О.Е. Акимов

ГЛОНАСС и GPS опровергают СТО и ОТО (КП 34)

30 мая 2016 года на канале "Культура" была показана познавательная передача "Наблюдатель". Она была посвящена 100-летнему юбилею общей теории относительности. Ведущий передачи, Андрей Максимов, провел ее в форме дискуссии. В дискуссии приняли участие три человека: школьник, Андрей Седов, "маститый ученый-релятивист" и я в роли историка науки, убежденный антирелятивист. Ведущий представил "маститого ученого" (1-й фрагмент передачи).

Андрей Максимов – ведущий передачи "Наблюдатель"

Всю дискуссию вы можете посмотреть либо на сайте канала "Культура", либо у нас, на сайте "Скептик-Рацию", на восьмой странице раздела "Кинотеатр". Сейчас я приведу небольшой фрагмент из этой дискуссии, где Эмиль Ахмедов завел разговоре о принципе работы системы ГЛОНАСС и GPS (2-й фрагмент передачи).

Эмиль Ахмедов – релятивист-пропагандист, который не знает, как работает GPS

Теперь давайте посетим официальный сайт GPS. Отыщем здесь ведущего разработчика этой системы Рональда Хэтча, который создавал эту систему с момента ее зарождения. Познакомимся с этим выдающимся специалистом.

Рональд Хэтч – разработчик GPS

Работая в 60-х годах прошлого века в лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса, Хэтч предложил серию алгоритмов для первой операционной системы спутниковой навигации, предвестника GPS. Сорок шесть лет спустя он стал ведущим разработчиком прикладного программного обеспечения для этой системы, а так же разработал множество устройств для GPS, имеет массу патентов, т.е. запатентованных изобретений. А сейчас, не смотря на свой преклонный возраст, Хэтч продолжает создавать оригинальные алгоритмы, которые ставят всё новые и новые рекорды по точности навигации. Говорят, что он испытывает особую страсть к поиску наилучших решений алгоритмических задач.

Ron Hatch

Все началось в штате Оклахома, где совсем юный Рональд Хэтч ощутил себя лидером по математике среди своих одноклассников. Он организовал математический клуб, который метко назвал "Алгоритм". На выставке-ярмарке 1962 года Seattle World он представлял стенд достижений Соединенных Штатов Америки, продемонстрировав транзитную систему военно-морского флота. Вместе со своей женой Нэнси юное дарование начал работу в компании APL.

Seattle

Инженер Джон Уолтон вместе со Швабом, математиком и программистом на Фортране, помогли Хэтчу, тогда еще совсем молодому сотруднику лаборатории Джона Хопкинса, найти своё место под солнцем. Хэтч стал самым квалифицированным специалистом по разработке уникальных математических и программных алгоритмов. В 1965 году Хэтч последовал за своим другом и наставником Уолтоном в Сиэтл, где он получил работу в фирме Boeing.

Boeing

Под руководством Уолтона, ставшего его шефом и другом, Хэтч взялся за реализацию первого масштабного проекта: вместе с Уолтером они ввели в эксплуатацию семь спутников ТРАНЗИТ. В течении последующих 23 лет Хэтч проработал в системе ТРАНЗИТ, предназначенной для морских сейсмических съемок. Позже он перешел к разработке первого коммерческого программного обеспечения для GPS съемки с помощью GPS-приемника TI 41-00. Но вскоре, как сугубо гражданское лицо, он был выведен из инженерно-технического персонала. На завершающем этапе узкая группа военных специалистов была слишком занята секретной тематикой, поэтому Хэтч не мог получить доступа к GPS-приемнику. Он стал работать по контракту с Геофизической службой.

Армия США

Но в середине 90-х годов Хэтч вернулся к разработке усовершенствованных модификаций GPS-приемников, которые получили широкое распространение на транспорте и многих других гражданских сферах, например, в сельскохозяйственной. "Я никогда не думал, — говорит Хэтч, — что сельское хозяйство будет одним из самых обширных приложений для обеспечения высокой точности GPS".

Вывод на орбиту GPS спутников

В начале 2000-х годов Хэтч стал работать над широко доступной коммерческой глобальной спутниковой системой функционального дополнения (GSBAS). Такие системы обеспечивают абсолютное позиционирование, то есть они определяют местоположение в пространстве на основе системы отсчета, в отличие от определения положения относительно некоторой фиксированной точки на поверхности Земли. Хэтч погрузился в коммерческую программу StarFire, которая слилась с системой базовых станций для создания глобальной сети позиционирования, дающую дециметровую точность.

Хэтч — лучший GPS-специалист

Нет в мире другого GPS-специалиста уровня Хэтча — он самый лучший. Профессионал, проработавший всю свою жизнь над сверхточным измерением пространственных координат и периодов времени, непременно, не раз задумался над методикой измерения пространства и времени, в том числе, предложенной релятивистами, сто лет назад. Хэтч очень рано ощутил себя еретиком, несогласным с принятыми официальной наукой частной и общей теориями относительности Эйнштейна.

Эйнштейн и его апостолы

Первое, что он был вынужден сделать — это ввести неподвижный эфир с абсолютной системой отсчета, что тут же ставит жирный крест на частной теории относительности. Второе — ему пришлось отказаться и от общей теорией относительности. Он предложил новую теорию гравитации, в которой уравнение для силы тяжести выглядит следующим образом (формулу опустим). Экспоненциальный член, стоящий в скобках, является гравитационным масштабным коэффициентом, который, среди прочего масштабирует частоту часов в системе GPS. Хэтч утверждает, что коэффициент масштабирует также массу покоя. В количественном отношении масштабный фактор не сильно отличается от гравитационного масштабного коэффициента Эйнштейна, тем не менее, отличается (формулу опустим).

Но дело в том, что оба масштабные коэффициенты мало влияют на закон обратных квадратов. Однако, когда ход атомных часов различается на доли наносекунды (одна наносекунда равна одной миллиардной доли секунды), приходится отказаться от общей теории относительности в пользу экспоненциального масштабного коэффициента принципиально иной гравитационной теории.

Для интиресантов рекомендуем статью "Относительность и GPS", состоящую из двух частей: раздел I касается специальной теории относительности, раздел II — общей теории относительности. В начале статьи Хэтч пишет: "Есть три основных эффекта, которые влияют на GPS. К ним относятся: (1) влияние скорости источника (GPS-спутника) и скорости приемника на спутник и приемник часов; (2) влияние гравитационного потенциала при спутниковых и приемных часов; и (3) эффект движения приемника на время приема сигнала (эффект Саньяка)".

Необходимую для понимания информацию можно найти здесь:

Принцип работы GPS RON HATCH: Relativity in the Light of GPS | EU 2013
Относительность и GPS
Хэтч на официальном сайте GPS
Здесь тоже рассказывается о нём

Есть целый ряд статей, говорит автор, которые были написаны, чтобы объяснить эти эффекты в контексте теорий относительности Эйнштейна. Тем не менее, довольно часто объяснения этих эффектов являются явно неправильными. В качестве примера неправильного объяснения, можно привести статью Эшби [2], которая дает неправильное объяснение каждого из трех перечисленных выше явлений. Три эффекты обсуждаются отдельно и контрастируют с объяснениями Эшби. Но эффект Саньяка также находится в противоречии с общей теорией относительности. Запуск спутников GPS Block II, способных к межспутниковой связи и слежения обеспечивает новые средства для гигантского теста Саньяка этой общей интерпретации теории.

Далее, автор углубляется в детали, которые, непременно, должен знать не только специалисты в узких областях знаний, но и преподаватели университетов и вузов вообще. Вместо безэфирной частной теории относительности Эйнштейна, Хэтч предлагает опереться на эфирную теорию Лоренца. В рассматриваемой здесь статье автор полемизирует с Йоргенсеном, Эшби и прочими оппонентами. Он пишет (сокращенный перевод):

GPS имеет 24 спутника

"В самом деле, многие люди утверждают, что они эквивалентны (теория Лоренца и теория Эйнштейна). Тем не менее, как мы увидим ниже, есть прямое экспериментальное доказательство, опровергающее теорию относительности Эйнштейна в пользу эфирной теории Лоренца. Всякий раз, когда выбирается координата, которая не совпадает с приемником или наблюдателем, эксперимент требует, чтобы скорость света рассматривалась как неизотропная величина. Но это предает специальную теорию анафеме. Она учит, что скорость света всегда изотропна, согласно "конвенции" Эйнштейна: время прохождения светового импульса туда и обратно равны. И именно это отвращение к неизотропной скорости света, как мы увидим ниже, которая отвечает за многочисленные попытки объяснить эффект Саньяка, не допуская, что она просто возникает из выбора изотропной системы координат, в которой приемник движется. Эшби ошибался, когда утверждал, что часы идут со скоростью, определяемой их относительной скоростью.

Абсолютная система координат Земли
связана с неподвижным эфиром Лоренца.

Основной вопрос скорости таков: скорость по отношению к чему? Эшби, в первом пункте его тезисов говорит: важные релятивистские эффекты возникают из-за относительных движений спутников GPS и пользователей. И Эшби также говорит, в начале раздела по замедлению времени: во-первых, часы в относительном движении страдают релятивистским замедлением времени. Но эти утверждения не соответствуют действительности.

Приемники GPS установлены на космических аппаратах

Это может показаться тонким различием, но это очень важно отметить, что частота спутников GPS (частота GPS-приемников) не корректируются в зависимости от скорости их движения относительно друг друга. Вместо этого они корректируются в зависимости от их скорости по отношению к выбранной системе отсчета. В данном случае геоцентрической невращающейся инерциальной системе отсчета. Различие легко проиллюстрировать: GPS-приемники обычно размещены на ракетах и других космических аппаратах. Приемники, установленные на космических аппаратах, теперь могут быть использованы для иллюстрации ошибок Эшби.

Смотрите фильм:

https://youtu.be/nXoSbLCBsBU