Знак Вопроса 2005 № 04

Нам казалось: мы кратко блуждали.

Нет, мы прожили долгие жизни…

Возвратились — и нас не узнали,

И не встретили в милой отчизне.

А. Блок

Год физики. Прошло столетие с момента публикации в 1905 г. первой работы А. Эйнштейна по специальной теории относительности (СТО). С этой работы отсчитывают новый этап развития физики, и весь мир отмечает 2005 год как Год Физики. В этой работе Эйнштейн описал эффект, который позже назвали парадоксом часов или парадоксом близнецов. Брат-путешественник (П-брат) по возвращении домой оказывается моложе своего брата-домоседа (Д-брат). Фантасты, опираясь на него, отправили космонавтов в далекие миры, а ученый мир до сих пор спорит на эту тему. Эти споры никогда не прекращались, большие дискуссии велись в 50–60 годах прошедшего века [1]. Но и в новом тысячелетии тема не исчерпана. В частности, в работе [3] уделено значительное место критике эффекта замедления времени, а журнал «Знак вопроса» в № 1 за 2005 г. напечатал статью Голубева И. А. «Прощание с парадоксом близнецов». С некоторой долей юмора 2005 год можно назвать юбилеем парадокса близнецов.

Причина споров по поводу парадокса близнецов — методологическая основа СТО, порождающая парадоксы. Ниже рассмотрен эфирный подход к специальной теории относительности (ЭПТО), лишенный парадоксальности [4]. При этом подходе эффект близнецов играет базовую роль.

ИЗГНАНИЕ ЭФИРА

Эффект близнецов с позиции СТО.

Прежде всего заметим, что в рамках СТО эффект действительно существует. Математической базой СТО являются преобразования Лоренца, которые определяют соотношение между пространственными координатами и моментом времени одного и того же события в двух инерциальных системах отсчета (ИСО). Из преобразований Лоренца следует, что собственный темп хода времени часов W, неподвижных в некоторой ИСО, воспринимается замедленным в другой ИСО, относительно которой часы W движутся. Этот темп тем меньше, чем ближе к скорости света относительная скорость этих ИСО. Соответствующий коэффициент пропорциональности назовем релятивистским коэффициентом.

Существенно, что собственный темп часов не зависит от того, в какой иной ИСО они наблюдаются. И этот достаточно естественный вывод математически строго доказывается в СТО [2]. Кроме того, в СТО принимается, что темп хода часов зависит только от их скорости и не зависит от ускорения. В совокупности эти два обстоятельства означают, что для расчета собственного времени П-брата можно интегрировать темп его часов по времени наблюдения в системе Д-брата. Тем самым, в момент возврата П-брата домой он окажется моложе Д-брата. В статье Голубева И. А. отрицается правомочность интеграла по часам Д-брата, так как «ни из каких формул СТО он не проистекает». Это мнение, однако, неверное. Если признаются преобразования Лоренца, то эффект близнецов неизбежен. При этом никакая дополнительная зависимость темпа часов от ускорения, которая преобразованиями Лоренца не определяется, как будет пояснено ниже, не может изменить ситуацию.

Отчего нескончаемые споры и сомнения. Обратимся теперь к «обыденному здравому смыслу (ОЗС)». Как писал известный скептик в вопросе парадокса близнецов Г. Дингл, не дадим себе «задурить голову математикой».