| Трети тип тестове: Напълно скалъпени тестове


Резюме:

Съдържанието на тази уеб страница е откъси от публикуваните печатни книги в БългарияThe Special Theory of Relativity – a Classical Review” (ISBN 978-954-651-308-3) и Специалната теория на относителността – най-голямата заблуда във физиката на XX-ти век” (ISBN 978-954-651-305-2), която почти съответства на електронната книга “The Special Theory of Relativity – the Biggest Blunder in Physics of the 20th Century”©, публикувана в Smashwords и в Amazon.


Този тип тестове, са напълно изфабрикувани/ стъкмени тестове. Брилянтен пример за такъв тест е експериментът Хафлей-Кийтинг (Hafele-Keating), подкрепен от математически уравнения на базата на „знаменитите“ резултати от специалната теория на относителността.

През октомври 1971 година физикът Джоузеф С. Хафлей (катедра по физика, Вашингтонски университет) и астрономът Ричард Е. Кийтинг (отдела занимаващ се с времето, военноморска обсерватория на САЩ), вземат цезиеви атомни часовници на борда на търговски самолети. Летейки, те обикалят два пъти земното кълбо в противоположни посоки близо до екватора (първо на изток, после на запад с различни часовници) и сравняват показанията на часовниците с референтните часовници във военноморска обсерватория на САЩ. Докладваният резултат от експеримента е, че забавяне на времето е регистрирано като разлика между трите комплекта часовници и че разликите между тях съответстват на резултатите на специалната и общата теории на относителността.

Според съвременната физика, „докладваните резултати предоставят недвусмислено емпирично доказване на известния релативистичен „часовников парадокс“ с макроскопични часовници“.

Теоретичната постановка на експеримента е представена в статията „Атомните часовници около света: предсказаните релативистични промени на времето“, както следва:

„Специалната теория на относителността прогнозира, че движещ се стандартен часовник ще отчете по-малко време в сравнение с (реални, или хипотетични) координатни часовници, намиращи се в покой в инерционното референтно пространство.“ (Hafele & Keating, 1972a).

Това твърдение е неточна интерпретация, вследствие на може би неточното дефиниране на използваните отправни системи в статията „За електродинамиката на движещите се тела“, където е публикувана специалната теория на относителността. Всъщност, в раздела „Определение на едновременност“, Айнщайн е аргументирал използването на термина „стационарна система“ по следния начин:

„За да бъде презентацията по-прецизна, и за да се разграничи вербално тази система от други, които ще бъдат представени по-нататък, ние ще я наречем „стационарна система“. (Einstein, 1905a).

Липсата на точно дефиниране на използваните отправни системи и от Джоузеф С. Хафлей и Ричард Е. Кийтинг, води до смесването им, а това е много заблуждаващо. Но нека да различим съществуващите реално отправни системи, каквито са в този доклад:

  • Подвижна отправна системасвързана с повърхността на Земята, която се движи в „референтното пространство“ със съответната линейна скорост на земната повърхност на екватора. Всъщност началото на тази координатна система е началната точка на обиколките със самолетите (по екватора), а оста x е насочена на изток. В тази отправна система (както е посочено в този доклад), скоростта на самолета в посока изток е +v (за обиколката в източна посока, скоростта е (v > 0)), а скоростта на самолета в посока запад е v (за обиколката в западна посока, скоростта е (v < 0)).
  • Стационарна отправна система – свързана със стационарното „невъртящо се пространство“. Обикновено, изследването на експериментите е в „Земно-центрираната инерционна система”, но в този доклад началото на координатната система е Северният полюс:

„За тази цел, представете си как изглежда въртящата се Земя от гледна точка на един „инерционен“ наблюдател, който гледа от Северния полюс от голямо разстояние.“ (Hafele & Keating, 1972a).

В тази стационарна отправна система (за „инерционния“ наблюдател от Северния полюс):

„Часовник, който е неподвижен на повърхността на екватора, има скорост по отношение на невъртящото се пространство и следователно работи по-бавно спрямо хипотетичните координатни часовници на това пространство в съотношение 1-R2Ω2/2c2, където R е радиусът на Земята и Ω нейната ъглова скорост. От друга страна, летящ часовник, който обикаля земята близо до повърхността в екваториална равнина с наземна скорост v (спрямо земната повърхност),
има координатна скорост RΩ + v и следователно върви по-бавно със съответното времево съотношение 1-(RΩ+v)2⁄2c2.“ (Hafele & Keating, 1972a).

Нека направим следните уточнения:

  • първо, че наблюдателят на Северния полюс всъщност е неподвижен в не-въртящото се стационарно пространство, защото той се намира на оста на въртене; и
  • второ, че за него (в тази отправна система, отнасяща се до стационарното пространство), линейна скорост на земната повърхност на екватора е R.Ω; скоростта на самолета летящ на изток със скорост v (в посока на въртене на Земята) е (R.Ω + v); а скоростта на самолета, летящ на запад (срещу земното въртене) е (R.Ω – v).

Както бе отбелязано, авторите на тази статия смесват за удобство разглежданите отправни системи. Стига се дотам, че изводът който се дава от авторите, със сигурност предизвиква недоумение даже за привържениците на специалната теория на относителността:

„Следователно, обиколката в посока на въртене на Земята (на изток, v > 0), трябва да доведе до загуба на време, докато самолетът летящ срещу земното въртене (на запад, v < 0), би отчел печалба време, като |v|~R.Ω.“ (Hafele & Keating, 1972a).

Съгласно специалната теория на относителността, часовникът на наблюдател в една инерционна отправна система, наречена „стационарна система“ от Айнщайн, „за да разграничи тази система от координати устно от другите“ (виж цитата в раздел 14), трябва да избързва в сравнение с часовници, които се движат спрямо него и независимо от посоката. С други думи, часовниците на летящите самолети трябва да изостават (времето трябва да тече по-бавно) по отношение на часовника във военноморска обсерватория на САЩ – и то независимо от посоката на летене на самолетите! Оказва се, че експериментаторите не са наясно с резултатите на специалната теория на относителността, т.е. с резултатите, които искат да докажат че са верни!

Но не само от тази некоректност става ясно, че експериментът е изфабрикуван. Това личи и от самите докладвани резултати.

Докладваните резултати от експеримента, представени в статията „Атомни часовници около света – наблюдаваните релативистични промени във времето“ (Hafele & Keating, 1972b), публикувана в списание „Science“ („Science“ днес е с петгодишен импакт фактор 35,26) са:

1) Часовникът в самолета летящ на изток (в посока на въртене на Земята) изостава от часовника, намиращ се във военноморската обсерватория на САЩ:

  • според представените в статията теоретични формули с (-40 +/- 23ns), а според показанията на часовниците – с (-59 +/- 10 ns).

2) Часовникът в самолета летящ на запад (обратно на посока на въртене на Земята) избързва от часовника, намиращ се във военноморската обсерватория на САЩ (географска ширина: 38° 55′ 16.5403″, което освен това съвсем не е близо до екватора):

  • според представените в статията теоретични формули с (+ 275 +/- 21 ns), а според показанията на часовниците – с (+ 273 +/- 7 ns).

Финалното докладвано заключение на експеримента е:

„Тези резултати предоставят опитно, по недвусмислено начин, разсейване на съмнението за известния часовников „парадокс“ с макроскопични часовници.“ (Hafele & Keating, 1972b).

Обаче някои от въпросите, които читателите на тази статия могат да си зададат са:

Първо, референтните часовници, спрямо които експериментаторите
измерват разликите с „летящите часовници“ се намират във военноморската обсерватория на САЩ, която съвсем не се намира на екваториалната плоскост (както е според представените формули). Географската ширина на американската военноморска обсерватория е: 38° 55′ 16.5403″.

Второ, както по-горе се посочва, в резултатите на специалната теория на относителността няма твърдение, че времето ще тече по-бавно или по-бързо, в зависимост от посоката на движение на инерционната система!

Трето, според специалната теория на относителността, времето тече по-бавно (времето се забавя) при по-висока скорост на движение. Следователно (ако специалната теория на относителността е вярна), часовникът на един наблюдател намиращ се на екватора, ще изостава постоянно от часовника на „инерционен“ наблюдател намиращ се на Северния или Южния полюс (пресечната точка на оста на въртенето на Земята), защото линейната скорост наземната повърхност на екватора е приблизително RΩ = 0,46 км ⁄s, а скоростта на повърхността на Земята на полюсите, спрямо стационарното пространство, е нула. С други думи, един атомен часовник в Швеция щеше постоянно да избързва от идентичен атомен часовник разположен близо до река Амазонка в Бразилия, т.е. този експеримент не би бил необходим!

Така че, ако специалната теория на относителността е вярна, защо не правим корекция на часовниците в зависимост от географската ширина? Отговорът може да е само един:

„Експериментът Хафеле-Кийтинг“ е брилянтен пример за изфабрикуван експеримент…

Истината е, че атомен часовник ще избързва в области с по-слаб интензитет на гравитационното поле. Развитието на технологиите и точността на измерването правят възможни тестове доказващи промяна на свойствата на атомите при промяна на местоположението им към области с различен интензитет на гравитационното поле. Например, много експерименти потвърждават този факт – че атомен часовник работи по-бързо при по-големи височини (в планината). Това обаче е резултат на залегналите идеи в общата теория на относителността и всъщност доказва, че характеристиките на електромагнитните вълни излъчени от атомите се променят в зависимост от интензитета на гравитационното поле (виж раздел 7.3).

Увеличаване на честотата и дължината на вълната на едно и също електромагнитно лъчение на един и същ атом, може да се експериментира на космическа станция, каквато е международната космическа станция – the International Space Station (ISS). Това би доказало по недвусмислено начин , че и скоростта на светлината във вакуум се увеличава в области с по-слабо гравитационно поле. Това би поставило началото на една нова реална концепция за физическата действителност във Вселената.