Аннотация. В работе обсуждается проблема равноправия инерциальных систем отсчета. Понятие "абсолютная пустота" противоречит материализму. Предлагается гипотеза о физическом эфире, свойства которого не зависят от выбора инерциальной системы отсчета. Опираясь на понятие физического эфира, выясняются особенности мгновенного действия на расстоянии. Показано, что имеется класс преобразований, сохраняющий уравнения Максвелла неизменными. Ставится проблема выбора преобразования. Этот выбор должен опираться на экспериментальные исследования.

Ключевые слова: эфир, мгновенное действие, волны, равноправие ИСО

1. Введение.

Понятие о равноправии инерциальных систем отсчета и понятие эфир кажутся не связанными друг с другом. Содержание этих понятий формировалось независимо друг от друга. Путь формирования содержания понятия «эфир» содержит много взаимоисключающий представлений.

Понятие «эфир» встречается уже у древних философов. Например, Аристотель считал эфир всепроникающим и заполняющим все пространство. Его идея: «Природа боится пустоты» - сохраняла свое эвристическое значение несколько столетий. С того времени это понятие наполнялось учеными (Декарт, Юнг и Френель, Навье, Стокс, Лоренцц и др.) различным содержанием.

Параллельно с понятием «эфир» развивалось представление о независимости явлений природы от выбора наблюдателем системы отсчета.. В 1870 г. К. Нейман ввел идею инерциальной системы отсчета. Позже в 1886 г. Л.Ланге ввел понятие инерциальной системы координат. Переход от одной инерциальной системы к другой осуществлялся с помощью преобразования Галилея. Именно Галилей впервые высказал мысль о равноправии инерциальных систем отсчета. В современной трактовке принцип относительности для классических теорий гласит:

«Поскольку в Ньютоновской динамике из кинематических величин именно ускорение играет роль (см.второй закон Ньютона), то, если довольно естественно предположить, что силы зависят лишь от относительного положения и скоростей физических тел (а не их положения относительно абстрактного начала отсчета), окажется, что все уравнения механики запишутся одинаково в любой инерциальной системе отсчёта — иначе говоря, законы механики не зависят от того, в какой из инерциальных систем отсчёта мы их исследуем, не зависят от выбора в качестве рабочей какой-либо конкретной из инерциальных систем отсчета».

С появлением электродинамики возникла проблема распространения принципа Галилея на явления электромагнетизма. А.Пуанкаре первым предложил распространить принцип относительности Галилея на электромагнитные явления (1904г.) [1] . Кажущаяся «несовместимость» классических теорий, опирающихся на мгновенное действие на расстоянии, и оптических световых явлений, опирающихся на принцип распространения электромагнитных волн со скоростью света, создала ряд проблем, решение которых еще не найдено.

Ученые предлагали различные модели реализации равноправия систем отсчета, используя представление об особой среде - эфира. Мы перечислим некоторые модели: твердотельная модель, кристаллическая модель, гидродинамическая модель газоподобная модель и другие. Мы не будем их рассматривать. Позже мы отметим главный недостаток таких моделей. В этой статье мы проанализируем основные проблемы и попытаемся наметить путь решения проблемы эквивалентности всех инерциальных систем отсчета.

2. Эфир, классическая механика и принцип Галилея

Релятивистские представления мы рассмотрим в следующей части. Здесь мы изложим главные основы материалистического понимания категорий: пространство, время, материя в классической механике.

1  Время однородно, никакими экспериментами невозможно обнаружить изменение темпа времени. Время едино для всех систем отсчета.

2  Пространство в любой системе отсчета однородно и изотропно. Единство пространства и времени для всех систем отсчета есть необходимое условие равноправия инерциальных систем

3  Взаимодействие материальных объектов имеет объективный характер и не зависит от субъективного выбора наблюдателем системы отсчета.

4  В классических теориях возможны любые скорости движения материальных тел и волн.

5  Преобразование Галилея обладает коммутативными свойствами. Переход наблюдателя из одной инерциальной системы отсчета в другую систему не влияет на пространственно-временные отношения и не влияет на взаимодействие материальных объектов.

Материалистической философии нет такого термина как «абсолютно пустое пространство». Такое представление о «пустоте» есть математическая абстракция. Все пространство заполнено «физическим эфиром». Теперь мы должны описать свойства физического эфира и показать его принципиальное отличие от других моделей «эфиров».

Начнем с законов механики для консервативных систем.

1 Уравнение движения тела инвариантно относительно преобразования Галилея. Это означает, что сила, действующая на тело, и ускорение, приобретаемое телом также инвариантны относительно преобразования Галилея.

2 Закон сохранения импульса инвариантен относительно преобразования Галилея.

3 Закон сохранения момента импульса инвариантен относительно преобразования Галилея.

4 Закон сохранения энергии инвариантен относительно преобразования Галилея

5 Сюда следует добавить инвариантность скорости света в различных инерциальных системах отсчета. Этот факт мы обсудим специально позже.

Если принять во внимание, что эфир является неким посредником при мгновенном взаимодействии зарядов, токов, гравитационных масс, то вырисовываются следующие свойства физического эфира:

1 Свойства эфира одинаковы во всех инерциальных системах отсчета, т.е. инвариантны. В любой инерциальной системе отсчета физический эфир имеет одинаковые свойства! Этот факт есть главное отличие модели физического эфира от всех иных моделей эфира, подобных материальным средам.

2 Главное свойство физического эфира это отсутствие у него абсолютной системы отсчета. Материальные модели "эфиров" обязательно имеют абсолютную систему отсчета, в которой эфир неподвижен. Это есть их принципиальное отличие от физического эфира.

3 Эфир имеет линейные свойства. Эфир не влияет на поля, волны и их взаимодействие между собой. Однако он может выполнять роль посредника при взаимодействии материальных объектов. Взаимодействия типа "фотон-фотон" в физическом эфире невозможны.

4 Физический эфир не имеет инерции. Он не имеет ни плотности массы, ни плотности импульса, ни плотности любой энергии.

5 Физический эфир не оказывает сопротивления перемещению нейтральных материальных тел и не обладает вязкостью.

6 Эфир является посредником при мгновенном действии на расстоянии (при взаимодействии инерциальных зарядов). Эфир передает воздействие одного объекта на другой, хотя сам не участвует в процессе энергетического обмена и обмена импульсами.

7 Электромагнитные волны это волны колебаний эфира в физическом пространстве. Поскольку свойства физического эфира не зависят от выбора инерциальной системы отсчета, скорость распространения этих колебаний неизменна. Она одинакова в любой инерциальной системе отсчета.

Мы описали некоторые свойства физического эфира. Теперь рассмотрим роль эфира для полей заряда. Мы будем рассматривать электрический заряд, хотя при анализе гравитационного заряда качественная картина будет аналогичной.

3. Эфир и поле заряда

Покоящееся заряженное тело создает вокруг себя электростатическое поле. Поле есть образная физическая модель (отражение фрагмента реальности), позволяющая нам дать умозрительное представление и на основе аналогии представить картину физических явлений и процессов. Согласно современным представлениям квазистатической электродинамике электрический заряд окружен вакуумом (пустотой). Трудно себе представить носителя, который создавал бы в окружающем заряд вакууме нечто материальное, например, поле.

Физический эфир спасает положение. С изложенной выше точки зрения заряд формирует вокруг себя из эфира (условно говоря) нечто подобное бесконечной сплошной среде.

Эту среду мы называем электрическим полем неподвижного заряда. Поле заряда это возбужденное состояние физического эфира, порожденное зарядом. Поле заряда обладает энергетическими и силовыми свойствами. Оно способно воздействовать на другие заряды с некоторой силой и вызывать их ускорение. Эфир здесь является только посредником.

Рассмотрим поле заряда и дадим некоторые определения.

Определение 1. Потенциал электрического поля в данной точке пространства, создаваемый покоящимся в этой инерциальной системе отсчета электрическим зарядом, это энергетическая характеристика поля покоящегося в заряда. Потенциал численно равен работе, которую мы должны совершить, чтобы переместить пробный (единичный, положительный, точечный) заряд из бесконечности в данную точку пространства.

Определение 2. Напряженность электрического поля неподвижного заряда в некоторой точке пространства есть силовая характеристика поля. Она численно равна силе, которая будет действовать на пробный (единичный, положительный, точечный) заряд, покоящийся в данной точке пространства.

Выделенные слова отражают весьма важный момент. Отсутствие слова «покоящийся» в старых определениях приводило к противоречиям и позволяло релятивистам сделать ошибочный вывод о неспособности классических теорий объяснить магнитные явления.

Потенциал поля заряда и его напряженность есть состояние эфира, возбужденного зарядом. Каждая точка материального эфира возбуждается зарядом, а величина этого влияния заряда на эфир зависит от расстояния до заряда. Поле заряда (потенциал и напряженность) мы можем рассматривать условно, как некоторую бесконечную среду, окружающую заряд.

Теория потенциала часто использует понятие точечного заряда. Это заряженное тело, которое в условиях рассматриваемой физической задачи имеет пренебрежимо малый размер. Отметим, что заряженное тело «точечного размера» имеет конечную инерциальную массу покоя и величину электрического заряда.

формате PDF (218Кб)