Еще раз об эксперименте Маринова

Статья Маринова о результатах его опыта по определению «односторонней» скорости света была опубликована в 1995 году, крайне незначительным тиражом. C момента публикации прошло более 10 (!) лет, однако ПО СЕЙ ДЕНЬ в доступных источниках не было найдено экспериментальных или теоретических выкладок, опровергающих выводы проф. Маринова, сделанные на основании его теоретических и экспериментальных работ.

Известно, что целью эксперимента Маринова было определение «односторонней» скорости света. Если бы каким-либо образом удалось установить зависимость скорости света от состояния движения Земли, то таким образом удалось бы обнаружить «абсолютную» скорость движения Земли, т.е. ее движение относительно мирового эфира. Как утверждает Маринов в своей статье, ему удалось установить такую зависимость, тем самым определить «абсолютную» скорость Земли. Посмотрим же, насколько это утверждение соответствует действительности.

Оптические измерения абсолютной скорости Земли

Как пишет Маринов в [1], «Во всех экспериментах по измерению световой скорости измеряется сумма скоростей света на определенном участке пути "туда и обратно", так что если скорость света "туда” больше на величину скорости лаборатории и "обратно" на ту же величину меньше, то средняя скорость, которая на самом деле при таком эксперименте измеряется, остается величиной постоянной.

На рис. 1 показана схема подобного эксперимента.

Рис. 1.

Свет от источника S, проходя через полупрозрачное зеркало N, "нарезается" на куски вращающимся зубчатым колесом С , покрывает расстояние d до зеркала М, возвращается обратно, снова проходит через прорези вращающегося колеса С и, отражаясь от полупрозрачного зеркала N, доходит до наблюдателя О. Если за время прохождения пути d туда и обратно колесо поворачивается с прорези на зуб, то наблюдатель света видеть не будет. Разделив расстояние 2 d на время, за которое колесо поворачивается с прорези на зуб, получаем скорость света.

Такой эксперимент впервые провел Физо в 1849-ом году. Сегодня люди проводят сотни тысяч подобных измерений за день, так как на Земле функционируют сотни тысяч радаров. Однако, никто (повторяю, никто, никто, никто) не постарался измерить скорость света в одном направлении, хотя такой эксперимент предложили еще Майкельсон и Морли в их известной статье 1881 года, где они сообщают о нулевом результате, полученном при попытке определения абсолютной скорости Земли с помощью интерферометра Майкельсона.

Суть подобного эксперимента настолько проста, что даже ребенок, разобравшись в эксперименте Физо, может его предложить. Однако, как это ни странно, никто в мире не взялся такой эксперимент поставить, тем более, что технических трудностей не так уж много.

На рис. 2 показана схема эксперимента, при помощи которого я измерил разность световых скоростей в двух противоположных направлениях. Свет от лазера разделяется полупрозрачным зеркалом на два пучка, которые, отражаясь от еще пары зеркал, проходят в противоположных направлениях расстояние между двумя синхронно вращающимися дисками с дырами по периферии (на рисунке источники света S ₁ и . S ₂ показаны как независимые).

Первым вращающимся диском свет нарезается на куски. Второй вращающийся диск пропускает большую часть куска, если скорость света в этом направлении большая, соответственно, меньшую часть куска, если скорость света в этом направлении меньшая.

Рис.2. Эксперимент со связанными затворами для измерения скорости света в одном направлении

Так как расстояние между дисками нельзя сделать очень большим (Физо работал при базисном расстоянии d = 8 км), то световые куски, движущиеся с большей скоростью, проходят через второй диск только чуть-чуть длиннее, чем куски, движущиеся в обратном направлении с меньшей скоростью. Однако, если за "вторым" диском поставить, чувствительные фотодиоды, то из разности генерируемых ими токов, измеряемой на гальванометре, можно определить проекцию абсолютной скорости лаборатории по направлению оси аппарата. Я назвал этот эксперимент "экспериментом со связанными затворами". Вот вся его теория и исполнение:

Вал вращается электромотором, поставленным в середине вала (на рис. 2 мотор поставлен в левом конце вала). Расстояние между центрами периферийных дыр и оси вала R (12 см), а расстояние между дисками d (120 см). Взаимное положение обоих дисков на валу и направление лазерных пучков устанавливаются так, что когда вал в покое, световой пучок, проходящий целиком через ближнюю дыру, освещает половину дальней дыры. Так как при вращении световым импульсам, нарезанным ближней дырой, нужно известное время, чтобы достичь дальней дыры, с увеличением скорости вращения все меньше и меньше света пройдет через дальнюю дыру, если она "убегает" от пучка и, наоборот, все больше и больше света пройдет через дальнюю дыру, если она "прибегает" к пучку. Для краткости, дыры в первой позиции я называю "убегающими" и дыры во второй позиции "прибегающими".

Допустим, что дыры на вращающихся дисках прямоугольные и что лазерные пучки имеют прямоугольное сечение и равномерную освещенность в сечении (эти ограничения, облегчающие нам вычисления, не влияют на вид окончательной формулы). Ток I, генерируемый каждым из фотодетекторов, будет пропорционален ширине светового пятна на его поверхности, b, когда вал вращается, т.е. I ~ b. Когда скорость вращения возрастает на ЛN об/сек, ширина светового пятна за "убегающей" дырой станет b-Лb, тогда как ширина светового пятна за "прибегающей" дырой станет b + Лb, и соответствующие токи будут равны I - ЛI ~ b - Л b, I + ЛI ~ b + Л b, так, что db = b (Л I/I), (42) где dI - половина измерения разности токов, производимых обоими фотодетекторами в этом случае.

Если вращать вал сначала с ЛN/2 об/с в одну сторону, а потом с ЛN/2 об/с в другую сторону, то это соответствует изменению угловой скорости на AN. Так как db = (d/c)2пANR, (43) то мы получим для скорости света в одном направлении c = 2пNRdI / bAТ (44)

Если скорость света в одну сторону c - v, а в другую c + v, то изменения токов будут соответственно, dI + 8I и AТ - 8I, и мы будем иметь c - v = 2пNRdI / b(AТ + 8I) , c - v = 2nNRdI / b(ЛI - 8I) (45)

Из этих двух уравнений получаем окончательный результат:

v = (8 1/AТ) c (46) Ось аппарата была поставлена по направлению "север-юг", и на полученном за пять дней квази-синусондальном графике я отметил две максимальных разности токов (28 1) а = -120 нА и (28 I)_b = 50 нА, которые (вместе с оцененными мною вероятными погрешностями)

соответствовали двум максимальным за сутки проекциям абсолютной скорости Земли по оси аппарата:

va = - 342 ± 30 км / сек vb = +143 ± 30 км / сек                             (47)

Когда 28 1 имеет экстремальное значение, абсолютная скорость Земли лежит в плоскости лабораторного меридиана (рис. 3). Компоненты скорости, направленные на север, принимаются положительными, а компоненты скорости, направленные на юг -отрицательными. Я отмечал через v _a ту компоненту скорости, чья алгебраическая величина меньше. Когда оба пучка света проходят через "убегающие" дыры, тогда, в случае, что компонента абсолютной скорости направлена на север, "северный" фотодиод производит меньше тока, чем "южный" фотодиод (по отношению к случаю, когда компонента абсолютной скорости перпендикулярна к оси аппарата). Нужно отметить, что на рис.3 обе компоненты скорости направлены на север и положительны, но в действительности компонента v _a была отрицательна

Рис. 3. Абсолютная скорость Земли и ее компоненты в горизонтальной плоскости в момент, когда абсолютная скорость параллельна меридианной плоскости

Как видно из рис. 3, обе компоненты абсолютной скорости Земли, v _a и v _b (лежат – В.П.) в горизонтальной плоскости лаборатории…». Как утверждает автор, ему удалось получить для модуля абсолютной скорости Земли значение v = 362 ± 40 км / сек.

В своем сочинении «Наука логики» известный философ Гегель писал: «Так называемое объяснение и доказательство вводимого в теоремы конкретного материала оказывается отчасти тавтологией, отчасти искажением истинного положения вещей; отчасти же это искажение служило тому, чтобы прикрыть обман познания, которое подбирало опыты, благодаря чему оно только и могло получать свои простые дефиниции и основоположения, а возражение, почерпнутое из опыта, оно устраняет тем, что понимает и толкует опыт не в его конкретной реальности, а как пример, и притом с благоприятной для гипотез и теорий стороны. В этом подчинении конкретного опыта предпосланным определениям основа теории затемняется и показывается лишь со стороны, подтверждающей теорию». Итак, попробуем понять эксперимент Маринова «в его конкретной реальности».

Предположим, что у нас имеется прибор, позволяющий определить «одностороннюю» скорость света, т.е. скорость, не зависящую от состояния движения Земли относительно эфира. Каким образом нужно направить этот прибор для того, чтобы исключить (или, напротив, определить) движение Земли относительно эфира? Можно попробовать направить прибор параллельно орбитальной скорости Земли. Тогда, вследствие суточного вращения Земли при неизменном положении прибора мы исследуем всю область, лежащую в плоскости, параллельной плоскости орбиты Земли. К сожалению, сам Маринов не исследовал эту область, поэтому о зависимости скорости света от орбитальной скорости Земли нам по-прежнему ничего не известно. Поэтому мы вправе заключить, что в плоскости, параллельной орбитальной скорости Земли, скорость света есть величина постоянная и равная c (точнее, c / n ). Таким образом, в опыте Физо определяется именно «односторонняя» скорость света, т.е. скорость, не зависящая от состояния движения Земли. Применительно к эксперименту Майкельсона-Морли это означает, что время движения параллельного луча равно Т || = 2 L / c , а не Т || = 2 Lc / ( c ² – v ²) как считал Майкельсон и как считается вплоть до настоящего времени.

Обратим теперь внимание на рис. 3. Обе компоненты скорости Земли лежат в меридиональной плоскости и направлены на север.

Маринов ничего не сообщает о том, почему именно он решил измерять скорость движения Земли именно в этом направлении. Мы можем только предположить, что ни в каких других направлениях обнаружить движение Земли относительно эфира ему не удалось. Как следует из конструкции прибора Маринова, он позволяет одновременно в одной и той же точке поверхности Земли измерить скорость света в двух противоположных направлениях: в направлении на север (обозначим эту скорость v ₁) и в направлении на юг (обозначим эту скорость v ₂). Очевидно, однако, что если скорость Земли в направлении на север равна, скажем, + v ₁, то скорость Земли в противоположном направлении будет равна – v _1. Тогда скорость света в направлении на север будет равна c ₁ = c + v ₁ и c ₂ = c – v ₁ в направлении на юг. Решая совместно эти два уравнения, нетрудно определить скорость движения Земли v ₁.

На рис. 3 векторы компонент абсолютной скорости Земли изображены в двух различных точках, тогда как в действительности измерения проводились в одной точке. Соответственно, и рисунок должен быть другим, и схема расчета компонент скорости должна быть иной. Однако, как указывалось выше, в одной и той же точке компоненты скорости должны быть одинаковыми по модулю, но противоположны по знаку. В действительности, компоненты скорости оказались различными: в направлении на север v _a = - 342 ± 30 км / сек и v _b = +143 ± 30 км / сек в противоположном направлении. Чтобы как-то объяснить этот результат, т.е. привязать его к своим «дефинициям», Маринов и придумал свой рис. 3 и свои расчеты «абсолютной» скорости.

Итак, если верить Маринову, Земля одновременно движется в двух противоположных направлениях: на север со скоростью 342 ± 30 км / сек и на юг со скоростью 143 ± 30 км / сек. Кроме того, согласно Маринову, Земля одновременно движется в двух взаимно перпендикулярных направлениях: относительно Солнца с орбитальной скоростью ~ 30 км / сек и со скоростью 362 ± 40 км/сек в направлении, перпендикулярном орбитальной скорости. Очевидно, что этого никак не может быть! А что может быть? Предположим, что окружающий Землю эфир движется в направлении на север (или в противоположном направлении – не имеет значения) с некоторой скоростью vЭ. Предположим, далее, что относительно этого эфира и сама Земля движется в том же направлении со скоростью vЗ. Тогда скорость света, измеряемая в направлении на север, будет равна, допустим c1 = c + (vЗ + vЭ) и c2 = c -(vЗ + vЭ) в противоположном направлении (здесь c – скорость света в направлении на запад или восток). Величины c1 и c2 определяются из опыта. Тогда, решая оба этих уравнения как систему, нетрудно найти и vЗ, и vЭ. И все бы ничего, только опять получается, что Земля одновременно движется в двух взаимно перпендикулярных направлениях: относительно Солнца с орбитальной скоростью и со скоростью vЗ в направлении, перпендикулярном орбитальной скорости, чего опять-таки не может быть.

Основываясь на результатах эксперимента Миллера, выполненного им на горе Маунт Вилсон, можно предположить, что эксперимент с прибором Маринова, выполняемый в течение года, покажет независимость результатов от времени суток и времен года, тем самым будет доказано, что причина изменения скорости света не зависит от состояния движения Земли. Если теперь обратить внимание, что направление скорости c ₁, как и c ₂ совпадает с направлением на северный магнитный полюс Земли, можно высказать предположение, что изменение скорости света в направлении на север или юг обусловлено магнитным полем Земли. Именно поэтому скорость света в западном (восточном) направлении оказывается величиной постоянной. Именно поэтому результат опыта Кеннеди, в котором интерферометр помещался внутри металлической камеры, экранирующей магнитное поле Земли, оказался нулевым.