу ядра образуют не только протоны, но и окружающие их лёгкие оболочки с весом, равным дефекту масс и находящимся в периодической зависимости от номера элемента. Ту же точку зрения развивал и Ван-ден-Брук (см. его биографию, написанную Ю.И. Лисневским, М.: Наука, 1981), впервые открывший связь номера элемента с зарядом ядра, числом протонов и допускавший существования частиц с массой, много меньшей ядра водорода, дающих при соединении с ядрами малые отклонения атомных весов от целых чисел. Эта концепция оболочек (§ 3.6) — естественно следует не только из закона сохранения массы, но также из аналогии ядерных и химических свойств. Подобно тому, как в химии давно известны комплексные и кластерные соединения, в которых центральные группы атомов окружены молекулярными оболочками стандартных масс и правильных геометрических форм-многогранников, так же и ядра, нуклоны заключены в оболочки-капсулы из стандартных частиц.

Итак, по открытому Ломоносовым закону сохранения, масса ядра (частицы) всегда равна сумме масс компонентов. Любые расхождения, особенно большие, означают, что чего-то не учли, — каких-то летучих нейтральных частиц, реальность которых вытекает из закона сохранения массы. Масса не исчезает и не возникает из энергии. Так, при рождении электрон-позитронных пар частицы, как показали опыты, не рождаются из вакуума, а выбиваются из ядер ?-лучами. Другой пример: рождение частиц в столкновениях, скажем при соударении протонов в большом адронном коллайдере. Масса m возникших частиц соотносится с энергией столкнувшихся протонов как E=mc². Но это не значит, что частицы родились из энергии. Протоны, разогнанные в ускорителе до огромных скоростей, при столкновениях могут разбивать другие частицы, вырывая крупные осколки, порой тяжелее самих протонов. Ускорители подобны тяжёлой артиллерии, стреляющей снарядами-протонами по зданиям-частицам, как из кирпичиков сложенных из электронов и позитронов (§ 3.9). Чем выше энергия протона, тем больший кусок от здания другой частицы он отколет. Если все частицы состоят из связанных в кристаллы электронов и позитронов, то более энергичные протоны способны разорвать больше таких связей. Потому и масса отколотой частицы будет пропорционально больше. Поскольку энергия связи одного электрона и позитрона E₁=2mec² (§ 1.16), то частица из N электронов потребует для своего отрыва энергии E=2Nmec², но 2Nme — это как раз масса m образующейся частицы, равная сумме масс составляющих её электронов и позитронов. Потому масса образованной частицы и пропорциональна приложенной энергии E=mc².

Два сталкивающихся протона играют роль молота и наковальни. Возможно, между ними оказывается не одна крупная частица (ядро), а много мелких, типа гаммонов, собранных протонами по пути при движении в кольце ускорителя. При соударении все эти частицы сковываются воедино, как металлические заготовки на наковальне кузнеца. Чем выше энергия протонов, тем больше частиц они смогут склепать, припечатать, тем массивней возникшая частица. Итак, рождённые в столкновениях частицы это не преображённая энергия, а лишь продукт синтеза или распада от ударов.

Впрочем, измеряемая масса частицы может, всё же, немного отличаться от суммарной массы её компонентов, как за счёт изменения электромагнитной массы от сближения зарядов (§ 1.17, § 3.18), так и за счёт погрешности "электромагнитных весов", показывающих разный вес частиц, в зависимости от того, движутся они или покоятся (§ 1.15). Так, и некоторые торговцы, дабы обвесить, не кладут, а бросают товар на чашу весов, отчего он весит больше неподвижного. Соответственно, частицы, входящие в состав более сложных частиц-конгломератов и, возможно, участвующие в них в сложном колебательном движении, могут весить чуть меньше, чем в свободном состоянии. Именно весить! Ведь находят их кажущийся, измеряемый неидеальными приборами вес, а не реальную массу, которая должна оставаться неизменной, будучи характеристикой неизменного количества материи. Так и рождается мнимое несоответствие масс частицы и её составляющих, именуемое дефектом масс, хотя правильней его было бы назвать "дефектом весов". Такую природу дефекта масс предполагали ещё Лоренц и Резерфорд, а также Дж. Фокс [2], причём они тоже получили соответствие между исчезнувшим весом и выделяемой энергией E=mc² с позиций классической электродинамики, что вполне естественно, раз ядерные силы и ядерная энергия — электромагнитной природы (§ 3.12). Однако, нынешние физики считают, что "исчезнувшая" масса реально превращается в энергию и что её выделение в ядерных печах и бомбах доказывает справедливость теории относительности, словно ей они обязаны своим существованием.

Но, с тем же успехом, как видели, можно заявить, что и химические реакции деления, слияния молекул, простые печи и бомбы чем-то обязаны теории относительности. Реально в любых реакциях выделяется лишь внутренняя энергия движения и взаимодействия частей в атомах и элементарных частицах. Ядерные реакции были открыты и исследованы без помощи СТО [139]. А "пропажа" в реакциях крупных масс связана с присутствием ещё не найденных нейтральных частиц или частиц с антимассой. Пусть классический подход и ведёт к отклонению некоторых формальных законов превращения частиц, зато вернётся отвергнутый физиками закон сохранения массы, имеющий для науки фундаментальный смысл.

§ 3.14 Гипотеза индуцированных распадов ядер и частиц

Радиоактивный распад вызывается не разрушением ядра атома, а скорее является вторичным эффектом воздействия внешнего излучения, которые можно разделить на два типа: энергию сохранённую и энергию, поступающую извне.

Никола Тесла [110]

В свете предыдущего анализа ядерных реакций остался последний вопрос: а что же вызывает распад и синтез частиц? Синтез ядер, как известно, идёт лишь в недрах звёзд за счёт их гигантской температуры. Зато, распад, как будто, протекает сам собой, причём весьма странно: частица, ядро распадаются внезапно, — в случайный момент времени, известна лишь вероятность распада. С точки зрения детерминизма и классической физики, это невозможно. Из аналогии химических и ядерных реакций, раз реакция распада взрывчатого вещества не может начаться без толчка, запала, то и распад ядер не самопроизволен. Когда одного физика, объяснявшего принцип работы ядерной бомбы, спросили, что же вызывает распад первого ядра, запускающего цепную ядерную реакцию, он ответил, что это — великая загадка природы. Действительно, рассмотрим ?-распад, — вылет из атомного ядра положительно заряженной ?-частицы. Конечно, ?-частица ускоряется силой кулоновского отталкивания ядра, выделяя энергию реакции E_r, но для того, чтобы это произошло, нужно прежде инициировать реакцию распада: разорвать ядерные связи между ?-частицей и ядром. То есть, надо сообщить ядру энергию активации E_a, аналогичную энергии активации химических реакций и реакций ядерного синтеза (Рис. 132). Самопроизвольно реакции ядерного распада идти не могут. Однако же, — идут! Квантовая механика, с подачи Г. Гамова, объясняет это туннельным эффектом.

Рис. 132. Зависимость потенциальной энергии U взаимодействия ядер от расстояния r между ними.

За счёт неопределённости положения, ?-частица может ненадолго выйти за потенциальный барьер (туннелирует сквозь него). Тогда, силы кулоновского отталкивания смогут одолеть ядерные, и частица станет всё быстрей удаляться от ядра. Но в классической физике, где царит детерминизм, это невозможно. А, потому, должен быть внешний источник, сообщающий частицам энергию активации. И такой источник есть — это космические лучи, то есть, — приходящее из космоса электромагнитное и корпускулярное излучение, имеющее и мощную проникающую компоненту, для которой земные преграды — не помеха. Это излучение, судя по всему, и вызывает распад радиоактивных веществ и создаётся сверхэнергичными нейтральными частицами, поток которых постоянен и весьма однороден по направлениям. Поэтому, независимо от времени суток, температуры и других условий, от того, лежит ли распадающийся изотоп в свинцовом контейнере или на воздухе, распад всегда идёт с постоянной скоростью. Частота распадов определяется вероятностью попадания в ядро частицы достаточной энергии, — энергии активации. Удар частицы ведёт к возбуждению ядра и его делению, если эта энергия достаточна для разрыва ядерных связей. Чем прочнее частица или ядро, тем реже такое будет происходить, — тем больше время жизни частицы и период полураспада изотопа. Наиболее прочные ядра, обладающие большой энергией активации (меньше энергии налетающих частиц), — стабильны.

Нейтральные частицы, идущие из космоса, имеют, в отличие от сверхэнергичных заряженных (§ 5.10), естественное происхождение, рождаясь, вероятно, в недрах звёзд, — этих природных ядерных реакторах. То, что ядерный распад — это процесс не спонтанный, а индуцированный, заданный внешними факторами, доказывают опыты С. Шноля [167]. Впрочем, вполне возможно, что частицы, возбуждающие ядра, — это просто реоны и ареоны, ударяющие в заряды e⁺ и e^- ядер и, как раз, обладающие огромной проникающей способностью с высоким постоянством потока (§ 1.5). К тому же, и сам электрон испускает реоны и дёргается, дрожит за счёт отдачи при выстрелах реонами и от ударов других реонов. То есть, подобно тепловым колебаниям атомов в кристаллах, колеблются e⁺ и e^- в решётке ядер. Когда размах этих колебаний случайно превысит ширину потенциального барьера, ядра делятся. Совсем как тепловое движение атомов вызывает порой их распад, — отрыв электрона (ионизацию), так и тепловые колебания электронов в ядре могут приводить к распаду ядер, — отделению их фрагментов. Таким образом, удары реонов, выброшенных одними электронами к другим (Рис. 7), служат своего рода запальной искрой, провоцирующей взрыв ядра, будто пушечных разрывных ядер с фитилём. Удары реонов, сотрясая ядро, то и дело выводят его из равновесия, рано или поздно приводя к взрыву ядра, так же, как от случайных мелких ударов и искр, порой, "самопроизвольно" детонируют взрыватели бомб и ампулы с нитроглицерином.

Подобное сотрясение, тепловое дрожание частиц, — аналогично квантовой неопределённости их положения, но имеет классическую природу. Интересно, что такие колебания элементарных частиц, напоминающие случайное метание пылинок в луче света, описывал ещё Демокрит, предвосхитивший открытие броуновского движения (§ 4.16). Причём, Демокрит отмечал, что такое движение может возникать не только за счёт внешних ударов других частиц, атомов, но и под действием внутренних причин, под которыми ныне можно понимать испускание электронами реонов [31]. Позднее такие тепловые колебания атомов, ядер и электронов — под действием ударов микрочастиц, снующих со скоростью света, приводились Максвеллом и Пуанкаре в качестве аргумента против теорий Лесажа и Ритца [107]. Но, как выяснилось, если размер реонов достаточно мал, эти колебания будут незначительны, за счёт усреднения. К тому же электрон, под ударами реонов, не наращивает свои "тепловые" колебания бесконечно, поскольку не только поглощает вместе с реонами их энергию, но и столько же отдаёт, когда испускает их обратно (§ 1.5). Однако "тепловые" колебания электронов, предсказанные БТР, вполне достаточны для объяснения естественной ширины спектральных линий, эффектов туннелирования и ядерных распадов, через классическое объяснение принципа неопределённости (§ 4.13).

Выходит, "неопределённость", "случайность", "спонтанность" ядерных распадов — лишь кажущаяся, и носит классический вероятностный характер, а потому распады строго детерминированы и предопределены. Примерно так же, если выстроить много однотипных карточных домиков-пирамид на полу, то с течением времени они будут, один за другим, разваливаться, — казалось бы, спонтанно, в случайный момент времени, по тому же экспоненциальному закону, что и ядра. Однако, каждый такой распад домика (так же как распад ядра), связан с внешними воздействиями (вибрациями пола или дуновениями ветра), носящими случайный характер и, в момент сильных флуктуаций (превышающих прочность карточного домика или ядра), — разрушающими его. Более прочные типы домиков имеют большее время жизни и период "полураспада", и в спокойной обстановке могут простоять годами, но всё равно в итоге рухнут от редких, но сильных флуктуаций, скажем, — от землетрясений, ураганов. То же самое и с атомными ядрами, подверженными "случайным" ударам судьбы.

Удары частиц могут и не сообщать энергию активации, их смысл в выводе ядер из равновесия, разрыв же производят кулоновские силы отталкивания. Ведь ядерные силы, удерживающие ядра от разрыва, сильно зависят от упорядоченного расположения электронов и позитронов. Их колебания, смещения под ударами частиц снижают эти силы, делая временно меньше кулоновских. Дрожание электронов в узлах решётки ведёт к делению не прямым, а окольным путём, — более длинным, но с меньшим усилием. Связи e+ иe- в электрон-позитронном кристалле рвутся постепенно, по одной, и для разрыва хватает меньшей силы. Так, и усилие на сдвиг или разрыв реального кристалла — меньше расчётного, поскольку от искажений, дислокаций связи рвутся поочерёдно [164]. Аналогично, прочная кирпичная стена может быть разрушена небольшим, но длительным усилием, если расшатывать и извлекать кирпичи по одному. Вот и дрожание кирпичиков-электронов, хоть и не снижает работы E_к кулоновской силы по отрыву ядер, но позволяет местами электрическому отталкиванию превысить притяжение, снижая высоту барьера. Разрушение ядра идёт и не в гору, и не сквозь барьер (туннельный эффект), а — в обход, через перевал (Рис. 132).

Итак, распад не бывает спонтанным, но всегда связан с испусканием-поглощением реонов или других частиц, — с электромагнитным и корпускулярным излучением. Подобную гипотезу о запуске ядерных реакций внешним источником, выводящим систему из равновесия, выдвигали многие учёные. Так, признанный специалист по ядерной физике, Ф. Содди, отмечал, что, согласно Кельвину, ядерные реакции не могут протекать самостоятельно, но вызваны внешним воздействием, служащим запальной искрой [139]. Так же и Тесла, как видим из эпиграфа, считал радиоактивный распад не спонтанным процессом, а индуцированным за счёт космического излучения [110]. Именно внешнее излучение вызывает, по гипотезе Тесла, ядерный распад, сообщая энергию активации, и уже в запущенном процессе выделяется дополнительно внутренняя энергия, запасённая в частицах и ядре. Так же и в жизни, в химических реакциях, для того, чтобы камень скатился с горы, а дрова — загорелись, выделяя запасённую в них энергию, им надо сообщить начальную энергию активации: подтолкнуть или поджечь спичкой.

§ 3.15 Загадка нейтрино и слабого взаимодействия

Свойства нейтрино, рассмотренные на основе эмиссионной теории должны отличаться от наших нынешних о них представлениях. К примеру, Ритц предлагал возможные качественные объяснения непрерывного спектра ?-распада [9, с. 418]. Основная идея состояла в том, что, если электрон обладает осью симметрии, то электромагнитная сила, выбившая его из ядра, должна по его теории меняться в зависимости от ориентации электрона. Иными словами, энергия электрона изменялась бы в зависимости от его поляризации. (Этот факт был недавно обнаружен.) Понятно, что при таком взгляде на вещи "нейтрино Ритца" могло бы отличаться от того, которое известно нам. Следовательно, наше истолкование экспериментов по распаду мезонов могло бы быть иным.

Дж. Г. Фокс, "Свидетельства против эмиссионных теорий" [2]

В настоящее время многие подвергают сомнению реальность открытого Вольфгангом Паули нейтрино, — всепроницающей и летящей со световой скоростью нейтральной частицы, имеющей массу много меньше массы электрона. Слишком уж странно выглядит эта гипотетическая частица, неуловимая, словно кварки, которых никто не наблюдал. И, в точности как для кварков, было придумано несколько сортов нейтрино, когда стало ясно, что одним обойтись не удастся.

Рассмотрим, что привело учёных к гипотезе нейтрино, для чего изучим строение и распад нейтрона. Ведь поводом к открытию нейтрино послужили именно реакции распада нейтрона и ?-распада ядер, где один нейтрон, испуская электрон, превращался в протон. Из этого распада следует, что нейтрон n состоит из протона p и электрона e (Рис. 133), равно как распад молекулы воды на водород и кислород при электролизе означает, что вода состоит из этих элементов. Однако, учёные отрицают, что в нейтронах есть протоны или электроны, упирая на то, что магнитный момент электрона много больше, чем у нейтрона и протона: сумма моментов e и p не даёт момент нейтрона. Но, в действительности, если протон (и нейтрон) состоит из многих электронов и позитронов (§ 3.9), их магнитные моменты вполне могут гасить друг друга, почти обнуляя момент протона. Совсем как заряды e⁺ и e^- нейтрализуются при слиянии, так же почти исчезают их магнитные моменты, направленные противоположно. Электрон вполне может быть частью нейтрона, если и протон — составная частица из сотен e⁺ и e^- (Рис. 120, Рис. 121, Рис. 123).

Рис. 133. Деление нейтрона n на протон p, электрон e и остаточную частицу o, которую считали нейтрино.

Надо также учесть, что при распаде нейтрона, кроме протона и электрона, возникает ещё одна частица со своим магнитным моментом. Это следует из того, что энергия электрона в ?-распаде принимает разные значения, хотя, по закону сохранения импульса, энергия распада должна делиться между протоном и электроном в постоянной пропорции [135]. Поэтому, Паули предположил образование неизвестной нейтральной трудноуловимой частицы, уносящей часть энергии. Полагали, что это нейтрино — нейтральная частица с массой, много меньшей массы электрона. Но, если нейтрон сложен из элементарных кирпичиков e⁺ и e^-, то осколки, на которые он делится, должны состоять из тех же кирпичиков и иметь массу M >= m_e. Таковы электрон и протон, такова, значит, и вылетающая из нейтрона частица. Выходит, это не нейтрино, а, вероятно, другая, часто возникающая в распадах нейтральная и трудноуловимая частица — гамма-мезон, или гаммон Г, имеющий нулевой заряд и массу в 66 электронных.

Рис. 134. Строение пи-мезона и его распад с указанием масс частиц.

И, точно, как видели (§ 3.9), в реакциях, где, как полагали физики, возникало нейтрино, — при распаде пиона на мюон или мюона на электрон, рождались гаммоны (Рис. 134, Рис. 135). Именно невидимые, трудноуловимые нейтральные гаммоны скрыто уносили в этих реакциях массу, кратную 66m_e. Но у нейтрона масса почти равна массе протона: их разница составляет не 66m_e, а лишь 2,5m_e. Впрочем, возможно, что массу нейтрона нашли неверно. Ведь нейтральные частицы не взвесишь электромагнитными весами, — их массы находят косвенно, из баланса энергий в распадах. При этом, пользуются ложными формулами специальной теории относительности (СТО). Получается порочный круг: формулы СТО дают ошибочную массу нейтрона, которая даёт дефект массы, что снова подтверждает СТО. А, ведь, прежде, когда массу нейтрона рассчитали, непосредственно измеряя скорости ядер после соударений с нейтронами, найденная масса оказалась равна 1,15 масс протона, с максимальной ошибкой в 10 % [55, 135]. То есть, даже в пределах ошибки, прямой метод не дал согласия с массой нейтрона, найденной из СТО. Объяснить это расхождение не смогли, хотя его причина очевидна: теория относительности ошибочна, как и найденная из неё масса нейтрона.

Рис. 135. Строение мю-мезона и его распад с указанием масс частиц.

Если масса нейтрона составляет около 1,15 масс протона, то нейтрон тяжелей на 0,15·1836=275m_e. Но это — масса ?⁰-мезона, эквивалентного четырём гаммонам. Итак, во всех распадах, где предполагали рождение безмассовых нейтрино, на деле возникают гаммоны с массой 66m_e. Они и уносят недостающую массу (Таблица 7). Было придумано целых три сорта нейтрино: электронное ?_e, мюонное ?_? и таонное ?_? [135]. Уже то, что под каждую реакцию выдумывали новый сорт нейтрино, доказывает их искусственность, нереальность. Проще вместо трёх разных, допустить одну частицу, — гаммон. В реакциях с мюоном ? возникает один гаммон, с электроном e — три-четыре Г, а с таоном ? — десятки. Потому, и опыты дали для масс "нейтрино" m(?_?)<m(?_e)<m(?_?) [135]. Гипотеза гаммонов объясняет и это, и "взаимопревращения" нейтрино.

Вывод о реальности гамма-мезонов (нейтральных частиц с массой в 66m_e) в классике следует из реакции распада ?-мезона. В камере Вильсона видно, как при распаде пиона из него вылетает мюон ?- с массой, на 66 единиц меньшей (Рис. 134). Он летит в ином направлении, чем ?- (треки частиц расходятся под углом). Значит, по закону сохранения импульса возникает ещё одна частица. Физики сочли, что это — нейтрино с почти нулевой массой. Но, из классического закона сохранения массы, — раз в реакции исчезает масса в 66m_e, то её должна уносить частица такой массы. То есть, образуется не призрачное нейтрино, а весомый гамма-мезон. Аналогично, при распаде ?-мезона видно, как вылетевший электрон меняет курс, значит, и здесь есть скрытая частица (Рис. 135). Раз масса электрона на 206 единиц меньше массы мюона, то невидимая частица — не пустое нейтрино, а тяжёлый конгломерат из трёх гаммонов и октона O, имеющих в сумме такой вес (§ 3.9). Полная пропажа массы при распаде пиона ?⁰ — тоже иллюзия: пион просто делится на 4 гаммона. Соударяясь с ядрами, гаммоны переводят их в возбуждённое состояние, и те испускают ?-излучение, наблюдаемое в распадах ?⁰. Нет пропажи массы и при аннигиляции, — слиянии электрона и позитрона: образуется лишь нейтральная частица (§ 1.16).

Если нейтрино Паули — это фикция, то что же, в таком случае, представляет собой обнаруженное в опытах нейтринное излучение, приходящее из космоса и ядерных реакторов? Чем вызывается распад нейтрона и какова природа слабого взаимодействия, вызывающего этот распад? Ответим на всё по порядку. Прежде всего, по поводу нейтринного излучения. Мы выяснили, что в ?-распаде образуются не невесомые нейтрино, а вполне материальные нейтральные частицы. Нейтрино же, по своим свойствам (огромной проникающей способности, массе много меньшей массы электрона и световой скорости распространения), более всего напоминает реоны. Они так же имеют ничтожную массу, в сравнении с электроном, выбрасываются им всегда со скоростью света и, при этом, легко проникают даже сквозь самые толстые слои вещества, неся к ним электрическое, магнитное и гравитационное воздействие. Интересно, что ещё на основании расчётов Менделеева, предложенных им в рамках молекулярно-кинетической теории для описания частиц-переносчиков света и электрического воздействия, некоторые физики пришли к выводу об эквивалентности этих частиц (реонов) и нейтрино [99].

Нейтрино очень слабо взаимодействует с веществом, потому и взаимодействие, вызывающее распад нейтрона, называют "слабым". Но сходство свойств нейтрино и реонов, или, даже, — их тождественность, наводят на мысль о том, что нейтринное излучение — это тоже электромагнитное излучение, переносимое всё теми же частицами-реонами. Именно поэтому, скорость нейтринного излучения равна световой. В частности, это было обнаружено в оптических вспышках сверхновых, которые сопровождаются одновременными вспышками нейтринного излучения, зарегистрированного нейтринными телескопами, что говорит о том, что излучения дошли до Земли за одно и то же время, двигаясь с примерно одинаковой скоростью. Судя по всему, механизм генерации нейтринного излучения в распаде нейтрона во многом аналогичен механизму ?-излучения при распаде ядер. Однако, частота нейтринного излучения — на много порядков выше. Поэтому, если даже ?-излучение обладает очень высокой проникающей способностью, проходя сквозь толстые листы свинца, то нейтринное излучение имеет ещё на порядки большую проникающую способность.

Интересно, что ещё Виктор Франц Гесс, открыв космические лучи, предполагал, что в нём содержится и некое ультра-гамма-излучение, тем самым предвосхитив открытие космического нейтринного излучения [163]. Однако, эту и другие гипотезы Гесса забыли, как и его самого, а слава исследователей космических лучей досталась учёным-кванторелятивистам, не имевшим к открытию космолучей никакого отношения. Справедливости ради, стоит отметить, что нейтринное излучение первоначально как раз и посчитали электромагнитным излучением, полагая, что именно оно уносит часть энергии в ?-распаде [135]. Но потом, под влиянием Паули и других физиков, эту гипотезу отвергли. Однако, в итоге физики, всё же, вернулись к ней (сама физика их заставила) и создали теорию электрослабого взаимодействия, объединяющего электромагнитное и слабое — в одно. Это было, по сути, и возвратом к гипотезе индуцированных нейтринным излучением распадов нейтронов (§ 3.14). Что же за силы вызывают распад нейтрона и некоторых других частиц? Эти силы называют "силами слабого взаимодействия", но природы их никто не знает.

Выше было показано, что магнитные, индукционные и гравитационные силы — это лишь частные проявления электрических. Так же, и ядерные силы, как нашли, имеют электрическую природу, будучи вызваны взаимодействием электронов и позитронов в ядрах. Кроме электромагнитного, гравитационного и сильного (ядерного) взаимодействий известно последнее, — слабое, ответственное за распад нейтрона и других частиц [45]. Судя по всему, эти распады тоже вызваны электрическими силами. Во-первых, электроны и позитроны, испытывая удары реонов и ареонов и отдачу, при их испускании, дёргаются, наподобие броуновских частиц (§ 3.14). Временами, силы ударов отдельных реонов, складываясь, могут превысить средние силы притяжения электронов к позитронам и вызвать распад частиц. Во-вторых, существует очень слабая сила W отталкивания электронов нейтральными частицами (Рис. 123, § 3.11). Видимо, это слабое отталкивание и ответственно за слабое взаимодействие, приводящее к распаду нейтронов, с образованием электронов и протонов. Оттого в нашем мире так много протонов и электронов, тогда как антипротоны и позитроны — крайне редки. В полном соответствии с опытами, сила W=2F?/r слабого взаимодействия по интенсивности — будет средней между электрическими силами F и гравитационными G=4F?²/r².

§ 3.16 Единая теория взаимодействий, или Великое объединение

Природа проста и не роскошествует излишними причинами.

М.В. Ломоносов [84]

Как видели выше, баллистическая теория Ритца оказывается наиболее универсальной и общей из всех физических концепций, поскольку позволяет свести все виды взаимодействий — электромагнитное, гравитационное, слабое и сильное (ядерное) — к одному, а именно к электрическому. То есть именно теория Ритца приводит к единой теории взаимодействий и Великому Объединению, которое давно стремились осуществить физики, но до сих пор — не смогли. Так, Эйнштейн безрезультатно бился над созданием единой теории поля последние 30 лет жизни. Все попытки достичь такого объединения носили искусственный, умозрительный характер и осуществлялись путём введения массы абстрактных, ничем не подкреплённых, измышлений и гипотез. Вот почему они не имели успеха. Это относится и к максвелловой теории электромагнитного взаимодействия, искусственно объединившей электричество и магнетизм. Относится это и к квантовой теории электрослабого взаимодействия, в которой Ш. Глэшоу и С. Вайнберг пытались свести электрические и слабые взаимодействия — к одному общему.

А в теории Ритца такое объединение достигается сразу по всем видам взаимодействий и возникает оно не в форме дополнительных сложных гипотез, а — как естественное следствие единственной исходной гипотезы Ритца о механизме электрического взаимодействия зарядов, посредством реонов (§ 1.4). Ранее было показано, как из этой модели получаются магнитные (§ 1.7), индукционные (§ 1.8) и гравитационные силы (§ 1.17). Также продемонстрировано, как из построенной Мантуровым модели строения частиц и электрических сил получаются ядерные силы (§ 3.12). Наконец, сведено к электрическому и последнее, — слабое взаимодействие (§ 3.15), возникающее в качестве простого следствия ритцевой модели взаимодействия электронов. В свою очередь, электрическое взаимодействие элементарных зарядов сводится моделью Ритца к чисто механическому. Тем самым, все виды энергий сведены к механической энергии — к кинетической энергии движущихся частиц материи. Выходит, именно универсальная кинетическая электродинамика Ритца осуществляет синтез всех взаимодействий, сводит их к одному, электрическому.

Итак, из гипотезы Ритца о строении и распаде электрона — естественно следуют четыре типа взаимодействий и соотношения между ними. В свою очередь, эти соотношения автоматически задают масштабы размеров частиц, энергий их распада-синтеза и спектры излучения.

Так, соотношение магнитного и электрического взаимодействий задаёт размеры атомов и молекул: отталкиваемые кулоновой силой электроны удерживаются рядом на равновесном расстоянии, за счёт взаимодействия их магнитных моментов и притяжения ядра.

Соотношение электрического взаимодействия и сильного ядерного задаёт характерный размер ядер, в том числе, — их предельный размер и массу.

А соотношение электрического взаимодействия и слабого ядерного ограничивает размер элементарных частиц, — комплексов из электронов и позитронов.

Наконец, можно предположить, что соотношение электрического взаимодействия и гравитационного задаёт характерные размеры планет и звёзд.

В дальнейшем могут открыться более тонкие проявления электрического и гравитационного взаимодействий, вызванные движением частиц и тел. Такого рода взаимодействия будут задавать уже размеры и энергетику субэлектронных частиц и звёздных скоплений, галактик. Тем самым, всё разнообразие природы, в рамках теории Ритца, сводится к одному взаимодействию, к одной модели.

Именно такого свед?ния многих явлений, взаимодействий — к немногим первопричинам, началам и добивались наиболее прогрессивные учёные, благодаря этому пришедшие к своим открытиям. Так, Демокрит, создав атомистическую теорию, указал путь сведения всего многообразия веществ к сочетаниям немногих (меньше ста) типов атомов. Так же, и Коперник построил свою теорию, опираясь на принцип, согласно которому "природа боится произвести что-то излишнее и потому одну вещь обогащает многими действиями". О том же говорили и Оккам, Ньютон, Ломоносов. Наиболее полно и глобально этот принцип единства, единой природы всех процессов Вселенной, сформулировал в своих работах Циолковский, в виде принципа монизма [159]. Интересно, что подобный же принцип всеобщего единства сущностей, сведения их к одному универсальному началу, обнаруживаем и в индийских верованиях, где многочисленные боги (силы, стихии) выступают лишь как разные проявления-ипостаси одного основного (§ 5.3). Так же и взаимодействия: сильное, магнитное, гравитационное, слабое — это лишь разные "ипостаси" электрического.

Отметим, что ещё Демокрит, построивший атомистическую теорию вещества и света, объяснял электрические, магнитные и гравитационные эффекты — на базе единой, механической модели. Действительно, в популярном изложении учения Демокрита-Эпикура, данном Лукрецием, свет, электричество, магнетизм, тяготение, — одинаково объясняются истечением и ударами мельчайших частиц (реонов в терминологии БТР) [77]. Под действием ударов этих частиц, потоками сходящихся ко всем телам, не только притягиваются магниты (§ 4.19), но и сбиваются в кучу атомы, образуя планеты и другие космические тела. Так же, и мускульные усилия, имеющие на молекулярном уровне электрическую природу, вызваны, как догадался Демокрит, сжатием мышечных волокон под ударами тех же частиц. Эти частицы Лукреций называет то "атомами воздуха", то "частицами эфира", дабы отразить их малость, тонкость, неощутимость, всепроницаемость. И, действительно, эти частицы-реоны, отвечающие за все известные взаимодействия, имеют, по теории Ритца, ничтожные размеры.

Теория Ритца не только сводит воедино все четыре типа взаимодействий-полей, устанавливая их общую механическую основу, но объединяет и поле с веществом, до сих пор считавшиеся разными проявлениями материи. Все полевые воздействия созданы потоками микрочастиц, — реонов и ареонов, из которых сложены электроны с позитронами, а, значит, — и все другие элементарные частицы, атомы, формирующие вещество. Выходит, физические поля представляют собой просто распавшееся, диссоциированное до реонов с ареонами вещество, — распылённую по пространству материю из микрочастиц. Именно так, в виде диссоциированной материи, представляли полевые воздействия Циолковский и Тесла [110, 159]. Они же отмечали, что такая диссоциация, испарение вещества, в процессе его распада, сопровождается, даже при ничтожной потере массы, высвобождением гигантской энергии, связанной с огромной скоростью c и кинетической энергией микрочастиц (реонов и ареонов), до которых идёт распад. Тем самым, они естественно истолковали "исчезновение" массы m в ядерных реакциях, связанной по формуле E=mc² с выделившейся при этом гигантской энергией E, не в пример Эйнштейну, считавшему массу эквивалентной энергии (§ 3.13). Циолковский показал, что более глубокая диссоциация вещества, — до ещё меньших частиц, должна сопровождаться выделением ещё больших энергий. Удельная энергия распада вещества стремительно растёт при делении сначала молекул, потом атомных ядер, затем электронов, а, в дальнейшем, возможно, и реонов, что откроет невиданные источники энергии (§ 5.8).

Наконец, именно теория Ритца сводит в единую систему все физические константы: заряд e и массу m электрона, скорость света c и постоянную Планка h, константы всех четырёх взаимодействий, весь набор масс и времён жизни частиц, как полагал ещё Фокс [2]. БТР позволит понять физическую сущность, природу этих констант, увязать их друг с другом, объяснить, почему они такие, а не иные, разгадать смысл ряда удивительных пропорций и соотношений между константами, включая загадочное число 1/137 (постоянную тонкой структуры) или 10⁴⁰. И, если до сих пор о природе этих чисел учёные, начиная с Эддингтона, только гадали, то баллистическая теория вскрывает механизм этой гармонии чисел и геометрии, которая, как отмечали ещё Пифагор и Платон, правит миром.

Подобно Ломоносову, Менделееву, Циолковскому и другим прогрессивным мыслителям, Ритц видел глубокое сходство всех явлений природы, единство её законов — на всех этажах мироздания. Поэтому, Ритц целенаправленно искал на базе своей теории взаимосвязь принципов механики, оптики, электродинамики, термодинамики, химии, ядерной физики и астрономии, стремясь выработать единое, сквозное их описание. Отчасти, ему удалось этого достичь, во многом его идеи подтвердил дальнейший ход развития физики, и ещё больший триумф ждёт теорию Ритца в будущем, когда откроется полное единство и взаимосвязь всех физических процессов, имеющих просто разные проявления на разных уровнях мироздания. Именно такие взгляды бытовали в древности, например у древних славян, мировоззрение которых отражено в "Велесовой книге". Она повествует о триединстве яви, нави и прави, то есть, — поля, вещества и управляющего ими закона: поле проистекает из вещества, порождается им, воздействует на него и снова обращается в вещество, по законам физики, заданным в свою очередь веществом и полем.

Итак, универсальная кинетическая электродинамика Ритца, построенная в 1908 г., во-первых, наглядно объясняет все электродинамические эффекты. Во-вторых, сводит магнитные, гравитационные, ядерные и другие взаимодействия — к электрическим, а те в свою очередь, — к чисто механическим. В-третьих, открывает доселе неисследованные направления развития науки, позволяет познать структуру частиц, электрона, разгадать загадки антиматерии, космоса, построить единую теорию взаимодействий. Именно баллистическая теория и альтернативная электродинамика Ритца позволит вывести науку из тупика, в котором она ныне пребывает, по вине теории относительности и квантовой механики. Лишь преждевременная гибель Вальтера Ритца 7 июля 1909 г. в возрасте 31 года, вскоре после публикации его теории, помешала ему добиться признания и развития БТР. Идеи Ритца на целый век опередили развитие науки и лишь сейчас обрели строгое обоснование, как в космосе, так и в микромире. Электродинамика Ритца — наиболее общая из теорий, объясняющая весь универсум.

§ 3.17 Проверка БТР с помощью ядерной физики

Теория Ритца затронула бы всю известную нам картину ядерных сил и, следовательно, ядерных энергий… С позиций логики, прежде чем использовать эксперимент в качестве опровержения теории Ритца, следует ещё доказать, что он демонстрирует растяжение времени, если его интерпретировать целиком на базе теории Ритца… Мы должны быть осторожны при выборе свидетельств, которые привлекаем для решения спора между двумя столь фундаментальными теориями со столь различными концептуальными базами как у теорий Ритца и Эйнштейна.

Дж. Фокс, "Свидетельства против эмиссионных теорий" [2]

Теперь, когда в общих чертах стало понятным строение ядер и элементарных частиц, можно рассмотреть эксперименты по проверке БТР в области физики высоких энергий [153]. Дело в том, что в микромире, также как в мегамире (§ 2.9), несогласие с теорией Ритца возникало лишь от неверного представления картины явлений и непонимания учёными сущности теории Ритца [2]. Рассмотрим, к примеру, некорректную попытку проверить БТР и второй постулат СТО с помощью распада быстродвижущихся пионов. В таких опытах сравнивали времена прибытия гамма-лучей распада к двум счётчикам, установленным на равном удалении от подвижного источника. Поскольку скорость пионов достигала 0,2c, полагали, что, по баллистическому принципу, она увеличит скорость одного гамма-луча и вычтется из скорости противоположного. Это привело бы к запаздыванию регистрации второго сигнала, хотя на деле сигналы регистрировались одновременно, вопреки БТР [153]. Но, согласно БТР, ?⁰-мезоны распадаются отнюдь не на гамма-кванты, а на гамма-мезоны (гаммоны), — нейтральные частицы с массой в 66 электронных (Рис. 116). Поэтому, источником гамма-лучей служат вовсе не летящие пионы, а неподвижные ядра мишени (§ 3.7), возбуждённые столкновением с гаммонами (Рис. 136). Так что, гамма-лучи не наследуют скорости пионов, а, вылетая из ядер со скоростью c, одновременно приходят к счётчикам. Не противоречат БТР и другие ядерные опыты, где неверно найдены скорости источников.

Рис. 136. Бомбардировка водородной мишени, вылет пионов, их распад на гаммоны и выброс гамма-лучей.

Неудивительно, что из неверного представления картины распада, основанного на СТО, делаются и неверные выводы, противоречащие БТР и подтверждающие теорию относительности. Точно так же, для проверки баллистического принципа пробовали использовать процесс аннигиляции [2, 136, 153]. В этом опыте измерялась разница между временем прихода к двум приёмникам — импульсов гамма-излучения, от аннигиляции движущегося позитрона с электроном (Рис. 137). Приёмники располагались в разных направлениях, которые выбирались таким образом, чтобы улавливать гамма-кванты, рождённые электронами, летящими с определённой скоростью. В системе отсчёта, движущейся со скоростью центра масс аннигилирующих частиц, гамма-кванты разлетались бы в точно противоположных направлениях. Но, в лабораторной системе отсчёта, за счёт движения аннигилирующей пары и сложения скорости гамма-квантов со скоростью источника, эти направления меняются и образуют уже угол, отличный от 180°. Если б скорость гамма-лучей зависела от скорости аннигилирующей пары, то одного приёмника излучение достигало бы раньше, чем другого, чего не наблюдалось. При этом, полагали, что позитрон врезается в электрон на полной скорости, а излучающая гамма-кванты пара будет двигаться со скоростью V~0,6c. Но это, как раз, — сомнительно, поскольку с неподвижным электроном аннигилировать способен лишь заторможенный позитрон, а летящий со скоростью V~c просто не успеет прореагировать с электроном и промчится мимо. Точно так же, с ядрами взаимодействуют лишь медленные нейтроны, для чего их и тормозят в замедлителях реакторов.

Рис. 137. Сравнение времён регистрации гамма-лучей.

Вдобавок, в БТР аннигиляция выглядит совсем иначе, чем в СТО. Как было показано выше (§ 1.16), аннигиляция представляет собой не процесс уничтожения электрона и позитрона, а лишь их схождение по спирали — до расстояния равного, классическому радиусу электрона, с образованием электрон-позитронного диполя. Это быстрое движение зарядов по спирали и порождает аннигиляционное ?-излучение, имеющее вид обычной сферической волны, а не пары гамма-квантов, летящих в противоположных направлениях (Рис. 42). Если ж учесть, что скорость v пары электрон-позитрон должна быть почти нулевой, скорость гамма-лучей сохранится равной c. Поэтому приёмники, расположенные под любыми углами, зафиксируют одновременное прибытие гамма-излучения и в рамках БТР. Опыт не противоречит теории Ритца. Таким образом, лишь неверное понимание ядерных процессов приводит к мнимому подтверждению теории относительности и опровержению БТР.

Известны и другие ядерные эксперименты (частично рассмотренные в статьях Дж. Фокса [2]), где измеряли скорость ?-излучения быстро летящих ядер, частиц и сравнивали её со скоростью света от неподвижных излучателей, но всякий раз решали, что скорость лучей не зависит от скорости источника. И всё же баллистический принцип выполнялся, поскольку физики либо сильно завышали скорость источников излучения (косвенно и ошибочно найденную из теории относительности), либо недооценивали переизлучение неподвижными ядрами среды, через которую шло ?-излучение (как в оптических опытах по БТР, § 1.13, § 2.9). Полагали, что высокоэнергичное гамма-излучение, в отличие от света, очень слабо взаимодействует со средой, а потому её рассеяние якобы и не влияло на скорость излучения. Но, если учесть наличие в каждом ядре многих тысяч электронов и позитронов (§ 3.9), служащих рассеивающими центрами, а также — ощутимое поглощение ?-излучения веществом, то взаимодействие гамма-лучей со средой и их показатель преломления может оказаться существенно выше, чем считалось. Поэтому, даже тонкий слой вещества может эффективно переизлучать гамма-лучи, снижая их скорость до значения c относительно среды по принципу Фокса. Это находит подтверждение в опытах с использованием эффекта Мёссбауэра, где сказывается влияние промежуточных слоёв вещества на скорость излучения (§ 1.18, § 1.19). Так что наличие на пути гамма-лучей воздуха или пластин вполне может погасить избыточную скорость лучей, сообщённую им быстро летящими источниками. А потому эксперименты, не выявившие этого избытка скорости, ничуть не противоречат теории Ритца.

Объясняет БТР и кинематику высоких скоростей, скажем, — то, почему протоны, при столкновениях на высоких скоростях, расходятся под совсем иными углами, чем предсказывает классическая механика. Как отмечает Фокс, понять это можно и вне релятивистской трактовки [2], стоит лишь учесть, что в БТР силы взаимодействия двух стремительно сходящихся протонов направлены не вдоль соединяющей их линии, а, за счёт запаздывания взаимодействий, — немного под углом (§ 1.7). Ведь переносящие взаимодействие реоны и ареоны, испущенные протонами, заимствуют, по баллистическому принципу, их скорость, приходя с иного направления (явление аналогичное аберрации света от движения Земли, § 1.9). Но, ещё важнее, что протоны, в момент сближения и резкого изменения курса, имеют огромные ускорения, что, по эффекту Ритца, ведёт, за счёт запаздывания, — к неравному изменению сил действия и противодействия, а, значит, — кажущемуся нарушению классического закона сохранения энергии и импульса. Но, на деле, энергии и импульсы — сохраняются, а движение протонов подчиняется классическим законам, — надо лишь учесть, что в момент соударения и резкого изменения скорости протоны излучают электромагнитные волны. Если учесть уносимые реонами импульс и энергию этого излучения, а также верно определить скорости протонов (§ 1.21), то никакого расхождения с классикой не будет. Зато, в теории относительности возникающее в таких реакциях излучение и его импульс — не учитывают, потому и появляются формулы релятивистской кинематики. Если строгим расчётом учесть импульсы и энергии излучения, окажется, что ошибочны, как раз, формулы теории относительности.

Как показал Дж. Фокс, рассмотрев совокупность ядерных экспериментов, приводимых в доказательство ошибочности БТР, ни один из них не опровергает убедительно баллистического принципа, ибо в каждом случае игнорируют некоторые важные аспекты. Разве можно проверить БТР с помощью ядерных экспериментов, когда нет чётких и адекватных представлений о микромире, нет понимания истинной структуры частиц и механизмов распада? Все представления ядерной физики сформировались под влиянием теории относительности и квантовой механики, отвергающих привычную механику. Поэтому нет ничего странного в том, что опыты, истолкованные в рамках неклассических моделей, противоречили классической физике и "подтверждали" СТО. Это — ещё один пример цикличного обоснования — типа "порочного круга", какой имел место при подобном же неклассическом истолковании явлений космоса, тоже якобы противоречащих теории Ритца. Итак, прежде чем использовать какое-либо явление для проверки баллистической теории, надо прежде построить классическую теорию этого явления. Лишь так можно проверить согласие опыта с теорией Ритца. А иначе, учёные уподобляются сторонникам геоцентрической теории Аристотеля-Птолемея, отвергавшим гелиоцентрическую теорию Коперника на том основании, что по механике Аристотеля на движущейся Земле предметы не могли б удержаться. И, всё же, именно теория Коперника оказалась верна, поскольку, вместе с космологией Аристотеля следовало отвергнуть и его абсурдную механику, заменив механикой Галилея. Так, и для анализа явлений микромира следует прежде нарисовать их классическую картину, отвергнув абсурдную механику Эйнштейна и Гейзенберга.

§ 3.18 Строение электронов и позитронов

Быть может, эти электроны — миры, где пять материков,

Искусства, знанья, войны, троны и память сорока веков!..

…Их мудрецы, свой мир бескрайний поставив центром бытия,

Спешат проникнуть в искры тайны и умствуют как ныне я …

Валерий Брюсов, 1922 г.

Несколько ранее, следуя классической физике, баллистической теории и закону сохранения массы, выяснили, что все элементарные частицы состоят, в конечном счёте, из упорядоченно расположенных электронов и позитронов (§ 3.9). Выходит, именно этим двум элементарным кирпичикам следует отвести роль тех единиц материи, из которых построен мир. Не случайно, в микромире массу электрона приняли за единичную, как некогда массу атома водорода в мире атомных весов. Как показала история науки, брать массу самой лёгкой частицы за единичную — вполне закономерно. Тот же атом водорода — это, по сути, протон, но ведь именно из протонов состоят все атомы!

Однако то, что электрон — самая лёгкая частица из всех известных, и что все частицы состоят из электронов, ещё не означает, что электрон — это самая простая частица. Вглубь наш мир столь же неограничен, как вширь пространства и времени. Поэтому, и электрон с позитроном должны иметь внутреннюю структуру и быть построенными из ещё меньших частиц. Ранее выяснили, что электроны, испускающие реоны, и построены должны быть из этих частиц, так же, как позитроны — из испускаемых ими ареонов (§ 1.6). Выяснили также, что массы всех частиц складываются из образующих их масс электрона, принятых за единицу (§ 3.9). Но что тогда есть масса самого электрона, какова её природа? В классической физике полагали, что его инертная масса m — это мера электрического воздействия электрона самого на себя. И представляли электрон в виде заряженной сферы радиуса r, при ускорении которой действие передней части, заряда сферы на заднюю превышало обратное (§ 1.17). Разница сил и создаёт силу инерции, мешающую ускорению электрона.

Это позволило рассчитать, так называемый, "классический радиус электрона" r. В самом деле, если для простоты разбить сферу электрона на два заряда e/2, отделённых расстоянием r, то в покое или при равномерном движении силы их взаимодействия F=e²/16??₀r² уравновешивают друг друга. Но, при движении с ускорением a, нарушается баланс сил F и F' взаимодействия зарядов (§ 1.17). Их разница ?F= F'-F= 4Far/с²= ae²/4??₀rс² — это и есть сила инерции F_ин= ma (Рис. 138). Отсюда можно выразить инертную массу электрона m=e²/4??₀rс² и найти его радиус r= e²/4??₀mс²= 2,82·10^–15 м. Именно так определяют классический радиус r электрона [82].

Рис. 138. Деля сферу электрона на два заряда, можно выразить силу инерции, мешающую ускорению электрона, через его радиус r.

Поясним, какой смысл мы вкладываем в термин "классический радиус электрона" и величину 10^–15 м, которую физики называют "ферми". Надо думать, она выражает не столько размер электрона, сколько некий масштаб микромира, — то расстояние, на котором исчезает электрическое взаимодействие, подобно тому, как сила тяготения утрачивает своё господствующее значение, при переходе от космических — к микроскопическим масштабам. Так, и кулонова сила на расстояниях порядка 10^–15 м становится исчезающе малой — либо сама по себе, либо в сравнении с силами другой природы, проявляющимися на таких дистанциях. В итоге, именно на таких пространственных масштабах могут возникать отклонения от закона Кулона [60, 137]. Недаром, и размеры ядер атомов составляют как раз около 10^–15 м: на таком расстоянии кулоновское отталкивание протонов в ядре уже не мешает им сблизиться. Так или иначе, притяжение и отталкивание зарядов на расстояниях порядка 10^–15 м почти исчезает (или даже меняет знак), и это расстояние a становится равновесным.

Возможно, по той же причине, за счёт общей природы электрических и магнитных сил, на таком расстоянии иначе, чем обычные магниты, взаимодействуют и элементарные «магнитики» частиц-соседей в кристаллической структуре атома (§ 3.1). Вместо того, чтобы установиться противоположно, их моменты во внешнем поле ориентируются сонаправленно. Не в этом ли причина странного поведения частиц, устанавливающих спин и магнитный момент не только вдоль, но и против внешнего магнитного поля? А физики-кванторелятивисты "объясняют" это — абстрактным квантованием направлений спина [82]. Именно квантовая механика и квантовая электродинамика стала непреодолимым барьером на пути к пониманию строения и взаимодействия частиц, особенно электронов. Поэтому в нынешней физике возникают серьёзные трудности при объяснении радиационного трения, тормозного излучения электронов. Но все эти эффекты качественно и количественно следуют из построенной Лоренцем и Ритцем классической теории, представляющей электрон в виде заряженной сферы. Ускоренное движение этой сферы порождает не только тормозящую электрон силу (связанную с его электромагнитной массой), но и тормозное излучение, радиационное трение, которое и мешает разгону электрона.

Итак, классический радиус электрона — это, скорее, не реальный радиус частицы, а то критическое расстояние, на котором уже неприменим закон Кулона, что признают и современные физики, хотя и не могут объяснить [60]. А, в рамках БТР, объяснение легко найдётся. Ритц считал электрон частицей, источающей реоны, — словно бенгальский огонь, рассыпающий снопы искр. Но можно допустить, что электрон выстреливает не отдельные реоны, а — собранные в пачки, блоки, обоймы, имеющие вид более массивных частиц. На некотором расстоянии r от электрона эти частицы взрываются, распадаясь на отдельные реоны. Поэтому, назовём эти частицы "бластонами" (от англ. blast — взрыв, заряд для взрыва) и обозначим латинской B. Именно радиус сферы распада r, на котором бластоны, словно разрывные осколочные снаряды, взрываются каскадами реонов, и будет классическим радиусом электрона. Тогда электрон следует уподобить ракетнице, стреляющей зарядами, как в салюте рассыпающимися сотнями осколков (Рис. 139).

Рис. 139. Словно в фейерверке, бластоны B, выстреленные электроном e, взрываются на расстоянии r каскадами реонов R.

Часть этих осколков-реонов улетает со скоростью c прочь от электрона, создавая кулоновское отталкивание, а часть возвращается к нему, своими ударами порождая силу инерции электрона, поскольку сфера распада бластонов, испускающая реоны, эквивалентна равномерно заряженной сфере заряда e (по его определению, данному в § 1.6). Понятно, что едва только пара электронов или позитронов сблизятся до расстояния, меньшего r, отталкивание между ними исчезнет (Рис. 140). Электрон, находящийся внутри равномерно "заряженной" сферы распада, не испытывает воздействия, так же, как любой электрический заряд внутри равномерно заряженной сферы [60]. Не исключено, что в этом, отчасти, заключена и причина ядерного взаимодействия (сильного и слабого), проявляющегося лишь на таком расстоянии. Заряды (электроны и позитроны), входящие в состав элементарных частиц ядра, будучи сближены до расстояния r, перестают притягиваться или отталкиваться, вопреки закону Кулона, что и задаёт характерный размер ядер и элементарных частиц, а также масштаб расстояний меж ними и узлами электрон-позитронной решётки. Именно это расстояние r называют "радиусом действия ядерных сил", и именно такой размер r, — порядка 10^–15 м имеют ядра.

Вообще говоря, сфера распада бластонов не имеет чётких границ, она размыта, в классическом смысле, поскольку эти разрывные частицы, выброшенные электроном, лишь в среднем распадаются на расстоянии r. Словно искры, одни из них живут чуть дольше и, как шальные пули, успевают улететь далеко от электрона, а короткоживущие — взрываются близко. Соответственно, на малых расстояниях кулоновская сила, порождаемая ударами реонов, случайным образом меняет не только свою величину, но и направление, а, потому, закон Кулона имеет лишь среднестатистический смысл и выполняется лишь на расстояниях, заметно б?льших r=10^–15 м [60]. Этим можно, например, объяснить туннельный эффект — способность протонов к слиянию — даже на расстояниях, б?льших r (когда преобладать должны силы отталкивания, § 5.8), или, напротив, — способность протонов и ?-частиц отрываться от ядра в ядерных распадах на расстояниях меньших r, когда должно преобладать ядерное притяжение (§ 3.14, § 4.12).

Рис. 140. Исчезновение кулонова взаимодействия электронов и позитронов при их сближении до расстояния L<r=3·10^-15 м.

Далее рассмотрим притяжение позитрона и электрона. При сближении до расстояния r, они тоже должны перестать взаимодействовать. Как показал В. Мантуров, энергия, выделяемая при аннигиляции электрона и позитрона — это вовсе не энергия уничтожения их массы, а, всего лишь, — потенциальная энергия их электрического взаимодействия, выделившаяся при сближении частиц до расстояния, равного классическому радиусу электрона r (§ 1.16). Дальше энергия не выделяется, поскольку частицы уже не сближаются и не взаимодействуют. При этом, когда электрон с позитроном окажутся внутри общей сферы распада, они перестанут сопротивляться ускорению: их суммарная масса, подобно заряду, — обнулится (что естественно, если их массы разного знака, § 1.6). Возможно, поэтому такие частицы и нельзя обнаружить: от малейшего воздействия такие пары нулевой массы мгновенно ускоряются и улетают, не оставляя и следа. Именно такие электрон-позитронные пары, обладая свойствами электродиполя и нулевой инертной массой, могут формировать бипирамидальные каркасы, ответственные за свойства и спектры атомов и, в то же время, не вносящие вклада в атомные веса (§ 3.3). Отметим, что речь здесь идёт лишь об инертной массе, и, если сферы распада частиц не перекрываются, то их массы суммируются по модулю. А, при частичном перекрытии сфер распада, возможно частичное уменьшение инертной массы, что, возможно, объясняет дефект массы и может найти практическое применение (§ 5.7).

Таким образом, то, что обычно называют классическим радиусом электрона r₀= 2,82·10^–15 м, возможно, лишь его внешний радиус, — радиус сферической оболочки распада, тогда как сам электрон (его основная, массивная часть) заключён в малой центральной области этой сферы, своего рода электронном ядре, или керне. Именно поперечник и площадь этого электронного ядра определяет сечение поглощения электроном потока подлетающих к нему реонов. Видимо, в этом и состоит одна из причин того, что реоны имеют очень большую длину пробега в веществе. За счёт малых размеров электронного ядра, вероятность столкновения с ним реонов — ничтожна (§ 1.4), и лишь высокая плотность потока реонов приводит к тому, что часть реонов всё же поглощается, и между электронами существует электрическое взаимодействие. Примерно так же, и неуловимое всепроникающее нейтринное излучение удаётся обнаружить лишь за счёт высокой плотности потока нейтрино.

Впрочем, если учесть, что сфера распада размыта, её параметры могут определять и сразу два масштаба электронных размеров. Вспомним, что электрон, и, соответственно, — шаг электронной сетки, решётки, имеет два характерных масштаба: один r₀=2,8·10^-15 м, а второй a₀=5,3·10^-11 м (§ 3.7). Первый, малый масштаб r₀,— внутриядерный. Именно он определяет размер и структуру ядра, протонов, элементарных частиц, расстояния между электронами и позитронами в них и расстояния между протонами и нейтронами в нуклонных слоях. Он же ответственен за ядерные спектры и величину ядерных сил. Второй, более крупный масштаб a₀,— внутриатомный. Именно он задаёт размер атома и структуру его электронных оболочек, расстояния между электронами на уровнях и между уровнями. Соответственно, этот масштаб, задающий размер ячеек электронной сетки, определяет атомные спектры и величину сил и энергий ионизации, притяжения и отрыва атомов (§ 4.14).

Теперь рассмотрим, каким образом сфера распада может задавать оба этих масштаба. Прежде всего, очевидно, что для инерции электронов определяющими оказываются наиболее близкие к электрону области сферы распада, поскольку сила инерции ?F=ae²/4??₀rс² нарастает с уменьшением радиуса r сферы, из которой к электрону сходятся реоны. То есть, наиболее существенен вклад в силу инерции и в инертную массу электрона будет от самых ближних слоёв сферы распада. Так же, и ядерные силы (по сути, кулоновские силы притяжения между электронами и позитронами, § 3.12) быстро нарастают, с уменьшением расстояния. Таким образом, классический радиус электрона r₀ должен задаваться тем расстоянием, на котором начинают взрываться первые бластоны и на котором можно считать уже существенными электрические силы. Этот радиус сопоставим, вероятно, с истинным размером электрона, — электронного ядра. Второй масштаб, напротив, задаётся характерным расстоянием, на котором уже начинают сказываться отклонения от закона Кулона, что и позволяет зарядам образовывать устойчивые конфигурации, вопреки теореме Ирншоу [137].

Таким образом, этот радиус равен предельному пробегу бластонов, — расстоянию, пройдя которое, взорвались уже практически все бластоны, а, потому, на больших расстояниях закон Кулона можно считать справедливым. То есть, область, в пределах которой происходят распады бластонов, представляет собой скорее не сферу, а шаровой слой, внутренний радиус которого задаёт ядерный масштаб r₀, а внешний — задаёт атомный масштаб a₀. Этот шаровой слой, по своему действию, эквивалентен шаровому заряженному слою, в пределах которого как бы размазан заряд электрона, — каждая точка шарового слоя служит источником поля, будучи источником реонов (§ 1.6). Но эта "размазанность" электрона в пространстве имеет существенно классический характер (это область, в пределах которой распадаются бластоны, генерирующие поле, поток реонов) и не связана с квантовой неопределённостью его положения. Итак, подобно галактике, Земле, биологической клетке или атому, имеющих внешний размер и внутренний (размер ядра), электрон имеет два характерных размера. Именно этот внешний и внутренний размеры и определяют характерные размеры атома и атомного ядра.

Отклонения от закона Кулона на расстояниях порядка a₀ — малы, поскольку мы ещё только-только входим в сферу распада. Однако, именно это приводит к тому, что электроны и позитроны могут образовывать устойчивые конфигурации в электронных слоях атома (§ 3.3). Так, электрон в электрон-позитронном слое должен сближаться с позитроном, под действием притяжения, — лишь до расстояния равного внешнему радиусу сферы распада, после чего их взаимодействие ослабевает, поэтому электрон замирает на равновесном расстоянии от позитрона, поскольку испытывает, кроме его притяжения, — отталкивание электрона, расположенного за позитроном (Рис. 95). Когда ослабленное перекрытием сфер распада кулоновское притяжение уравновесится кулоновским отталкиванием (в случае справедливости закона Кулона превышающим притяжение в 4 раза), образуется равновесная конфигурация из равноотстоящих электронов и позитронов, вопреки теореме Ирншоу. Именно так образуются электрон-позитронные слои атома, задающие его систему уровней и сетку, определяющую спектр. Чтобы эта сетка изменила свой масштаб, и электроны с позитронами сблизились сильнее, надо приложить некоторую энергию, чтобы припечатать их ударом (§ 3.13), дабы вступили в действие ядерные силы. Таким образом, идея бластонов и их распада в пределах шарового слоя является не просто догадкой, но гипотезой, объясняющей широкий круг фактов.

Итак, не только атом, но, даже, электрон имеет свою достаточно сложную структуру. Поистине пророческими оказались слова "электрон так же неисчерпаем, как атом" известного поборника материализма — В.И. Ленина. Под этажом элементарных частиц, к которым относится и электрон, оказался ещё этаж субэлектронных частиц, к которым следует отнести реоны, ареоны, бластоны и, возможно, — нейтрино. Однажды нам удастся забраться ещё глубже и познать структуру самих реонов, но и на уже открытых этажах достаточно простора для исследований, которого хватит ещё на много лет вперёд.

§ 3.19 Спин и квантование магнитного момента атома

Но мы всё ещё не у предела; после электронов или атомов электричества пришёл магнетон или атом магнетизма, который входит сейчас двумя различными путями: через изучение магнитных тел и через изучение спектров элементов… Ритц представляет себе колеблющийся атом образованным из вращающегося электрона и из множества магнетонов, расположенных один за другим. В таком случае уже не взаимное электростатическое притяжение электронов управляет длинами волн, а магнитное поле, создаваемое этими магнетонами.

Анри Пуанкаре, "Последние мысли", 1913 г. [101]

Перейдём на время от субэлектронного к более привычному этажу микромира, — этажу электронов и тяжёлых элементарных частиц. Как было показано выше, и, как многие предполагали ранее [79], именно электроны и позитроны являются теми кирпичиками, из которых сложены все прочие частицы. Тогда нейтрон, весящий в 1838 раз больше электрона, должен состоять примерно из тысячи (919) электронов и из того же числа позитронов, дабы полный заряд нейтрона равнялся нулю. То же строение имеет и протон, но электронов в нём на один меньше, с чем и связан его положительный заряд. Тогда, в целом, атом и, вообще, — мир окажутся построены из равного числа электронов и позитронов.

Однако такое представление ведёт, на первый взгляд, к противоречиям. Во-первых, магнитный момент протона и нейтрона — заметно меньше, чем у электрона, что, как считают, доказывает его отсутствие в нейтроне. Но, если нейтрон или протон составлены из многих зарядов, то их магнитные моменты вполне могут сориентироваться так, что почти полностью погасят друг друга. То, что малый магнитный момент нейтронов и протонов обусловлен лишь взаимной компенсацией моментов образующих их частиц, подтвердили эксперименты В.В. Коробкина, Р.В. Серова и Г.А. Аскаряна. Этой группе в 1980-х годах удалось разбить тела нуклонов мощным лазерным импульсом, при этом регистрировались мощные магнитные поля, в миллионы Гаусс. Это легко объяснить тем, что при делении нуклона на части, их магнитные моменты перестают компенсировать друг друга и отчётливо проявляются, доказывая, что локальные магнитные поля внутри атомов и ядер — много больше, чем их внешние, скомпенсированные поля. Так что, наличие внутри нейтрона или протона сотен электронов и позитронов — не исключено. Более того, думается, лишь электроны и позитроны обладают собственным электрическим зарядом и магнитным моментом, а уже их присутствие придаёт эти характеристики другим частицам (§ 3.9).

Интересно, что именно Ритц первым предсказал существование стандартного магнитного момента (магнетона) у элементарных частиц, — кирпичиков, из которых сложен атом, атомный остов. К этим частицам, как выяснили, следует отнести электроны и позитроны. Однако никто теперь не связывает открытие магнитного момента электрона с именем Ритца. Все говорят или о магнетоне Вейсса, или о магнетоне Бора. Один лишь А. Пуанкаре упоминал о магнетоне и атоме Ритца. Будучи очень глубоким и смелым мыслителем, он хорошо видел перспективы и пути развития науки. Пуанкаре был не только замечательным математиком и философом науки (лично навестившим Ритца — для вручения ему награды и обсуждения математических проблем), но и первопроходцем во многих областях физики и астрономии. Думается, именно он мог бы осуществить развитие и обоснование теории Ритца. Ведь именно Пуанкаре был первым, кто принял ключевой для БТР принцип относительности явлений в оптике и электродинамике. Однако, указанные мысли Пуанкаре и впрямь оказались для него последними, поскольку в 1912 г. он умер, подобно Ритцу, не успев довести до конца свою работу. Лишь после смерти были изданы его мысли о магнитной модели атома и магнетонах Ритца.

Магнетоны Вейсса и Бора, в отличие от магнетона Ритца, связаны не с собственными магнитными моментами элементарных частиц, а, больше, — со свойствами атомов и вещества, как целого. Магнетон Вейсса — это, по сути, элементарный магнитный момент атома, ответственный за взаимодействие атомов в ферромагнетиках. А магнетон Бора — это единица магнитного момента микромира, связанная с его квантовыми свойствами и рассчитанная впервые не Бором, а Ланжевеном. Магнитный момент атома квантуется, дискретно меняясь на величину, кратную магнетону Бора. Однако, с позиций классической науки такой характер изменения не имеет никакого отношения к квантовым свойствам поля, а обусловлен наличием стандартного момента у электрона. Поскольку электроны в атоме располагаются упорядоченно, их элементарные моменты складываются, давая в сумме магнитный момент атома, кратный моменту электрона. Изменение общего момента на дискретную величину связано с тем, что моменты электронов ориентируются всегда либо сонаправленно, либо противонаправленно, гася друг друга.

Кроме того, у атома есть и магнитный момент, связанный с орбитальным движением электрона вокруг остова. Как легко рассчитать, этот момент не зависит от радиуса орбиты электрона и всегда равен одному и тому же значению, — как раз тому самому, пресловутому магнетону Бора. В самом деле, электрон заряда e и массы M, крутящийся по орбите радиуса R с частотой f, подобен витку с током I=ef, обладающему тем же радиусом и магнитным моментом m=I?r²=ef?R². Из законов Планка и фотоэффекта, дающих связь энергии электрона E=M(2?Rf)²/2=hf с частотой f его обращения в атоме, следует, что f=h/2?²R²M (§ 4.3). Подставляя значение f в m, получаем, что орбитальный магнитный момент не зависит от радиуса и частоты обращения: m=ef?R²=eh/2?M. Но это в точности равно удвоенному магнитному моменту электрона m=2?. И точно, эксперимент давно подтвердил, что магнитный момент электрона, вызванный его орбитальным вращением в два раза превышает момент от его осевого вращения. Таким образом, орбитальный магнитный момент атома и вещества, действительно, квантуется, меняется дискретно, но связано это не с абстрактными квантомеханическими законами, а — с дискретно меняющимся числом атомов и крутящихся в них электронов. Таким образом, и магнетон Вейсса, и магнетон Бора — это, в конечном счёте, всего лишь следствия магнетона Ритца и его магнитной модели атома. Именно модель Ритца позволяет описать все магнитные свойства веществ.

Возникает лишь вопрос о природе магнитного момента у самого электрона и о том, что задаёт его величину, — значение магнетона Ритца. Давно уже было понято, что магнитный момент электрона создаётся его вращением: любой крутящийся заряд, как говорилось, подобен витку с током, генерирующему магнитное поле, момент. Именно так, электрон становится подобен элементарному магнитику (Рис. 95). Интересно, что первым эту идею выдвинул всё тот же Ритц, связавший анизотропию электромагнитных свойств электрона — с наличием у него оси вращения [2]. Он же выдвинул гипотезу вращения внутриатомных частиц, наподобие волчка, для объяснения гравитации (§ 1.17) и особенностей расщепления спектральных линий (§ 3.5). Однако, поздней физики стали отрицать вращение электрона, и слово "спин", означающее "вращение", стали понимать совсем иначе, считая, что для размытого по квантовым законам электрона неправомерно говорить о таких механических свойствах, как вращение. Например, Паули, считавший частицы бесструктурными (§ 3.11), выступал против гипотезы спина, вращения электрона и снова попал впросак. Но, поскольку здесь следуем классической теории частиц, обладающих конкретной пространственной структурой, геометрической формой и размерами, вполне правомерно говорить о вращении электрона. Раз у всех электронов одинаковый магнитный момент, то и частота вращения должна быть у них одинакова. Почему же электрон вращается и что поддерживает частоту его вращения на одном и том же уровне?

Судя по всему, вращение электрона связано с испусканием реонов. Если вспомнить аналогию электрона с пиротехническими снарядами (Рис. 7, Рис. 139), то сам собой напрашивается и простейший механизм раскрутки электрона реактивными струями реонов, как у вертящихся фейерверочных огненных колёс, или огненных мельниц (Рис. 141). Так же крутится паровой шар Герона, сегнерово колесо, — ороситель для газонов в виде вертушки, раскручиваемой струями воды [75]. Наконец, если ищем электрических аналогий, можно вспомнить описанную в "Физическом фейерверке" [148, с. 163] древнюю зрелищную игрушку — ионно-ветряную мельницу, называемую "колесом Франклина" [137]. Этот прибор представляет собой крестовину — в виде заряженной солнечной свастики, уравновешенной на острие иглы и вращаемой за счёт реакции отдачи стекающих с игл ионов, — реактивных струй ионного ветра, дующего от всех зарядов (Роуэлл Г., Герберт С. Физика. М., 1994, с. 410).

Рис. 141. Реактивная раскрутка: а) огненного колеса; б) электрона e, пускающего бластоны B, взрывающиеся каскадами реонов R на сфере распада; в) водополивалки для газонов; г) ионно-ветряной мельницы.

Возможно, так же вращается и заряженный электрон, испускающий реактивные струи реонов — реонный ветер. Но, возможно, вращение электрона, словно у мельницы, создаётся сходящимся из сферы распада потоком реонов, ударяющим по электрону и раскручивающим его. Если электрон случайно получит небольшое вращение, оно будет ускоряться, поскольку выбрасываемые электроном бластоны обретают окружную скорость этого вращения и передают её при своём распаде реонам, отчего те с большей частотой и скоростью ударяют по той стороне электрона, которая удаляется при вращении (Рис. 141.б). Тем самым, реоны ещё ускоряют это вращение. И так — до тех пор, пока сила реактивной отдачи от испускания бластонов не уравновесит воздействия ускоряющего вращение потока сходящихся реонов. На этом этапе скорость вращения электрона стабилизируется и автоматически поддерживается возле этого значения, обеспечивая постоянство магнитного момента электрона. Примерно так же, и крылья мельницы в потоке ветра, водяные и фейерверочные вертушки, наращивают скорость своего вращения, пока их окружная скорость вращения не достигнет величины на порядок-два меньшей скорости этого потока, после чего автоматически поддерживается на данном уровне.

Интересно оценить, исходя из этого, скорость вращения электрона. Если магнитный момент электрона ?=eh/4?M создан его вращением, то, как нашли, ?=m=ef?r², где r — радиус электрона. То есть ef?r²=eh/4?M. Отсюда окружная скорость на экваторе электрона V=f2?r=h/2?rM. Если взять в качестве r классический радиус электрона r₀=2,8·10^-15 м, получим V=4,1·10¹⁰ м/с. Это на два порядка больше скорости реонов с=3·10⁸ м/с. Если же, как выяснили, окружная скорость вращения должна быть, как в мельнице, сопоставима со световой скоростью с потока реонов, вызывающих вращение, то получим, что гораздо естественней принять r=a₀/2=2,7·10^-11 м — половину межэлектронного расстояния (§ 3.1), что даёт скорость V=4,3·10⁶ м/с, — как раз на два порядка меньшую световой скорости потока реонов. Как видим, радиус сферы распада, с поверхности которой и выбрасываются реоны и которую можно условно считать внешней границей вращающегося электрона, в действительности, равен не классическому радиусу электрона, а межэлектронному расстоянию, сопоставимому с радиусом атома. К такому же выводу о величине внешнего радиуса сферы распада электрона пришли и в предыдущем разделе (§ 3.18). Если инертная масса электрона и ядерная энергия, пропорциональные 1/r, задаются более существенным, в этом случае, — внутренним радиусом r₀ электрона (точней его сферы распада), то для магнитного момента m=ef?r², пропорционального r², напротив, определяющим окажется внешний радиус a₀. Фактически, именно по этому внешнему радиусу и циркулирует круговой ток электрона, поскольку именно там расположено большинство источников поля, бластонов, в момент их взрыва реонами.

Как видим, ритцева модель, представляющая электрическое воздействие — через распад электрона, в процессе испускания им реонов, кроме природы заряда, автоматически раскрывает и природу спина электрона, его стандартного магнитного момента, а также причину его "квантования" и, вообще, квантования магнитного момента в атомах и телах. Обычно открытие спинового магнитного момента электрона связывают с именами С. Гаудсмита и Дж. Уленбека, а открытие спина ядра — с именем В. Паули. И никто не вспомнит, что впервые элементарный магнитный момент частиц, образующих атом и ядро, был предсказан Ритцем ещё в 1908 г., задолго до этих теоретических "открытий", сделанных в 1924–1925 гг. Именно Ритц первым предположил выделенную ось у электрона, на основе анализа непрерывного спектра ?-распада (§ 3.15). Именно Ритц предсказал в 1908 г. квантование, дискретное изменение магнитного момента ядра и образующих его крутящихся частиц, исходя из анализа атомных спектров и расщепления их линий во внешнем и внутриатомном магнитном поле. А, потому, весьма возможно, открытие спина, так же как другие открытия Ритца, было просто украдено у него кванторелятивистами. Ведь, при "открытии" спина они, повторяя Ритца, исходили из анализа спектральных линий и их расщепления в магнитном поле ядра, которого до Ритца никто даже не предполагал. Кроме того, "открытие" спина состоялось с подачи П. Эренфеста, больше других общавшегося с Ритцем и бывшего в курсе его идей. Именно Эренфест был консультантом и руководителем Гаудсмита и Уленбека, направившим их заметку в печать [154, с. 140]. При этом идею вращения электрона подал Уленбек, бывший чистым классиком, не знакомым с квантовой механикой, тогда как сторонник квантового подхода Гаудсмит, по признанию Эренфеста, просто подписал готовую заметку. В связи со всем вышесказанным напрашивается вопрос: а сделано ли вообще хотя бы одно открытие самими кванторелятивистами, или же каждое было похищено у Ритца и других физиков-классиков?

§ 3.20 Реоны, ареоны и плюс — минус масса

Что касается современной науки, то мы здесь полностью должны отказаться от мысли, что, проникая всё глубже в область малого, мы достигнем когда-нибудь последнего рубежа. Я уверен, что от этой идеи мы можем отказаться без сожалений. Вселенная бесконечна во всех направлениях, не только в большом мире вокруг нас, но и в самом малом.

Э. Вихерт, 1896 г.

Произведём разведку самого нижнего, — субэлектронного этажа мироздания, населённого реонами и ареонами. Именно это, как увидим, позволяет понять природу массы и антимассы. Напомним: электроны и позитроны имеют массы разного знака (§ 1.6). Но, в таком случае, нейтрон, и другие частицы, образованные из равного числа электронов и позитронов, казалось бы, будут невесомы. Это, конечно, не так. Дело в том, что минусовая масса, как было отмечено ранее, — это условность, имеющая место лишь при контакте вещества с антивеществом, антиматерией, мерой количества которой и служит минусовая материальная масса. Если же речь идёт об инертной и гравитационной массе частиц, то, взятые отдельно электроны и позитроны, ведут себя, как частицы плюсовой массы, одинаково сопротивляющиеся ускорению и одинаково притягиваемые Землёй. Поэтому, в частицах, скажем, — в нейтроне, массы электронов и позитронов складываются по модулю: каждый из них противится изменению скорости нейтрона, внося свой вклад в его инертную массу.

То же самое — с массой гравитационной. Как было показано выше (§ 1.17), она пропорциональна числу зарядов, составляющих тело. Поэтому, Земля во столько же раз сильней притягивает протон, в сравнении с электроном, — во сколько раз больше в нём зарядов, то есть, — в 1836, поскольку одинаково притягивает каждый из них. Как раз то, что все тела, атомы — целиком составлены из электронов с позитронами, и ведёт к равенству инертной и гравитационной массы тела, проверенному с большой точностью [26]. А, потому, протон и электрон должны падать с равным ускорением. В связи с этим, интересен предложенный В. Петровым опыт по сравнению их ускорений свободного падения, отличных, по его оценкам, в тысячи раз, поскольку, имея тот же заряд, электрон легче протона в 1836 раз [96]. Но подобный опыт уже проведён, и измеренное в нём ускорение свободного падения электрона составило стандартное g=9,8 м/с² [170], а не те 919g=9000 м/с², что предсказаны В. Петровым. Впрочем, это не опровергает поддерживаемую этим автором идею об электрической природе гравитации, пропорциональной числу элементарных зарядов тела, выдвинутую ещё И. Цёльнером и В. Ритцем. Напротив, опыт лишь доказывает, что протон и нейтрон — не элементарны, а содержат тысячи зарядов, взаимно нейтрализующих друг друга. Такое строение позволило В. Мантурову и В. Чеплашкину допустить у ядерных сил электрическую природу (§ 3.12), поскольку кулоново отталкивание протонов может быть пересилено притяжением тысяч электрон-позитронных диполей, составляющих эти протоны [79].

Подобная модель протона позволяет понять и механизм кулоновского притяжения протона к электрону. Казалось бы, раз переносимый ударами реонов положительный импульс направлен в сторону от электрона, то, по закону сохранения импульса, протон, обладающий положительной массой, должен отталкиваться, — двигаться от электрона. Но, на деле, электрон эффективно воздействует в протоне — только на лишний позитрон (имеющий антимассу), а уже тот, притягиваясь и двигаясь к электрону, тащит за собой все прочие частицы, образующие протон и одинаково мешающие его ускорению.

Впрочем, это упрощённая модель, и электрон должен, по-видимому, испускать не отдельные реоны, а — собранные в стандартные группы, образующие другие частицы, — бластоны B, словно в фейерверке взрывающиеся на некотором удалении (в пределах сферы распада) каскадами реонов (§ 3.18). Посредством бластонов и сферы распада, можно не только объяснить процесс слияния электрона с позитроном, но и понять природу массы, инерции частиц.

А, главное, это позволяет наглядно описать природу минусовой массы. Напомним, что ударами реонов легко объяснить отталкивание зарядов, тогда как притяжение электрона к позитрону объяснимо лишь минусовой массой последнего, вполне естественной для минус-материи (антиматерии). Но как представить эту, введённую ещё Дираком, отрицательную массу и движение позитрона навстречу ударяющему в него потоку реонов? Оказывается, легко! Вспомним сферу распада, окружающую электрон. Из каждой её точки, — от взрыва бластонов B, во всех направленьях исходят реоны, часть которых летит прочь, ударами вызывая электрическое воздействие электрона, а часть сходится назад, порождая силу инерции, препятствующую разгону электрона. Такая же сила, но рождённая вернувшимися ареонами, мешает разгону позитрона (Рис. 142).

Рис. 142. Ускоренно движущийся электрон или позитрон, набрав скорость V внутри сферы распада, сформированной ранее, испытывает действие силы инерции от сходящихся назад реонов.

Теперь рассмотрим испущенные позитроном ареоны R^- — в момент их подлёта к электрону. Поскольку концентрация реонов R в сфере распада электрона — огромна, то ареоны сталкиваются и аннигилируют с ними: реон и ареон исчезают (Рис. 143). И, как в случае электрон-позитронной аннигиляции, взаимодействуют лишь частицы, имеющие почти равные скорости (§ 3.17). Ареон попросту не успел бы подействовать на реон, несущийся навстречу со скоростью света. Зато ареоны действуют на реоны, с которыми им по пути. То есть, исчезают реоны, летящие к электрону с той же скоростью и с той же стороны, что и ареоны. В итоге, число реонов, сходящихся к электрону со стороны позитрона, окажется меньше, чем с обратной. И поток реонов с обратной стороны подталкивает электрон навстречу позитрону. Так же возникает и притяжение электроном позитрона, с той только разницей, что сфера распада последнего испускает ареоны, поток которых, сходящийся со стороны электрона обратно к позитрону, редеет от аннигиляции с потоком реонов, испущенных электроном (Рис. 143.б). Интересно, что Демокрит и Лукреций, создав первую теорию электромагнитного взаимодействия, посредством источаемых всеми телами потоков мельчайших частиц (реонов), объясняли электромагнитное отталкивание тел — действием ударов этих частиц, а притяжение — расчисткой пространства между телами, исходящим из притягивающего тела потоком частиц, отчего внешние потоки частиц подталкивают тела навстречу друг к другу (эпиграф к § 4.19). В этой теории гораздо меньше противоречий, чем у возникших по её следам через два тысячелетия теорий тяготения Ньютона и Лесажа.

Рис. 143. Аннигиляция ареонов R? и реонов R, сходящихся к электрону из сферы распада, рождает силу притяжения F=F⁺от избытка ударов реонов с обратной стороны (а, г), равную силе отталкивания F^— двух электронов (в).

А, главное, эта теория устраняет кажущееся нарушение закона сохранения импульса от движения электронов навстречу ударам ареонов. Ведь ареоны несли импульс p=mc, направленный от позитрона, а электрон приобрёл обратное движение, — к позитрону. Однако, закон сохранения всё же соблюдён, если принять в расчёт импульсы всех тел системы, включая реоны. Так, и парусная яхта идёт галсами против ветра (ударов атомов воздуха), в согласии с законами физики, если учесть импульс, уносимый водой. А в опыте Кокереля груз втягивается в трубу, вопреки напору встречного воздуха, за счёт созданного потоком разрежения перед грузом и давлением воздуха снизу, толкающим груз вверх, — против силы тяжести. Здесь тоже соблюдён закон сохранения, если учесть, кроме импульса груза и напирающего воздуха, импульс нисходящего потока.

То же верно и для воздействия потока ареонов (ареонного ветра) на электрон. Кроме импульса ареонов и электрона, надо учесть ещё импульсы реонов, которые при контакте с ареонами, пролетая мимо, уносят импульс, равный удвоенному импульсу p электрона. В итоге, общий импульс сохраняется. Подобный механизм притяжения тел от испускания частиц, расчищающих пространство между телами, был теоретически и экспериментально обоснован д.т.н. К.П. Станюковичем, построившим теорию электричества и гравитации, альтернативную максвелло-эйнштейновской. Будучи признанным специалистом по теории горения и газодинамике взрыва, он опирался на баллистические модели, созвучные идеям Ритца (см. сборник "Вселенная", М.: Культпросветгиз, 1955). Но критика теории Эйнштейна и основанной на ней теории Большого взрыва — была негативно воспринята учёными-релятивистами, как огня боящимися возрождения идей Ритца. Поэтому, работы Станюковича были забыты, а сам он был отстранён от фундаментальной физики. И, всё же, работы этого и ряда других учёных убеждают, что поток частиц может создавать силу тяги, направленную навстречу потоку, — тезис, исходно обоснованный с помощью понятия отрицательной массы (§ 1.6).

Как видим, в конечном счёте, представление об отрицательной массе оказалось условным, ибо это — не гравитационная и не инертная масса, а, именно, материальная масса, — относительное количество вещества (у которого знак плюс можно сопоставить материи, минус — антиматерии, а можно наоборот). Поэтому, вполне можно рассматривать электроны, позитроны, реоны и ареоны как частицы положительной массы, а притяжение разноимённых зарядов считать следствием аннигиляции материи и антиматерии. Тем не менее, минусовые массы — удобны при описании взаимодействия вещества с антивеществом (минус-веществом). Над