Kapitola 1
Přehled
“Nevím,
jak mě vidí svět, ale já si připadám jako chlapec hrající si na břehu moře a bavící
se hledáním hladších oblázků nebo hezčích mušlí než jsou ty obyčejné, zatímco
přede mnou leží velký neprozkoumaný oceán.” |
Sir Isaac Newton (1642-1727)
Úvod
Od časů Sira Isaaca Newtona vznikly dvě základní teorie,
které se pokusily odpovědět na otázku: “Co je světlo?” Je světlo částice nebo je
to nějaká látka, která vyplňuje vesmír, a světlo je vlna nebo signál, který se
šíří touto látkou, podobně jako zvuk je vlna nebo signál, který se šíří
vzduchem? Problém s odpovědí na tuto otázku je, že světlo má jak velmi silné
vlastnosti částice, tak velmi silné vlastnosti vlny.
Částicová teorie světla se nyní nazývá “fotonová teorie”. Tato teorie
říká, že částice – fotony jsou vytvářeny a ničeny atomy, když elektrony mění
kvantové úrovně. Toto je zjednodušený pohled, ale pro tuto chvíli je
postačující. Částicová teorie světla byla dominantní teorií ve dvou obdobích.
Newton věřil, že světlo je částice, nazval ji korpuskule a jeho teorie se
udržela do začátku 19. století. I Einstein věřil, že světlo je částice, nyní
nazývaná foton, a jeho teorie převládla od roku 1924 a je dominující teorií do
současnosti.
Vlnová teorie světla se nazývá (v angličtině) "aether theory" nebo běžněji
"ether theory." Jedním z
důvodů pro dvojí pravopis je, aby se odlišil éter, který vyplňuje vesmír, od
plynu, který se používá k uspávání lidí. Teorie éteru říká, že vesmír je vyplněn
malými částicemi, které nazývám “etony” (v orig. "ethons."). Éter je považován za médium pro světlo,
ve myslu, že
světlo je "signál" nebo
"vlna", která cestuje
skrze médium – éter. Teorie éteru byla u vědecké komunity v oblibě od počátku
19. století do roku 1924. Někteří lidé věří jak v éter, tak ve fotony. Například
Einstein připouštěl, že jeho Obecná teorie relativity by bez éteru nefungovala,
ale éter z Einsteinovy Obecné teorie relativity se nesmírně liší od éteru Nikoly
Tesly a Alberta Michelsona a v této knize se jím nebudeme zabývat.
3
Einsteinův přístup
Člověk se může divit, co má Einsteinova Speciální teorie
relativity ("SR") společného se sporem
foton versus éter. SR byla vytvořena vlastně proto, aby byla klíčovou částí
Einsteinova tříhrotého útoku na éter v roce 1905.
Éter, jak se věřilo v roce 1905, vyplňoval vesmír a byl
nehybný (tj. nebyl pohyblivý). To znamenalo, že éter tvořil “univerzální vztažnou
soustavu” nebo “UVS”. Jinými slovy, v roce 1905 se věřilo, že naše
slunce je úplně “v klidu” vůči vesmíru a zároveň je “v klidu” vůči éteru. To
znamená, že vůči vesmíru byl “v klidu” samotný éter, a tudíž tvořil UVS.
Einsteinova Teorie relativity se pokusila nahradit UVS éteru představou „relativní vztažné soustavy“
("RVS"). Odstranění UVS je
de facto to samé jako odstranění éteru. V úvodu práce o SR Einstein prohlásil:
“Zavedení ‘zářivého éteru’ se ukáže být nadbytečné, pokud představa zde vytvořená
nebude vyžadovat ‘absolutní stacionární prostor‘ se speciálními vlastnostmi,
ani přiřazení vektoru rychlosti bodu prázdného prostoru, v němž probíhají
elektromagnetické procesy.“ Tento první hrot v pokusu o odstranění éteru
byl nazván první postulát SR.
Einsteinův druhý útok na éter měl co do činění s rychlostí
světla. V 80. letech 19. století Michelson a Morley provedli experiment, jehož
účelem byla detekce éteru pomocí zaznamenání změny “rychlosti světla”, způsobené pohybem naší země skrze
statický éter, který byl považován za médium pro světlo. Experiment měl “nulový
výsledek”, to znamená, že nebyla zaznamenána žádná změna rychlosti světla.
Einsteinův druhý postulát v SR byl dalším pokusem odstranit éter. V tomto
postulátu spekuloval, že rychlost světla je konstantní pro všechny pozorovatele.
Tento postulát použil pro vysvětlení nulového výsledku Michelson-Morleyova
pokusu s interferometrem. Použitím SR k vysvětlení nulového výsledku
Michelson-Morleyova pokusu nebylo nutné “vlečení éteru” (o němž si povíme za chvíli) k jeho
vysvětlení, čímž byly otevřeny dveře částicové povaze světla.
Jelikož oba postuláty SR byly formulovány pro odstranění
éteru, je jasné, že hlavním účelem SR bylo odstranit éter. SR a fotonová teorie
jsou tedy silně provázány.
Einsteinovým třetím krokem k odstranění éteru v roce 1905
bylo použití “částicové povahy
světla”. Ve své práci o fotoelektrickém jevu se pokusil částicové povahy
světla využít pro vyvrácení “vlnové teorie světla”, čímž se opět pokusil
odstranit éter.
Einsteinův trojitý útok na éter v roce 1905 byl podpořen
dalšími experimenty a pozorováními, jako byly Planckovy vzorce pro vyzařování
černého tělesa.
4
Nicméně, “částicová teorie světla”, nyní nazývaná fotonová
teorie, nebyla přijata před rokem 1924. Einsteinova Nobelova cena v roce 1921
nebyla udělena za jeho částicovou teorii světla, ani za jeho SR, ale spíš za
jeho vzorce, které vytvořil pro fotoelektrický jev.
Přestože je pravda, že částicová teorie světla je dominantní teorií z důvodu, že světlo má vlastnosti částic, je také pravda, že světlo má stejně silné vlnové vlastnosti. Nemůžeme tedy rozhodnout, zda světlo je částice nebo vlna odvoláváním se na částicové nebo vlnové vlastnosti světla. Světlo má obě vlastnosti.
Můj přístup
S tímto objevem v mysli jsem se pustil do analýzy Hafele-Keatingova experimentu, který je klíčovým experimentem pro důkaz relativity. V Hafele-Keatingových experimentech se létá se čtyřmi cesiovými atomovými hodinami kolem světa, první na východ, potom na západ. Předpověděli a pozorovali, že hodiny zaznamenaly rozdílné "reálné časy" (v porovnání s "reálným časem" měřeným stacionárními atomovými hodinami na zemi), když se s nimi letělo na východ versus když se s nimi letělo na západ.
Při své analýze jsem objevil, že "v klidu" vztažná soustava, zvolená Hafelem a Keatingem ("nerotující bod vysoko nad Severním pólem"), vytváří velmi jednoznačný souřadnicový systém a že "vlečený éter" je jediná možná substance, látka nebo pole, jenž má stejný souřadnicový systém a mohl způsobit rezistenci cesiovým atomovým hodinám a tedy mohl způsobit změny "reálného času" atomových hodin. Jedinečné na vlečení éteru je, že tvoří bublinu kolem země a tato bublina nerotuje se zemí, což je vlastnost, kterou nemá žádná jiná substance, síla nebo pole.
Maje toto na mysli, stejně jako Einstein provedl tříhrotý útok proti éteru, tato kniha provede tříhrotý útok jak na SR, tak na fotonovou teorii. Prvních pět kapitol této knihy, včetně této kapitoly, se bude zabývat Hafele-Keatingovým experimentem a SR. Například v původní SR z roku 1905 mohl být k experimentu použit každý objekt jako soustava "v klidu" (tj. vztažná soustava). Do roku 1920 Einstein toto osobně změnil a říkal, že žádný z objektů v experinentu nemůže být použit jako vztažná soustava "v klidu"..
5
Tvrdil, že může být použita pouze jediná vztažná soustava "v klidu" a tou
byl "střed rotujícího disku".
Kapitoly 6 až 10 se zabývají mými dvěma experimenty plus experimenty s měřením vzdálenosti Měsíce pomocí laseru. Včechny tři tyto experimenty obsahují "cestu světla". Výsledkem těchto tří experimentů je několik paradoxů, které totálně odstraňují možnost, že světlo je částice, ve smyslu, že je nemožné, aby existovaly fotony. To je má druhá zbraň.
Zkrátka, Einstein se zabývá "částicovou povahou světla", "rychlostí světla" a "relativní vztažnou soustavou", aby se obešel bez teorie éteru. Já se zabývám hlavně "cestou světla" a "vlečením éteru", abych dokázal, že éter existuje. Nepoužívám
6
"vlnouvou teorii světla" jako jeden z mých důkazů! Není to nutné. Až se všechen prach usadí, bude jasné, že éter a vlečení éteru existuje.
Tato kapitola bude první kapitolou, kde se zabývám Hafele-Keatingovým experimentem. Jelikož se Hafele-Keatingův experiment zabývá SR, je nutné nejdříve absolvovat krátký kurz základů astronomie, abychom pochopili, co UVS vlastně znamená. Potom bude následovat krátká část o tom, co to je "vlečení éteru". Po těchto dvou pasážích se budu podrobně zabývat Hafele-Keatingovým experimentem. Po této kapitole budou následovat čtyři kapitoly, v nichž se tímto tématem budu zabývat ještě podrobněji.
Univerzální vztažná soustava - kosmické mikrovlnné záření na pozadí (CMBR)
V současné době se věří, že naše sluneční soustava se pohybuje prostorem rychlostí kolem 370 km/sec. Rychlost naší sluneční soustavy (tedy i naší Země) je složená rychlost, skládající se ze dvou hlavních pohybů a několika vedlejších pohybů. Tyto dva hlavní pohyby naší sluneční soustavy jsou:
Naše sluneční soustava koná výsledný pohyb rychlostí 370 km/s směrem k souhvězdí Lev (nebo mírně pod něj) a od souhvězdí Vodnář[1,2,3]. Tato složená rychlost byla vypočítána na základě změny (o 2,7 stupně Kelvina) vyzařování černého tělesa ze satelitu COBE, špionážních letadel U2, výškových balónů a ještě novějších zařízení. Toto záření černého tělesa se nazývá "kosmické mikrovlnné záření na pozadí" (CMBR = Cosmic Microwave Background Radiation). Pokud mě paměť neklame, CMBR bylo poprvé objeveno v roce 1978.[1].
CMBR tvoří Univerzální vztažnou soustavu (UVS), nebo "Absolutní vztažnou soustavu" (AVS) vesmíru, jak ho známe. To také tvoří "Absolutní časovou soustavu" (AČS) vesmíru. Uvažte následující citaci: "Data naznačují, že rychlost Země je kolem 400 km/s směrem k souhvězdí Lva." Přestože princip relativity říká, že neexistuje upřednostňovaná vztažná soustava, protože zákony fyziky se jeví stejně všem pozorovatelům, je nicméně možné určit naši absolutní rychlost vzhledem k vesmíru! [2]
Dva hlavní pohyby naší sluneční soustavy jsou velmi lineární, vezmeme-li v úvahu několik posledních tisíciletí, takže náš solární systém se pohybuje téměř přímým směrem a téměř konstantní rychlostí. Představte si, že jdete po obvodu
7
kružnice o poloměru 25.000 světelných let, což je vzdálenost našeho slunce od Mléčné Dráhy!
Absolutní pohyb naší planety je trochu složitější. Protože obíháme kolem slunce rychlostí 30 km/s a proto, že jsme unášeni spolu se sluneční soustavou, jejíž rychlost je 370 km/s, rychlost naší Země kolísá v rozsahu 340 až 400 km/s. Všimněte si, že souhvězdí Lva leží na rovině ekliptiky (tj. rovině tvořené naším sluncem a orbitální dráhou Země).
Před koncem 20. let, kdy bylo objeveno, že náš vesmír se rozpíná, se všeobecně věřilo, že naše slunce stojí nehybně ve vesmíru a že absolutní pohyb naší země vesmírem je pouhých 30 km/s a je způsobený pouze naším obíháním okolo stojícího slunce. Toto číslo bylo v souladü s "hvězdnou aberací" nebo "roční aberací", což je malé naklánění teleskopů, požadované astronomy z důvodu zemské orbitální rychlosti kolem slunce. Po mnoho desetiletí předtím bylo známo, že "aberace hvězdného světla" (tj. velikost požadovaného sklonu) je dobrý způsob odhadu naší orbitální rychlosti kolem slunce. Avšak s naší novou znalostí o naší absolutní rychlosti pohybu vesmírem (tj. 370 km/s místo 30 km/s) bylo třeba nového vysvětlení aberace světla hvězd. Nyní astronomové mají nový termín pro aberaci, způsobenou absolutním pohybem naší sluneční soustavy ve vesmíru, nazývají ji "sekulární aberace". U.S. Naval Observatory Multiyear Interactive Computer Almanac ve svém slovníku říká:
"aberace, sekulární: složka hvězdné aberace, která je výsledkem v podstatě rovnoměrného přímočarého pohybu celé sluneční soustavy prostorem. Sekulární aberace je obvykle zanedbávána."[4]
Důvodem, proč je sekulární aberace obvykle zanedbávána, není ten, že neexistuje, ale proto, že je tak malá, že je téměř nemožné ji zaznamenat. Způsobuje posun v celé nebeské sféře. To znamená, že z důvodu sekulární aberace skutečná poloha témeř všech hvězd není tam, kde se jeví být. Ale protože se v dohledné době nechystáme cestovat ke hvězdám, nikdo se o to nestará. Protože sekulární aberace je tak rovnoměrná v období několika tisíc let, věří se nyní, že "skutečný" "sklon aberace" (tj. rychlost, která určuje stupeň, o jaký musí být teleskop skloněn) je založen na naší absolutní rychlosti 370 km/s, ale tento "pozorovatelný" sklon aberace je založen na "diferenční rychlosti" země směrem k souhvězdí Lva. Diferenční rychlost země je způsobena výhradně naším obíháním okolo slunce (ignoruji několik podružných otázek, které v této diskuzi nemají význam).
Vlečení éteru
V 80. letech 19. století se lidé domnívali, že naše slunce je ve vesmíru nehybné. Takže jediný pohyb naší země vesmírem, jak se tehdy domnívali, byla naše oběžná rychlost kolem slunce průměrnou rychlostí 30km/s. V 80. letech 19. století
8
se věřilo, že éter existuje v celém vesmíru (částicová teorie světla nebyla vědeckou komunitou přijata před rokem 1924) a vědci se také domnívali, že éter je ve vesmíru nehybný. Jelikož se naše země pohybovala skrze tento nehybný éter rychlostí 30km/s, musel na povrchu země vát "éterový vítr" rychlostí 30km/s.
Jinými slovy, představte si automobil jedoucí rychlostí 100km/h po silnici, kde je vzduch nehybný. Na povrch auta působí "vítr" o rychlosti 100km/h, přestože vzduch je nehybný. Podobně, jestliže se země pohybuje rychlostí 30km/s statickým éterem, na povrch země působí "éterový vítr" rychlostí 30km/s. Michelson a Morley provedli experiment, jehož cílem bylo detekovat tento eterový vítr pomocí měření změn rychlosti světla. (Poznámka: Jestli země stála a éter se pohyboval nebo jestli se země pohybovala ve stojícím éteru nehraje roli, relativní pohyb země a éteru by způsobil změny rychlosti světla, kdyby byla měřena na zemi.)
Ale jim se tento éterový vítr detekovat nepodařilo. Nulový výsledek Michelson-Morleyova Interferometru ("MMI")[5] si žádal od vědců vysvětlení. Toto byl možná první velký nezdar teorie éteru od doby, co byla dříve v tomto století uznána. Kdyby tehdejší vědci věděli, že naše skutečná rychlost ve vesmíru je 370km/s, byli by nad nulovým výsledkem MMI ještě více užaslí!
Existovalo několik teorií, které byly navrženy k vysvětlení nulového výsledku,¨včetně SR. Michelson (který sám byl nositelem Nobelovy ceny) SR odmítl a zastával teorii "vlečení éteru". Teorie vlečení éteru, která byla vlastně předložena již v roce 1831[6], říká, že zemi obklopuje "bublina" nebo "koule" éteru a je unášena nebo vlečena zemí při jejím pohybu vesmírem. Toto je skutečně velmi logická teorie. Zemská gravitace může přitahovat a držet velmi těžké molekuly vzduchu (těžké v porovnání s etony), nazývané atmosféra, na její cestě k souhvězdí Lva. Je tedy logické říci, že naše gravitace také drží etony, které jsou mnohem lehčí než molekuly vzduchu. Právě tak jako zemská gravitace chrání molekuly vzduchu před přitažením větší gravitací slunce, gravitace naší země může před sluneční gravitací chránit i etony.
Cauchy a Stokes věřili ve vlečení éteru desítky let před MMI.[6] Podle Michelsonovy verze teorie vlečení éteru je éter uvnitř této bubliny v klidu a nerotuje spolu se zemí. Jinými slovy, éter je podle této teorie stacionární, nebo téměř stacionární, a země rotuje uvnitř bubliny éteru. Abychom pochopili vlečení éteru, uvažujme tuto metaforu: Představte si velký plážový míč ležící na stole. Uprostřed tohoto velkého plážového míče je zavěšen golfový míček, který rotuje kolem vlastní osy. Protože vzduch ve velkém míči nerotuje
9
spolu s golfovým míčkem, velmi malý objekt (jako například prachová částice) na povrchu rotujícího golfového míčku pocítí mírný "vítr". Tento vítr není způsoben pohybem plážového míče (leží na stole), je způsoben povrchem golfového míčku, který je tlačen skrze nehybný vzduch uvnitř plážového míče vlivem rotace golfového míčku. Je to velmi malý "vítr", jehož rychlost závisí na rychlosti rotace golfového míčku. Ale i kdyby se plážový míč pohyboval (tj. předpokládejme, že je přivázán na střeše auta jedoucího rychlostí 100km/h), "vítr" na povrchu golfového míčku by byl stejný.
Jestliže rotující golfový míček představuje zemi a jestliže nehybný vzduch uvnitř plážového míče představuje éter, máme model vlečení éteru zastávaný Albertem Michelsonem. Golfový míček rotuje, ale vzduch uvnitř plážového míče nikoli. Podobně, země rotuje, ale vlečený éter spolu se zemí nerotuje.
U tohoto modelu si všimněte, že kromě osy rotace je u golfového míčku uvnitř plážového míče vše v pohybu. Vzduch nad golfovým míčkem a osa rotace golfového míčku uvnitř plážového míče jsou "v klidu". Samotný golfový míček, s výjimkou jeho osy, je v pohybu vzhledem ke vzduchu uzavřenému uvnitř plážového míče. Můžeme tedy říci, že každý bod na prodložené ose rotace golfového míčku je "v klidu".
Bez vlečení éteru by na povrchu země vál rychlostí 370km/s éterový vítr. Díky vlečení éteru je země od tohoto éterového větru dokonale chráněna (nebo dokonce od větru vanoucího rychlostí 30km/s, pokud éter vlečený sluncem zasahuje na orbitální dráhu země kolem slunce) a jediný éterový vítr, způsobený rotací země, by měl na rovníku maximální rychlost 0,45km/s. Na Severním pólu, Jižním pólu nebo kdekoli na prodloužené ose rotace země by éterový vítr byl nulový.
Morley-Michelsonův interferometr nebyl dostatečně přesný na to, aby detekoval éterový vítr způsobený rotací země (tj. maximálně 0,45km/s), a tak Michelson, Gale a Pearson, kteří nyní předpokládali vlečení éteru, zkonstruovali jiné zařízení, schopné detekovat mnohem menší éterový vítr. Tento experiment byl úspěšný a v dané zeměpisné šířce.[7] se jim podařilo detekovat rotační rychlost země. Ale v té době již relativita byla zavedenou teorií a jejich experiment byl vědeckou komunitou jednoduše odmítnut.[7]
Hafeleovy a Keatingovy Experimenty
Hafele-Keatingovy experimenty z roku 1971 patří k
nejslavnějším experimentům v historii fyziky. Jejich experimenty byly
zkonstruovány k ověření platnosti Einstainovy speciální (SR) a
obecné (GR) teorie relativity. Hafele a Keating letěli dvakrát
letadlem se čtyřmi cesiovými atomovými hodinami kolem světa v komerčních
proudových letadlech, nejdříve na východ, potom na západ.
10
Jejich experimmenty prokázaly, že "čas", jak byl měřen atomovými hodinami, je funkcí směru, rychlosti a zeměpisné šířky letu. Směr a rychlost letu letadel byly faktory SR a zeměpisná šířka letu byla faktorem GR.[8,9,10,11] Měl bych poznamenat, že "čas" je v tomto případě "skutečný čas" změřený atomovými hodinami. Byl porovnán se stacionárními hodinami na pozemní observatoři amerického námořnictva ("USNO", tj. U.S. Naval Observatory ). Hodiny, které letěly na východ měřily čas pomaleji než stacionární hodiny a hodiny, které letěly na západ měřily čas rychleji než stacionární hodiny. Před těmito experimenty Hafele správně předpověděl, že hodiny letící na západ budou měřit čas rychleji než stacionární hodiny.[8,9]
Hafele-Keatingovy experimenty jsou považovány za důkaz, že SR a GR jsou platné teorie. Ale H-K použili velmi odlišnou verzi SR, než byla teorie navržena Einsteinem v roce 1905.
Například ve "staré SR" z roku 1905 byl každý prvek v experimentu považován, nebo mohl být považován, za relativní vztažnou soustavu "v klidu". Toto byl celý záměr koncepce "relativních vztažných soustav". Kdyby bylo například deset proudových letadel, letících deseti různými rychlostmi v deseti různých směrech, každé z těchto deseti letadel moholo být použito jako vztažná soustava "v klidu" pro určení "relativního času" mezi ním a ostatními letadly.
Do roku 1971 však byla koncepce "relativních vtažných soustav" úplně opuštěna. V "nové SR", použité Hafelem a Keatingem, žádná z těchto dvou sad letadel nebo atomových hodin v experimentu nemohla být považována za soustavu "v klidu" Dokonce ani stacionární atomové hodiny v USNO nemohly být považovány za soustavu "v klidu".
V "nové SR", použité v H-K experimentu, mohl být za vztažnou soustavu "v klidu" považován pouze jeden nerotující pozorovatel dívající se na Severní pól z velké výšky [9] nebo, řečeno jednodušeji: "nerotující bod vysoko nad Severním pólem. Tento referenční bod "v klidu" nebyl součástí experimentu, ve významu, že v tomto bodě nebyly umístěny atomové hodiny. Nepohyblivý bod v H-K experimentu ležel mnoho tisíc kilometrů od všech atomových hodin, které byly součástí experimentu! Z celé koncepce "relativních vztažných soustav" zbylo to, že každý bod, který byl součástí experimentu, mohl být považován za bod "v klidu". Žádný objekt v experimentu však nebyl nikdy Hafelem a Keatingem za soustavu "v klidu" považován.
Je důležité zdůraznit, že pozorovatel nebo bod je "nerotující". Kdyby pozorovatel rotoval spolu se zemí, potom stacionární bod například na rovníku by byl považován za bod "v klidu" vzhledem k pozorovateli. Ale protože pozorovatel nerotuje, stacionární bod na rovníku
11
se pohybuje rychlostí, která se rovná (úhlové) rotační rychlosti země v dané zeměpisné šířce.
"Stacionární" hodiny v USNO byly tedy považovány za soustavu v pohybu díky rotaci země (tj. rychlost byla měřena relativně vzhledem k rotační rychlosti země v dané zeměpisné šířce), protože pozorovatel nerotoval.[9] "Stacoinární" hodiny byly ve skutečnosti "v pohybu".
Nazývejme věci pravými jmény. Hafele a Keating mohli říci, že použili "lokální nebo lokalizovanou absolutní vztažnou soustavu ("lokální AVS") a lokální nebo lokalizovaný absolutní čas." Slovem "absolutní" míním, že zvolená vztažná soustava "v klidu" nebyla součástí experimentu a nepohybovala se (vzhledem k ostatním objektům) a nerotovala během experimentu. Slovem "lokální" mám na mysli, že nepoužili UVS kosmického záření na pozadí (CMBR) (to v roce 1971 ještě nebylo objeveno) nebo vztažnou soustavu slunečního barycentra (které Hafela a Keating museli znát), nebo galaktické barycentrum (které také nepochybně znali), ale místo toho jako vztažnou soustavu použili bod v ionosféře, který je "lokální" vzhledem k zemi, ve významu, že se pohybuje spolu se zemí na její cestě vesmírem.
Volba vztažné soustavy "v klidu" vzdálené tisíce kilometrů od experimentu zcela jasně není v souladu s původní SR, ale souvisí s jejím doplněním Einsteinem před nebo v roce 1920, kdy začal mluvit o středu rotujícího disku jako o jediném přípustném referenčním bodu "v klidu".[12] Einsteinova změna názoru od použití vztažných soustav "v klidu", které byly součástí experimentu, k použití jediné místní AVS, která byla vzdálena tisíce kilometů od objektů v experimentu, byla nepochybně způsobena empirickými daty. Bylo známo, že Einstein před rokem 1908 pracoval na Dopplerově efektu kanálových paprsků [13] (předchůdce dnešních atomových hodin). V roce 1919 byla Nobelova cena udělena Johanu Starkovi za objev Dopplerova jevu v kanálových paprscích, jehož objev Stark učinil v roce 1905.[14]
Hafele a Keating neobjevili koncepci použití prodloužené osy rotace země jako vztažné soustavy "v klidu", věděli, co mají použít, již před svými experimenty. Dva články, které Hafele napsal před experimentem, to dokazují. Věděli, že kdyby jako vztažnou soustavu "v klidu" použili atomové hodiny v USNO, SR by s naměřenými daty nefungovala. Dokonce před H-K experimentem bylo známo, že aby vzorce z SR fungovaly, bylo nutné umístit lokalizovanou AVS na prodlouženou zemskou osu. Je pravděpodobné, že důvodem, proč Hafele a Keating použili "nerotující bod vysoko nad Severním pólem" místo středu země, byla snazší představa a vysvětlení, proč stacionární atomové hodiny v USNO musely být v pohybu.
12
Cíl SR
Hlavním cílem původní SR bylo nahradit koncept UVS a AVS konceptem RVS. Jinými slovy, jeho hlavním cílem bylo nahradit převládající teorii éteru (který reprezentuje UVS) částicovou teorií světla. Ale koncept RVS padl při přechodu od "staré SR" k "nové SR", jak jr demonstrováno faktem, že H-K použili pouze jedinou místní AVS, nikoli relativní vztažnou soustavu nějterého z objektů, které byly součástí experimentu. Kromě toho bylo dvěma nezávislými experimenty prokázáno, že UVS existuje! Jak experimenty s CMBR, které pokračují, tak experimenty Rolanda De Witte, prováděné v roce 1991, zjistily UVS.
Stará nebo původní SR se zabývá rozdíly "relativního času" objektů v experimentu, které v podstatě znamenaly "imaginární časy". Abychom pochopili, proč používám pojmu "imaginární časy", uvažujme, že ve výše uvedeném příkladu s deseti proudovými letadly jedno zvolíme jako "cíl". Dále současně a nezávisle předpokládejme, že všechna ostatní letadla jsou ve vztažných soustavách, které jsou "v klidu", a vypočítejme "relativní časy" desátého letadla, označeného jako "cíl", vzhledem ke každé z devíti vztažných soustav, které jsou v klidu. Letadlo "cíl" bude mít devět různých relativních časů současně. To znamená, že "relativní čas" je ve skutečnosti imaginární čas, který je závislý pouze na zvoleném "pozorovateli" (tj. vztažné soustavě v klidu). "Skutečný čas" letadla "cíle" bude jiný než kterýkoli z "imaginárních časů" dalších devíti pozorovatelů! To platí tehdy, pokud jedno z letadel, která jsou "v klidu", není umístěno v ose rotace země.
Koncept "relativního času" se vyvinul z "imaginárního času" "staré SR" ve "skutečný čas" "nové SR". Jinými slovy, stejný pojem "relativní čas" může být použit jak pro "imaginární čas", tak pro "skutečný čas". To samozřejmě působí mnoho zmatků! Když je použit pojem "relativní čas", musí být znám kontext, v němž je použit.
Dokonce i Hafele a Keating tím byli zmateni. Tvrdili, že jejich experiment vyřešil paradox hodin. Pokud jde o "starou SR", jejich experiment s paradoxem hodin vůbec nesouvisel. Paradox hodin byl paradoxem "relativního času" "staré SR". Paradox hodin byl vyřešen nikoli vyřešením problému se "starou SR", ale opuštěním "staré SR" ve prospěch "nové SR", která místo imaginárního používá skutečný čas. Tím, že autoři použili pojem "relativní čas" jak pro imaginární, tak pro reálný čas, nesprávně se domnívali, že vyřešili problémy staré SR. Nová SR se zabývala rozdíly skutečného času, ve významu, že se měřily skutečné změny údajů atomových hodin, nikoli zdánlivé nebo imaginární časové změny Skutečný čas měřený atomovými hodinami se mění v závislosti na zrychlování, zpomalování, změnách směru, atd. letadla nesoucího hodiny.
13
To je významné. Protože H-K hovoří o rozdílech "skutečného času", musíme se zabývat "skutečnými příčinami" těchto skutečných změn času.
Abych byl konkrétnější, o příčinách změn "imaginárního času" se nemusíme bavit, protože jsou samy imaginární. Avšak příčinou změny "skutečného času" musí být také něco skutečného (tj. látka, síla nebo pole)! Ani stará SR, ani nová SR oficiálně nenabízejí žádné takové vysvětlení příčiny. Jinými slovy, koncept "relativního času" se změnil z "imaginárního času" na "skutečný čas", ale SR nedokázala změnit "imaginární příčinu" na "skutečnou příčinu". To je důvod, proč vědecká si komunita myslí, že "imaginární příčina" může způsobit změny "skutečného času" v atomových hodinách.
Ve skutečnosti deset proudových letadel z výše uvedeného příkladu zažívá deset různých změn "skutečného času". Experiment H-K to dokazuje. Nedostatkem staré SR je to, že dovoluje, aby kterékoli z deseti letadel moholo být považováno za letadlo "v klidu". To vede k paradoxním a rozporným změnám "imaginárního času" a dokonce k nesprávným předpovědím "skutečného času". Protože H-K pro všechny atomové hodiny použili správnou vztažnou soustavu "v klidu" (která byla tisíce kilometrů vzdálená od všech letadel nebo USNO), opravili tuto část SR. A jak uvidíme později v této knize, "skutečné" rozdíly časů mezi každými dvěma letadly lze vypočítat, ale je to proces o dvou krocích, nikoli jednorázový proces, jak vyplývá ze staré SR.
V této části knihy jsem chtěl zdůraznit, že skutečné změny času musí mít skutečné příčiny. Více bude řečeno níže.
Volba referenčního bodu "v klidu"
V době svých experimentů Hafele a Keating museli vědět, že naše sluneční soustava rotuje kolem barycentra naší galaxie a že náš vesmír se rozpíná. Ale nemohli vědět o CMBR, to znamená, že nemohli vědět o absolutní rychlosti naší země vzhledem k vesmíru. Nepochybně také věděli, že Einstein změnil vztažnou soustavu SR "v klidu" na střed rotujícího disku. Měli tři volby soustav v klidu, založené na této nové diskové teorii:
V roce 1905 by byla logická 2. volba, protože naše slunce bylo v té považováno za stacionární a bylo tedy stacionárním bodem vzhledem k celému vesmíru (tj. bylo považováno za UVS).
14
Byl by dokonalou vztažnou soustavou v klidu. Ale relativita tvrdila, že nic takového jako URF neexistuje. V té době, v roce 1905, nebyla za vztažnou soustavu v klidu zvolena zemská osa, protože osa země nebyla součástí žádného experimentu.
(Poznámka: Ve své původní práci se Einstein shodou okolnotí zmiňuje, že objekt na rovníku bude měřit čas jinak než objekt na pólech, ale toto pozorování nemá nic společného s novou SR, která je součástí konceptu "relativních vztažných soustav." )
V roce 1971 byla pro H-K lopgickou volbou první možnost. Protože nepoužili vztažnou soustavu v klidu, která byla součástí experimentu, bylo by logické hledat referenční bod, který je podle současných znalostí nejvíce v klidu. Ale spory o to, jakou soustavu měly použít, jsou bezpředmětné, protože dopředu věděli, jakou soustavu mají zvolit, aby dostali vzorce, které budou fungovat.
Ale podívejme se na věc z jiného úhlu. Jestliže vztažná soustava v klidu může způsobit změny skutečného času, jak vyplývá z SR, protože vztažná soustava v klidu má takové výsadní postavení v této teorii, všimněte si, že existují tři různé výše uvedené vztažné soustavy v klidu. Pokud vztažná soustava v klidu způsobuje změny skutečného času, proč všechny tři výše uvedené soustavy v klidu (plus CMBR) nepřispívají ke změnám skutečného času atomvých hodin?
Nebo řečeno jinak: co je příčinou toho, že "nerotující bod vysoko nad Severním pólem" je chráněn a odstíněn před změnami času atomových hodin, způsobenými klidovou vztažnou soustavou AVS a CMBR? Co také chrání a stíní atomové hodiny před klidovou vztažnou soustavou galaktického barycentra a slunečního barycentra?
Jinými slovy, jestliže vztažná soustava v klidu způsobuje změnu (nebo se na ní podílí) "skutečného času" atomových hodin, potom střed země, střed slunce, střed galaxie a CMBR všechny působí změny "skutečného času" atomových hodin v experimentu H-K. Ale podle H-K pouze jeden z těchto referenčních bodů je příčinou naměřených dat. Co je tedy na ose země zvláštního, že odstiňuje atomové hodiny od ostatních tří vztažných soustav v klidu?
Je zřejmé, že referenční bod v klidu, který je vzdálený tisíce kilometrů od experimentu, nemůže být příčinou změn "skutečného času" v atomových hodinách. Podle mého názoru to, co fyzicky způsobuje zpožďování a předbíhání atomových hodin, musí být unášeno spolu se zemí na její cestě směrem k souhvězdí Lva a co obíhá se zemí kolem slunce. To také musí "stínit" atomové hodiny před všemi mimozemským vlivy, které se týkají naší sluneční soustavy, galaxie nebo celého vesmíru.
15
Nová SR nedokázala objasnit příčinu změny skutečného času atomových hodin a nedokázala ani objasnit, co způsobuje odstínění atomových hodin od účinků univerzální, galaktické a sluneční vztažné soustavy "v klidu" nebo dalších vlivů.
Proč je relativita vlečení éteru
SR přešla od UVS vytvořené éterem k RVS za účelem zřeknutí se teorie éteru jako příčiny světla. Lorentzovu transformaci, klíčový vzorec, který Einstein použil ve své SR, vyvinul Hendrik Antoon Lorentz, který tyto vzorce odvodil pro pohyb těles v éteru! Jinými slovy, Einstein změnil název a interpretaci Lorentzovy transformace a vzorec vytvořený pro éter použil k vyvrácení existence éteru!
Nyní uvažujme o zemi rotující uvnitř této bubliny z éteru. Jedinou částí země, která se vzhledem k éteru nepohybuje, je prodloužená imaginární osa země (podle výše uvedené analogie s plážovým míčem a golfovým míčkem). H-K použili bod na zemské prodloužené ose jako jediný referenční bod souřadné soustavy v klidu. Tento bod je v klidu vzhledem k vlečenému éteru, protože pozorovatel nerotuje. To znamená, že H-K jako referenční bod v klidu mohli použít jedině bod, který je v klidu vůči vlečenému éteru! To znamená, že H-K mohli použít vlečený éter jako jediný souřadný systém! Jinými slovy, Hafele a Keating použili přesně stejný souřadný systém, jaký vytváří vlečený éter!
Výše bylo řečeno, že "nová SR" nemá vysvětlení pro příčinu změn času u atomových hodin. Nová SR nemá teoretické vysvětlení ani pro použití lokalizované AVS místo CMBR nebo galaktického barycentra nebo solárního barycentra. Nová SR také nemá vysvětlení pro to, co odstiňuje a chrání atomové hodiny před klidovou vztažnou soustavou CMBR, galaktického barycentra nebo našeho slunečního barycentra (tj. před mimozemskými vlivy).
Teorie vlečení éteru tyto otázky snadno vysvětlujje. Lorentz vyvinul své vzorce pro pohyb objektů vzhledem k okolnímu éteru. Pomocí vlečení éteru je naše země a její časová soustava chráněna před absolutním časem CMBR. Vlečení éteru je tedy logickým důvodem, proč teorie vlečeného éteru pro objekty uvnitř vlečeného éteru vytváří lokalizovanou AVS. Tyto objekty jsou chráněny před všemy jevy, které mají vztah k našemu absolutnímu pohybu v kosmu a dokonce před naším obíháním kolem slunce a galaxie.
Jak tedy éter může způsobit změny "skutečného času" atomových hodin? Protože etony jsou mnohem menší než atomy, mohou etony způsobit odpor vůči atomům cesia v atomových hodinách (podobně jako vzduch způsobuje odpor pohybu proudoivých letadel). Kromě toho, etony, jako součást vlečeného éteru, mají správný vztah rychlosti
16
k atomovým hodinám (tj. součadnicový systém vytvořený vlečeným éterem je ve shodě s daty H-K experimentu). Jinými slovy, velikost odporu, způsobená etony je funkcí rychlosti atomových hodin vzhledem k vlečenému éteru.
Přesně toto měl na mysli Lorentz, pokud jde o éter, když odvodil své vzorce pro éter, které si Einstein vypůjčil do své SR. Avšak Lorentz, když vymýšlel tyto vzorce, pravděpodobně nevěřil na vlečení éteru, takže se asi nikdy nedozvěděl, jak přesné jeho vzorce byly!
Protože se "nová SR" zabývá skutečnámi časovými změnami, je nezbytné podrobněji pojednat o jejich příčinách.
Co je teorie?
Protože pojmy "teorie" a "postulát" jsou často používány jako synonyma, uvedu zde definice těchto pojmů, které jasně ukážou rozdíl mezi nimi.
"Teorie" je logické tvrzení, které obsahuje vysvětlení, proč vzniká nějaký fyzikálně měřitelný úkaz.
"Postulát" nebo "předpoklad" nezahrnuje vysvětlení příčiny nějakého fyzikálně měřitelného jevu.
Je nutné, aby fyzikové měli dvě definice, které jasně rozlišují mezi teoriemi, které mají příčiny, a postuláty, které je nemají. Místo vymýšlení nových slov objasním definice výše uvedených tří slov.
Zatímco slovník může používat pojmy "postulát", "předpoklad" a "teorie" jako synonyma, je nezbytně nutné, aby fyzikové jasně rozlišovali mezi dvěma pojmy: kauzální a nekauzální. Bylo by závažnou překážkou na cestě pokroku ve fyzice myslet si, že postulát nebo předpoklad (jak jsem je definoval) mají stejnou logickou váhu jako teorie.[15] Pochopení příčiny nějakého jevu umožňuje utvoření mnohem přesnější představy, o co jde, a umožňuje mnohem větší pokrok.
Nová SR tvrdí, že "skutečný čas" je funkce rychlosti, směru a výšky proudových letadel (s atomovými hodinami na palubě). Ale neposkytuje žádné kauzální vysvětlení, proč dochází ke změnám "skutečného času". Podle mé definice "teorie" "Teorie" relativity teorií vůbec není.
Ale to není všechno. Někteří fyzikové nerozlišují mezi vzorcem a teorií. "Mlč a počítej," bylo mottem Richarda Feynmana. Jak nám však vzorec může říci, proč k nějakému jevu dochází? Vzorec je
17
stejně problematický, pokud kde o pochopení a pokrok vědy, jako postulát nebo předpoklad, protože žádná z těchto věcí neuvádí, co je příčinou, že se něco děje, a něco příčinou změn "skutečného času" být musí!
Co způsobuje zrychlování a zpomalování chodu atomových hodin?
Let us summarize exactly what properties the substance,
force or field must have
to generate the H-K data:
Shrňme si, jaké vlastnosti látky, síly nebo pole mohou ovlivnit rychlost běhu atomových hodin:
18
Jak bylo řečeno, země se točí na východ, ale minimální
odpor působí na letadla letící na západ, proto éterový vítr musí vanout na
západ! Jediný způsob, jak se to může dít, je ten, že bublina stojí a země uvnitř
této bubliny rotuje.
Shrnutí příčin, které nemohou způsobit naměřená data H-K
Abychom se ujistili, že nedošlo k nedorozumění, shrňme nyní vlivy, které nemohly způsobit H-K data.
(Poznámka: Rozbor potenciálních mimozemských příčin H-K dat bude proveden v 5. kapitole.)
Mohl bych se zmínit o dalších možných vlivech, ale je jasné, že ať H-K data způsobilo cokoli, muselo to vytvořit kolem země bublinu, která se zemí nerotuje, a tato bublina se musí se zemí pohybovat směrem k souhvězdí Lva. Tato bublina také musí zemi chránit před mimozemskými vlivy. Nic jiného tato kritéria nesplňuje lépe než vlečený éter.
19
Dokázala SR, že éter neexistuje?
Stručně řečeno, hlavním cílem SR bylo odstranit éter a jeho
UVS nebo AVS. Byla tato snaha úspěšná? Uvažte:
Pokud čtenář dával pozor, mělo by mu být zřejmé, že teorie éteru a vlečení éteru si zaslouží, aby byly brány vážně a podrobně studovány. Pokud to čtenáři jasné není, měl by výše uvedený výčet číst stále znovu, dokud mu to nebude zřejmé.
Výše uvedené body jsou jdenoduchá fakta. Nešel jsem zde příliš do podrobností - to je smyslem celé této knihy. Je absolutně absurdní považovat SR za vyvrácení teorie éteru. Jak může postulát, který neobsahuje příčinného činitele změny času, který je navíc neustále měněn, který používá vzorec původně určený pro éter a který nemůže zdůvodnit použití vztažné soustavy v klidu, vzdálené tisíce kilometrů od experimentu, vyvrátit existenci látky, která může logicky vysvětlit, proč věci fungují tak, jak fungují?
Druhý postulát relativity
První postulát SR v podstatě říká , že kteroukoli vztažnou soustavu můžeme považovat za klidivou, to znamená že může být považována za nezávislou RVS. Jak bylo zmíněno výše, sám Einstein tento postulát opustil, když se rozhodl použít pouze "střed rotujícího disku" jako místní AVS a zabýval se "skutečným časem". Ale co druhý postulát relativity?
V jedné z dalších kapitol této knihy bude pojednáno o "paradoxu tří kosmických lodí". Tento paradox je důkazem, že rychlost světla nemůže být stejná pro všechny pozorovatele. V tomto paradoxu se hovoří o třech kosmických lodích, které všechny letí přesně stejnou rychlostí vzhledem k bodu "v klidu" vůči CMBR. To znamená, že atomové hodiny
21
ve všech třech lodích měří čas absolutně stejně. Avšak lodě letí různými směry (na směru nezáleží, protože kosmické lodě nerotují s planetou). Je ukázáno, že když je z bodu v klidu vystřelen laserový paprsek, každá z lodí bude měřit rychlost světla jinak. Tento výsledek by pro nikoho neměl být překvapením. Právě tak jako první postulát speciální relativity se zabývá paradoxem "relativních vztažných soustav", koncept "relativní rychlosti světla" je stejně paradoxní.
Nejsem sám
Dřve než
uzavřu tuto úvodní kapitolu, měl bych se zmínit, že nejsem sám, kdo obhajuje
teorii éteru. Další, kteří věnovali mnoho let svého života prosazování teorie
éteru, jsou Maurice Allais (Nobelova cena 1988 - Ekonomie),
Harold Aspden, Steven Rado, Ken H. Sato, Gordon L. Ziegler a mnoho dalších. Seznam vědců, vystupujících proti relativitě, je ještě delší (např. Stefan Marinov (zesnulý), Petr Beckmann (zesnulý), Howard C. Hayden, Tom Van Flandern, Franco Selleri, atd.) Mnoho vědců je pro éter a zároveň proti relativitě. Naneštěstí, mezi vědci, kteří zastávají teorii éteru, nepanuje mnoho shody. Jejich teorie jsou tak rozmanité, jak si lze vůbec představit. Nekteří z nich pojem "éter" vůbec neopužívají. Doufám, že tato kniha poskytne žádoucí sjednocení nejen pro zastánce teorie éteru, ale pro všechny vědce. Na mé webové stránce najdete krátký seznam odkazů na stránky současných propagátorů teorie éteru: http://pages.sbcglobal.net/webster.kehr/
S tímto vším
na mysli bych chtěl zdůraznit, že je důležité rozpoznat vědce, který zdaleka
nejlépe pochopil éter, aby věcdi našli platformu, v níž by mohli
pokračovat. Myslím, že nikdo nemůže zpochybnit fakt, že jde o supergénia Nikolu
Teslu. Jeho četné teorie a vynálezy je třeba prozkoumat mnohem podrobněji.
Důležitost znalostí o éteru
Jak může teorie éteru ovlivnit budoucnost fyziky? Éter je zde od stvoření vesmíru a možná tu byl ještě před jeho stvořením. Ale existence éteru je pro vědce zbytečná, pokud v jeho existenci nevěří. Je jasné, že:
22
Zde je slavný citát Nikoly Tesly o éteru (1891):
"Dříve než přejde mnoho generací, naše stroje budou poháněny silou, kterou bude možné získat kdekoli ve vesmíru. Tato myšlenka není nová... Najdeme ji v nádherné báji o Antheovi, který svou sílu odvozoval ze země; najdeme ji mezi důvtipnými spekulacemi jednoho z našich skvělých matematiků... Všude v prostoru je energie. Je tato energie statická nabo kinetická? Pokud je statická, naše naděje jsou marné; pokud je kinetická - a víme, že taková je - potom je pouze otázkou času, kdy člověk své stroje propojí se soukolím přírody."
Přišel čas, aby se vědci opět chopili výzvy, kterou Tesla pronesl v roce 1891.
V příštích čtyřech kapitolách se budu podrobněji zabývat Hafele-Keatingovým experimentem a SR. Po podrobném pojednání o H-K se budu zabývat mými vlastními experimenty a experimenty s měřením vzdálenosti Měsíce pomocí laseru, který k seznamu paradoxů fotonové teorie přidává několik dalších.
23