21 сентября 1908 г. на годичном собрании Немецкого общества естествоиспытателей и врачей в Кёльне Герман Минковский сделал свой знаменитый доклад «Пространство и время» (перевод опубликован в УФН, октябрь 1959). Широко известны слова, которыми он начал свою речь: «Взгляды, которые я хочу перед вами развить, возникли на экспериментально-физической основе. В этом заключается их сила. Их тенденция радикальна. Отныне пространство само по себе и время само по себе низводятся до роли теней и лишь некоторый вид соединения обоих должен ещё сохранить самостоятельность».

Как мы знаем, он объединил три пространственных координаты с временнОй в четырёхмерное пространство с необычной метрикой (его называют псевдоевклидовым, или пространством Минковского), полагая, что именно оно есть адекватный геометрический базис для СТО Эйнштейна. Докладчик отметил, что «понятие пространства и времени не пересмотрели ни Эйнштейн, ни Лоренц», то есть данное достижение он приписывал себе. При этом он не упомянул работы Пуанкаре, который раньше уже установил, что преобразования Лоренца определяют поворот в пространстве четырёх измерений, точки которого имеют координаты (x, y, z, it). 

К несчастью, через несколько месяцев после своего доклада, в январе 1909 г. 44-летний Герман Минковский скончался после операции аппендицита. Как писал Макс Борн, «я скорбел о потере наставника и друга, великого мыслителя и исследователя, которого смерть унесла в самый разгар плодотворной работы. Сколько бы он ещё мог сделать!»

Эйнштейн вначале отнёсся к идее своего преподавателя в цюрихском Политехникуме прохладно, но потом понял всю её важность и полезность. Пространство Минковского стало неотъемлемой составной части СТО, причём высказывались даже мнения, что в ней выражена вся суть этой теории. Так, акад. А.А. Логунов в предисловии к своим «Лекциям по теории относительности и гравитации» (М.: Наука, 1987) писал: «Теория относительности — это открытие единой псевдоевклидовой геометрии пространства и времени для электромагнитных явлений и её распространение в качестве гипотезы на все формы материи«.

К чему я напомнил эти факты? Я хочу сказать, что и сам Минковский, и все, кто приняли его концепцию, заблуждались. В чём заключалась ошибка? Об этом читайте мою новую маленькую статью 

«Истинная геометpия природы»: <ГеометПрирод>.

Во многих странах были и есть критики СТО, которые противостоят официальной (академической) науке. Случайно встретил в Сети пространный, 50-страничный документ, в котором представлен организованный в Германии проект:

«95 Years of Criticism of the Special Theory of Relativity (1908-2003)».

The G.O. Mueller Research Project. May 2006.

Цель проекта, проработанного с немецкой основательностью, — донести до научной общественности необоснованность и ошибочность парадигмы СТО: <КритикаСТОгерм>.

Вот как это сформулировано:

Description of a German Research Project of international scope, presenting a documentation of 3789 publications criticizing the theory, distributing this documentation to libraries, to the printed media and to eminent representatives of public opinion, and addressing open letters to the members of the German Federal Parliament (Bundestag) and to journalists of several German newspapers.

 

Which are these problems brought to light?

(1) Academic physics until today pretend to present with special relativity the greatest achievement of physics in the last century. — The problem: The critics of special relativity show many fundamental flaws of the theory which lead to the judgment about the theory to be sheer nonsense.

Читать далее

В 2014 г. д-р Ю. Накаяма из Калтеха обубликовал обзор «Scale invariance vs conformal invariance»: <Nakayama>. Начал он статью так: 

In the late 1970s, there was a legendary international conference at Dubna, a city in the former Soviet Union. The theme of the workshop was scale invariance in physics. The organizer was N.N. Bogoliubov, who is one of the founders of the renormalization group and who first introduced the concept of scale invariance in quantum field theory. His influence on renormalization group, among other numerous contributions to mathematical physics, was enormous… At one point of the conference after the plenary session for scale invariance, one western physicist asked a question, which KGB might have called “provocative” in those days: «What is the difference between scale symmetry and conformal symmetry?» The speaker got stuck and hesitated to answer. The chairman of the session, Bogoliubov, however, immediately took the microphone and spoke with dignity “There is no mathematical difference, but when some young people want to use a fancy word they call it Conformal Symmetry”. One young eastern physicist could not stand this answer, stood up and yelled “15 parameters!”. The yell echoed but did not reach. The adjournment of the meeting was quickly announced. The name of the eastern young physicist is Alexander Migdal, who is one of the earlier advocates of the use of conformal invariance in theoretical physics.

Да, понятия scale invariance and conformal invariance в основном фигурируют в квантовой теории поля. Как видим, ясности в их содержании не было, а ведь это важнейшие понятия, которые обсуждаются с начала прошлого века; началась же вся история с рассмотрения групп симметрии уравнений Максвелла — я уже писал об этом в заметке «Ф. Клейн о конформной симметрии»: <КлейнКонформн>.

Читать далее

В последнее десятилетие прошлого века и в самые первые годы нынешнего я посещал Общемосковский семинар по истории физики и механики в ИИЕТе (а один раз, 27 января 2000 г. даже выступил на нём со своей гипотезой о необходимости изменения вида преобразований Лоренца — мой доклад имел скромное название «Преобразования Лоренца: история и современность»; вскоре после этого, весной того же года я выпустил свой «Мемуар» на эту тему).

Нередко в ИИЕТе проходили конференции, обычно связанные с какими-то круглыми датами. Одна из них состоялась в октябре 2003 года, когда отмечали 150 лет со дня рождения Х. Лоренца. Я написал об этом событии в рубрике «Новости науки» в ХиЖ (2003, № 12):

14 октября в Институте истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН (в ИИЕТе) прошла конференция, посвященная 150-й годовщине со дня рождения нидерландского физика-теоретика, создателя классической электронной теории, предтечи релятивизма Хендрика Антона Лоренца (1853—1928). Он внес существенный вклад в электродинамику, термодинамику, оптику, атомную и квантовую физику. Ему удалось вывести электрические, магнитные и оптические свойства вещества, исходя из анализа движения дискретных электрических зарядов.

Читать далее

Герман Вейль (1885—1955) — выдающийся немецкий учёный, внёсший большой вклад в разные области математики и математической физики. Его отличали также интерес к общенаучным и философским проблемам, широкая гуманитарная культура.

Родился близ Гамбурга, после окончания гимназии поступил в Гёттингенский университет, тогдашний мировой центр математики — в нём преподавали Д. Гильберт, Ф. Клейн, Г.Минковский… После защиты диссертации стал в Гёттингене приват-доцентом, а в 1913 г. перешёл в цюрихский Политехникум, где оказался коллегой по кафедре А. Эйнштейна. Их недолгое личное общение (в следующем году Эйнштейн перебрался в Берлин), а потом переписка сыграли важную роль в дальнейшем творчестве Вейля — он стал пропагандировать и развивать ОТО. Мемуар Эйнштейна с изложением его теории вышел в 1916-м, а уже через год Вейль прочёл о ней курс лекций.

В 1918 г. его лекции были изданы в виде монографии «RAUM-ZEIT-MATERIE», которая имела большой успех. В последующие годы выходили новые издания, причём автор каждый раз дополнял и перерабатывал текст (последнее, пятое, вышло в 1923 г.; в 1922-м появились английский и французский переводы). Вейль излагал своё понимание ОТО, не во всём совпадающее с эйнштейновским, однако Эйнштейн откликнулся на первое издание очень хвалебной рецензией.

Читать далее

Феликс Клейн (1849—1925) проявлял живой интерес к теории относительности. Он собирался посвятить ей второй том своих лекций, которые читал в 1915—17 гг., но состояние здоровья помешало ему подготовить их к печати. Хотя после его смерти книгу издали в 1927 г. (русский перевод —только в 2003-м. М.-Ижевск: ИКИ), она, в отличие от первого тома «Лекций», носит более эскизный, отрывочный характер.

Будучи создателем концепции, получившей название «Эрлангенской программы» (по его знаменитой лекции в Эрлангене 1872 г.), в которой он классифицировал геометрии по их инвариантам относительно разных групп преобразований, Клейн особенно интересовался именно групповым аспектом СТО. Конечно, он обратил внимание на работы молодых английских физиков из Ливерпульского университета Гарри Бейтмана (1882—1946; фото слева) и Эбенизера Каннингхэма (1881—1977; справа). В 1908—10 гг. они показали конформную инвариантность уравнений Максвелла (волнового уравнения), то есть сохранение своего вида при растяжениях (дилатациях), а также инверсиях (это зависящая от 15 параметров конформная группа G-15).

Но ведь переход от преобразований Галилея к новым (Лоренца) осуществили, как раз исходя из требования инвариантности уравнений Максвелла, поэтому казалось естественным предположить, что конформная группа должна лежать в основе ТО. Именно к этой группе приводит условие постоянства скорости света (инвариантность светового конуса). Однако в итоге преобразования Лоренца получились более узкими — дилатации вместе с инверсиями были исключены.

Читать далее

Алексей Зиновьевич Петров (1910—1972) — известный советский математик и физик-теоретик, основатель научной школы по гравитации и ТО, завкафедрой Казанского ГУ, завотделом в Институте теорфизики АН УССР. В 1965 г. вышел сборник статей «Философские проблемы теории тяготения Эйнштейна и релятивистской космологии» (Киев: Наукова думка), где была статья Петрова «Современное состояние развития теории гравитационного поля». Он писал (с. 34):

После опубликования основной работы А.Эйнштейна в 1916 году, сразу завоевавшей множество сторонников, появилась громадная литература, посвящённая ОТО и решению тех или иных проблем на основе этой теории. <…> Однако огромная популярность теории при малых физических приложениях и почти при полном отсутствии экспериментальной разработки и проверки выводов теории сослужила для неё, как это всегда бывает в таких случаях, плохую службу.

Подобно тому, как человек, воспитанный в «оранжерейных» условиях, лишённый забот, трудовых обязанностей, может пройти эволюцию от милого ребёнка до великовозрастного  бездельника и, как естественный предел, превратиться в законченного тунеядца, та и научное направление, слабо опирающееся на эксперимент, не несущее обязанности давать отдачу в смежные области физики, несомненно может захиреть; ему угрожает опасность пойти по пути чисто формального, а иногда и просто спекулятивного развития…

А в 1972 г. издали перевод (под редакцией А.З. Петрова) книги видного франко-американского физика Леона Бриллюэна (1889—1969) «Новый взгляд на теорию относительности» (оригинал 1970 г.). В предисловии Петров отметил, что СТО имеет чрезвычайно убедительные экспериментальные подтверждения. И далее:

Что же касается ОТО, то вопреки довольно широко распространённому мнению могучее сооружение этой теории покоится на столь шатком экспериментальном фундаменте, что её можно было бы назвать колоссом на глиняных ногах.

*  *  *

Да, колосс на глиняных ногах, стоящий на болоте СТО.

Константин Каратеодори (1873—1950) происходил из семьи греческого дипломата, в которой девизом было: «Никакое усилие не бывает слишком большим». Он получил техническое образование, но в 26 лет бросил карьеру инженера и решил учиться на математика. Многие расценили этот шаг как неумный, ибо считается, что в таком возрасте начинать восхождение к «царице наук» уже поздно. Как впоследствии говорил Каратеодори, «он не мог избавиться от навязчивой идеи, что полное посвящение себя математике наполнит его жизнь смыслом».

И он реализовал свою мечту: получил математическое образование в Берлине и Гёттингене, став в 1924 г. профессором Мюнхенского университета. Известен работами по теории функций, вариационному исчислению, теории конформных отображений и др. 

Его привлекала проблема построения строгой аксиоматики физических теорий. В 1909 г. разработал аксиоматический подход к термодинамике, а в 24-м попытался логически обосновать СТО (его работа «К аксиоматике специальной теории относительности» вышла у нас в сборнике «Развитие современной физики» в 1964 г.). Каратеодори полагал, что нужно делать измерения, используя лишь процедуры со световыми сигналами, а не эйнштейновские «твёрдые линейки» и «часы». Он приходит к выводу, что тогда будет реализована 15-параметрическая конформная группа, то есть более общая, чем при обычных преобразованиях Лоренца. А потом приводит соображения, почему конформную группу нужно сузить, исключив из неё нелинейные преобразования, а именно, инверсию.

Наш историк физики проф. Вл.П. Визгин в 1974 г. опубликовал важный обзор: «ИЗ ИСТОРИИ КОНФОРМНОЙ СИММЕТРИИ В ФИЗИКЕ (о некоторых особенностях взаимосвязи физики и математики в ХХ веке)» (Историко-математические исследования, вып. XIX. М.: Наука), где говорил и о подходе Каратеодори. И в том же году ИАЭ им. И.В.Курчатова выпустил препринт Г.А. Котельникова «ПРИМЕНЕНИЕ КОНФОРМНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ТЕОРИЙ» <Котельников>. В связи с предложенными нами изменениями вида преобразований этот вопрос снова ставится на повестку дня.

Любопытно, что одновременно с появлением каратеодоровской аксиоматики СТО, свою, причём похожую на неё, опубликовал немецкий (позже — американский) философ Ганс Рейхенбах (1891—1953). Но, как признают релятивисты, обе эти попытки нельзя признать успешными.

Известный немецкий психолог, один из основателей гештальтпсихологии Макс Вертгеймер (1880—1943) развивал собственную концепцию продуктивного творческого мышления. Ключевую роль в этом процессе, по его мнению, играет формирование целостного вИдения проблемы. Он иллюстрировал свой подход, анализируя некоторые крупные научные открытия, например Галилея, Гаусса, Эйнштейна.

В 1987 г. у нас вышла книга Вертгеймера «Продуктивное мышление» (М.: Прогресс), написанная им в 1936—1943 гг., и в ней есть глава «Эйнштейн: путь к теории относительности». Автор пишет: «То были удивительные дни, когда начиная с 1916 г. мне посчастливилось, сидя наедине с Эйнштейном в его кабинете, часами слушать рассказ о тех драматических событиях, которые завершились созданием теории относительности. В ходе этих длительных обсуждений я подробно расспрашивал Эйнштейна о его конкретных мыслительных шагах. Он подробно описывал мне их не в общих словах, а подробно излагая генезис каждого продвижения». 

На основе этих личных бесед, а также печатных работ Эйнштейна, где он раскрывал свою «творческую кухню», психолог попытался восстановить создание СТО в виде последовательности девяти основных этапов (десятый относился уже к возможности экспериментальной проверки теории). Как известно, поиски Эйнштейна концентрировались вокруг понятия одновременности, и автор подробно их раскрывает. 

А вот влияния на масштабы эффекта Доплера Эйнштейн не увидел и потому, вслед за Лоренцем и Пуанкаре, пришёл к неверному виду преобразований. Errare humanum est — это относится и к учёным, даже гениальным. Более интересно другое: как получилось, что несколько поколений физиков не обнаружили ошибку? Тут будет над чем поломать головы историкам и психологам.

В 1966 г. вышла брошюра — сборник статей известных физиков на тему «Теория относительности и физика высоких энергий» (М.: Знание). Профессор Евгений Львович Фейнберг (1912—2005; академик с 1997 г.) в своей статье писал:

«Давно прошло то время, когда некомпетентные недоброжелатели старались опровергнуть теорию относительности, — невероятную, страшную, противоречащую здравому смыслу. Давно прошло и то время, когда некомпетентные доброжелатели пытались пригладить теорию относительности, сделав её менее странной, например, старались убедить, что сокращение тела есть только кажущийся эффект, что время только кажущимся образом замедляется, что формулы теории относительности дают только рецепт вычисления физических величин, но не меняют ничего в понимании пространства и времени и т.д. Всё это ушло в прошлое, и сейчас теория относительности для более молодых поколений кажется совершенно естественной и такой же классической, привычной теорией, как классическая механика Ньютона или электродинамика».

Я в год выхода брошюры как раз закончил школу, то есть был представителем «молодого поколения», о котором сказал Фейнберг. И в старших классах уже пытался — по научно-популярным книгам, которых было много, — разобраться в этой теории, но совершенно ничего не мог в ней понять (больше всего времени я уделил книге Ю.И.Соколовского «Теория относительности в элементарном изложении»).

Отсюда можно было сделать два вывода: 1) что я не гожусь в физики; 2) что с теорией не всё в порядке. Я сделал второй и стал то ли некомпетентным недоброжелателем, то ли некомпетентным доброжелателем ТО. А ровно через двадцать лет понял, в чём там ошибка.