Тред №596161

Что Говорит Физика об Аберрации Звука?

Прежде чем рассматривать аберрацию звука с позиции русики, я, что довольно естественно, хотел узнать, что об этом думает физика. Ответ, как ни удивительно, такой: почти ничего. Поиск в Гугле на русском и английском языках дал всего две короткие научные статьи, три дискуссии на русских форумах альтернативной физики ([url= http://www.sciteclib…7234244/17]1[/url] [url= http://live.cnews.ru…try1457083]2[/url] [url= http://www.scientifi…1221654410]3[/url]), одну дискуссию [url= http://www.spacebant…68&page=41]на англоязычном форуме[/url] и две книги критиков теории относительности (одна [url= http://www.samomudr.…20Boga.pdf]на русском[/url], другая [url= http://www.paradox-p…evable.pdf]на английском[/url]). И всё.

Я, конечно, понимаю, что не всё есть в интернете. Было бы странно, если бы тема аберрации звука вообще никак не обсуждалась за последние 200 лет. Тем не менее, из более чем скромных результатов этого поиска можно заключить, что интерес к аберрации звука, по сравнению с аберрацией света (которая сыграла большую роль в появлении теории относительности и отказе от светоносного эфира), почти нулевой. Печально; но давайте посмотрим, что же думают об аберрации звука те немногие авторы, которых я нашел в интернете.

Отметим, что почти все альтернативщики, критикующие теорию относительности, понимают под аберрацией звука всего лишь различие между видимым направлением на источник звука (скажем, самолета) и направлением, откуда приходит звук от него. Это неверно. Аберрация света, напомню, это изменение направления, откуда приходят лучи света от звезды, при изменении направления движения Земли вокруг Солнца. При этом совершенно неважно, как двигаются (точнее, двигались годы назад, в момент излучения света) звезды относительно Земли. То есть аберрация (света или звука) – это явление, связанное именно с движением детектора волн относительно волновых фронтов.

Более интересны две научные статьи. Первая из них была опубликована в Nature – это очень престижный журнал и попасть туда очень трудно. Публикация этой статьи в Nature, несмотря на то, что она очень короткая (чуть меньше журнальной страницы), означает, что она получила одобрение научного сообщества на самом высоком уровне.

E. F. Fahy, Aberration of Plane Waves, Nature, Vol. 188, pp. 396-397 (1960).
 

 
 
    

 

 
Суть: автор утверждает, что аберрация возможна только для волн, двигающихся со скоростью света, но не для звука. Аберрация звука в Ньютоновской механике равна нулю, в то время как неправильное применение правила сложения скоростей привело бы к предположению, что должна быть аберрация звука, по порядку величины равная изменению скорости наблюдателя, деленному на скорость звука. Чтобы обосновать тот «факт», что классической аберрации звука не существует, автор предлагает следующий мысленный эксперимент: Детектор направления звука, или «звуковой телескоп», можно сделать из нескольких маленьких микрофонов, прикрепленных к некой твердой структуре в одной плоскости. Сигналы от микрофонов суммируются неким интегратором без существенной задержки. Когда этот звуковой телескоп активирован звуком от далекого источника, суммарный сигнал от микрофонов будет максимален, если сигналы от отдельных микрофонов будут в фазе, т.е. когда плоскость микрофонов параллельна плоским фронтам звуковых волн. Если телескоп станет двигаться, очевидно, что это условие параллельности (плоскости микрофонов и фронтов волн) не будет нарушено. Следовательно, никакого переориентирования телескопа для получения максимального сигнала не требуется, что означает, что никакой аберрации звука нет. Далее автор переходит к преобразованиям Лоренца; к аберрации звука это отношения уже не имеет.

Вторая (двухстраничная) статья написана четырьмя итальянскими учеными и опубликована 16 лет спустя в намного менее известном, чем Nature, журнале Lettere Al Nuovo Cimento Series 2. Статья посвящена критике статьи Fahy в Nature; это, так сказать, запоздалый комментарий на нее. И более на эту тему, такое впечатление, никто из физиков не высказывался. Fahy ни на кого не ссылался, итальянцы ссылались на Fahy и более ни на кого. Это тоже является показателем того, что этот вопрос никем, кроме них, не обсуждался.

G. Cavalleri, L. Galgani, G. Spavieri, G. Spinelli, On a misunderstanding about aberration of plane waves, Lettere Al Nuovo Cimento Series 2, Vol. 17, Issue 1, pp. 25-26 (1976).
 

 

 
Авторы считают, что если бы аберрация звука в Ньютоновской механике была равна нулю, то и классическая интерпретация аберрации света, основанная на неподвижном эфире, была бы неверна также. Детектор, который предлагает Fahy, на самом деле является детектором нормалей к фронтам волн, а не детектором направления распространения энергии. С точки зрения классической физики, можно создать как детектор направления лучей (или распространения энергии), так и детектор волновых фронтов. При этом не будет никакой аберрации для направления волновых фронтов и нормалей к ним, но аберрация для направления лучей, которое связано с направлением переноса энергии, наблюдаться будет.

Кто из них прав? С позиции классической физики, правы итальянцы. «Классическая» аберрация является лишь следствием того, что направления лучей (света или звука) совпадают с направлениями векторов групповой скорости, которые при переходе из одной системы отсчета в другую меняются согласно правилу сложению скоростей  с' = с – v.  Следовательно, аберрация звука должна подчиняться тем же самым правилам, что и аберрация света (тем более, что для движущегося относительно воздуха наблюдателя встречный ветер является экспериментальным фактом, а не гипотезой, как эфирный ветер для света).

С позиции же русики, когда лучи звука распространяются в неподвижном воздухе, ни о какой аберрации говорить нельзя. Аберрация лучей звука происходит только при переходе в другую среду, движущуюся относительно воздуха. То же самое, что мы говорили выше про аберрацию света. Однако, и это очень важно, в рамках русики аберрация звука происходит совсем не так, как аберрация света (но и не так, как это описывают итальянцы и Fahy).