Крымский эфир

Каждый раз, когда вы слышите, что учёные "наконец-то!" обнаружили эфир, просто вспомните, что это "наконец-то!" было уже неоднократно… и будет неоднократно. Но каждый раз это или ошибки проведения эксперимента, или ошибки интерпретации результата, или даже откровенная подтасовка данных.

Об одном таком "исследовании" мы сегодня и поговорим.

Что такое эфир?

Небольшое введение для тех, кто не в курсе.

Конечно, мы сейчас говорим не про радиоэфир и не про телеэфир. Речь про некую гипотетическую среду, "светоносный эфир", которая является передающей для колебания световых (в более общем случае - электромагнитных) волн.

Мы привыкли из нашего ограниченного эмпирического опыта считать, что "волны" - это нечто, образующееся в некоей среде. Волны, образующиеся в воде. Звуковые волны в воздухе. Соответственно, нам кажется, что любые волны должны быть проявлениями колебаний среды.

В частности, и свет должен был бы в рамках подобного мировоззрения представлять из себя колебания некоего "эфира". Как бы можно было бы это проверить? Довольно очевидный способ придумали уже давно. Если свет распространяется в некоем "светоносном эфире", то при движении наблюдателя относительно "эфира" скорость движения света должна меняться на величину изменения скорости движения наблюдателя относительно источника света. Например, скорость солнечного света вдоль траектории движения Земли вокруг Солнца должна на 30 км/с отличаться от скорости движения света поперёк траектории.

Это явление, называемое "эфирным дрифтом" (или "эфирным ветром"), так и не удалось обнаружить. Первыми, кто это сделал с достаточно высокой точностью, были Абрахам Майкельсон и Эдвард Морли в 1887 году. В их опыте доказано, что скорость света не изменяется на скорость движения источника света. Если быть точнее, то в опыте 1887 года было доказано, что если такое изменение и имеет место, то оно в для системы "Солнце-Земля" по крайней мере в 40 раз меньше скорости обращения Земли вокруг Солнца, что вписывалось в инструментальную погрешность эксперимента.

С тех пор этот результат был не только многократно воспроизведён, но и значительно улучшен. Особенно впечатляющие цифры начали получать после открытия лазера (когерентного излучения с высокой стабильностью частоты). В настоящее время точность измерения полного отсутствия эфирного дрифта достигла впечатляющих показателей порядка 0.0000001 мм/с!

Отсутствие влияние скорости движения источник-наблюдатель на скорость света привела к созданию специальной теории относительности, которая описывает наблюдаемые процессы без использования концепции эфира. Об этом вам ещё в школе должны были рассказать.

Это не значит, что концепция эфира полностью забыта. В настоящее время существуют теории (классический пример - теория эфира Лоренца), в которых наблюдаемые явления изучаются и исследуются в предположении о том, что существует некая "светоносная среда". Однако все эти теории аналитически эквивалентны специальной теории относительности, при этом любая из них уступает СТО по простоте и наглядности. Поэтому позиции "эфирщиков" в современной науке довольно маргинальны. В самом деле, зачем нужна концепция некой неведомой хрени, которая что есть, что нет - никакой разницы, кроме совершенно бессмысленного усложнения теории?

Кроме корректных теорий эфира, существует множество некорректных, не соответствующих реальным фактам. Эти теории также противоречат и теории относительности. Идеи некоего "эфира" очень популярны в среде дилетантов, пытающихся опровергать теорию Эйнштейна (как водится, люди склонны считать бессмысленным и несуществующим то, что им непонятно, поэтому им хочется найти сногсшибательные причины неверности теории относительности). Однако, к сожалению, подобная напасть встречается и в среде людей, которые должны были бы считаться настоящими специалистами.

Как (не) удалось найти эфир?

Как и обещал, сегодня мы поговорим об исследовании, которое нашло (но на самом деле нет) экспериментальное доказательство существования эфира.

В статье "Отклонение света при лазерной локации. Экспериментальное исследование", опубликованной в 2014 году в журнале "Гиперкомплексные числа в геометрии и физике", авторы статьи Ю.В. Игнатенко, И.Ю. Игнатенко и В.Н. Тряпицын на серьёзных щщах рассказывают, как им якобы удалось обнаружить "эфир"! Эту статью и ряд связанных с ней предыдущих работ тех же авторов теперь часто можно увидеть на сайтах разного рода "эфирщиков", также их иногда приводят в интернет-дискуссиях как стопроцентное доказательство существования "эфира". Но вот есть ли реальный смысл в том, что в них написано?

Признаться, открыв статью, я был немного в шоке, так как в научных статьях очень спорные вещи всегда высказываются предельно осторожно, в предположении о том, что другие исследователи подтвердят или опровергнут полученный результат. Но в данном случае заявление о существовании эфира приводится в форме исключительно категоричной как некий окончательно решённый вопрос!

Статья основана на серии наблюдений, сделанных в Крымской лазерной обсерватории Главной астрономической обсерватории НАН Украины, Ялта, Республика Крым.

Если вы в этот момент захотели радостно обвинить украинскую науку в упоротости, то придётся вас немножечко расстроить. Во-первых, один из авторов (И.Ю. Игнатенко) работает в российском ВНИИФТРИ, а не в указанной обсерватории. Во-вторых, после реорганизации Крыма как административно-территориальной единицы указанная обсерватория стала частью Института прикладной астрономии РАН, но никто не стал этих сотрудников оттуда изгонять. В-третьих, свои теории они строят на бреднях широко и весьма печально известного в узких кругах российского же "учоного" Ацюковского. Ну и вообще, лаборатория всегда в основном занималась исследованиями в интересах российской науки. В том числе для системы ГЛОНАСС. Короче, не стоит ставить диагнозов по этническому признаку.

Существование "эфира" эти деятели доказали весьма своеобразно. Если опустить многочисленные детали, то дело обстояло так. Сначала они предсказали поведение света по фантазиям "эфиродинамики" Ацюковского, не используя формулу релятивистского сложения скоростей. Потом обнаружили, что реальное поведение света отличается от предсказанного. Из всего этого был сделан вывод, что существует "эфирный дрифт".

Догадаться, что поведение света отличается от предсказанного как раз из-за использования ими неверной модели реальности, авторам почему-то не удалось. Если бы они использовали теорию относительности и учитывали релятивистские эффекты, то всё бы сошлось, а так выходит, что сами себя обхитрили.

Также очевидная проблема исследователей заключается в использовании ими угловых расстояний на плоской двумерной проекции. Вообще-то наблюдаемые ими объекты (такие, как спутники LAGEOS) движутся в трёхмерном пространстве, а ещё точнее - в четырёхмерном пространстве-времени. И это надо обязательно учитывать, иначе привет релятивистские искажения и разные "загадочные" (на самом деле нет) эффекты.

Откройте любую приличную современную статью о высокоточных наблюдениях за спутниками (например, знаменитую Relativity in the Global Positioning System Нила Эшби), вы увидите там координаты спутников в виде набора трёх пространственных координат и координаты времени. Никто угловыми расстояниями при высокоточных теоретических изысканиях сейчас не пользуется, из-за релятивистских эффектов это работает не очень хорошо и часто вносит в расчёты неприемлемые искажения. Которые, собственно, авторы и наблюдали.

Кстати, об упомянутых спутниках LAGEOS Википедия сообщает такой интересный факт: измерения скорости их падения на Землю экспериментально подтверждают общую теорию относительности. Всё случилось так же, как это обычно и бывает: опровергнуть теорию относительности на базе лазерной локации спутников не удаётся, зато удаётся найти ей лишнее подтверждение.

Светлое будущее российской науки?

Можно было бы посмеяться или поплакать, а потом просто забыть об этой истории как о рядовом казусе. Но, к сожалению, авторы статьи являются известными в узких кругах специалистами, они работают в сфере лазерной локации и SLR (Satellite Laser Ranging), их статьи (разумеется, нормальные, а не этот бред) цитируются, они регулярно выступают на разного рода международных мероприятиях и конференциях типа IWLR (International Workshop on Laser Ranging). А ещё их работа крайне важна для функционирования системы ГЛОНАСС. Это не какие-то там фрики, а реальные представители нашей российской науки в глазах учёных всего мира. И тем печальнее, если о нашей науке впечатление создаётся вот по таким "исследованиям".

Возникает вопрос, конечно, как и почему исследователям пришло в голову заниматься подобной хренью? Есть ли вообще у нашей науки будущее, если современные актуальные методы и технологии используются столь дилетантским способом для настолько бессмысленных выводов?

Вообще, читая некоторые статьи этой "эфирной" серии, обнаруживаешь много причин для искреннего удивления. Вот, например, в 2009 году авторы опубликовали статью "Измерение отклонения лазерного луча вблизи поверхности Земли". В библиографии указаны статьи Майкельсона-Морли и Миллера. Ладно бы это были оригиналы, но ссылки идут на сборник печально известного фрика Ацюковского "Эфирный ветер". Уже это обстоятельство должно было бы опечалить - специалисты обычно ссылаются на оригиналы статей, а не перепечатки. Однако стыдно было бы не узнать даже любознательному школьнику - не говоря уже о настоящих специалистах! - что Майкельсон с Морли так и не смогли найти никакого "ветра", а в экспериментах Миллера были большие искажения от деформации 32-метровой установки вследствие регулярных изменений температуры.

На форуме astronomy.ru один из авторов даже поучаствовал в дискуссии по поводу своих изысканий. Как ни странно (а странно ли?), на вопросы завсегдатаев форума он так внятно и не ответил.

Общее содержание обсуждения статьи прекрасно резюмирует следующее сообщение одного из пользователей форума с ником olegtitov:

Я с трудом представляю, что получили авторы. В мире наблюдениями и обработкой занимаются довольно много людей. Систематическое различие в 40" не осталось бы незамеченным. Более того, если бы этот эффект реально был, то невозможно было бы просто навестись на спутник "сходу", пришлось бы тратить какое-то время на уточнение его положений, перерасчет эфемериды и т.д. Вообщем, это была бы изрядная канитель, которую пришлось бы устранять, даже бы если никто этого не хотел. Помимо SLR метода, существуют и другие астрометрические наблюдения, в которых наличие светоносной среды, если бы она была на самом деле, на уровне 40" проявилась бы давно. Однако ничего подобного до сих пор нет. Поэтому я делаю вывод, что авторы что-то банально напутали.

Вряд ли в крымском Кацивели действует какая-то особая физика, отличная от той, которую наблюдают учёных в других уголках планеты.

Однако вся эта история, похоже, закончилась не так уж и плохо.

Например, если вы откроете более позднюю (2018 год) статью тех же авторов "Сравнение удаленных временных шкал методом лазерной локации", то подобной фигни вы там уже не обнаружите. Вы не найдёте там ссылок на Миллера и Ацюковского, а также на предыдущие "эфирные" статьи авторов. Зато есть в этой статье следующая фраза:

В реальных наблюдениях в уравнения (2), (4), (5), (6) добавляется релятивистская и рефракционная поправки, а также поправка на расстояние между отражающей поверхностью и центром масс ИСЗ.

Релятивистская поправка, понимаете? Непохоже, что авторы всё ещё бредят существованием эфира. Неясно, правда, они сами осознали свои ошибки, или же кто-то их надоумил?

Как бы то ни было, подобное возвращение к здравому смыслу можно только приветствовать. В свете этого факта можно почувствовать некоторое облегчение по поводу перспектив российской науки. Исследования и измерения в области лазерной локации крайне важны для системы ГЛОНАСС. Кроме того, в России есть станции международной системы SLR под управлением ВНИИФТРИ (Менделеево-1874, Иркутск-1891), и не хотелось бы, чтобы получаемые с них измерения с пользой использовали только наши заокеанские друзья, а наши местные специалисты вместо толковых научных изысканий лишь пытались найти следы несуществующего "эфира".