Новая интерпретация эксперимента Паунда и Ребки

 

 

     При написании конспекта использованы материалы статьи Тигунцева С.Г. "Красное смещение как характеристика скорости света от космических объектов» [1], в которой он даёт новое объяснение эксперимента Паунда и Ребки. Цитаты из неё даются без ссылки на источник, свои замечания, во избежание путаницы, я предваряю иногда двумя прямыми слешами.

 

Сокращения и термины

 

c = 299792458 m/s – скорость света в эфире (по-старому – в пустоте).

ν - частота света.

 

1. Из истории изучения гравитационного красного смещения

 

      Посмотрим вначале, что пишет о красном смещении рупор релятивизма Википедия.

«Гравитационное красное смещение было предсказано А. Эйнштейном (1911) при разработке общей теории относительности (ОТО)» (Википедия. Красное смещение. Посл. изм. 16.9.2019).

«Явление гравитационного красного смещения было предсказано Эйнштейном в 1907 г.» (Википедия. Гравит. красн. смещение. Посл. изм. 16.9.2019). Обе приписки Эйнштейну не случайны: ложь и дезинформация – характернейшая черта релятивистов всех мастей. От таких академиков как клеветник Е.Б. Александров и до самых бездарных эпигонов. 

Ослабление энергии света, излучаемого звёздами с сильной гравитацией, было предсказано Джоном Митчеллом ещё в 1783 г. на основе корпускулярного представления о свете. Влияние гравитации на свет исследовали в своё время Пьер-Симон Лаплас и Иоганн Георг ван Зольднер (1801) задолго до того, как А. Эйнштейн в статье 1911 года о свете и гравитации вывел свой вариант формулы для этого эффекта.

Филипп Ленард, зная об этих работах, обвинил Эйнштейна в плагиате за то, что он не процитировал более раннюю работу Зольднера.

 

2. Три объяснения эксперимента Паунда и Ребки

 

Открытие эффекта Мёссбауэра дало возможность проверить влияние гравитационного поля Земли на частоту фотонов и, вместе с тем, ОТО Эйнштейна. И такие эксперименты были проведены в 1959 году Паундом и Ребкой [2-4]. Измерения проводили, когда приёмник гамма-излучения располагался на высоте Н = 22.5 м над источником и когда, наоборот, приёмник находился внизу. Красное смещение оказалось равным 2.5 10-15.

Результаты опыта вызвали большую дискуссию на страницах научных журналов, в том числе и в “Докладах Академии наук”. Для объяснения опыта релятивисты предложили два объяснения.

Первое объяснение [1].   При движении фотона (масса фотона m = E/c2) против действия гравитационного притяжения им совершается работа, вследствие чего его энергия уменьшается на величину E = mgH. Частота фотона понижается: ∆ν = E/h = mgH/h = νgH/c2.

Второе объяснение [7, 8, 9-12, 13-16]. Местное время в источнике течёт медленнее, чем в приёмнике, находящемся выше.

Во многих учебниках, научно-популярных книгах и даже монографиях по ОТО [15-22] оба эти объяснения преподносятся как разные способы описания одного и того же явления. Однако это не так – с точки зрения ОТО оба объяснения ложны.

      Первое – потому что не учтено изменение хода атомных часов с изменение гравитационного потенциала, второе – не учтено изменение энергии фотонов при движении в гравитационном поле Земли. Проблема интерпретации красного смещения до сих пор актуальна [14-16]. Более того, существуют публикации, в которых для объяснения гравитационного смещение спектральных линий ОТО  не используется. Эффект объясняют исходя из закона сохранения энергии и равенстве инертной и гравитационной масс, не используя при этом ни принцип эквивалентности, ни гипотезу о замедлении времени.

3. Метод расчёта космического красного смещения спектров по Тигунцеву  

Причинами красного смещения спектров космических объектов могут быть, как считают релятивисты, эффект Допплера, гравитационное замедление времени, или оба эффекта вместе. Консенсуса по гравитационному замедлению времени нет до сих пор. Следует отметить и ещё одну причину «покраснения» – старение фотонов в процессе движения через космическое пространство (эфир, пыль, газ и т.п.).

     Для определения коэффициентов смещения спектров излучения космических объектов экспериментаторы используют известную формулу

z = (ν0 - ν′)/ν′,           (1)

где ν0 частота света в точке излучения, νв точке приёма.  Полагая длину волны света в процессе движения от источника до приёмника неизменной и подставляя в (1) ν0 = с/λ0  и

ν′ = с′/λ0, Тигунцев получил следующую формулу для расчёта коэффициента красного смещения:

z = (c - c′)/c′ = ∆c/(c - ∆c).

      Таким образом, всё сводится к расчёту уменьшения скорости света при движении в поле гравитирующей массы.

4. Расчёт коэффициента смещения для эксперимента Паунда и Ребки по

   Тигунцеву

 

Расстояние 22.5 м фотон преодолевает за время t = H/с = 7.505 10-8 s [1]. При этом его скорость уменьшается на величину ∆с = tg = 7.363 10-7 m/s. Коэффициент красного смещения равен 2.456 10-15, что хорошо согласуется с экспериментально найденным значением 2.5 10-15.

      Рассмотренный метод расчёта коэффициента смещения Тигунцев использовал далее для определения:

- временной задержки при радиолокации Меркурия:

- гравитационного красного смещения спектра Солнца;

-  красного смещения квазаров

- аномального замедления космических аппаратов “Пионер-10” и “Пионер-11”

- изменения хода времени в зависимости уровня гравитационного потенциала.

      Результаты можно оценить, как положительные.

 

5. О корректировке атомных часов на спутниках ГЛОНАСС

 

Атомные часы на спутниках ГЛОНАСС (высота орбиты Н = 19100 км) постоянно посылают радиосигналы приёмникам на Земле. Радиосигнал на пути с орбиты получает в поле Земли приращение скорости 0.16 м/с [1] и прибывает чуть быстрее, чем его ожидают:

t1 =19100000/(299792458 + 0.16) = 0.06737107421488444557740 с. Ожидаемое время прибытия

t2 = 19100000/299792458 = 0.0637107421828470414689 с. Значит, полагают, время на орбите идёт быстрее. Если, к примеру, на Земле атомные часы имели частоту 1575 МГц, то с орбиты они будут восприниматься уже с частотой 1575, 000843 МГц.

      На самом же деле не время меняет свой ход по ОТО Эйнштейна, а свет в поле гравитации Земли ускоряет свой бег. Для компенсации релятивистских эффектов частоту бортового генератора перед отправкой на орбиту понижают.

 

Выводы

      Тигунцев С.Г.  приходит к следующим выводам.

1. Фотоны испускаются в любой точке Вселенной со скоростью 299792458 м/с, но с разными частотами.
2. Скорость, частота и длина волны фотона взаимосвязано изменяются при его движении в гравитационном поле.
3. Гравитационное красное смещение спектральных линий характерно для всех гравитирующих объектов – чем больше масса объекта и меньше его размеры, тем оно больше. Поэтому красное смещение является всего лишь характеристикой параметров гравитирующего объекта и никак не характеристикой скорости удаления объектов от наблюдателя, кроме случаев движения объектов по орбитам. В этом случае может наблюдаться как красное, так и фиолетовое смещение.
4. Учёт взаимосвязанного изменения параметров фотона (скорости, частоты и длины волны) при его движении в гравитационном поле не оставляет места рассуждениям о зависимости хода времени от уровня гравитационного потенциала.

Гипотезу Тигунцева считаю разумной, но критический её анализ надеюсь продолжить.

Источники информации

 

1. Тигунцев С.Г. "Красное смещение как характеристика скорости света от космических объек-    

    тов. ritz-btr.narod.rutiguncev

2. Pound R., Rebka. G. Phys. Rev. Lett. vol.4, p.337 (1960); vol.4, p.275 (1960); vol.3, p.439 (1959).

3. Pound R., Snider J. Phys. Rev. B vol. 140, p.788 (1965); Phys. Lett. vol.13, p. 539 (1964).

4. Паунд Р. “Успехи физически наук” т.72, с.673 (1960).

5. Эйнштейн А. “О влиянии силы тяжести на распространение света” (Собрание научных тру-

    дов, том 1, Москва, Наука, 1965).

6. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. – М.: Наука, 1988.

7. Фейнман Р., Мориниго Ф., Вагнер У. “Фейнмановские лекции по гравитации”, Москва: Янус-

    К, 2000.

8. Паули В. Теория относительности. – М.: Наука, 1991. – 328 с.

9. Вейнберг С. “Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относитель-

    ности”, Волгоград: Платон, 2000.

10. Уилл К. “Теория и эксперимент в гравитационной физике”, Москва: Энергоатомиздат, 1985.

11. Окунь Л., Селиванов К., Телегди В. “Гравитация, фотоны, часы”, УФН, т.169, № 10,

      с.1141-1147 (1999).

12. Okun L., Selivanov K., Telegdi V. Amer. J. Phys. vol.68, p.115-119 (2000).

13. Okun L. “Photons and static gravity”, Modern Physics Letters A, vol. 15, No. 31, p.1941-1947  

      (2000).

14. Okun L. “A Thought Experiment with Clocks in Static Gravity”, Modern Physics Letters A, vol.

      No. 32, 2007-2009 (2000).

15. Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. “Гравитация” (в трёх томах), Москва: Мир, 1977.

16. Сиама Д. “Физические принципы общей теории относительности”, Москва: Мир, 1971.

17. Зельдович Я., Новиков И. “Общая теория относительности и астрофизика” (Эйнштейнов

      ский сборник - 1966, Москва: Наука, 1966).

18. Зельдович Я., Новиков И. “Релятивистская астрофизика”, Москва: Наука, 1967.

19. Гинзбург В. “Экспериментальная проверка общей теории относительности” (в сборнике “Эйнштейн и современная физика”, Москва: Гостехиздат, 1956, с.107).

20. Гинзбург В. “О теории относительности”, Москва: Наука, 1979.

21. Хокинг С. “Краткая история времени: От большого взрыва до чёрных дыр”, Санкт-Петер-  

      бург: Амфора, 2001.

22. Брагинский В., Полнарёв А. “Удивительная гравитация (или как измеряют кривизну мира)”,  

      Москва: Наука, 1985.