Данна тема является продолжением и единым целым с темами "Потерянный эфир" и "Электромангитные волны в электрическом поле".
Перейдем к обсуждению вопроса о инвариантности уравнений Максвелла преобразованиям Галилея. Во первых, почему уравнения механики инвариантны преобразованиям Галилея? Потому что в уравнения механики входит ускорение рассматриваемого объекта. А ускорение, то есть вторая производная от положения исследуемого тела, во всех инерциальных системах координат в преобразованиях Галилея одинаково. В уравнениях же Максвелла используется первая производная от положения исследуемого фронта электромагнитной волны. А первая производная от положения исследуемого фронта электромагнитной волны, то есть скорость его распространения в неподвижной системе координат равна сумме производных от положения фронта волны в подвижной системе координат и производной от положения самой подвижной системы координат. То есть скорость распространения электромагнитной волны в неподвижной системе координат по Галилею равна сумме скорости распространения волны в неподвижной системе координат и скорости самой подвижной системе координат. В этом и кроется причина признания уравнений Максвелла неинвариантными преобразованиям Галилея. Преобразованиям же Лоренца уравнения Максвелла инвариантны потому что преобразования Лоренца выведены из условия равенства скоростей электромагнитной волны в любой инерциальной системе координат. Поэтому не удивительно, что скорость света то есть первая производная во всех инерциальных системах координат по преобразования Лоренца одинакова.
Чтобы лучше разобраться в этом вопросе рассмотрим следующую ситуацию. Электромагнитная волна распространяется в стационарном электрическом поле-эфире, за счет колебания его параметров возле своего номинала. Поэтому неподвижная система координат OXYZ должна быть связана с телом, создавшим стационарное электрическое поле. Подвижная система координат O’X’Y’Z’ в начальный момент времени полностью совпадает с неподвижной OXYZ. Кроме того в начальный момент времени
в точке О неподвижной системы координат с помощью осциллятора создаются колебания напряженности электрического поля по закону
. В результате этого в электрическом поле и в связанной с ним неподвижной системе координат OXYZ из точки О будут распространяться сферические электромагнитные волны. Мы же для простоты рассмотрим их распространение по закону
только в направлении оси Х. Подвижная система координат со скоростью
движется относительно неподвижной системы координат и распространяющейся в ней со скоростью
электромагнитной волны. С помощью уравнений Максвелла, описывающих распространение электромагнитной волны в стационарном электрическом поле, в любой точке пространства и в любой момент времени можно определить фазу волны. Для простоты и наглядности мы можем рассматривать не уравнения Максвелла, а выведенное из них уравнение распространения волны
только в направлении оси Х. Уравнения Максвелла описывают фазу волны в зависимости от положения и времени, а номинальная напряженность
стационарна. Поэтому номинальные напряженности в каждой точке пространства мы можем приравнять нулю, и рассматривать только отклонения напряженностей от их номинала. Тогда уравнение распространения электромагнитной волны примет вид
. Вот это уравнение, выведенное из уравнений Максвелла, мы и рассмотрим на предмет его инвариантности, а следовательно и уравнений Максвелла, преобразованиям Галилея. Отклонение напряженности электрического поля от номинала в произвольный момент времени t и в произвольной точке x равно
. То есть фаза волны в произвольной точке в произвольный момент времени запаздывает от фазы в точке О на время
, необходимое волне для прохождение отрезка х. Чтобы перейти в подвижную систему координат, заменим согласно преобразованиям Галилея
на
. В результате этого получим уравнение нашей волны в подвижной системе координат
. Мы видим, что уравнение волны в подвижной системе координат изменило свой вид, а именно в аргументе косинуса появился дополнительный член
. Из этого и сделали вывод о неинвариантности уравнений Максвелла преобразованиям Галилея. Но возмем в пространстве произвольную точку
, в произвольный момент времени
и, исходя из преобразований Галилея, определим в ней фазу нашей волны в подвижной системе координат. Она, очевидно, будет
. То есть искомая фаза отстает от фазы волны в точке О на время
, необходимое волне для прохождения отрезка OO’, и время
, необходимое волне для прохождения отрезка x’. Обозначив в нашем уравнении
через
, мы получаем уравнение нашей волны в подвижной системе координат в виде
, которое идентично уравнению распространения нашей волны в неподвижной системе координат
.
Таким образом, чтобы уравнение волны и уравнения Максвелла, из которых оно выведено, были инвариантны преобразованиям Галилея, время
в подвижной системе координат должно быть равно
. То есть преобразования Галилея для уравнений Максвелла должны быть несколько подправлены и выглядеть следующим образом:
Оно и понятно: уравнения Максвелла описывают запаздывающий потенциал. Поэтому они и должны быть инвариантны, после учета запаздывания потенциала в подвижной системе координат на время, необходимое волне для прохождения отрезка ОО’, пройденного к рассматриваемому моменту времени подвижной системой координат.
Почему же уравнения Максвелла и уравнение волны оказались неинвариантными преобразованиям Галилея после механической замены х на x’+ut? Потому что после перехода таким образом в подвижную систему координат, мы начали рассматривать распространение волны в подвижной системе координат от точки O’ до точки х’. Время же t’ продолжали брать равное времени t, необходимому для прохождения отрезка Ох. То есть не учитывали имеющееся запаздывание потенциала в подвижной системе координат O’X’Y’Z’.
Таким образом никакой необходимости в придумывании искусственных преобразований Лоренца на рубеже 19-20 веков не было. Вместо этого надо было только учесть запаздывание потенциала в подвижной системе координат, приняв
. Тогда бы существующий в то время парадокс о неинвариантности уравнений Максвелла преобразованиям Галилея разрешили естественным путем, в рамках классической физики, и мы бы не знали ни о какой специальной теории относительности и всех ее релятивистских эффектах.
Теперь вслед за В.В. Низовцевом попробуем разобраться: как СТО, состоящая из сплошных разногласий, могла быть принята научной общественностью. В 19 веке было совершено множество научных открытий, и проведено большое количество экспериментов, результаты которых ученые не успевали осмыслить и объяснить классической физикой. По меткому выражению Маркса, по Европе бродил призрак коммунизма. И это касается не только социальной, а всех сторон жизни общества. Либеральная интеллигенция жаждала немедленного объяснения всех открытых и пока не понятых физических явлений природы. Она была больше подготовлена к восприятию сомнительных революционных научных идей, объясняющих все и сразу, чем к восприятию достоверной информации, получаемой по крохам в результате продолжительного кропотливого труда всей армии ученых. По определению Марксизма-Ленинизма налицо была классическая революционная ситуация. Поэтому первой в 1905 году революция произошла в физике в виде специальной теории относительности. Она, как тогда казалось, сразу разрубила весь клубок, накопившихся в физике проблем. На самом же деле нерешенные проблемы были загнаны в тупик, недоступный для всеобщего обозрения. Затем в 1917 году произошла социальная революция в России. Потом была еще культурная революция. Но с помощью революций истины не постигаются. Поэтому после 70 летнего эксперимента, под давлением фактов пришлось признать ошибочность социальных революционных преобразований в России. Теперь пришло время признать ошибочность научного революционного переворота в физике в 1905 году. А если следовать логике дальше, то должна настать пора переоценки ценностей и культурной революции. История со временем по достоинству оценит вклад, внесенный в «развитие» физики специальной теорией относительности, но уже сейчас видно, что он никак не меньше вклада, внесенного в «развитие» России революцией 1917 года. И в заключение напрашивается переадресовать классической физике поэтические слова Игоря Талькова, обращенные к России: «Как ты могла себя отдать на растерзание вандалам».
Синельников.