DISIDENTSKÝ POHLED NA TEORII RELATIVITY

       Tento rok je stým výročím zrodu slavné práce Alberta Einsteina o speciální teorii relativity; proto toto číslo věnujeme inspekci jeho díla. Existuje spousta psaného materiálu oslavujícího Einsteinova génia, jeho úspěchy, myšlenky a politickou angažovanost. O tomto tématu existuje také hojnost kontroverzního materiálu. (Tolik, že mu byla věnována už tři čísla časopisu Infinite Energy.) Přestože většina literatury Einsteinovu teorii relativity obhajuje, bystrý čtenář brzy zjistí, že tento článek k nim nepatří.

       Kolem Einsteina a důležitosti jeho teorie relativity koluje značné množství folklóru a zmatků. Například, když v roce 1905 psal svou slavnou práci1 nepokoušel se - v rozporu s oblíbenou domněnkou - vysvětlit negativní výsledek Michelson-Morleyova pokusu z roku 1887. Tvrdil, že o něm tehdy nevěděl!2 Je téměř nepředstavitelné, aby mladý fyzik v roce 1905 nevěděl vůbec nic o Michelson-Morleyově experimentu - to by bylo stejné, jakoby elektrikář nikdy neslyšel o Ohmově zákonu!

      Průměrný občan se domnívá, že teorie relativity je pro naši civilizaci nepochybně životně důležitá. S výjimkou několika úzkých odvětví vědy však ve skutečnosti nehraje téměř žádnou roli. Například program Apollo, končící přistáním člověka na Měsíci, byl úspěšný díky aplikaci fyziky Sira Isaaca Newtona - teorie relativity zde nehrála žádnou roli. Mnohem důležitější než relativita byly Einsteinovy práce o Brownově pohybu a fotoelektrickém jevu.

      Pro někoho může být šokem, že Einsteinova teorie relativity vůbec nesouvisí s konstrukcí jaderných zbraní! Jako důkaz uveďme výňatek z The Los Alamos Primer: The First Lectures on How To Build an Atomic Bomb, Section 2. "Energy of Fission Process", strana 7:

      "Před časy se ujala populární představa, že Einsteinova teorie relativity, zejména jeho slavná rovnice E = mc2, má v teorii štěpení nějaký podstatný význam. Albert Einstein určitě sehrál jistou roli při upozornění vlády Spojených států na možnost postavit atomovou bombu, ale jeho teorie relativity je pro štěpení atomů bezvýznamná. Štěpení atomů probíhá v rámci toho, čemu fyzikové říkají nerelativistické efekty. Jinými slovy, relativistické efekty jsou příliš malé a nemají na dynamiku štěpného procesu významný vliv."

     Citovaná základní příručka3 (angl. primer) obsahuje sbírku přednášek berkeleyského teoretika dr. Roberta Serbera mladým fyzikům v Los Alamos z počátku roku 1943. Cílem Serberových přednášek bylo rychle předat nově příchozím fyzikům sumu potřebných znalostí, aby Projekt Manhattan mohl v co možná nejkratší době vyprodukovat "použitelnou zbraň". Příručka obsahuje značné množství informací o konstrukci jaderných zbraní, četně řešení diferenciálních rovnic pro výpočet toku neutronů. Serber vysvětluje, že energie uvolněná z jader během štěpení je jednoduše energie elektrostatického odpuzování mezi protony. Síla držící kladně nabité protony v jádře pohromadě skýtá značný potenciál a právě tato energie se při štěpné reakcí uvolní. S tím nemá Einsteinova slavná rovnice nic společného.

     Když započal Projekt Manhattan bylo Einsteinovi přes 60 let. Jeho přínos spočíval v tom, že podepisoval dopisy adresované prezidentu Rooseveltovi, sestavované fyzikem Leo Szilardem. Jeho role coby vědecké autority byla potřebná aby vědcům zajistila pozornost prezidenta a Ministerstva války. Není třeba říkat, že to bylo funkční.

      Einstein v roli vědeckého idolu byl využit také jako pobídka U.S. Navy (americké námořnictvo) k akci. "Ordinance Department" (OD) námořnictva zkonstruoval vadný kontaktní detonátor pro torpéda a nebyl schopen ho řádně odzkoušet. Za všeobecného podráždění nad odmítnutím OD provést nápravu, ponorkoví námořníci vyhledali Einsteina, aby chybu v mechanismu detonátoru posoudil - šlo o něco, co by na první pohled rozpoznal opravář jízdních kol. Ale byl to Einsteinův vliv, který nakonec rozhoupal byrokracii k činnosti.

     Jedním z Einsteinových koníčků bylo moře, a jak v roce 1993 poněkud kousavě konstatoval jeho životopisec Albrecht Fölsing:

     Dokonce ani oddaní Einsteinovi obdivovatelé  by neprotestovali proti tvrzení, že by pokrok ve fyzice nijak neutrpěl, kdyby bezpochyby největší vědec mezi nimi poslední tři dekády svého života - zhruba od roku 1926 - strávil mořeplavbou.

     Je ironií, že poté, co vyvolal revoluci ve fyzice, Einstein odmítal další, jíž byla kvantová fyzika. To bylo jednou z příčin, proč se mu do konce života nepodařilo vypracovat jednotnou teorii pole. Nepodařilo se to však ani nikomu jinému!

Disidenti

     Vyzvedněme si teď některá experimentální fakta, která do teorie relativity nezapadají. Rozebereme si logické nesrovnalosti a nabídneme k úvaze alternativní vysvětlení. Podíváme se i na rozpory, týkající se několika Einsteinových myšlenek, a z čeho pramení. Jako vždy je cílem poskytnout životaschopné a věrohodné alternativy k udržovaným a chráněným dogmatům fyziky hlavního proudu v oblastech, kde teorie nesouhlasí s experimentálními fakty.

     Je bezpochyby pravda, že teorie relativity měla v průběhu 20. století na fyziky hluboký dopad. Celosvětově oslavovaná Einsteinova teorie prý má na kontě řadu brilantních úspěchů. Je zde nicméně početná komunita disidentských vědců, která ji zcela odmítá a ještě mnohem větší počet těch, kteří k ní vyjadřují nechuť, aniž by si však byli vědomi alternativy. Vědcům se nelíbí fakt, že si Einstein vypůjčil matematiku Lorentze a Poincarého, což mu umožnilo modifikovat délku a měření času k prosazení závěru, že rychlost světla je pro všechny pozorovatele konstantní. Kdyby byla k dispozici jasná alternativní základní teorie, většina racionálních myslitelů by využila šance a nahradila Einsteinovu novou.

     Proč však odmítat údajně úspěšnou teorii? Jsou pro to dva velmi dobré důvody. Zaprvé, skutečně pochopit a pravdivě popsat jak funguje příroda, a zadruhé přístup k novým objevům jakmile odvalíme tento kámen, neúmyslně položený na cestě k pokroku.

     Živě si vzpomínám, jak jsem coby vysokoškolský student před téměř třiceti lety studoval předmět teorie relativity. Uprostřed jedné přednášky se do sálu náhodou zatoulal nějaký cizí člověk a usadil se vzadu. Domníval jsem se, že by to mohl být bývalý absolvent univerzity. Vypadal jako vystřižený z 60. let, sandály, korálky a bujné kudrnaté vlasy. Jak profesor pokračoval v přednášce, projevoval hipík nesouhlas tím, že hlučně svačil z hnědého papírového sáčku. Pamatuji si na zvuky otvírání sáčku, rozbalování sendviče a jeho přežvykování. Celou dobu přihlížel jak profesor čmáral křídou po tabuli. Na konci přednášky se Mr. Hippie postavil a v rychlém sledu zasypal dr. Establishmenta otázkami a protesty. Žhavá diskuze se týkala Lorentzovy transformace, porušení třetího Newtonova zákona a odmítání vyučovat alternativní teorie. Seděl jsem v němém úžasu. Zdálo se, že Mr. Hippie měl v diskuzi převahu, načež dost naštvaně odešel. Myslím, že až dočtete tento článek budete lépe chápat jeho pocity.

Řádně definovaná teorie

     Ještě než prozkoumáme alternativy k teorii relativity, dohodněme se na tom, co se skrývá pod pojmem řádná vědecká teorie. Odpověď na tuto otázku kupodivu není tak jasná, jak bývala. Jistě se shodneme na tom, že teorie by měla popisovat jak příroda skutečně funguje. Měla by být ověřitelná a nabídnout přesné předpovědi výsledků experimentů. Řádná teorie nesmí být neustále měněna a záplatována, aby jí bylo možné vysvětlit nová pozorování. Musí být vyvratitelná, tj. nesmí být chráněna před vyvrácením pomocí vlastní konstrukce.

     To ovšem v žádném případě není univerzálně přijímaný názor. David L. Goodstein, profesor na CalTech, učinil ve své jinak vynikající videopřednášce prohlášení, při němž člověku poklesne čelist:

    ? existuje názor, který říká, že jediný způsob jak zajistit pokrok ve vědě spočívá v tom, že prokážeme, že teorie jsou špatné. Jinak řečeno, je nemožné prokázat, že nějaká teorie je správná bez ohledu na to, kolik experimentů s ní je v souladu. Naproti tomu, když s ní nebude souhlasit byť jediný experiment, pak tato teorie musí být špatná. 

     Správně. Jenže hned nato říká:

     Tato teorie poznání je však špatná sama o sobě, protože ve vědě existují teorie, které jsou natolik dobře ověřeny zkušenostmi, že byly přijaty za nezvratný fakt. Příkladem je speciální teorie relativity. I když je z historických důvodů dosud nazývána teorií, ve skutečnosti jde o jednoduchý inženýrský fakt rutinně používaný při konstrukci obřích strojů, jako třeba urychlovačů jaderných částic, které jsou vždy dokonale funkční?

     V tom je zásadní metafyzický nesouhlas; obrovský filozofický rozpor, co se týče základních pravidel hry. Směrodatné poučky vydávající vědecká komunita hlavního proudu prostě povýšila některé teorie do jakési vyšší roviny, kde získaly status nezpochybnitelné víry.

     Abychom ilustrovali důležitost možnosti odmítnout libovolnou teorii, zvažme následující hypotézu: Země má druhý měsíc ze speciálního, dokonale průhledného zeleného sýra. To je sice evidentní nesmysl, ale kvůli jeho konstrukci nelze toto tvrzení vyvrátit experimentem. S podobným výrokem se setkáme i při studiu Einsteinovy relativity. Řada disidentů argumentuje tím, že tato teorie je logicky nekonzistentní, jelikož předpokládá konstantní rychlost světla, a pak se tento předpoklad snaží dokázat. Teorie relativity je tedy na striktně teoretickém základě nevyvratitelná, protože ji před odmítnutím bezděčně chrání vlastní integrovaná kruhová logika.

Speciální relativita

       Speciální teorie relativity (STR) obsahuje dva postuláty (předpoklady). První postulát byl převzat z Galileova principu relativity, který říká, že zákony fyziky platí stejně dobře pro všechny setrvačné soustavy, ať už jsou v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu (bez zrychlení). Druhý postulát říká, že rychlost světla je nezávislá na rychlosti jeho zdroje; že je konstantní pro všechny pozorovatele, ať už se zdroj pohybuje či ne. Tento postulát sám o sobě není podivný nebo neočekávaný. Rychlost zvuku také nezávisí na rychlosti houkajícího vlaku, ale to už neplatí pro rychlost větru, který zvuk nese k pozorovateli. Médium přenášející zvuk, molekuly vzduchu, zde hrají stejnou roli jako éter v elektromagnetizmu. Podle teorie relativity ovšem žádný éter neexistuje.

      Druhý postulát je interpretován ve smyslu, že všichni pozorovatelé, bez ohledu na jejich vlastní rychlost, vidí světlo šířící se vždy stejnou rychlostí (ve vakuu). Délky se zkracují a čas se zpomaluje, aby vypočtená rychlost (tj. délka dělená časem) byla vždy konstantní. Paradoxů a problémů vytvořených tímto malým chytrým trikem je nekonečné množství. 

Kontrakce délky

      Původcem myšlenky o kontrakcích délek je G. F. Fitzgerald. Původně navrhl možnost aplikace Lorentzova deformačního modelu5 pohybujícího se elektronu na "makrosvět", aby tak vysvětlil nulový výsledek Michelson-Morleyova pokusu. A právě tato myšlenka, čistě ad hoc, odstartovala celý problém. Fyzikové v první polovině 20. století chtěli vyzkoušet, zda k této kontrakci délky skutečně dochází. Bylo provedeno několik experimentů6-8, ale žádná změna délky nebyla pozorována. Renshaw9 sice navrhl moderní test založený na prostoru, ale relativistická kontrakce délky dodnes nebyla experimentálně potvrzena.

Dilatace času

      Neexistuje absolutně žádný argument k podpoře tvrzení, že se mechanismus udržující čas u tělesa pohybujícího se vysokou rychlostí zpomaluje, a že pro ně platí vzorec Lorentze a Poincarého pro časovou dilataci. (Je to znásilnění pravdy, jak podotkl Jefimenko10.) Měli bychom rozlišovat mezi univerzálním, absolutním a neměnným časem a gravitačními efekty působícími na mechanizmy pro podchycení běhu času, jako jsou vodní hodiny, dědečkovy cibule i digitální náramkové hodinky, poločasy rozpadu radioaktivních látek, jako cesiové atomové hodiny, abychom vyjmenovali alespoň některé.  

     Všechny přírodní zdroje oscilací jsou ovlivněny změnou gravitačního potenciálu. Chceme-li postavit hodiny, nemáme jinou možnost než využít těchto zdrojů oscilací. Bohužel nemůžeme zkonstruovat ideální hodiny, a to ani použitím atomů cesia. To správně demonstroval slavný Häfele-Keatingův experiment11,12, při němž byly letadly kolem světa přepravovány cesiové hodiny. Atomové hodiny ve stroji letícím východním směrem se v porovnání se stacionárním laboratorním standardem opozdily o 59 ns, zatímco identické hodiny dopravované na západ 273 ns získaly.

     Když jsou urychlovány, zpomalovány nebo se přímočaře pohybují měnícím se gravitačním potenciálem jsou veškeré fyzické přístroje užívané k měření času náchylné k chybě. Jestliže tedy Häfele-Keatingův experiment nenaměřil odchylku kvůli teorii relativity, měli bychom si položit otázku: došlo skutečně k dilataci samotného času, nebo se změnily pouze vnitřní procesy v hodinách vlivem pohybu v gravitačním poli?

     Další problém s teorií relativity se týká sledu událostí a současnosti. Jestliže stojící pozorovatel vidí (v jednom okamžiku) ve stejné vzdálenosti dva blesky A a B, nezamýšlený důsledek Einsteinovy teorie požaduje, aby se blesk A pro některé pohybující se pozorovatele musel přihodit před bleskem B a pro jiné pohybující se pozorovatele musí blesk B přijít před bleskem A. Oba scénáře jednoduše nemohou být pravdivé. Nejde jen vizuální vnímání, protože pro různé pozorovatele se údajně různě mění i samotný čas. Podle Minkovského diagramu jde o pravdivý sled událostí! To je logický rozpor.  

Newtonův třetí pohybový zákon

      V Einsteinově teorii jsou skryty i další neúmyslné důsledky. Je tiše akceptováno porušení třetího Newtonova zákona, přestože to nikdy nebylo laboratorně prokázáno. Podle moderní fyziky již neplatí, že každá akce vyvolá stejnou opačnou reakci! To má poněkud trapné důsledky, protože normálně vyrovnané síly, které jsou stejně velké a působí opačnými směry, jsou za jistých situací najednou v mírné nerovnováze. Když dvě síly nepůsobí na přímce vytvářejí krouticí moment. V rámci teorie relativity mohou setrvačné soustavy začít záhadně rotovat. Tento efekt už má i jméno, Thomasova rotace, a dostalo se mu určitého stupně uznání. Věrní relativisté nezaváhali: provedli experiment, který měl zjistit, zda se Thomasova rotace projevuje u makroskopických objektů. Pokus měl nulový výsledek13,14. Existuje také teoretický základ pro odmítnutí Thomasovy rotace15. (Otázka Newtonova třetího zákona je pro oblast elektrodynamiky natolik zásadní, že jsme se rozhodli jedno z příštích čísel IE věnovat podélným Ampérovým silám a Weberově elektrodynamice.) Fyzik z hlavního proudu řekne: "Newtonův třetí zákon nelze rozšířit do relativistického režimu. Co když je teorie relativity neurovnaná? Pravda o přírodě nemusí být pěkná. Dokonce nemusí být pochopitelná." Možná?

Teorie založené na éteru

      Ale co alternativní teorie? Jsou lepší? A co teorie založené na éteru? Akademičtí studenti přírodních věd jsou pečlivě zpracováváni k zesměšňování představy o všudypřítomném éteru z 19. století. Ale je to v porovnání s "novou a vylepšenou" terminologií gravitačních hmot, "zakřivujících" strukturu "časoprostoru", skutečně tak zavrženíhodná myšlenka? Uvedený popis zní jako éter v přestrojení. Jestliže je nicota dokonalého vakua obdařena fyzikálními vlastnostmi jako permitivitou, eo=8.854 pF/m, permeabilitou, mo=4p x 10-7 H/m, a charakteristickou impedancí 377 ohmů, je koncept éteru skutečně tak fantastický?

Nehybný éter

      Dříve než pojem "éter" úplně zavrhneme, podívejme se blíže na tuto zlomyslnou látku, jejíž historický význam souvisí s otázkou rychlosti šíření světla. Abychom byli konkrétní, představu o nehybném éteru vyvrátil negativní výsledek Michelson-Morleyova pokusu (MMX) v roce 1887. Na nehybný éter by vůbec nepůsobilo gravitační pole. Země by jím bez odporu prolétala a neunášela ho vlastní gravitační silou s sebou. Z vědeckého hlediska by stojatý éter dul laboratořemi jako hurikán - rychlostí, jíž obíhá Země kolem Slunce (30 km/sec). Tento hurikán by navíc dvakrát denně měnil směr, protože Země rotuje kolem své osy. M-M experiment byl při 0,01% rychlosti světla ve vakuu c dostatečně citlivý, aby tento éterický vítr detekoval. Byl sice naměřen malý nenulový rozdíl, ale očekávaný výsledek prokazující přítomnost nehybného éteru se nedostavil.

Částečně vlečený éter

      V textech o fyzice proponovaných hlavním proudem o nich nenajdete zmínku, ale přesto existují teorie éteru dokonale ladící s (téměř) nulovým výsledkem MM experimentu. Předpokládejme, že éter je částečně unášen Zemí. Taková látka by byla přitahována jejím gravitačním polem a byla by tudíž u zemského povrchu hustší, než ve větších výškách nad zemí. Tento éter by měl s výškou podobné rozložení hustoty jako zemská atmosféra. Za těchto okolností by částečně unášený éter měl téměř stejně velkou rychlost jako Země obletující Slunce. Z perspektivy pozemské laboratoře by relativní rychlost mezi Zemí a éterem byla velmi malá. A jestliže je rychlost světla vzhledem k médiu jako je éter konstantní, nelze při omezené citlivosti MMX nic jiného než nulový výsledek očekávat.

      Tento částečně strhávaný éter by byl vlečen Zemí jako jakýsi neviditelný atmosférický obal, ale nerotoval by spolu se Zemí kolem její osy (rotační rychlost Země na rovníku je cca 0,35 km/sec). Řečeno jinak, Země rotuje uvnitř slupky z éteru. Proč však éter nerotuje se Zemí? Naše planeta rotuje ve vlastním gravitačním a magnetickém poli, ale tato pole ve skutečnosti nerotují spolu s ní. Podobně se neotáčí ani magnetické pole kolem osy rotujícího válcového tyčového magnetu. Demonstrace Faradayova unipolárního generátoru studentům je vždy zdrojem mnohého úžasu a zábavy. Přestože detekoval nepatrný posun, MM experiment nebyl vzdor všem učebnicovým tvrzením dostatečně citlivý, aby mohl koncept částečně vlečeného éteru prokázat či vyvrátit.

      K určení vlivu rotace (na rychlost šíření světla) bylo nutné uskutečnit citlivější verzi experimentu. Toto úsilí vyústilo v roce 1925 v Michelson-Galeho (a Pearsonův) experiment užívající masivního interferometru, jenž se rozkládal na více než padesátiakrovém pozemku na předměstí Chicaga16. Tento experiment v souladu s teorií éteru detekoval posun okraje způsobeného zemskou rotací o hodnotě 0,236, a to i po zohlednění chyby v pozorování. Tento úspěšný výsledek pro teorii založenou na éteru ovšem nebyl považován za selhání Einsteinovy relativity, jelikož tato nepovažuje rotující Zemi za setrvačnou vztažnou soustavu. Zde se speciální teorie relativity neuplatňuje. Musela být přezkoumána obecná relativita a analýza není bez rozporů. Relativisté tento pokus považují za experiment Sagnycova typu17 v rotující (nikoli setrvačné) vztažné soustavě. (Viz také IE #39, str. 24.)

      Dosud tedy máme nejméně dvě konkurenční teorie: částečně strhávaný éter a Einsteinovu relativitu. Obě mohou vysvětlit výsledky Michelson-Morleyho a Michelson-Galeova experimentu, Sagnacova efektu i Häfele-Keatingova experimentu. Ale co potřebujeme je rozhodující experiment, protože přijít pouze s alternativní teorií nestačí. Potřebujeme něco, co přinese rozhodující průlom.

Galaktický posun

       Kromě oběhu rotující Země kolem Slunce má celá naše sluneční soustava galaktickou složku rychlosti. Velmi citlivý a přesný experiment s posunem éteru může tuto složku detekovat, pokud bude prováděn ve větších výškách, aby byl oslaben vliv částečně strhávaného éteru. Přestože se o tom v učebnicích nepíše, experiment tohoto druhu prováděl v polovině 20. let (20. století) na vrcholu hory nedaleko observatoře Mt. Wilson fyzik Dayton Miller18. Jeho experiment představoval úplný zázrak vědy, prováděný s neobyčejnou péčí a přesností v průběhu několika let. (Viz vynikající článek v IE č. 38, v němž James DeMeo popisuje Millerův experiment s interferometrem.)

      Miller dospěl k závěru, že se Země posunuje směrem k vrcholu jižní nebeské polokoule, směrem k Doradu, Mečounu, při stoupání 4 hod. 54 min a deklinaci -70° 33', uprostřed Velkého Magellanova mračna a 7° od jižního pólu ekliptiky. V místě umístění svého interferometru naměřil posun éteru rychlostí kolem 10 km/sec. Z tohoto výsledku usoudil, že se Země pohybuje spolu s částečně strhávaným éterem, který poblíž povrchu redukuje svou rychlost z 200 km/sec na zhruba 10 km/sec. Tento výsledek experimentu je v souladu s představou částečně strhávaného éteru. Kromě toho, což je důležitější, jde o průlomový experiment jehož výsledek nelze vysvětlit podle teorie relativity.

      Má se za to, že Millerova pečlivá, téměř dvanáctiletá práce, vrhla na Einsteinovu teorii relativity stín pochybností a zabránila v udělení Nobelovy ceny Einsteinovi za jeho práci o relativitě. (Einstein sice Nobelovu cenu dostal, ale ta byla za práci o fotoelektrickém efektu.)

     Byl Millerův experiment správný? Byly jeho výsledky v poslední době zopakovány? Odpověď na obě otázky zní ano i ne. Experimenty od roku 1985 prováděl Silvertooth19-21. Poukázal na fakt, že experimenty s interferometrem rychlost světla průměrují - neměří rychlost světla jedním směrem. Když je rychlost světla v jednom směru (c + v) a v druhém směru (c - v), průměrná hodnota jednoduše opět bude c. To se děje bez ohledu na orientaci interferometru a my, konec konců, potřebujeme znát rychlost světla pouze v jednom směru.

      Silvertooth měřil stojaté vlny vytvořené dvěma paprsky světla opačných směrů za použití dvou laserů. Jeden z nich byl vzhledem k druhému fázově modulovaný, což vytvářelo jisté fázové efekty měřitelné pomocí speciálního fotonásobiče. Silvertooth zjistil jednoznačně převládající směr pohybu k souhvězdí Lva rychlostí 378 km/sec, bez ohledu na denní hodinu a roční období. Manning22 Silvertoothův přístup nezávisle analyzoval a vyslovil s ním souhlas, až na pár drobných chyb. Manning připustil, že je zde "něco, co lze velmi obtížně vysvětlit". Později Silvertooth a Whitney23  tyto výsledky potvrdili v jiném experimentu, který se konal v roce 1992.

     To není potvrzení Millerova experimentu, protože Silvertoothův vektor rychlosti ukazuje jiným směrem než Millerův. Silvertooth také vypočítal rychlost 378 km/sec, zatímco Miller odhadoval rychlost 200 km/sec. Pokud by v Silvertoothově nebo Millerově práci byla skrytá chyba, bylo by velmi zvláštní, že přístroje nezávisle na denní hodině a ročním období udávaly stále stejný směr na obloze. Je to velmi zajímavý experiment, ať už je příčinou těchto výsledků cokoli.

      Měli bychom poznamenat, že Silvertooth své výsledky publikoval ještě před vypuštěním satelitu NASA COBE, jehož úkolem byla přesná měření kosmického mikrovlnného pozadí. Byl objeven Dopplerův posun vnášející vlivem pohybu naší sluneční soustavy do spektra kosmického mikrovlnného pozadí mírnou anisotropii. Přesná měření této anisotropie naznačují, že se heliocentrická soustava se pohybuje směrem k souhvězdí Lva rychlostí 390 km/sec, což je ve vynikající shodě se Silvertoothovým zjištěním. (Silvertoothův článek zřejmě přineseme v příštím čísle.)

      Roku 1991 byl proveden další experiment, který měl potvrdit galaktickou složku rychlosti éteru. Roland DeWitte provedl v Belgii experiment, který zahrnoval dvoje cesiové hodiny, vzájemně vzdálené o 1,5 kilometru podél poledníku. Každá z cesiových časových základen generovala RF signál na frekvenci 5 MHz. Takto byly vytvořeny dva nezávislé identické signály v rámci přesnosti cesiových hodin. K zaslání jednoho RF signálu k druhému, k porovnání pomocí fázového detektoru, byl použit dlouhý, do země zakopaný koaxiální kabel. DeWitteho experiment probíhal 178 dní.

      Výsledky ukázaly anomální fázový posun v souvislosti s hvězdným, nikoli civilním časem. Při periodě 23 hodin, 56 minut a ? 25 sekund (jeden hvězdný den) bylo prokázáno, že účinek zodpovědný za fázový posun je galaktického, nikoli lidského původu. Bylo by velmi zajímavé zopakovat tento experiment a zahrnout do něj i měření zakřivení dráhy, aby se ukázalo, zda by poté nebyl dosažen nulový výsledek.

      Méně přesná měření prováděli Torr a Kolen v NIST24 pomocí 500 metrů dlouhého kabelu a rubidiových hodin. Přitom pozorovali nevysvětlený jednosměrný fázový posun nezávislý na úplném měření zakřivené dráhy. Tyto jednosměrné výsledky Einsteinova teorie nepředvídá a je těžké si představit, že by výsledek pozorovaný DeWittem, mohl způsobit nějaký jiný mechanismus či lidský výtvor - zcela jistě nešlo o tepelné vyzařování nebo lidskou činnost, která by měla vztah k střednímu slunečnímu dni (24 hodin).

Teorie založená na gravitaci

       Zdají se vám teorie éteru umělé a přitažené za vlasy? Ano, vlastně takové jsou, téměř jako Fitzgeraldova kontrakce délky přímo zabudovaná do Einsteinovy relativity. Existuje však jiná teorie, která sice na představu éteru nespoléhá, ale má k teoriím éteru, o nichž jsme dosud hovořili, velmi blízko. Zesnulý emeritní profesor elektrického inženýrství Peter Beckmann navrhl25, aby byl zastaralý pojem "éter" nahrazen modernějším pojmem "gravitace". Gravitační pole má nepochybně podobné vlastnosti jako částečně vlečený éter. Oba fenomény způsobují ohyb světelných paprsků. Gravitace je nejsilnější u povrchu planety, kde je částečně vlečený éter nejhustší. Kdyby rychlost světla byla konstantní vzhledem ke zdroji převládajícího gravitačního pole, chovalo by se světlo stejně. To by bylo v souladu se všemi známými experimentálními daty, protože pozorovatel byl téměř ve všech případech spojen s referenční soustavou Země - takže  slovo "éter" pouze nahradíme slovem "gravitace". Gravitace evidentně existuje a přestože jí je "vyzařována", společně se Zemí nerotuje*. Je tedy velmi přijatelnou náhradou za částečně vlečený éter. Dávalo by také smysl kdybychom spekulovali, že světlo je vlastně poruchou v gravitačním poli.

      Abychom byli poctiví, musíme hrát ďáblova advokáta Beckmannovy teorie. K popírání alternativních teorií jako je tato je často používán důkaz dvojhvězd. Uvažujme binární hvězdný systém otáčející se kolem svého těžiště, umístěný ve značné vzdálenosti od Země. Podle Beckmannovy teorie emituje každá z jeho hvězd světlo rychlostí c vzhledem k vlastnímu zdroji gravitačního pole. Za předpokladu vhodné orientace ekliptiky vzhledem k těžišti je světlo zpočátku emitováno rychlostí c + v z jedné hvězdy a rychlostí c - v z druhé hvězdy (předpokládáme-li, že v je tečná rychlost rotace obou hvězd). Během rotace se role obou hvězd střídají a rychlost v se mění podle sinusové funkce. Tyto změny rychlosti světla by měly vyvolat neobvyklé světelné efekty - neobvyklý Dopplerův posun a další anomálie, jenomže tyto zvláštní světelné efekty astronomové prostě nepozorují.

      Ale Beckmannova teorie toho říká víc. Gravitační pole dvou hvězd se v určité vzdálenosti od jejich těžiště samozřejmě spojí do jednoho sloučeného pole a rychlost světla se od těchto hvězd bude šířit běžnou rychlostí c. To však není konec příběhu. Světlo cestující z těchto hvězd po nebi se zrychluje a zpomaluje, aby se vždy šířilo rychlostí světla vzhledem k jakémukoli zdroji gravitačního pole, s nímž se setká. Po vstupu do naší sluneční soustavy světlo z hvězd přejde do heliocentrické vztažné soustavy a po dosažení gravitačního pole Země bude mít opět rychlost c vzhledem k její vztažné soustavě. To je rozhodně hereze - dvě světla z hvězdných zdrojů budou zprvu cestovat rozdílnými rychlostmi a poté se jejich rychlost stabilizuje na běžnou rychlost. A tato rychlost se změní, když světlo z hvězd vstoupí do naší sluneční soustavy a opět poté, když se dostane do dosahu gravitačního pole Země. Rychlost světla se bude pochopitelně měnit v závislosti na tom, jestli je nablízku nějaký zdroj gravitačního pole. To je zajímavá teorie, která "dává smysl" nejen proto, že nahrazuje teorii částečně vlečeného éteru, ale také proto, že je v souladu s radiovými daty sond Pioneer 10 a 11 z dalekého vesmíru (a pravděpodobně s radarovými daty z Venuše z 60. let).

Rychlost světla v hlubokém vesmíru

       Objevil se důkaz, založený na datech přicházejících od sond Pioneer 10 a 11, že rychlost světla v hlubokém kosmu není c. Zmíněné sondy byly vypuštěny v letech 1972 a 1973. Radiové signály zachycené z těchto satelitů signalizují "anomální" Dopplerův posun. Renshaw26 ukázal, že může být vysvětlen pomocí klasické newtonovské mechaniky pro Dopplerův posun radiového signálu v heliocentrické vztažné soustavě. Věrní relativisté poznamenali: Zde je jasný případ platící pro oba satelity, kde klasická teorie dává správnou odpověď, ale relativistické korekce vedou k chybným výsledkům. Einsteinova relativita tento výsledek vysvětlit nemůže a v prvé řadě je vlastně zdrojem problémů! Po určitém váhání vědců z hlavního proudu byla hádanka připsána možné "anomální akceleraci" (nová fyzika!) 8.0 x 10-8 cm/sec2 směrem k Slunci - u obou kosmických sond současně?

      Podezření, že rychlost světla v meziplanetárním prostoru není konstantní, jako první pojal zesnulý Bryan G. Wallace. V průběhu 60. a 70. let (20. století) provozovala Lincolnova Laboratoř MIT řadu velmi výkonných radiových vysílačů rozmístěných po celých Spojených státech. Jejich stanoviště byla v době vrcholící studené války a soutěže v dobývání kosmu přísně utajována, přestože výzkumníci dělali čistou vědu. (Možná hrály roli i při studiu ionosférických poruch způsobených termojadernými testy v Pacifiku a při studiích magnetického vybuzení pomocí mohutných jaderných detonací v Jižním Atlantiku.) Na jednom ze stanovišť poblíž El Campo v Texasu byl vysílač o výkonu 500 kilowatt, pracující na frekvenci 38,25 MHz. Pro generování RF energie byly použity obrovské vodou chlazené elektronky. Pole 8 krát 128 (1024) dipólových antén soustředěných do hlavního laloku mělo efektivní vyzařovaný výkon 1300 megawatt (1,3 gigawatt!).

     Před spuštěním vysílače aktivoval personál na stanovišti varovné sirény a červená blikající světla. Toto opatření bylo přijato proto, aby byla jistota, že nikdo nebude zasažen energií anténního pole, které zaujímalo plochu devíti akrů. Po relacích odvysílaných k sběru dat totiž personál údržby často nalezl zbytky "upečených", králíků a vačic, což byla pochmurná demonstrace toho, co by se mohlo stát. Bylo možné umístit zářivky kdekoli v budově vysílače, všude, kde bylo potřebné osvětlení - po spuštění vysílače svítily samy od sebe. Personál se rychle naučil, že se nemá nohama opírat o řídicí konzolu, protože to mohlo znamenat rozpálené podrážky. Tyto výkonné vysílače umožňovaly radarové studium Venuše, Marsu a také sluneční koróny.

      Tehdy Wallace objevil, že radarová data z Venuše nepotvrzují konstantní rychlost světla. Tyto výsledky ho znepokojovaly a mátly, a navíc si povšiml systematických změn dat v souvislosti s denními a lunárními složkami. Pokusil se výsledky publikovat v  Physical Review Letters, ale zde se setkal se značným odporem. Jeho analýza totiž naznačovala, že získaná data zapadají do heretické galileovské představy "c + v", takže musel výsledky svého bádání publikovat jinde27.

      Kdybychom řekli, že Wallace "byl poněkud netaktní", bylo by to velmi mírné konstatování. Vyslovoval plamenná tvrzení28, že stejných výsledků si povšimla i NASA, a proto používá pro výpočet časů průchodů nerelativistických korekčních faktorů. Také tvrdil, že mu Lincolnova laboratoř MIT navzdory opakovaným žádostem odmítla poskytnout radarová data z Venuše - a že to vše bylo součástí vládního spiknutí, jehož cílem bylo držet Sověty v nevědomosti o pravé povaze světla! Řekl, že i to malé množství dat, která mu nakonec poskytli, bylo záměrně vybráno tak, aby znemožnilo provést nezbytné výpočty. Publikoval i knihu v níž popisuje své experimenty, která je k dispozici zdarma na webu29. Wallace byl barvitou postavou a velkým bojovníkem za poctivost vědy. Přečtěte si jeho neuvěřitelný příběh, je to dobře investovaný čas.

Teorie nekauzálního absorbéru

       Dr. Tom Phipps jako mladý fyzik korespondoval s Albertem Einsteinem, ohledně zdokonalení kvantové mechaniky. Phippsův nekauzální absorbér slibuje přemostění mezery mezi kvantovým světem a chováním světla. V jeho teorii je rychlost světla konstantní vzhledem k absorbéru (detektoru). Ve svém vynikajícím textu30 Phipps začíná s některými původními myšlenkami Heinricha Hertze a navrhuje modifikaci Maxwellových rovnic tak, aby se staly invariantními ke Galileově transformaci. Původní Maxwellovy rovnice pro volný prostor (a jednotky MKSA) zní:

       Jednoduchá modifikace zahrnuje přímočarou změnu od parciálních derivací,  , k absolutním derivacím podle času, d/dt, pro pohybující se vztažnou soustavu. Jsou dále rozšířeny s použitím řetězového pravidla pro derivování ve Faradayových a Ampérových zákonech, a také pro rovnici zachování náboje. To mělo vynikající efekt v tom, že do rovnic používaných pro pohybující se vztažné soustavy byl přidán parametr rychlosti v:

       Phipps rovněž navrhl rozhodující experiment, který měl rozsoudit mezi SRT a jeho teorií. To vrhá trochu světla na důvod, proč mezi různými výše zmíněnými teoriemi dosud nebyl stanoven vítěz. S použitím tradičních technologií je často obtížné uskutečnit už experimenty prvního řádu přesnosti a experimenty druhého řádu přesnosti jsou nemožné. Avšak nedávné pokroky v interferometrii, konkrétně ve "Very Long Baseline Interferometry" (VLBI), už umožňují rozlišit úhly menší než 10-9 radiánů. To by mohlo umožnit buď potvrzení nebo vyvrácení Einsteinovy prognózy odchylky druhého řádu od klasické Bradleyho aberace světla hvězd. Astronomové, zdá se, si naneštěstí této možnosti vědomi nejsou ač fyzikové tento výsledek pokládají za přípustný. Phippsova teorie předpovídá pouze (dosud nepozorovanou) odchylku od Bradleyho aberace třetího řádu, a tudíž připouští možnost odmítnutí pomocí rozhodujícího experimentu.

Modifikovaná Lorentzova teorie éteru

       Vědecké autority z hlavního proudu rády říkají, že kdyby nebylo Einsteinovy relativity nefungoval by GPS. Clifford Will z Washingtonské univerzity řekl31:

       SR (Speciální teorie relativity) byla experimentálně potvrzena tolikrát, že prohlašovat, že s ní něco není v pořádku hraničí s šílenstvím. Byly provedeny experimenty, které měly SR přímo otestovat. Kdyby nebylo SR nefungovaly by na světě žádné urychlovače částic., Kdyby speciální teorie relativity nefungovala tak, jak si myslíme, nefungoval by ani systém globální navigace.

      Opravdu? Co o teorii relativity a systému globální navigace říká jeden z nejpřednějších světových odborníků na GPS? Ronald R. Hatch je ředitel navigačních systémů v NavCom Technology a bývalý předseda Institute of Navigation. Ten naopak ve svém článku píše, že GPS prostě Einsteinově teorii relativity odporuje. A co víc: jako alternativu k Einsteinově relativitě navrhuje používat modifikovanou Lorentzovu teorii éteru32. V prvním řádu s relativitou souhlasí, ale upřesňuje ji pro jisté astronomické anomálie, které teorie relativity nevysvětluje.

Žádný princip relativity?

      Přestože Newton měl s pojmem "absolutní prostor" své problémy, týká se jeho první zákon (zákon o setrvačnosti) absolutního prostoru či jiné vztažné soustavy, pohybující se vůči absolutnímu prostoru konstantní rychlostí. Ernst Mach navrhl, aby byl pojem absolutní prostor vztažen k "vzdáleným pevným hvězdám". V podobném duchu jako některé Machem navržené ideje, vyslovil Lévy předpoklad33, že princip relativity je nesprávný, a že ve vesmíru může existovat nějaká základní vztažná soustava, v níž je rychlost světla konstantní. Pokud je to pravda, pak nejsou všechny vztažné soustavy rovnocenné. Lévy navrhuje za základ zvolit univerzální vztažnou soustavu v níž je éter v klidu. To je ve skutečnosti antiteze k Einsteinovu prvnímu postulátu.

Balistická teorie

       Z dobrého důvodu jsme se nezmínili o balistické teorii Waltra Ritze, v níž je rychlost světla konstantní vzhledem k rychlosti emitujícího zdroje (vs + c). Ve volbách by si tuto možnost s největší pravděpodobností vybral "člověk z ulice" a předpokládal, že se rychlost světla chová jako rychlost odpáleného baseballového míčku nebo projektilu vystřelenému z tanku. Ritzova úvaha je rovněž antitezí k Einsteinovu druhému postulátu.

      Přestože je balistická teorie v souladu s nulovým výsledkem M-M experimentu a důkazem o dvojhvězdě, byla vyvrácena dalšími experimenty (viz odkazy 34 a 35). Tyto pečlivě naplánované experimenty byly provedeny ve vakuu, pouze se zrcadly a bez jakýchkoli čoček. Důvodem bylo zabránit absorpci fotonu a regeneraci od "nulování" nějaké další udělené rychlosti k rychlosti paprsku odraženého zrcadlem.

Cestování časem?

      Několik příliš horlivých stoupenců Einsteinovy teorie zašlo až tak daleko, že navrhovali při překročení rychlosti světla možnost cestovat časem. Kéž by to byla pravda. Vrátil bych se v čase a připjal medaili na hruď "Mr. Hippie"?

* Rotuje. Gravity Probe B v současné době měří strhávání "prostoročasu" gravitačním polem. (pozn. editora)

Zdroj:
Infinite Energy, Editorial, číslo 59, http://www.infinite-energy.com/iemagazine/issue59/adissidentview.html

Odkazy

1. Einstein, A. 1905. "Zur Elektrodynamik bewegter Körper," Ann. d. Phys., 17, 891.
2. Goodstein, D.L. 1986. "The Michelson-Morley Experiment," The Mechanical Universe and Beyond Video Series, Annenberg/CPB Project.
3. Serber, R. 1943. The Los Alamos Primer, reprinted 1992, Univ of Calif. Press, London.
4. Goodstein, D.L. 1986. "Atoms to Quarks," The Mechanical Universe and Beyond Video Series, Annenberg/CPB Project.
5. Lorentz, H.A. 1915. The Theory of Electrons, 2nd ed., Dover Publ., NY, reprinted 1952.
6. Brace, D.B. 1904. "On Double Refraction in Matter Moving Through the Aether," Phil. Mag., 6, 7, 317-329.
7. Trouton, F.T. and Rankine, A.O. 1908. Proc. Royal Soc., 80, 420.
8. Wood, A.B., Tomlinson, G.A., and Essen, L. 1937. "The Effect of the Fitzgerald-Lorentz Contraction on the Frequency of Longitudinal Vibration of a Rod," Proc. Royal Soc., 158, 606-633.
9. Renshaw, C. 1999. "Space Interferometry Mission as a Test of Lorentz Length Contraction," Proc. IEEE Aerospace Conf., 4, 15-24.
10. Jefimenko, O.D. 1997. Electromagnetic Retardation and Theory of Relativity, Electret Scientific Co., Star City, W. Virginia, Chapter 10.
11. Häfele, J.C. and Keating, R.E. 1972. "Around-the-world Atomic Clock: Predicted Relativistic Time Gains," Science, 177, 166-167.
12. Häfele, J.C. and Keating, R.E. 1972. "Around-the-world Atomic Clock: Measured Relativistic Time Gains," Science, 177, 168-170.
13. Phipps, T.E. Jr. 1973. "Experiment on Relativistic Rigidity of a Rotating Disk," NOLTR, April 30, 73-79.
14. Phipps, T.E. Jr. 1974. Lettere al Nuovo Cimento, 9, 467.
15. Mocanu, C.I. 1991. "The Paradox of Thomas Rotation," Galilean Electrodynamics, 2, 4, 67-74.
16. Michelson, A.A., Gale, H., and Pearson, F. 1925. "The Effect of the Earth's Rotation on the Velocity of Light, (Parts I and II)," Astrophysical Journal, 61, 137-145, April.
17. Sagnac, M.G. 1913 "L'Ether lumineux Demonstre par l'effet du vent relatif d'aether dan interferometre en rotation uniforme," Comptes Rendus, 157, 710.
18. Miller, D.C. 1933. "The Ether-Drift Experiment and the Determination of the Absolute Motion of the Earth," Reviews of Modern Physics, 5, 2, 203-242.
19. Silvertooth, E.W. 1986. "Special Relativity," Nature, 322, 590, August.
20. Silvertooth, E.W. 1987. "Experimental Detection of the Ether," Speculations in Sci. and Techn., 10, 1.
21. Silvertooth, E.W. 1989. "Motion Through the Ether," Electronics & Wireless World, May, 437-438.
22. Manning, B.A. 1988. "A Preliminary Analysis of the Silvertooth Experiment," Physics Essays, 1, 4, 272-274.
23. Silvertooth, E.W. and Whitney, C.K. 1992. "A New Michelson-Morley Experiment," Physics Essays, 5, 1, 82-88.
24. Torr, D.G. and Kolen, P. 1984. "Spec. Publ. 617," Natl. Inst. of Stds. & Tech., USA.
25. Beckmann, P. 1987. Einstein Plus Two, Golem Press, Boulder, CO.
26. Renshaw, C. 1999. "Explanation of the Anomalous Doppler Observations in Pioneer 10 and 11," Proc. IEEE Aerospace Conf., 2, 59-63.
27. Wallace, B.G. 1969. "Radar Testing of the Relative Velocity of Light in Space," Spectroscopic Letters, 2, 361.
28. Wallace, B.G. 1983. Letter to the Editor, Physics Today, 36, 1.
29. Wallace, B.G. 1994. The Farce of Physics, online at http://surf.de.uu.net/bookland/sci/farce/farce_toc.html.
30. Phipps, T.E. Jr. 1986. Heretical Verities: Mathematical Themes in Physical Description, Classic Non-fiction Library, Urbana, IL.
31. Goodman, B. 1995. "A Varied Group," The Scientist, 9, 10, 3.
32. Hatch, R.R. 1992. Escape from Einstein, Kneat Kompany, Wilmington, CA.
33. Lévy, J. 2003. From Galileo to Lorentz. . .and Beyond, Apeiron Publ., Montreal.
34. Michelson, A.A. 1913. "Effect of Reflection from a Moving Mirror on the Velocity of Light," Astrophys. J., 37, 190-193.
35. Beckmann, P. and Mandics, P. 1965. "Test of the Constancy of Electromagnetic Radiation in High Vacuum," Radio Science, 69-D, 623-628.