СТО не позволяет корректно рассматривать процессы ИЗНУТРИ НЕинерциальных систем отсчета. Если же рассмотрение производится в инерциальной системе отсчета, то ДЛЯ СТО БЕЗРАЗЛИЧНО, ДВИЖУТСЯ ЛИ В НЕЙ ТЕЛА УСКОРЕННО ИЛИ РАВНОМЕРНО. С одной лишь оговоркой. Несмотря на то, что СТО возникла, как электродинамика движущихся тел в пустоте, она собственно электродинамику в своем основном формализме не рассматривает. В частности, не рассматривается, как именно излучает ускоряющееся тело. Другое дело, что классическая (теперь уже) электродинамика содержит основные положения СТО в своих основаниях.
Возможность рассмотрения ускоренных движений тел позволяет нам перекинуть мостик от СТО к ОТО и продемонстрировать неизбежность дальнейшей трансформации этой теории в более общую. Иными словами, продемонстрировать неполноту СТО, неизбежное появление в ней предсказываемых эффектов, не находящих в ней же удовлетворительного обьяснения. Примером такого эффекта является сокращение вращающегося диска по длине окружности без аналогичного сокращения по диаметру. Парадокс близнецов в СТО обусловлен тем, что Dt в отличие от Dtau не является полным дифференциалом. Этот факт может быть установлен путем элементарных вычислений, почти без формул и с одним несложным чертежом. Что мы сейчас и проделаем.
Для получения парадокса близнецов рассмотрим мысленный эксперимент.
Пусть мимо планеты Земля (которую мы будем считать инерциальной системой
отсчета) пролетает с околосветовой скоростью звездолет. Затем он удаляется
в глубины Вселенной, и после короткого и энергичного торможения и обратного
разгона возвращается к Земле и пролетает мимо нее в обратном направлении.
Участок торможения-разгона мы можем сделать пренебрежимо малым по отношению
к длине и времени путешествия. Поэтому подавляющую часть своего полета
корабль, как и Земля, является инерциальной системой отсчета. Для получения
описания процессов, как они видятся из кабины корабля, снабдим космонавтов
и центр управления на Земле телевизионными установками, так что космонавты
и Земля могут наблюдать друг друга на экранах своих телевизоров в течение
всего эксперимента. Для дополнения картины мы можем показывать на экранах
телевизоров не только кабину или зал, но и экран телевизора своего партнера.
Впрочем, эта "фича" нам здесь не понадобится. Наконец, чтобы упростить
выкладки, заменим телеустановки просто отдачей тиков, например, каждую
секунду по локальным часам партнеров. Прежде чем рассматривать эффекты
СТО в данном эксперименте, попробуем дать картину в рамках классической
механики, с абсолютной (эфирной) системой отсчета. Это позволит нам уяснить
такие эффекты, как Допплеровский, и эффект запаздывания сигналов, а в последующем
- сравнить обе картины и сделать из них мировоззренческие выводы.
Итак, посмотрим на первый чертеж. На этом чертеже изображено семейство
параллелограммов. В рамках задачи считаем, что время путешествия равно
двум единицам времени, со скоростью, равной долям от скорости света в эфире,
принимаемой за единицу. Обе оси на чертеже представляют собою время, текущее
для каждого из наблюдателей: для Земли - по оси абсцисс, для корабля -
по оси ординат. Нижняя ломаная демонстрирует, какой темп жизни космонавтов
наблюдает Земля на экранах своих телевизоров, верхняя - ту же картину на
экране космонавта. При удалении корабля от Земли эффект Допплера (классический)
заключается в увеличении длины волны (в эфире), а при сближении - укорочением
длины такой волны. С точки зрения космонавта эффект Допплера вызван уже
не изменением длины волны, а увеличением или уменьшением скорости набегающих
волн, сложением их со скоростью эфирного ветра. Поэтому классический эффект
Допплера несимметричен для партнеров. Углы линий, исходящих из левой нижней
(или правой верхней) точки с соответствующими осями не совпадают. Это хорошо
видно на картинке при скорости корабля близкой, равной или большей единицы
(скорости света). Более конкретно, если обозначить промежуток времени
по земным часам как 
, а по корабельным
-, их соотношения из-за Допплеровского эффекта будут такими:
С точки зрения Земли
При удалении корабля длина волны 
и 
(1)
При сближении длина волны 
и 
(2)
С точки зрения корабля.
При удалении скорость волн 
и
(3)
При сближении скорость волн 
и
(4)
Обратите внимание, что несмотря на несимметрию задачи, формулы эффекта
Допплера оказались одинаковыми, только поменялись местами.
Рассмотрим теперь нижнюю ломаную. На участке от точки A до B замедление
наблюдаемого темпа корабельной жизни на экранах Земли обьясняется эффектом
Допплера по формуле 1. На участке от B до C темп корабельной жизни продолжает
оставаться замедленным, несмотря на то, что корабль уже летит обратно.
Причина проста: свет от возвращающегося корабля до Земли еще не долетел.
Наконец, в точке C свет достиг Земли и в дальнейшем жизнь корабля выглядит
ускоренной вплоть до возвращения (за счет эффекта Допплера по формуле 2).Полное
время путешествия как по земным так и по корабельным часам оказалось одинаковым.
Иначе, конечно, и быть не могло.
Посмотрим теперь на эффекты с точки зрения космонавта. В отличие от землян, космонавт начинает наблюдать ускоренную жизнь на Земле сразу после торможения и разгона. В абсолютной системе отсчета это элементарно обьясняется сменой направления "эфирного ветра".
Однако, как я неоднократно писал, эфир не отменяет кинематического принципа относительности. Утверждающего, что любое перемещение (и скорость в частности) является осмысленным лишь по отношению к другим телам (реальным или мысленным - другой вопрос).
По-идее, эфир отвечает лишь за изобразительные глюки и не более того. Космонавт имеет право считать себя неподвижным в течение всего полета. Однако в этом случае он получит поразительную картину мироздания: мимо него летела огромная Вселенная вместе с эфиром и Землей. Но с помощью двигателей ему удалось эту махину повернуть вспять и заставить лететь обратно. Вам не кажется дикой такая картина?
На мой взгляд еще более диким является то, что космонавт результат такого
"поворота рек" увидит НЕМЕДЛЕННО! Несмотря на то, что световые сигналы
имеют конечную скорость. После такого вывода приходится отказаться от кинематического
принципа относительности, в результате чего механический Галлилеевский
принцип относительности оказывается чисто эмпирическим и не имеющим никаких
философских оснований фактом. Мы будем вынуждены сформулировать его так:
несмотря на то, что абсолютная система отсчета ЕСТЬ, механические процессы
внутри каюты корабля протекают так, как будто ее НЕТ. Почему так, неизвестно,
но факт этот надежно подтвержден практикой человечества.
Попробуем сделать еще пару попыток спасти кинематический принцип относительности.
Вселенная повернула вспять вся, целиком. Поэтому сей факт немедленно
отразился и на локальной обстановке, эфирном ветре. Странно, почему неголономная
система Вселенной в таком случае оказалась абсолютно жесткой?
Ладно. Допустим, немедленно изменилась только локальная обстановка,
а что там происходит с удаленными областями, мы судить не можем. Но это
уже намек на философию ОТО, и поскольку мы желаем сохранить формализм классической
механики, мы вынуждены делать агностические выводы.
Есть, конечно, и соломоново решение, известное нам по школьным учебникам:
движение относительно, ускорение абсолютно. Как кого, а меня этот тезис
никогда не устраивал. Абсолютный переход от покоя к относительному движению
- это чем-то напоминает политическую демагогию.
Последнее замечание. Равенство времени путешествия по земным и корабельным
часам позволило на одном чертеже получить графики для различных скоростей
(и расстояний) путешествия. А возможность сверхсветовых скоростей привела
к появлению участков, на которых жизнь Земли или астронавта на экране телевизора
прокручивается в обратном порядке. Для Земли это конечный участок сближения,
на котором корабль обгоняет собственный свет. Для корабля это начальный
участок удаления, на котором корабль обгоняет свет, испущенный Землей.
-----------------------------------------------------------------
Перейдем теперь к рассмотрению процесса в рамках СТО. Если весь маршрут
рассмотреть только в земной системе отсчета,
время путешествия по корабельным часам будет более коротким чем по
земным,
в соответсвии с формулой 
(5)
Поэтому вместо квадрата на чертеже теперь прямоугольник.
Кроме того, на участках удаления и сближения корабль тоже является инерциальной
системой отсчета. Поэтому вышеозначенные эффекты Допплера должны быть полностью
симметричны. В частности, углы, образуемые ломаными с осями координат в
левой нижней и правой верхней точках должны быть одинаковы и не произвольны,
а согласованы с соотношением сторон прямоугольника. Поэтому здесь на одном
чертеже удается показать график только для одной скорости полета. Формулы
Допплеровского эффекта в СТО выглядят так: Скорость световых волн постоянна
и равна C. Но тики Dt1, отдаваемые одним партнером, у другого партнера
становятся длиннее в соответствии с формулой 5. Кроме того, изменяется
длина волны за счет того, что партнер следующий тик отдает, уже переместившись
на некоторое расстояние. Суммарный релятивистский эффект Допплера определяется
формулой: 
Знаки плюс - минус отвечают удалению/сближению, а отсутствие обозначений Dtz, Dtk подчеркивает симметрию задачи на инерциальных участках полета.
Получившийся в результате чертеж был построен экстраполяцией линий на этапах сближения и удаления, когда Земля и корабль являлись инерциальными системами отсчета. Поведение корабля с точки зрения Земли мало чем отличается от нерелятивистского случая, кроме лишь эффекта замедления корабельного времени. Здесь так же, как и в классическом случае, имеет место эффект запаздывания сигналов. Обычно в этом месте и задают вопрос, откуда возник парадок близнецов, если обе системы отсчета равноправны и вся картина симметрична? Именно здесь отдельные "знатоки" раскидывают пальцы веером, ссылаются на неприменимость СТО к ускоренным движениям и отсылают любознательных к учебникам ОТО. И заявляют о своем нежелании (хотя и способности) обьяснить слишком сложный (для настырных ламеров, но не для знатока) вопрос. Позволю себе заметить, что этот эффект получен целиком в рамках СТО. Просто в рамках СТО он оказался необьяснимым, и потому называется парадоксом. В общей теории относительности это не парадокс, а эффект близнецов.
Посмотрим на картину, которую видит космонавт. Наиболее ошеломившим лично меня (в свое время) результатом оказалось то, что космонавт начинает наблюдать ускоренный темп земной жизни немедленно после фазы торможения - разгона. Точно так же, как и в классическом случае! Повторяю, это получено в рамках СТО, простой экстраполяцией графиков до участка ускоренного полета! Получено и описано! Но не обьяснено!
В свое время мне довелось читать Эйнштейновский сборник со статьей самого Эйнштейна по этому поводу. К сожалению, этот сборник был сожжен лейтенантом Советской армии в топке кочегарки во времена, когда я служил срочную службу (лейтенант обнаружил сей труд у меня под матрасом, что являлось вопиющим нарушением устава). Поэтому я не могу привести номер сборника.
Но помню, что Эйнштейн обьяснял отсутствие эффекта запаздывания сигналов от Земли тем, что в системе отсчета, все время связанной с кораблем, в момент торможения - разгона образовалась концентрическая гравитационная волна. Влияние этой волны заставило галактики, звезды и Землю повернуть вспять. А в течение времени, пока волна не достигла Земли, ускоренный темп земной жизни на экране корабельного телевизора обьяснялся разностью гравитационных потенциалов (земной - выше).
Вот Вам и генезис принципа эквивалентности, равенства инертной и тяжелой масс. Этот вывод не является выводом СТО. Что и показывает неполноту СТО и неизбежность ее перерастания в более общую теорию. В рамках которой ход времени зависит от гравитационного потенциала (этот эффект был подтвержден Мессбауэром).
Эффект Мессбауэра мог бы быть интерпретирован как осуществление мечты известного на весь русский интернет (а также ФИДО) Вашкевича об измерении скорости света по вертикали. По секрету сообщу Вам, что в ОТО и путевая (не локальная) скорость света в гравитационном поле отличается от C. Можно конечно сколько угодно заявлять что сей факт доказывает правоту теории эфира. На мой взгляд, однако, достаточно и того, что этот эффект предсказан общей теорией относительности. Что означает неправомерность выдвижения его в качестве ее опровержения. Теория относительности, как и классика, допускает, чтобы космонавт мог своими силами заставить Вселенную лететь в противоположном направлении. Но она в отличие от классики не утверждает, что он сумел это сделать мгновенно по всему пространству и мгновенно получил картинку с результатами своего грандиозного подвига. Возможно, я скажу ересь, но мне видится здесь (и именно здесь) возможность вернуться к формулировке "скорость относительна, ускорение абсолютно". Для этого нужно модифицировать принцип Маха о влиянии удаленных звезд на локально возникающие центробежные силы. Модификация заключается в том, что звезды влияют на механическое поведение тела не своим таинственно - непосредственным гипнозом, а совокупным созданием доминирующей локальной обстановки. В чем проявляется эта обстановка - локальной кривизне пространства-времени, однородном и изотропном состоянии физического вакуума или в локальных полях тяготения - вопрос уже другой. Важным будет то, что несмотря на всеобщую относительность движения (безразлично, инерциального или нет), локальная обстановка, созданная подавляюще превосходящим нас обьектом становится камертоном для выбора не абсолютной, но ВЫДЕЛЕННОЙ системы отсчета (и целого класса, как следствие), в которой только мир и является однородным и изотропным. И это именно локальный эффект, а не просто результат окидывания взглядом бесконечных далей. Принцип можно обобщить на взаимодействие любых несравнимых по массе обьектов. Например, нашей родной планеты и движущегося по ней поезда.
Иногда говорят, что "теория относительности" - неудачное название. Что это, скорее теория абсолютности (скорости света и космологического времени). Но ведь здесь не нужно решать дилемму: либо абсолютная система отсчета, либо мистическое дальнодействие, когда доклад о том, что Вселенная выполнила приказ о смене направления полета, достигает космонавта мгновенно. Кинематический принцип относительности получил шанс на спасение, а механический - обоснование.
Любая механика должна теперь содержать такие уравнения движения, которые в любой системе отсчета дают одни и те же сочетания столкновений небесных тел. Это просто следствие кинематического принципа относительности. Несмотря на свое электродинамическое происхождение, теория относительности более фундаментальна чем электродинамика. Об этом говорит и равенство C скорости распространения гравитационных волн, а также нейтрино.
Однако не обошлось, конечно, и без новых неожиданных проблем. Эффекты такого рода в общей теории относительности привели в конечном счете к невозможности локализовать энергию, т.е. говорить о какой-то плотности энергии гравитационного поля по точкам пространства. И в частности, к бессмысленности понятия энергии Вселенной в целом. И к неоднозначности понятия "гравитационный потенциал" для противоположных точек центрифуги. Но это впрочем действительно сложный вопрос, в котором я и сам плохо ориентируюсь.
Ограничусь лишь одной прикольной иллюстрацией. Допустим, из глубин Вселенной в сторону Земли летел астронавт. В отличие от космонавта он никогда не испытывал ускорений, поскольку летел из бесконечного далека. Но после того как наш космонавт совершил маневр, два корабля оказались в одном месте и с одинаковыми скоростями. Что позволило им состыковаться. И вот сидят космонавт и астронавт, выпили за встречу виски и водки, а потом подрались из-за спора о наличии гравитационной волны. С точки зрения астронавта никакой гравитационной волны не было и нет, а Земля всегда жила ускоренно (на экране астронавта) за счет одного только эффекта Допплера. И за счет него же продолжает ускоренно жить на экране космонавта.
Мы уже знакомы с тем, что наличие или отсутствие магнитного поля зависит от системы отсчета. Но в нашем случае система отсчета пьяных мужиков одна и та же. Разная только предыстория! Значит, существование или несуществоване гравитационной волны зависит от предыстории движений рассуждающего о ней субьекта.
Вот такие вот выводы делает теория относительности. Правда, ни одним экспериментом космонавт и астронавт свой спор не разрешат: волна-то улетела и догнать ее никак невозможно. И незачем искать бумажку! Да и сама попытка "догнать" приведет к ускорению состыкованных кораблей, что породит новую волну, с наличием которой оба покорителя пространства согласятся. За каковое согласие немедленно выпьют.
С приветом (после изучения физики) В.Лапенков. (lvv@b1.pssr.ru) я