Η γενική θεωρία της σχετικότητας συμπληρώνεται από το συμπέρασμα ότι. Η Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν: Συνοπτικά και με απλά λόγια

Η ειδική σχετικότητα (SRT) ή ιδιωτική σχετικότητα είναι η θεωρία του Albert Einstein, που δημοσιεύτηκε το 1905 στο έργο «On the Electrodynamics of Moving Bodies» (Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 89 921 Ιουνίου 1905).

Εξήγησε την κίνηση μεταξύ διαφορετικών αδρανειακών πλαισίων αναφοράς ή την κίνηση των σωμάτων που κινούνται μεταξύ τους με σταθερή ταχύτητα. Σε αυτήν την περίπτωση, κανένα από τα αντικείμενα δεν πρέπει να λαμβάνεται ως πλαίσιο αναφοράς, αλλά θα πρέπει να θεωρούνται σχετικά μεταξύ τους. Το SRT παρέχει μόνο 1 περίπτωση όταν 2 σώματα δεν αλλάζουν την κατεύθυνση της κίνησης και κινούνται ομοιόμορφα.

Οι νόμοι της ειδικής σχετικότητας παύουν να λειτουργούν όταν ένα από τα σώματα αλλάξει την τροχιά κίνησης ή αυξήσει την ταχύτητα. Εδώ λαμβάνει χώρα η γενική θεωρία της σχετικότητας (GR), η οποία δίνει μια γενική ερμηνεία της κίνησης των αντικειμένων.

Τα δύο αξιώματα στα οποία βασίζεται η θεωρία της σχετικότητας είναι:

1. Η αρχή της σχετικότητας- Σύμφωνα με τον ίδιο, σε όλα τα υπάρχοντα συστήματα αναφοράς που κινούνται μεταξύ τους με σταθερή ταχύτητα και δεν αλλάζουν κατεύθυνση, λειτουργούν οι ίδιοι νόμοι.
2. Η αρχή της ταχύτητας του φωτός- Η ταχύτητα του φωτός είναι ίδια για όλους τους παρατηρητές και δεν εξαρτάται από την ταχύτητα της κίνησής τους. Αυτή είναι η υψηλότερη ταχύτητα και τίποτα στη φύση δεν έχει μεγαλύτερη ταχύτητα. Η ταχύτητα του φωτός είναι 3*10^8 m/s.

Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν έλαβε ως βάση τα πειραματικά και όχι τα θεωρητικά δεδομένα. Αυτό ήταν ένα από τα συστατικά της επιτυχίας του. Τα νέα πειραματικά δεδομένα λειτούργησαν ως βάση για τη δημιουργία μιας νέας θεωρίας.

Φυσικοί με μέσα του δέκατου ένατουαιώνες αναζητούν ένα νέο μυστηριώδες μέσο που ονομάζεται αιθέρας. Θεωρήθηκε ότι ο αιθέρας μπορεί να περάσει από όλα τα αντικείμενα, αλλά δεν συμμετέχει στην κίνησή τους. Σύμφωνα με τις πεποιθήσεις για τον αιθέρα, αλλάζοντας την ταχύτητα του θεατή σε σχέση με τον αιθέρα, αλλάζει και η ταχύτητα του φωτός.

Ο Αϊνστάιν, εμπιστευόμενος τα πειράματα, απέρριψε την ιδέα νέο περιβάλλοναιθέρας και υποθέτουμε ότι η ταχύτητα του φωτός είναι πάντα σταθερή και δεν εξαρτάται από καμία περίσταση, όπως η ταχύτητα του ίδιου του ατόμου.

Χρονικά διαστήματα, αποστάσεις και ομοιομορφία τους

Η ειδική θεωρία της σχετικότητας συνδέει χρόνο και χώρο. Στο Υλικό Σύμπαν, υπάρχουν 3 γνωστά στο διάστημα: δεξιά και αριστερά, εμπρός και πίσω, πάνω και κάτω. Αν προσθέσουμε σε αυτά μια άλλη διάσταση, που ονομάζεται χρόνος, τότε αυτή θα αποτελέσει τη βάση του χωροχρονικού συνεχούς.

Εάν κινείστε με αργή ταχύτητα, οι παρατηρήσεις σας δεν θα συγκλίνουν με άτομα που κινούνται πιο γρήγορα.

Αργότερα πειράματα επιβεβαίωσαν ότι ο χώρος, όπως και ο χρόνος, δεν μπορεί να γίνει αντιληπτός με τον ίδιο τρόπο: η αντίληψή μας εξαρτάται από την ταχύτητα της κίνησης των αντικειμένων.

Η σύνδεση της ενέργειας με τη μάζα

Ο Αϊνστάιν βρήκε έναν τύπο που συνδύαζε την ενέργεια με τη μάζα. Αυτός ο τύπος έχει γίνει ευρέως διαδεδομένος στη φυσική και είναι γνωστός σε κάθε μαθητή: E=m*s², όπου Ηλεκτρονική ενέργεια; m- μάζα σώματος, c-ταχύτηταεξάπλωση του φωτός.

Η μάζα ενός σώματος αυξάνεται ανάλογα με την αύξηση της ταχύτητας του φωτός. Εάν επιτευχθεί η ταχύτητα του φωτός, η μάζα και η ενέργεια του σώματος γίνονται αδιάστατες.

Αυξάνοντας τη μάζα ενός αντικειμένου, γίνεται πιο δύσκολο να επιτευχθεί αύξηση της ταχύτητάς του, δηλαδή για ένα σώμα με απείρως τεράστια υλική μάζα, χρειάζεται άπειρη ενέργεια. Αλλά στην πραγματικότητα αυτό είναι αδύνατο να επιτευχθεί.

Η θεωρία του Αϊνστάιν συνδύασε δύο ξεχωριστές θέσεις: τη θέση της μάζας και τη θέση της ενέργειας σε έναν γενικό νόμο. Αυτό κατέστησε δυνατή τη μετατροπή της ενέργειας σε υλική μάζα και αντίστροφα.

«ΖΣ» Νο 7-11 / 1939

Λεβ Λαντάου

Φέτος είναι τα 60ά γενέθλια του μεγαλύτερου φυσικού της εποχής μας, του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Ο Αϊνστάιν είναι διάσημος για τη θεωρία της σχετικότητας, η οποία προκάλεσε μια πραγματική επανάσταση στην επιστήμη. Στην κατανόησή μας για τον κόσμο γύρω μας, η αρχή της σχετικότητας, που προτάθηκε από τον Αϊνστάιν ήδη από το 1905, προκάλεσε την ίδια τεράστια επανάσταση που έκανε το δόγμα του Κοπέρνικου στην εποχή του.
Πριν από τον Κοπέρνικο, οι άνθρωποι νόμιζαν ότι ζούσαν σε έναν απόλυτα ήρεμο κόσμο, σε μια ακίνητη Γη - το κέντρο του σύμπαντος. Ο Κοπέρνικος ανέτρεψε αυτή την πανάρχαια προκατάληψη, αποδεικνύοντας ότι στην πραγματικότητα η Γη είναι απλώς ένας μικροσκοπικός κόκκος άμμου σε έναν απέραντο κόσμο, ο οποίος βρίσκεται σε συνεχή κίνηση. Αυτό έγινε πριν από τετρακόσια χρόνια. Και τώρα ο Αϊνστάιν έδειξε ότι ένα τόσο οικείο και φαινομενικά εντελώς ξεκάθαρο πράγμα για εμάς καθώς ο χρόνος έχει επίσης εντελώς διαφορετικές ιδιότητες από αυτές που συνήθως του αποδίδουμε…

Για να κατανοηθεί πλήρως αυτή η πολύ περίπλοκη θεωρία, απαιτείται μεγάλη γνώση των μαθηματικών και της φυσικής. Ωστόσο, κάθε καλλιεργημένος άνθρωπος μπορεί και πρέπει να έχει μια γενική ιδέα για αυτό. Θα προσπαθήσουμε να δώσουμε μια τέτοια γενική ιδέα για την αρχή της σχετικότητας του Αϊνστάιν στο άρθρο μας, το οποίο θα δημοσιευθεί σε μέρη σε τρία τεύχη του Knowledge is Power.

Στην επεξεργασία αυτού του άρθρου για τον νεαρό αναγνώστη συμμετείχαν οι Ε. Ζελικόβιτς, Ι. Νετσάεφ και Ο. Πισαρζέφσκι.

Σχετικότητα που έχουμε συνηθίσει

Έχει νόημα κάθε δήλωση;

Προφανώς όχι. Για παράδειγμα, αν πείτε "bee-ba-boo", τότε κανείς δεν θα βρει νόημα σε αυτό το επιφώνημα. Αλλά ακόμη και λέξεις με αρκετά νόημα, συνδυασμένες σύμφωνα με όλους τους κανόνες της γραμματικής, μπορούν επίσης να δώσουν πλήρη ανοησία. Έτσι, είναι δύσκολο να αποδοθεί κάποιο νόημα στη φράση «το λυρικό τυρί γελάει».

Ωστόσο, δεν είναι όλες οι ανοησίες τόσο προφανείς: πολύ συχνά μια δήλωση, με την πρώτη ματιά, αρκετά λογική, αποδεικνύεται ουσιαστικά παράλογη. Πείτε μου, για παράδειγμα, σε ποια πλευρά της πλατείας Πούσκιν στη Μόσχα βρίσκεται το μνημείο του Πούσκιν: στα δεξιά ή στα αριστερά;

Είναι αδύνατο να απαντηθεί αυτή η ερώτηση. Αν πάτε από την Κόκκινη Πλατεία στην Πλατεία Μαγιακόφσκι, τότε το μνημείο θα είναι στα αριστερά και αν πάτε προς την αντίθετη κατεύθυνση, θα είναι στα δεξιά. Είναι σαφές ότι χωρίς να υποδεικνύεται η κατεύθυνση σε σχέση με την οποία θεωρούμε «δεξιά» και «αριστερά», αυτές οι έννοιες δεν έχουν κανένα νόημα.

Με τον ίδιο τρόπο, είναι αδύνατο να πούμε τι υπάρχει τώρα στον πλανήτη: μέρα ή νύχτα; Η απάντηση εξαρτάται από το πού τίθεται η ερώτηση. Όταν είναι μέρα στη Μόσχα, είναι νύχτα στο Σικάγο. Επομένως, η δήλωση "τώρα είναι μέρα ή νύχτα" δεν έχει κανένα νόημα, εκτός εάν υποδεικνύεται σε ποιο μέρος του πλανήτη αναφέρεται. Τέτοιες έννοιες θα ονομάζονται «σχετικές».

Τα δύο σχέδια που παρουσιάζονται εδώ δείχνουν έναν βοσκό και μια αγελάδα. Στη μία εικόνα ο βοσκός είναι μεγαλύτερος από την αγελάδα και στην άλλη η αγελάδα είναι μεγαλύτερη από τον βοσκό. Αλλά είναι σαφές σε όλους ότι εδώ δεν υπάρχει αντίφαση. Τα σχέδια έγιναν από παρατηρητές που βρίσκονταν σε διαφορετικά σημεία: ο πρώτος ήταν πιο κοντά στην αγελάδα, ο δεύτερος πιο κοντά στον βοσκό. Στους πίνακες, δεν είναι το μέγεθος των αντικειμένων που είναι σημαντικό, αλλά η γωνία με την οποία θα βλέπαμε αυτά τα αντικείμενα στην πραγματικότητα.

Είναι σαφές ότι το «γωνιακό μέγεθος» ενός αντικειμένου είναι σχετικό: εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ τους και του αντικειμένου. Όσο πιο κοντά είναι το αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερο είναι το γωνιακό του μέγεθος και τόσο μεγαλύτερο φαίνεται, και όσο πιο μακριά είναι το αντικείμενο τόσο μικρότερο είναι το γωνιακό του μέγεθος και τόσο μικρότερο φαίνεται.

Το απόλυτο αποδείχθηκε σχετικό

Όχι πάντα, ωστόσο, η σχετικότητα των εννοιών μας είναι τόσο προφανής όσο στα παραδείγματα που δίνονται.

Λέμε συχνά «πάνω» και «κάτω». Είναι αυτές οι έννοιες απόλυτες ή σχετικές; Τα παλιά χρόνια, όταν δεν ήταν ακόμη γνωστό ότι η Γη ήταν σφαιρική και φανταζόταν ως μια επίπεδη τηγανίτα, θεωρούνταν δεδομένο ότι οι κατευθύνσεις "πάνω" και "κάτω" σε όλο τον κόσμο ήταν οι ίδιες.

Αλλά στη συνέχεια αποδείχθηκε ότι η Γη είναι σφαιρική και αποδείχθηκε ότι οι κατευθύνσεις του κατακόρυφου σε διαφορετικά σημεία της επιφάνειας της γης είναι διαφορετικές.

Όλα αυτά δεν μας αφήνουν πλέον καμία αμφιβολία. Εν τω μεταξύ, η ιστορία δείχνει ότι δεν ήταν τόσο εύκολο να κατανοήσουμε τη σχετικότητα του «πάνω» και του «κάτω». Οι άνθρωποι είναι πολύ ικανοί να αποδίδουν απόλυτο νόημα σε έννοιες των οποίων η σχετικότητα δεν είναι ξεκάθαρη από την καθημερινή εμπειρία. Θυμηθείτε τη γελοία «ένσταση» κατά της σφαιρικότητας της Γης, η οποία ήταν πολύ επιτυχημένη στον Μεσαίωνα: στην «άλλη πλευρά» της Γης, λένε, τα δέντρα θα έπρεπε να αναπτυχθούν προς τα κάτω, οι σταγόνες βροχής θα έπεφταν προς τα πάνω και οι άνθρωποι θα περπατήστε ανάποδα.

Πράγματι, αν θεωρήσουμε την κατεύθυνση του κατακόρυφου στη Μόσχα ως απόλυτη, τότε αποδεικνύεται ότι στο Σικάγο οι άνθρωποι περπατούν ανάποδα. Και από την απόλυτη άποψη των ανθρώπων που ζουν στο Σικάγο, οι Μοσχοβίτες περπατούν ανάποδα. Αλλά στην πραγματικότητα, η κατακόρυφη κατεύθυνση δεν είναι απόλυτη, αλλά σχετική. Και παντού στη Γη, αν και είναι σφαιρική, οι άνθρωποι περπατούν μόνο ανάποδα.

Και η κίνηση είναι σχετική

Ας φανταστούμε δύο ταξιδιώτες να ταξιδεύουν με το τρένο εξπρές Μόσχα - Βλαδιβοστόκ. Συμφωνούν να συναντιούνται κάθε μέρα στο ίδιο μέρος στην τραπεζαρία και να γράφουν γράμματα στους συζύγους τους. Οι ταξιδιώτες είναι σίγουροι ότι πληρούν την προϋπόθεση - ότι βρίσκονται κάθε μέρα στο ίδιο μέρος όπου βρίσκονταν χθες. Ωστόσο, οι σύζυγοί τους δεν θα συμφωνήσουν με αυτό: θα ισχυριστούν σταθερά ότι οι ταξιδιώτες συναντιόντουσαν κάθε μέρα σε ένα νέο μέρος, χίλια χιλιόμετρα μακριά από το προηγούμενο.

Ποιος έχει δίκιο: οι ταξιδιώτες ή οι σύζυγοί τους;

Δεν έχουμε λόγο να δώσουμε προτίμηση στο ένα ή στο άλλο: η έννοια του «ένα και το αυτό μέρος» είναι σχετική. Όσον αφορά το τρένο, οι ταξιδιώτες συναντιόντουσαν πραγματικά όλη την ώρα «στο ίδιο μέρος», και σε σχέση με την επιφάνεια της γης, ο τόπος της συνάντησής τους άλλαζε συνεχώς.

Έτσι, η θέση στο χώρο είναι μια σχετική έννοια. Μιλώντας για τη θέση ενός σώματος, εννοούμε πάντα τη θέση του σε σχέση με άλλα σώματα. Επομένως, εάν μας ζητούσαν να αναφέρουμε πού βρίσκεται το τάδε όργανο, χωρίς να αναφέρουμε άλλους φορείς στην απάντηση, θα έπρεπε να θεωρήσουμε μια τέτοια απαίτηση ως εντελώς ανέφικτη.

Από αυτό προκύπτει ότι η κίνηση, ή κίνηση, των σωμάτων είναι επίσης σχετικά. Και όταν λέμε «ένα σώμα κινείται», σημαίνει μόνο ότι αλλάζει θέση σε σχέση με κάποια άλλα σώματα.

Ας φανταστούμε ότι παρατηρούμε την κίνηση ενός σώματος από διάφορα σημεία. Θα συμφωνήσουμε να ονομάζουμε τέτοια σημεία «εργαστήρια». Τα φανταστικά μας εργαστήρια μπορεί να είναι οτιδήποτε στον κόσμο: σπίτια, πόλεις, τρένα, αεροπλάνα, Γη, άλλοι πλανήτες, ο Ήλιος, ακόμη και αστέρια.

Πώς θα μας φαίνεται η τροχιά, δηλαδή η διαδρομή του κινούμενου σώματος;

Όλα εξαρτώνται από ποιο εργαστήριο το παρατηρούμε. Ας υποθέσουμε ότι ο πιλότος εκτοξεύει φορτίο από το αεροσκάφος. Από τη σκοπιά του πιλότου, το φορτίο πετάει κατακόρυφα σε ευθεία γραμμή και από την οπτική γωνία του παρατηρητή στο έδαφος, το φορτίο που πέφτει περιγράφει μια καμπύλη γραμμή - μια παραβολή. Σε ποια τροχιά κινείται πραγματικά το φορτίο;

Αυτή η ερώτηση δεν έχει τόσο νόημα όσο και το ερώτημα ποια φωτογραφία ενός ατόμου είναι «πραγματική», αυτή στην οποία τραβιέται από μπροστά ή αυτή στην οποία τραβιέται από πίσω;

Το γεωμετρικό σχήμα της καμπύλης κατά μήκος της οποίας κινείται το σώμα έχει τον ίδιο σχετικό χαρακτήρα με μια φωτογραφία ενός ατόμου. Όταν φωτογραφίζουμε ένα άτομο από μπροστά και πίσω, θα έχουμε διαφορετικές λήψεις και καθεμία από αυτές θα είναι απόλυτα σωστή. Με τον ίδιο τρόπο, παρατηρώντας την κίνηση οποιουδήποτε σώματος από διαφορετικά εργαστήρια, βλέπουμε διαφορετικές τροχιές, και όλες αυτές οι τροχιές είναι «πραγματικές».

Είναι όμως όλοι ίσοι για εμάς; Είναι δυνατόν, τελικά, να βρούμε ένα τέτοιο σημείο παρατήρησης, ένα τέτοιο εργαστήριο, από όπου θα μπορούσαμε να μελετήσουμε καλύτερα τους νόμους που διέπουν την κίνηση ενός σώματος;

Μόλις συγκρίναμε τις τροχιές ενός κινούμενου σώματος με φωτογραφίες ενός ατόμου - και οι δύο μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές - όλα εξαρτώνται από το σημείο από ποιο σημείο παρατηρείτε την κίνηση του σώματος ή τραβάτε τη φωτογραφία. Ξέρεις όμως ότι στη φωτογραφία δεν είναι όλες οι απόψεις ίσες. Για παράδειγμα, εάν χρειάζεστε μια φωτογραφία για ταυτότητα, τότε φυσικά θέλετε να φωτογραφηθείτε από μπροστά, όχι από πίσω. Ομοίως, στη μηχανική, δηλαδή όταν μελετάμε τους νόμους της κίνησης των σωμάτων, πρέπει να επιλέγουμε το καταλληλότερο από όλα τα πιθανά σημεία παρατήρησης.

Σε αναζήτηση της ειρήνης

Γνωρίζουμε ότι η κίνηση των σωμάτων επηρεάζεται από εξωτερικές επιδράσεις, τις οποίες ονομάζουμε δυνάμεις. Αλλά μπορούμε να φανταστούμε ένα σώμα που είναι απαλλαγμένο από την επίδραση οποιωνδήποτε δυνάμεων. Ας συμφωνήσουμε μια για πάντα να θεωρήσουμε ότι το σώμα, πάνω στο οποίο δεν δρουν δυνάμεις, βρίσκεται σε ηρεμία. Τώρα, έχοντας εισαγάγει την έννοια της ανάπαυσης, φαίνεται να έχουμε ήδη κάποια σταθερή υποστήριξη στη μελέτη της κίνησης των σωμάτων. Στην πραγματικότητα, αυτό το σώμα, πάνω στο οποίο δεν ενεργούν δυνάμεις και το οποίο έχουμε συμφωνήσει να θεωρήσουμε ως αναπαυόμενο, μπορεί να μας χρησιμεύσει ως οδηγός, όπως λέγαμε. οδηγός αστέρι» στη μελέτη της κίνησης όλων των άλλων σωμάτων.

Φανταστείτε ότι έχουμε αφαιρέσει κάποιο σώμα τόσο μακριά από όλα τα άλλα σώματα που καμία δύναμη δεν θα δράσει πλέον πάνω του. Και τότε θα είμαστε σε θέση να καθορίσουμε πώς θα πρέπει να προχωρούν τα φυσικά φαινόμενα σε ένα τέτοιο σώμα ηρεμίας. Με άλλα λόγια, μπορούμε να βρούμε τους νόμους της μηχανικής που διέπουν αυτό το φανταστικό εργαστήριο «ηρεμίας». Και συγκρίνοντάς τα με αυτά που παρατηρούμε σε άλλα, πραγματικά εργαστήρια, μπορούμε ήδη να κρίνουμε τις πραγματικές ιδιότητες της κίνησης σε όλες τις περιπτώσεις.

Φαίνεται λοιπόν ότι όλα είναι καλά: βρήκαμε ένα δυνατό σημείο - την "ειρήνη", αν και υπό όρους, και τώρα το κίνημα έχει χάσει τη σχετικότητά του για εμάς.

Ωστόσο, στην πραγματικότητα, ακόμη και αυτή η απατηλή «ειρήνη» που επιτυγχάνεται με τόση δυσκολία δεν θα είναι απόλυτη.

Φανταστείτε παρατηρητές να ζουν σε μια μοναχική μπάλα, χαμένη στις τεράστιες εκτάσεις του σύμπαντος. Δεν αισθάνονται την επιρροή οποιωνδήποτε ξένων δυνάμεων στον εαυτό τους και, ως εκ τούτου, πρέπει να πειστούν ότι η μπάλα στην οποία ζουν βρίσκεται σε πλήρη ακινησία, σε απόλυτη, αμετάβλητη γαλήνη.

Ξαφνικά παρατηρούν σε απόσταση μια άλλη παρόμοια μπάλα, στην οποία υπάρχουν οι ίδιοι παρατηρητές. Με μεγάλη ταχύτητα, αυτή η δεύτερη μπάλα ορμάει, ευθεία και ομοιόμορφα, προς την πρώτη. Οι παρατηρητές στην πρώτη μπάλα δεν έχουν καμία αμφιβολία ότι στέκονται ακίνητοι, και μόνο η δεύτερη μπάλα κινείται. Αλλά και οι κάτοικοι αυτής της δεύτερης μπάλας πιστεύουν στην ακινησία τους και είναι σταθερά πεπεισμένοι ότι αυτή η πρώτη «ξένη» μπάλα κινείται προς το μέρος τους.

Ποιος από αυτούς έχει δίκιο; Δεν υπάρχει λόγος να διαφωνούμε για αυτό, αφού η κατάσταση της ευθύγραμμης και ομοιόμορφης κίνησης δεν διακρίνεται εντελώς από την κατάσταση ηρεμίας.

Για να πειστείτε γι' αυτό, εσείς και εγώ δεν χρειάζεται καν να σκαρφαλώσουμε στα άπειρα βάθη του σύμπαντος. Ανεβείτε στο ατμόπλοιο του ποταμού στην προβλήτα, κλείστε τον εαυτό σας στην καμπίνα σας και κλείστε καλά τα παράθυρα. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, δεν θα μάθετε ποτέ αν στέκεστε ακίνητοι ή κινείστε ευθεία και ομοιόμορφα. Όλα τα σώματα στην καμπίνα θα συμπεριφέρονται με τον ίδιο ακριβώς τρόπο και στις δύο περιπτώσεις: η επιφάνεια του νερού στο ποτήρι θα παραμένει ήρεμη όλη την ώρα. μια μπάλα που ρίχνεται κάθετα προς τα πάνω θα πέσει επίσης κάθετα κάτω. το εκκρεμές του ρολογιού θα αιωρείται ακριβώς όπως στον τοίχο του διαμερίσματός σας.

Το ατμόπλοιό σας μπορεί να κινηθεί με οποιαδήποτε ταχύτητα, αλλά θα επικρατήσουν σε αυτό οι ίδιοι νόμοι κίνησης όπως σε ένα εντελώς ακίνητο ατμόπλοιο. Μόνο τη στιγμή της επιβράδυνσης ή της επιτάχυνσής του μπορείτε να ανιχνεύσετε την κίνησή του. όταν πηγαίνει ευθεία και ομοιόμορφα, όλα ρέουν πάνω του με τον ίδιο τρόπο όπως σε ένα ακίνητο πλοίο.

Έτσι, δεν βρήκαμε πουθενά απόλυτη ανάπαυση, αλλά ανακαλύψαμε ότι στον κόσμο μπορεί να υπάρχουν άπειρα πολλά «υπόλοιπα» που κινούνται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα μεταξύ τους. Επομένως, όταν μιλάμε για την κίνηση ενός σώματος, πρέπει πάντα να υποδεικνύουμε σε σχέση με ποια συγκεκριμένη «ανάπαυση» κινείται. Αυτή η θέση ονομάζεται στη μηχανική «νόμος της σχετικότητας της κίνησης». Προτάθηκε πριν από τριακόσια χρόνια από τον Γαλιλαίο.

Αλλά αν η κίνηση και η ανάπαυση είναι σχετικές, τότε η ταχύτητα, προφανώς, πρέπει να είναι σχετική. Έτσι είναι πραγματικά. Ας υποθέσουμε, για παράδειγμα, ότι τρέχετε στο κατάστρωμα ενός ατμόπλοιου με ταχύτητα 5 μέτρων το δευτερόλεπτο. Εάν το πλοίο κινείται προς την ίδια κατεύθυνση με 10 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, τότε η ταχύτητά σας σε σχέση με την ακτή θα είναι 15 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

Επομένως, η δήλωση: «ένα σώμα κινείται με τέτοια ταχύτητα», χωρίς να υποδεικνύει με τι μετράται η ταχύτητα, δεν έχει νόημα. Προσδιορίζοντας την ταχύτητα ενός κινούμενου σώματος από διαφορετικά σημεία, πρέπει να λάβουμε διαφορετικά αποτελέσματα.

Όλα όσα έχουμε μιλήσει μέχρι τώρα ήταν γνωστά πολύ πριν από το έργο του Αϊνστάιν. Η σχετικότητα της κίνησης, της ανάπαυσης και της ταχύτητας καθιερώθηκε από τους μεγάλους δημιουργούς της μηχανικής - τον Γαλιλαίο και τον Νεύτωνα. Οι νόμοι της κίνησης που ανακάλυψε αποτέλεσαν τη βάση της φυσικής και για σχεδόν τρεις αιώνες συνέβαλαν τα μέγιστα στην ανάπτυξη όλων των φυσικών επιστημών. Αμέτρητα νέα γεγονότα και νόμοι ανακαλύφθηκαν από ερευνητές, και όλοι τους επιβεβαίωσαν ξανά και ξανά την ορθότητα των απόψεων του Γαλιλαίου και του Νεύτωνα. Αυτές οι απόψεις επιβεβαιώθηκαν και στην πρακτική μηχανική - στο σχεδιασμό και τη λειτουργία όλων των ειδών μηχανών και συσκευών.

Αυτό συνεχίστηκε μέχρι τέλη XIXαιώνα, όταν ανακαλύφθηκαν νέα φαινόμενα που ήταν σε αποφασιστική αντίθεση με τους νόμους της κλασικής μηχανικής.

Το 1881, ο Αμερικανός φυσικός Michaelson ανέλαβε μια σειρά πειραμάτων για να μετρήσει την ταχύτητα του φωτός. Το απροσδόκητο αποτέλεσμα αυτών των πειραμάτων έφερε σύγχυση στις τάξεις των φυσικών. ήταν τόσο εντυπωσιακό και μυστηριώδες που μπέρδεψε τους μεγαλύτερους επιστήμονες του κόσμου.

Αξιοσημείωτες ιδιότητες του φωτός

Ίσως το έχετε δει αυτό ενδιαφέρον φαινόμενο.

Κάπου μακριά, σε ένα χωράφι, σε μια σιδηροδρομική γραμμή ή σε ένα εργοτάξιο, ένα σφυρί χτυπάει. Βλέπεις πόσο δυνατά πέφτει σε ένα αμόνι ή σε μια σιδηροτροχιά από χάλυβα. Ωστόσο, ο ήχος κρούσης δεν ακούγεται εντελώς. Φαίνεται ότι το σφυρί έχει προσγειωθεί σε κάτι πολύ μαλακό. Τώρα όμως ξανασηκώνεται. Και τη στιγμή που είναι ήδη αρκετά ψηλά στον αέρα, ακούς ένα μακρινό κοφτό χτύπημα.

Δεν είναι δύσκολο να καταλάβουμε γιατί συμβαίνει αυτό. Υπό κανονικές συνθήκες, ο ήχος ταξιδεύει μέσω του αέρα με ταχύτητα περίπου 340 μέτρων το δευτερόλεπτο, οπότε ακούμε ένα χτύπημα σφυριού όχι τη στιγμή που εμφανίζεται, αλλά μόνο αφού ο ήχος από αυτόν έχει χρόνο να φτάσει στο αυτί μας.

Εδώ είναι ένα άλλο, πιο εντυπωσιακό παράδειγμα. Οι κεραυνοί και οι βροντές συμβαίνουν ταυτόχρονα, αλλά συχνά φαίνεται ότι οι κεραυνοί αναβοσβήνουν σιωπηλά, αφού οι κεραυνοί φτάνουν στο αυτί μας μόνο μετά από λίγα δευτερόλεπτα. Αν τα ακούσουμε αργά, για παράδειγμα, 10 δευτερόλεπτα, τότε αυτό σημαίνει ότι ο κεραυνός είναι 340 x 10 = 3.400 μέτρα μακριά μας, ή 3,4 χιλιόμετρα.

Και στις δύο περιπτώσεις, μιλάμε για δύο στιγμές: όταν πραγματικά συνέβη ένα γεγονός και τη στιγμή που ο απόηχος αυτού του γεγονότος έφτασε στο αυτί μας. Αλλά πώς ξέρουμε πότε ακριβώς συνέβη το γεγονός;

Το βλέπουμε: βλέπουμε το σφυρί να κατεβαίνει, τον κεραυνό να αναβοσβήνει. Σε αυτή την περίπτωση, υποθέτουμε ότι το γεγονός συμβαίνει πραγματικά τη στιγμή που το βλέπουμε. Είναι όμως όντως έτσι;

Όχι έτσι. Άλλωστε, δεν αντιλαμβανόμαστε άμεσα τα γεγονότα. Στα φαινόμενα που παρατηρούμε με τη βοήθεια της όρασης εμπλέκεται το φως. Και το φως δεν διαδίδεται στο διάστημα αμέσως: όπως ο ήχος, χρειάζεται χρόνος για να ξεπεράσουν οι ακτίνες φωτός την απόσταση.

Στο κενό, το φως ταξιδεύει με περίπου 300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Αυτό σημαίνει ότι αν ένα φως αναβοσβήνει σε απόσταση 300 χιλιομέτρων από εσάς, μπορείτε να παρατηρήσετε το φλας του όχι αμέσως, αλλά μόνο ένα δευτερόλεπτο αργότερα.

Σε ένα δευτερόλεπτο, οι ακτίνες του φωτός θα είχαν χρόνο να κάνουν τον γύρο της υδρογείου επτά φορές κατά μήκος του ισημερινού. Σε σύγκριση με μια τέτοια κολοσσιαία ταχύτητα, οι γήινες αποστάσεις φαίνονται ασήμαντες, επομένως, στην πράξη, μπορούμε να υποθέσουμε ότι βλέπουμε όλα τα φαινόμενα να συμβαίνουν στη Γη την ίδια στιγμή που συμβαίνουν.

Η αφάνταστα τεράστια ταχύτητα του φωτός μπορεί να φαίνεται εκπληκτική. Πολύ πιο εκπληκτικό, ωστόσο, είναι κάτι άλλο: το γεγονός ότι η ταχύτητα του φωτός είναι αξιοσημείωτη για την εκπληκτική σταθερότητά της. Ας δούμε τι είναι αυτή η σταθερότητα.

Είναι γνωστό ότι η κίνηση των σωμάτων μπορεί να επιβραδυνθεί και να επιταχυνθεί τεχνητά. Εάν, για παράδειγμα, ένα κουτί άμμου τοποθετηθεί στη διαδρομή μιας σφαίρας, τότε η σφαίρα στο κουτί θα χάσει μέρος της ταχύτητάς της. Η χαμένη ταχύτητα δεν θα αποκατασταθεί: μετά την έξοδο από το κουτί, η σφαίρα θα πετάξει περαιτέρω όχι με την ίδια ταχύτητα, αλλά με μειωμένη ταχύτητα.

Οι ακτίνες φωτός συμπεριφέρονται διαφορετικά. Στον αέρα, διαδίδονται πιο αργά από ό, τι στο κενό, στο νερό - πιο αργά από ό, τι στον αέρα, και στο γυαλί - ακόμα πιο αργά. Ωστόσο, αφήνοντας οποιαδήποτε ουσία (φυσικά, διαφανή) στο κενό, το φως συνεχίζει να διαδίδεται με την προηγούμενη ταχύτητά του - 300 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Ταυτόχρονα, η ταχύτητα του φωτός δεν εξαρτάται από τις ιδιότητες της πηγής του: είναι ακριβώς η ίδια για τις ακτίνες του Ήλιου, και τον προβολέα και το κερί. Επιπλέον, δεν έχει σημασία αν η ίδια η πηγή φωτός κινείται ή όχι - αυτό δεν επηρεάζει την ταχύτητα του φωτός με κανέναν τρόπο.

Για να κατανοήσουμε πλήρως το νόημα αυτού του γεγονότος, ας συγκρίνουμε για άλλη μια φορά τη διάδοση του φωτός με την κίνηση των συνηθισμένων σωμάτων. Φανταστείτε ότι πυροβολείτε ένα ρεύμα νερού από έναν εύκαμπτο σωλήνα με ταχύτητα 5 μέτρων το δευτερόλεπτο στο δρόμο. Αυτό σημαίνει ότι κάθε σωματίδιο νερού ταξιδεύει 5 μέτρα το δευτερόλεπτο σε σχέση με το δρόμο. Αλλά αν τοποθετήσετε έναν εύκαμπτο σωλήνα σε ένα αυτοκίνητο που περνά προς την κατεύθυνση του πίδακα με 10 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, τότε η ταχύτητα του πίδακα σε σχέση με το δρόμο θα είναι ήδη 15 μέτρα ανά δευτερόλεπτο: στα σωματίδια του νερού δίνεται ταχύτητα όχι μόνο από τον εύκαμπτο σωλήνα, αλλά και από ένα κινούμενο αυτοκίνητο, το οποίο μεταφέρει τον εύκαμπτο σωλήνα μαζί με τον πίδακα προς τα εμπρός.

Συγκρίνοντας την πηγή φωτός με έναν εύκαμπτο σωλήνα και τις ακτίνες του - με έναν πίδακα νερού, θα δούμε μια σημαντική διαφορά. Δεν έχει καμία διαφορά στις ακτίνες του φωτός από ποια πηγή εισήλθαν στο κενό και τι συνέβη σε αυτές πριν εισέλθουν στο κενό. Μόλις βρεθούν σε αυτό, η ταχύτητα διάδοσής τους είναι ίση με την ίδια τιμή - 300 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, και ανεξάρτητα από το αν η πηγή φωτός κινείται ή όχι.

Ας δούμε πώς αυτές οι ειδικές ιδιότητες του φωτός συνάδουν με τον νόμο της σχετικότητας της κίνησης, ο οποίος συζητήθηκε στο πρώτο μέρος του άρθρου. Για να γίνει αυτό, ας προσπαθήσουμε να λύσουμε το πρόβλημα της πρόσθεσης και της αφαίρεσης ταχυτήτων και για απλότητα θα υποθέσουμε ότι όλα τα φαινόμενα που φανταζόμαστε συμβαίνουν σε ένα κενό, όπου η ταχύτητα του φωτός είναι 300 χιλιάδες χιλιόμετρα.

Αφήστε μια πηγή φωτός να τοποθετηθεί σε ένα κινούμενο ατμόπλοιο, στη μέση του, και έναν παρατηρητή σε κάθε άκρο του ατμόπλοιου. Και τα δύο μετρούν την ταχύτητα διάδοσης του φωτός. Ποια θα είναι τα αποτελέσματα της δουλειάς τους;

Δεδομένου ότι οι ακτίνες διαδίδονται προς όλες τις κατευθύνσεις και και οι δύο παρατηρητές κινούνται μαζί με το ατμόπλοιο προς μία κατεύθυνση, θα προκύψει η ακόλουθη εικόνα: ο παρατηρητής που βρίσκεται στο πίσω άκρο του ατμού κινείται προς τις ακτίνες και ο μπροστινός απομακρύνεται συνεχώς από αυτούς.

Επομένως, ο πρώτος παρατηρητής πρέπει να βρει ότι η ταχύτητα του φωτός είναι 300.000 χιλιόμετρα συν την ταχύτητα του ατμόπλοιου και ο δεύτερος πρέπει να βρει ότι η ταχύτητα του φωτός είναι 300.000 χιλιόμετρα μείον την ταχύτητα του ατμόπλοιου. Και αν φανταστούμε για μια στιγμή ότι ένα ατμόπλοιο διανύει μια τερατώδη απόσταση 200.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, τότε η ταχύτητα του φωτός που θα βρει ο πρώτος παρατηρητής θα είναι 500.000 χιλιόμετρα και από τον δεύτερο, 100.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Σε ένα ακίνητο ατμόπλοιο, και οι δύο παρατηρητές θα είχαν το ίδιο αποτέλεσμα - 300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο.

Έτσι, από τη σκοπιά των παρατηρητών, στο κινούμενο πλοίο μας, το φως φαίνεται να διαδίδεται προς τη μία κατεύθυνση 1 2/3 φορές γρηγορότερα και προς την άλλη - τρεις φορές πιο αργά από ό,τι σε ένα ακίνητο. Έχοντας κάνει απλές αριθμητικές πράξεις, θα μπορούν να καθορίσουν την απόλυτη ταχύτητα του ατμόπλοιου.

Με τον ίδιο τρόπο, μπορούμε να καθορίσουμε την απόλυτη ταχύτητα οποιουδήποτε άλλου κινούμενου σώματος: για να γίνει αυτό, αρκεί να τοποθετήσουμε πάνω του κάποια πηγή φωτός και να μετρήσουμε την ταχύτητα διάδοσης των ακτίνων φωτός από διαφορετικά σημεία του σώματος.

Με άλλα λόγια, απροσδόκητα βρεθήκαμε σε θέση να προσδιορίσουμε την ταχύτητα, και ως εκ τούτου την κίνηση ενός σώματος, ανεξάρτητα από όλα τα άλλα σώματα. Αλλά αν υπάρχει απόλυτη ταχύτητα, τότε υπάρχει μια ενιαία, απόλυτη ανάπαυση, δηλαδή: κάθε εργαστήριο στο οποίο οι παρατηρητές, μετρώντας την ταχύτητα του φωτός προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, παίρνουν την ίδια τιμή - 300 χιλιάδες χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, θα είναι απολύτως σε ηρεμία.

Είναι εύκολο να καταλάβει κανείς ότι όλα αυτά έρχονται σε πλήρη αντίθεση με τα συμπεράσματα που καταλήξαμε στο προηγούμενο τεύχος του περιοδικού. Στην πραγματικότητα: μιλήσαμε για το γεγονός ότι σε ένα σώμα που κινείται ομοιόμορφα με ευθύγραμμο τρόπο, όλα προχωρούν το ίδιο όπως σε ένα ακίνητο. Επομένως, είτε πυροβολούμε, για παράδειγμα, σε ένα ατμόπλοιο προς την κατεύθυνση της κίνησής του είτε ενάντια στην κίνησή του, η ταχύτητα της σφαίρας σε σχέση με το ατμόπλοιο θα παραμείνει η ίδια και θα είναι ίση με την ταχύτητα σε ένα ακίνητο ατμόπλοιο. Ταυτόχρονα, ήμασταν πεπεισμένοι ότι η κίνηση, η ταχύτητα και η ανάπαυση είναι σχετικές έννοιες: απόλυτη κίνηση, ταχύτητα και ανάπαυση δεν υπάρχουν. Και τώρα ξαφνικά αποδεικνύεται ότι οι παρατηρήσεις των ιδιοτήτων του φωτός ανατρέπουν όλα αυτά τα συμπεράσματα και έρχονται σε αντίθεση με τον νόμο της φύσης που ανακάλυψε ο Γαλιλαίος - τον νόμο της σχετικότητας της κίνησης.

Αλλά αυτός είναι ένας από τους θεμελιώδεις νόμους του: κυριαρχεί σε ολόκληρο τον κόσμο. Η δικαιοσύνη του έχει επιβεβαιωθεί από την εμπειρία μυριάδες φορές, επιβεβαιώνεται παντού και κάθε λεπτό μέχρι τώρα. αν ξαφνικά έπαυε να είναι δίκαιος, μια ασύλληπτη αναταραχή θα κατέκλυζε το σύμπαν. Όμως το φως όχι μόνο δεν τον υπακούει, αλλά και τον διαψεύδει!

Η εμπειρία του Mikaelson

Τι να κάνουμε με αυτή την αντίφαση; Πριν εκφράσουμε ορισμένες σκέψεις σχετικά με αυτό το θέμα, ας δώσουμε προσοχή στην ακόλουθη περίσταση: ότι οι ιδιότητες του φωτός έρχονται σε αντίθεση με τον νόμο της σχετικότητας της κίνησης, που έχουμε διαπιστώσει αποκλειστικά με συλλογισμό. Ομολογουμένως, αυτά ήταν πολύ πειστικά επιχειρήματα. Αλλά, περιοριζόμενοι μόνο στη συλλογιστική, θα ήμασταν σαν τους αρχαίους φιλοσόφους που προσπάθησαν να ανακαλύψουν τους νόμους της φύσης όχι με τη βοήθεια της εμπειρίας και της παρατήρησης, αλλά μόνο με βάση τα συμπεράσματα. Σε αυτήν την περίπτωση, αναπόφευκτα αναδύεται ο κίνδυνος ότι η εικόνα του κόσμου που δημιουργήθηκε με αυτόν τον τρόπο, με όλα τα πλεονεκτήματά της, θα αποδειχθεί πολύ λίγο σαν τον πραγματικό κόσμο που μας περιβάλλει.

Ο ανώτατος κριτής οποιασδήποτε φυσικής θεωρίας είναι πάντα η εμπειρία, και επομένως, χωρίς να περιορίζεται στη συλλογιστική για το πώς πρέπει να διαδίδεται το φως σε ένα κινούμενο σώμα, θα πρέπει να στραφεί σε πειράματα που θα δείξουν πώς διαδίδεται πραγματικά κάτω από αυτές τις συνθήκες.

Ωστόσο, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η οργάνωση τέτοιων πειραμάτων είναι δύσκολη για έναν πολύ απλό λόγο: είναι αδύνατο να βρεθεί στην πράξη ένα τέτοιο σώμα που να κινείται με ταχύτητα ανάλογη με την κολοσσιαία ταχύτητα του φωτός. Άλλωστε τέτοιο ατμόπλοιο όπως χρησιμοποιήσαμε στο σκεπτικό μας, φυσικά, δεν υπάρχει και δεν μπορεί να υπάρξει.

Για να μπορέσουμε να προσδιορίσουμε μια μικρή αλλαγή στην ταχύτητα του φωτός σε σχετικά αργά κινούμενα σώματα που ήταν προσβάσιμα σε εμάς, ήταν απαραίτητο να δημιουργηθούν όργανα μέτρησης εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας. Και μόνο όταν μπορούσαν να κατασκευαστούν τέτοιες συσκευές, ήταν δυνατό να αρχίσει να διευκρινίζεται η αντίφαση μεταξύ των ιδιοτήτων του φωτός και του νόμου της σχετικότητας της κίνησης.

Ένα τέτοιο πείραμα ανέλαβε το 1881 ένας από τους μεγαλύτερους πειραματιστές της σύγχρονης εποχής, ο Αμερικανός φυσικός Mikaelson.

Ως κινούμενο σώμα, ο Michaelson χρησιμοποίησε ... την υδρόγειο. Πράγματι, η Γη είναι ένα σώμα που προφανώς κινείται: περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο και, επιπλέον, με μια μάλλον «στερεή» ταχύτητα για τις συνθήκες μας - 30 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Επομένως, όταν μελετάμε τη διάδοση του φωτός στη Γη, στην πραγματικότητα μελετάμε τη διάδοση του φωτός σε ένα κινούμενο εργαστήριο.

Ο Mikaelson μέτρησε την ταχύτητα του φωτός στη Γη σε διάφορες κατευθύνσεις με πολύ μεγάλη ακρίβεια, δηλαδή πραγματοποίησε πρακτικά αυτό που κάναμε νοερά μαζί σου σε ένα φανταστικό κινούμενο ατμόπλοιο. Για να πιάσει τη μικροσκοπική διαφορά των 30 χιλιομέτρων σε σύγκριση με τον τεράστιο αριθμό των 300.000 χιλιομέτρων, ο Mikaelson έπρεπε να εφαρμόσει μια πολύ περίπλοκη πειραματική τεχνική και να χρησιμοποιήσει όλη τη μεγάλη του εφευρετικότητα. Η ακρίβεια του πειράματος ήταν τόσο μεγάλη που ο Mikaelson θα μπορούσε να ανιχνεύσει μια πολύ μικρότερη διαφορά στις ταχύτητες από ό,τι ήθελε να ανιχνεύσει.

Βγάζουμε από το τηγάνι στη φωτιά

Το αποτέλεσμα του πειράματος φαινόταν να είναι προφανές εκ των προτέρων. Γνωρίζοντας τις ιδιότητες του φωτός, θα μπορούσε κανείς να προβλέψει ότι η ταχύτητα του φωτός που μετράται σε διαφορετικές κατευθύνσεις θα ήταν διαφορετική. Αλλά ίσως πιστεύετε ότι το αποτέλεσμα του πειράματος αποδείχθηκε πραγματικά έτσι;

Τίποτα σαν αυτό! Το πείραμα του Mikaelson έδωσε εντελώς απροσδόκητα αποτελέσματα. Κατά τη διάρκεια πολλών ετών επαναλήφθηκε πολλές φορές υπό τις πιο διαφορετικές συνθήκες, αλλά πάντα οδηγούσε στο ίδιο εκπληκτικό συμπέρασμα.

Σε μια εν γνώσει κινούμενη Γη, η ταχύτητα του φωτός, μετρημένη προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, αποδεικνύεται ότι είναι ακριβώς η ίδια.

Έτσι το φως δεν αποτελεί εξαίρεση. Υπακούει στον ίδιο νόμο με μια σφαίρα σε ένα κινούμενο ατμόπλοιο, τον νόμο της σχετικότητας του Γαλιλαίου. Δεν ήταν δυνατό να ανιχνευθεί η «απόλυτη» κίνηση της Γης. Δεν υπάρχει, όπως θα έπρεπε να είναι σύμφωνα με το νόμο της σχετικότητας.

Η δυσάρεστη αντίφαση που αντιμετώπιζε η επιστήμη επιλύθηκε. Αλλά προέκυψαν νέες αντιφάσεις! Οι φυσικοί βγήκαν από τη φωτιά και μπήκαν στο τηγάνι.

Για να διευκρινίσουμε τις νέες αντιφάσεις στις οποίες οδήγησε η εμπειρία του Mikaelson, ας αναθεωρήσουμε τις έρευνές μας με τη σειρά.

Καταρχάς διαπιστώσαμε ότι η απόλυτη κίνηση και ηρεμία δεν υπάρχουν. Αυτό λέει ο νόμος της σχετικότητας του Γαλιλαίου. Τότε αποδείχθηκε ότι οι ειδικές ιδιότητες του φωτός έρχονται σε αντίθεση με το νόμο της σχετικότητας. Από αυτό ακολούθησε ότι η απόλυτη κίνηση και ανάπαυση εξακολουθούν να υπάρχουν. Για να το ελέγξει αυτό, ο Mikaelson πραγματοποίησε ένα πείραμα. Το πείραμα έδειξε το αντίθετο: δεν υπάρχει αντίφαση - και το φως υπακούει στο νόμο της σχετικότητας. Επομένως, απόλυτη κίνηση και πάλι ανάπαυση δεν υπάρχουν. Από την άλλη πλευρά, οι συνέπειες της εμπειρίας του Mikaelson προφανώς ισχύουν για κάθε κινούμενο σώμα, όχι μόνο για τη γη. Επομένως, η ταχύτητα του φωτός είναι ίδια σε όλα τα εργαστήρια, ανεξάρτητα από τη δική τους κίνηση, και, ως εκ τούτου, η ταχύτητα του φωτός εξακολουθεί να μην είναι σχετική, αλλά απόλυτη τιμή.

Αποδείχθηκε ότι ήταν ένας φαύλος κύκλος. Οι μεγαλύτεροι φυσικοί όλου του κόσμου ταλαιπωρούν το μυαλό τους εδώ και χρόνια. Έχουν προταθεί διάφορες θεωρίες, μέχρι τις πιο απίστευτες και φανταστικές. Αλλά τίποτα δεν βοήθησε: κάθε νέα υπόθεση προκαλούσε αμέσως νέες αντιφάσεις. Ο λόγιος κόσμος στάθηκε μπροστά σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια.

Το πιο μυστηριώδες και παράξενο σε όλα αυτά ήταν ότι η επιστήμη εδώ ασχολήθηκε με απολύτως ξεκάθαρα, σταθερά τεκμηριωμένα γεγονότα: με το νόμο της σχετικότητας, τις γνωστές ιδιότητες του φωτός και το πείραμα του Mikaelson. Και οδήγησαν, όπως φαίνεται, στον τέλειο παραλογισμό.

Αντίφαση αληθειών... Οι αλήθειες όμως δεν μπορούν να αντιφάσκουν μεταξύ τους, αφού μπορεί να υπάρχει μόνο μία αλήθεια. Επομένως, πρέπει να υπάρχει λάθος στην κατανόηση των γεγονότων. Αλλά πού? Τι είναι αυτό?

Επί 24 ολόκληρα χρόνια -από το 1881 έως το 1905- δεν βρήκαν απάντηση σε αυτά τα ερωτήματα. Αλλά το 1905, ο μεγαλύτερος φυσικός της εποχής μας, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, έδωσε μια λαμπρή εξήγηση στο αίνιγμα. Εμφανίζεται με τέλεια απροσδόκητη πλευρά, δημιούργησε την εντύπωση μιας βόμβας που εκρήγνυται στους φυσικούς.

Η εξήγηση του Αϊνστάιν είναι τόσο διαφορετική από όλες τις έννοιες που η ανθρωπότητα έχει συνηθίσει εδώ και χιλιετίες που ακούγεται εξαιρετικά απίστευτο. Ωστόσο, παρόλα αυτά, αποδείχθηκε αναμφίβολα σωστό: εδώ και 34 χρόνια, εργαστηριακά πειράματα και παρατηρήσεις σε διάφορα φυσικά φαινόμενα στον κόσμο επιβεβαιώνουν όλο και περισσότερο την εγκυρότητά του.

Όταν ανοίγουν οι πόρτες

Για να κατανοήσει κανείς την εξήγηση του Αϊνστάιν, πρέπει πρώτα να εξοικειωθεί με μια συνέπεια του πειράματος του Μίκαελσον. Ας το δούμε αμέσως με ένα παράδειγμα. Ας χρησιμοποιήσουμε για αυτό για άλλη μια φορά ένα φανταστικό ατμόπλοιο.

Φανταστείτε ένα ατμόπλοιο μήκους 5.400.000 χιλιομέτρων. Αφήστε το να κινηθεί σε ευθεία γραμμή και ομοιόμορφα με μια εκπληκτική ταχύτητα 240 χιλιάδων χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Κάποια στιγμή ανάβει μια λάμπα στη μέση του βαποριού. Υπάρχουν πόρτες στην πλώρη και στην πρύμνη του πλοίου. Είναι διατεταγμένα με τέτοιο τρόπο ώστε τη στιγμή που το φως από μια λάμπα πέφτει πάνω τους, ανοίγουν αυτόματα. Εδώ η λάμπα είναι αναμμένη. Πότε ακριβώς θα ανοίξουν οι πόρτες;

Για να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα, ας θυμηθούμε τα αποτελέσματα του πειράματος του Mikaelson. Το πείραμα του Mikaelson έδειξε ότι σε σχέση με τους παρατηρητές σε μια κινούμενη Γη, το φως διαδίδεται προς όλες τις κατευθύνσεις με την ίδια ταχύτητα 300.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Το ίδιο φυσικά θα συμβεί και σε ένα κινούμενο βαπόρι. Αλλά η απόσταση από τη λάμπα μέχρι κάθε άκρη του πλοίου είναι 2700.000 χιλιόμετρα και 2700.000: 300.000 = 9. Αυτό σημαίνει ότι το φως από τη λάμπα θα φτάσει σε κάθε πόρτα σε 9 δευτερόλεπτα. Έτσι, και οι δύο πόρτες θα ανοίγουν ταυτόχρονα.

Έτσι θα παρουσιαστεί η υπόθεση στον παρατηρητή στο πλοίο. Και τι θα δουν οι άνθρωποι στην προβλήτα, πέρα ​​από την οποία κινείται το ατμόπλοιο;

Δεδομένου ότι η ταχύτητα του φωτός δεν εξαρτάται από την κίνηση της πηγής φωτός, είναι ίση με τα ίδια 300.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο σε σχέση με την προβλήτα, παρά το γεγονός ότι η φωτεινή πηγή βρίσκεται σε ένα κινούμενο πλοίο. Όμως, από τη σκοπιά του παρατηρητή στην προβλήτα, η πόρτα στην πρύμνη του πλοίου κινείται προς τη δέσμη φωτός με την ταχύτητα του πλοίου. Πότε θα συναντήσει η πόρτα το δοκάρι;

Έχουμε να κάνουμε εδώ με ένα πρόβλημα παρόμοιο με το πρόβλημα δύο ταξιδιωτών που ταξιδεύουν ο ένας προς τον άλλο. Για να βρείτε την ώρα συνάντησης, πρέπει να διαιρέσετε την απόσταση μεταξύ των ταξιδιωτών με το άθροισμα των ταχύτητων τους. Ας κάνουμε το ίδιο εδώ. Η απόσταση μεταξύ του λαμπτήρα και της πόρτας είναι 2.700 χιλιάδες χιλιόμετρα, η ταχύτητα της πόρτας (δηλαδή του ατμόπλοιου) είναι 240 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο και η ταχύτητα του φωτός είναι 300 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο.

Επομένως, η πίσω πόρτα θα ανοίξει

2700.000/(300000 + 240000)=5 δευτερόλεπτα

Αφού ανάψει ο λαμπτήρας. Τι γίνεται με το μπροστινό μέρος;

Η μπροστινή πόρτα, από τη σκοπιά του παρατηρητή στην προβλήτα, η δέσμη φωτός πρέπει να πιάσει τη διαφορά, καθώς κινείται με το πλοίο στην ίδια κατεύθυνση με τη δέσμη φωτός. Επομένως, εδώ έχουμε το πρόβλημα των ταξιδιωτών, από τους οποίους ο ένας προσπερνά τον άλλον. Θα διαιρέσουμε την απόσταση με τη διαφορά στις ταχύτητες:

2700.000/(300.000 - 240.000)=45 δευτερόλεπτα

Έτσι, η πρώτη πόρτα θα ανοίξει 5 δευτερόλεπτα αφού ανάψει το φως και η δεύτερη πόρτα θα ανοίξει 45 δευτερόλεπτα αργότερα. Επομένως, οι πόρτες δεν θα ανοίξουν ταυτόχρονα. Αυτή είναι η εικόνα που θα παρουσιαστεί στους ανθρώπους στην προβλήτα! Η εικόνα είναι η πιο εκπληκτική από όλα όσα έχουν ειπωθεί μέχρι τώρα.

Αποδεικνύεται ότι τα ίδια γεγονότα - το άνοιγμα του μετώπου και πίσω πόρτα- θα αποδειχθεί ότι είναι ταυτόχρονο για άτομα στο πλοίο και μη ταυτόχρονο για άτομα στην προβλήτα, αλλά χωρίζεται από ένα χρονικό διάστημα 40 δευτερολέπτων.

Δεν ακούγεται σαν πλήρης ανοησία; Δεν μοιάζει με μια παράλογη δήλωση από αστείο - ότι το μήκος ενός κροκόδειλου από ουρά σε κεφάλι είναι 2 μέτρα και από κεφάλι σε ουρά είναι 1 μέτρο;

Και, προσέξτε, δεν θα φαίνεται στους ανθρώπους στην προβλήτα ότι οι πόρτες δεν άνοιξαν την ίδια στιγμή: για αυτούς, αυτό είναι στην πραγματικότητα συμβαίνει στην πραγματικότηταΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ. Εξάλλου, υπολογίσαμε την ώρα που άνοιξε κάθε μία από τις πόρτες. Ταυτόχρονα, διαπιστώσαμε ότι η δεύτερη πόρτα άνοιξε πραγματικά 40 δευτερόλεπτα αργότερα από την πρώτη.

Σωστά όμως διαπίστωσαν και οι επιβάτες του βαποριού ότι και οι δύο πόρτες άνοιξαν ταυτόχρονα. Και φάνηκε αριθμητικά. Τι συμβαίνει; Αριθμητική vs Αριθμητική;!

Όχι, εδώ δεν φταίει η αριθμητική. Όλες οι αντιφάσεις που συναντήσαμε εδώ έγκεινται στις λανθασμένες αντιλήψεις μας για τον χρόνο: ο χρόνος αποδείχθηκε εντελώς διαφορετικός από αυτό που η ανθρωπότητα θεωρούσε ότι ήταν μέχρι τώρα.

Ο Αϊνστάιν αναθεώρησε αυτές τις παλιές έννοιες χιλιάδων ετών. Παράλληλα, έκανε μια μεγάλη ανακάλυψη, χάρη στην οποία το όνομά του έγινε αθάνατο.

Ο χρόνος είναι σχετικός

Στο προηγούμενο τεύχος δείξαμε ποια εξαιρετικά συμπεράσματα έπρεπε να βγάλουν οι φυσικοί από το πείραμα του Mikaelson. Εξετάσαμε ένα παράδειγμα φανταστικού ατμόπλοιου στο οποίο ανοίγουν δύο πόρτες με το σήμα ενός φωτός και διαπιστώσαμε ένα εντυπωσιακό γεγονός: από την άποψη των παρατηρητών στο ατμόπλοιο, οι πόρτες ανοίγουν την ίδια στιγμή, αλλά από η άποψη των παρατηρητών στην προβλήτα, σε διαφορετικές στιγμές.

Αυτό που δεν έχει συνηθίσει ένας άνθρωπος του φαίνεται απίστευτο. Η περίπτωση των θυρών σε ένα ατμόπλοιο φαίνεται αρκετά απίστευτη γιατί ποτέ δεν έχουμε κινηθεί με ταχύτητα που να πλησιάζει ακόμη και από απόσταση τον φανταστικό αριθμό των 240.000 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Πρέπει όμως να λάβουμε υπόψη ότι τα φαινόμενα που συμβαίνουν με τέτοιες ταχύτητες μπορεί να είναι πολύ διαφορετικά από αυτά που έχουμε συνηθίσει στην καθημερινή ζωή.

Φυσικά, στην πραγματικότητα, δεν υπάρχουν ατμόπλοια που κινούνται με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Και μάλιστα, κανείς δεν έχει παρατηρήσει ποτέ τέτοια περίπτωση με πόρτες όπως περιγράφεται στο παράδειγμά μας. Όμως παρόμοια φαινόμενα, χάρη στη σύγχρονη εξαιρετικά ανεπτυγμένη πειραματική τεχνολογία, μπορούν σίγουρα να ανιχνευθούν. Θυμηθείτε ότι το παράδειγμα με το άνοιγμα των θυρών δεν βασίζεται σε αφηρημένο συλλογισμό, αλλά αποκλειστικά σε σταθερά δεδομένα που αποκτήθηκαν μέσω της εμπειρίας: το πείραμα Mikaelson και πολλά χρόνια παρατηρήσεων σχετικά με τις ιδιότητες του φωτός.

Ήταν λοιπόν η εμπειρία που μας οδήγησε στο αδιαμφισβήτητο συμπέρασμα ότι η έννοια του ταυτόχρονου δύο γεγονότων δεν είναι απόλυτη. Προηγουμένως, θεωρούσαμε ότι εάν δύο συμβάντα συνέβαιναν σε οποιοδήποτε εργαστήριο ταυτόχρονα, τότε για οποιοδήποτε άλλο εργαστήριο θα ήταν ταυτόχρονα. Τώρα ανακαλύψαμε ότι αυτό ισχύει μόνο για εργαστήρια σε κατάσταση ηρεμίας μεταξύ τους. Διαφορετικά, συμβάντα που είναι ταυτόχρονα για ένα εργαστήριο θα συμβούν για ένα άλλο σε ένα άλλο διαφορετική ώρα.

Από αυτό προκύπτει ότι η έννοια του ταυτόχρονου είναι μια σχετική έννοια. Αποκτά νόημα μόνο όταν υποδεικνύεις πώς κινείται το εργαστήριο, από το οποίο παρατηρούνται γεγονότα.

Στην αρχή του άρθρου, μιλήσαμε για δύο ταξιδιώτες που εμφανίζονταν καθημερινά στο αυτοκίνητο του εστιατορίου express. Οι ταξιδιώτες ήταν σίγουροι ότι συναντιόνταν όλη την ώρα στο ίδιο μέρος. Οι σύζυγοί τους ισχυρίστηκαν ότι συναντιόντουσαν κάθε μέρα σε ένα νέο μέρος, χίλια χιλιόμετρα μακριά από το προηγούμενο.

Και οι δύο είχαν δίκιο: όσον αφορά το τρένο, οι ταξιδιώτες συναντήθηκαν στην πραγματικότητα στο ίδιο μέρος, αλλά σε σχέση με τις σιδηροδρομικές γραμμές, σε διαφορετικά μέρη. Αυτό το παράδειγμα μας έδειξε ότι η έννοια του χώρου δεν είναι απόλυτη έννοια, αλλά σχετική.

Και τα δύο παραδείγματα - σχετικά με τη συνάντηση ταξιδιωτών και το άνοιγμα πορτών σε ένα ατμόπλοιο - είναι παρόμοια μεταξύ τους. Και στις δύο περιπτώσεις, μιλάμε για σχετικότητα, και μάλιστα συναντάμε τις ίδιες λέξεις: «στο ίδιο» και «στο διαφορετικό». Μόνο στο πρώτο παράδειγμα πρόκειται για μέρη, δηλαδή για χώρο, και στο δεύτερο - για στιγμές, δηλαδή για χρόνο. Τι προκύπτει από εδώ;

Ότι η έννοια του χρόνου είναι εξίσου σχετική με την έννοια του χώρου.

Για να το επαληθεύσουμε τελικά, ας τροποποιήσουμε λίγο το παράδειγμα του ατμόπλοιου. Ας υποθέσουμε ότι ο μηχανισμός μιας από τις πόρτες είναι ελαττωματικός. Αφήστε τους ανθρώπους στο σκάφος να παρατηρήσουν ότι η μπροστινή πόρτα άνοιξε 15 δευτερόλεπτα πριν από την πίσω πόρτα εξαιτίας αυτής της δυσλειτουργίας. Και τι θα δει ο κόσμος στην προβλήτα;

Εάν στην πρώτη παραλλαγή του παραδείγματος η μπροστινή πόρτα τους άνοιξε 40 δευτερόλεπτα αργότερα από την πίσω, τότε στη δεύτερη παραλλαγή θα συμβεί μόνο 40 - 15 = 25 δευτερόλεπτα αργότερα. Αποδεικνύεται, επομένως, ότι για τους ανθρώπους στο πλοίο η μπροστινή πόρτα άνοιξε νωρίτερα από την πίσω, και για τους ανθρώπους στην προβλήτα - αργότερα.

Έτσι, αυτό που συνέβη νωρίτερα για ένα εργαστήριο συνέβη αργότερα σε σχέση με ένα άλλο. Από αυτό είναι σαφές ότι η ίδια η έννοια του χρόνου είναι μια σχετική έννοια.

Αυτή η ανακάλυψη έγινε το 1905 από τον εικοσιεξάχρονο φυσικό Άλμπερτ Αϊνστάιν. Πριν από αυτό, ο άνθρωπος φανταζόταν τον χρόνο ως απόλυτο - παντού στον κόσμο το ίδιο, ανεξάρτητα από οποιοδήποτε εργαστήριο. Έτσι, κάποτε οι άνθρωποι θεωρούσαν ότι οι κατευθύνσεις της κορυφής και του κάτω μέρους ήταν ίδιες σε όλο τον κόσμο.

Και τώρα η μοίρα του χώρου βρήκε τον χρόνο. Αποδείχθηκε ότι η έκφραση "ταυτόχρονα" δεν έχει περισσότερο νόημα από την έκφραση "στο ίδιο μέρος" εάν δεν αναφέρεται σε ποιο εργαστήριο αναφέρονται.

Ίσως κάποιος εξακολουθεί να έχει μια ερώτηση: στην πραγματικότητα, ανεξάρτητα από οποιοδήποτε εργαστήριο, είναι δύο γεγονότα ταυτόχρονα ή όχι; Το να σκέφτεσαι αυτό το ερώτημα είναι εξίσου παράλογο με το να σκέφτεσαι το ερώτημα, αλλά πού στην πραγματικότητα, ανεξάρτητα από οποιαδήποτε εργαστήρια, βρίσκονται τα πάνω και τα κάτω στον κόσμο;

Η ανακάλυψη της σχετικότητας του χρόνου κατέστησε δυνατή, όπως θα δείτε στη συνέχεια, την επίλυση όλων των αντιφάσεων στις οποίες οδήγησε τη φυσική το πείραμα του Mikaelson. Αυτή η ανακάλυψη ήταν μια από τις μεγαλύτερες νίκες του μυαλού έναντι των στάσιμων ιδεών που αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια των χιλιετιών. Χτυπώντας τον επιστημονικό κόσμο με την ασυνήθιστη φύση του, προκάλεσε μια βαθιά επανάσταση στις απόψεις της ανθρωπότητας για τη φύση. Ως προς τον χαρακτήρα και τη σημασία του, μπορεί να συγκριθεί μόνο με την αναταραχή που προκάλεσε η ανακάλυψη της σφαιρικότητας της Γης ή η ανακάλυψη της κίνησής της γύρω από τον Ήλιο.

Έτσι ο Αϊνστάιν, μαζί με τον Κοπέρνικο και τον Νεύτωνα, άνοιξαν εντελώς νέους δρόμους για την επιστήμη. Και δεν ήταν τυχαίο που η ανακάλυψη αυτού του νεαρού τότε επιστήμονα του χάρισε γρήγορα τη φήμη του μεγαλύτερου φυσικού του αιώνα μας.

Το δόγμα της σχετικότητας του χρόνου συνήθως ονομάζεται «αρχή της σχετικότητας του Αϊνστάιν» ή απλά «αρχή της σχετικότητας». Δεν πρέπει να συγχέεται με τον νόμο ή την αρχή της σχετικότητας της κίνησης, που συζητήθηκε νωρίτερα, δηλαδή με το " κλασική αρχήσχετικότητα», ή «η αρχή της σχετικότητας του Γαλιλαίου - Νεύτωνα».

Η ταχύτητα έχει ένα όριο

Είναι αδύνατο να πούμε σε ένα άρθρο περιοδικού για αυτές τις τεράστιες αλλαγές και για όλα τα νέα πράγματα που έφερε στην επιστήμη η αρχή της σχετικότητας. Επιπλέον, για να τα κατανοήσετε όλα αυτά, πρέπει να γνωρίζετε καλά τη φυσική και τα ανώτερα μαθηματικά.

Ο σκοπός του άρθρου μας είναι να εξηγήσει μόνο τα ίδια τα θεμέλια της αρχής του Αϊνστάιν και εκείνες τις πιο σημαντικές συνέπειες που απορρέουν από τη σχετικότητα του χρόνου. Αυτό από μόνο του, όπως είδατε, απέχει πολύ από το να είναι εύκολο. Σημειώστε ότι η αρχή της σχετικότητας είναι ένα από τα πιο δύσκολα επιστημονικά ερωτήματα και είναι γενικά αδύνατο να την εξετάσουμε αρκετά βαθιά χωρίς τη βοήθεια των μαθηματικών.

Αρχικά, εξετάστε μια πολύ σημαντική συνέπεια της σχετικότητας του χρόνου, σχετικά με την ταχύτητα.

Όπως γνωρίζετε, η ταχύτητα των ατμομηχανών, των αυτοκινήτων και των αεροπλάνων αυξάνεται συνεχώς από την εφεύρεσή τους και μέχρι σήμερα. Προς το παρόν, έχει φτάσει σε μια τιμή που θα φαινόταν απίστευτη μόλις πριν από μερικές δεκαετίες. Θα συνεχίσει να αυξάνεται.

Πολύ υψηλότερες ταχύτητες είναι επίσης γνωστές στην τεχνολογία. Αυτή είναι, πρώτα απ 'όλα, η ταχύτητα των σφαιρών και των βλημάτων πυροβολικού. Η ταχύτητα πτήσης σφαιρών και οβίδων, χάρη στις συνεχείς τεχνικές βελτιώσεις, έχει επίσης αυξηθεί από χρόνο σε χρόνο και θα συνεχίσει να αυξάνεται στο μέλλον.

Αλλά η υψηλότερη ταχύτητα που χρησιμοποιείται στην τεχνολογία είναι η ταχύτητα μετάδοσης σήματος χρησιμοποιώντας ακτίνες φωτός, ηλεκτρικό ρεύμα και ραδιοκύματα. Και στις τρεις περιπτώσεις, είναι περίπου ίση με την ίδια τιμή - 300 χιλιάδες χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.

Θα μπορούσε κανείς να σκεφτεί ότι με την περαιτέρω ανάπτυξη της τεχνολογίας, με την ανακάλυψη κάποιων νέων ακτίνων, ακόμη και αυτή η ταχύτητα θα ξεπεραστεί. Αυξάνοντας συνεχώς τις ταχύτητες που έχουμε στη διάθεσή μας, θα μπορέσουμε τελικά να πλησιάσουμε όσο θέλουμε το ιδανικό της στιγμιαίας μετάδοσης σημάτων ή προσπαθειών σε οποιαδήποτε απόσταση.

Η εμπειρία του Mikaelson δείχνει, ωστόσο, ότι αυτό το ιδανικό είναι ανέφικτο. Πράγματι, με απείρως υψηλό ρυθμό μετάδοσης, τα σήματα από δύο συμβάντα θα έφταναν σε εμάς αμέσως υπό όλες τις συνθήκες. και αν σε ένα εργαστήριο συνέβαιναν δύο συμβάντα ταυτόχρονα, τότε σε όλα τα άλλα εργαστήρια θα παρατηρούνταν επίσης ταυτόχρονα - την ίδια στιγμή που συνέβησαν. Και αυτό θα σήμαινε ότι η «ταυτόχρονη» έχει γίνει απόλυτη, εντελώς ανεξάρτητη από την κίνηση των εργαστηρίων. Αλλά η απολυτότητα του χρόνου, όπως είδαμε, διαψεύδεται από το πείραμα του Mikaelson. Επομένως, η μετάδοση σημάτων ή δυνάμεων δεν μπορεί να είναι στιγμιαία.

Με άλλα λόγια, η ταχύτητα οποιασδήποτε μετάδοσης δεν μπορεί να είναι απείρως μεγάλη. Υπάρχει ένα συγκεκριμένο όριο ταχύτητας - ένα όριο ταχύτητας που σε καμία περίπτωση δεν μπορεί να ξεπεραστεί.

Είναι εύκολο να επαληθευτεί ότι η οριακή ταχύτητα συμπίπτει με την ταχύτητα του φωτός. Πράγματι, σύμφωνα με την αρχή της σχετικότητας του Γαλιλαίου - Νεύτωνα, οι νόμοι της φύσης σε όλα τα εργαστήρια που κινούνται μεταξύ τους σε ευθεία γραμμή και ομοιόμορφα είναι οι ίδιοι. Αυτό σημαίνει ότι για όλα αυτά τα εργαστήρια η ίδια ταχύτητα θα πρέπει να είναι η περιοριστική. Αλλά τι είδους ταχύτητα διατηρεί την αξία της αναλλοίωτη σε όλα τα εργαστήρια; Μια τέτοια εκπληκτική σταθερότητα, όπως είδαμε, είναι ακριβώς η ταχύτητα του φωτός, και μόνο αυτή! Από αυτό προκύπτει ότι η ταχύτητα του φωτός δεν είναι απλώς η ταχύτητα διάδοσης κάποιας (αν και πολύ σημαντικής) δράσης στον κόσμο: είναι ταυτόχρονα η περιοριστική ταχύτητα που υπάρχει στη φύση.

Η ανακάλυψη της ύπαρξης μιας περιοριστικής ταχύτητας στη φύση ήταν επίσης μια από τις μεγαλύτερες νίκες της ανθρώπινης σκέψης. Ένας φυσικός του περασμένου αιώνα δεν μπορούσε να μαντέψει ότι υπήρχε όριο στην ταχύτητα. Αν, ωστόσο, έπεφτε πάνω στο γεγονός της ύπαρξης της περιοριστικής ταχύτητας κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, τότε θα είχε αποφασίσει ότι επρόκειτο για ατύχημα, ότι μόνο ο περιορισμός των πειραματικών του δυνατοτήτων έφταιγε. Θα ήταν δικαιολογημένο να σκεφτεί ότι με την ανάπτυξη της τεχνολογίας, η περιοριστική ταχύτητα θα μπορούσε να ξεπεραστεί.

Το αντίθετο είναι σαφές σε εμάς: θα ήταν τόσο γελοίο να υπολογίζουμε σε αυτό όσο να πιστεύουμε ότι με την ανάπτυξη της ναυσιπλοΐας θα είναι δυνατό να φτάσουμε σε ένα μέρος στην επιφάνεια της γης που απέχει περισσότερο από 20 χιλιάδες χιλιόμετρα από το σημείο εκκίνησης ( δηλαδή περισσότερο από τη μισή περιφέρεια της γης).

Πότε ένα λεπτό ισούται με ώρα;

Για να εξηγήσει διεξοδικά τη σχετικότητα του χρόνου και τις συνέπειες που απορρέουν από αυτό, που φαίνονται παράξενες από τη συνήθεια, ο Αϊνστάιν χρησιμοποιεί παραδείγματα με ένα τρένο. Το ίδιο θα κάνουμε. Ένα γιγάντιο τρένο που κινείται με φανταστική φανταστική ταχύτητα θα ονομάζεται «τρένο του Αϊνστάιν».

Φανταστείτε έναν πολύ μακρύ σιδηρόδρομο. Υπάρχουν δύο σταθμοί σε απόσταση 864 εκατομμυρίων χιλιομέτρων ο ένας από τον άλλο. Για να καλύψει την απόσταση μεταξύ τους, το τρένο του Αϊνστάιν, που κινείται με ταχύτητα, ας πούμε, 240 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, θα χρειαστεί μια ώρα χρόνου. Και οι δύο σταθμοί έχουν τέλεια ακριβή ρολόγια.

Ένας ταξιδιώτης μπαίνει στο τρένο στον πρώτο σταθμό. Πρώτα, ρυθμίζει το χρονοόμετρο τσέπης του ακριβώς στο ρολόι του σταθμού. Κατά την άφιξή του σε άλλο σταθμό, το συγκρίνει με το ρολόι του σταθμού και με έκπληξη παρατηρεί ότι το χρονοόμετρο έχει μείνει πίσω...

Γιατί συνέβη αυτό;

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει μια ηλεκτρική λάμπα στο πάτωμα του αυτοκινήτου και ένας καθρέφτης στην οροφή. Μια δέσμη φωτός από μια λάμπα που χτυπά έναν καθρέφτη αντανακλάται πίσω στη λάμπα. Η διαδρομή της δοκού, όπως φαίνεται από τον ταξιδιώτη στο αυτοκίνητο, φαίνεται στο πάνω σχήμα: η δοκός κατευθύνεται κάθετα προς τα πάνω και πέφτει κάθετα προς τα κάτω.

Μια διαφορετική εικόνα θα παρουσιαστεί στον παρατηρητή στο σταθμό. Κατά τη διάρκεια του χρόνου κατά τον οποίο η δέσμη φωτός πήγαινε από τη λάμπα στον καθρέφτη, ο καθρέφτης κινούνταν μαζί με το τρένο. Και κατά την πτώση της ανακλώμενης δέσμης, ο ίδιος ο λαμπτήρας κινήθηκε στην ίδια απόσταση. Η διαδρομή που διανύει η ακτίνα από την οπτική γωνία του παρατηρητή στο σταθμό φαίνεται στο κάτω σχήμα: αποτελείται από δύο πλευρές ενός ισοσκελούς τριγώνου. Η βάση του τριγώνου σχηματίζεται από έναν λαμπτήρα που μεταφέρεται προς τα εμπρός από το τρένο.

Βλέπουμε ότι από την οπτική γωνία του παρατηρητή στο σταθμό, η δέσμη φωτός διένυσε μεγαλύτερη απόσταση από την οπτική γωνία του παρατηρητή στο τρένο. Ταυτόχρονα, γνωρίζουμε ότι η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή κάτω από όλες τις συνθήκες: είναι ακριβώς η ίδια για έναν παρατηρητή στο σταθμό και για έναν ταξιδιώτη σε ένα τρένο. Τι προκύπτει από εδώ;

Είναι σαφές ότι εάν οι ταχύτητες είναι ίδιες, αλλά τα μήκη των μονοπατιών είναι διαφορετικά, τότε λιγότερος χρόνος δαπανάται για να περάσετε ένα μικρότερο μονοπάτι και περισσότερος χρόνος για να περάσετε ένα μεγαλύτερο. Είναι εύκολο να υπολογίσετε την αναλογία και των δύο χρόνων.

Ας υποθέσουμε ότι από την οπτική γωνία του παρατηρητή στο σταθμό, μεσολάβησαν 10 δευτερόλεπτα μεταξύ της αναχώρησης της δέσμης προς τον καθρέφτη και της επιστροφής της στη λάμπα. Κατά τη διάρκεια αυτών των 10 δευτερολέπτων, το φως έχει περάσει:

300.000 x 10 = 3 εκατομμύρια χιλιόμετρα.

Κατά συνέπεια, οι πλευρές AB και BC του ισοσκελούς τριγώνου ABC είναι ίσες με 1,5 εκατομμύριο χιλιόμετρα η καθεμία. Η πλευρά AC 1, η βάση του τριγώνου, είναι ίση με την απόσταση που διένυσε το τρένο σε 10 δευτερόλεπτα, δηλαδή:

240.000 x 10 = 2,4 εκατομμύρια χιλιόμετρα.

Η μισή βάση, AD 1 ισούται με 1,2 εκατομμύρια χιλιόμετρα.

Από εδώ είναι εύκολο να προσδιοριστεί το ύψος του αυτοκινήτου - το ύψος του τριγώνου BD. Από ορθογώνιο τρίγωνο ABD έχουμε:

BD 2 \u003d AB 2 - AD 2 \u003d 1,52 - 1,22

Άρα BD = 0,9 εκατομμύρια χιλιόμετρα.

Το ύψος είναι αρκετά συμπαγές, κάτι που ωστόσο δεν προκαλεί έκπληξη δεδομένων των αστρονομικών διαστάσεων του τρένου του Αϊνστάιν.

Η διαδρομή που διανύει η ακτίνα από την οπτική γωνία του παρατηρητή στο τρένο είναι προφανώς ίση με το διπλάσιο του ύψους του τριγώνου:

2BD = 2 x 0,9 = 1,8 εκατομμύρια χιλιόμετρα.

Για να ταξιδέψετε σε αυτό το μονοπάτι, το φως θα χρειαστεί:

1.800.000/300.000 = 6 δευτερόλεπτα.

Έτσι, ενώ η δέσμη φωτός πήγαινε από τη λάμπα στον καθρέφτη και πίσω, πέρασαν 10 δευτερόλεπτα στο σταθμό και μόνο 6 δευτερόλεπτα στο τρένο. Η αναλογία χρόνου στο τρένο προς την ώρα στους σταθμούς είναι 6/10.

Εξ ου και η εκπληκτική συνέπεια: σύμφωνα με την ώρα του σταθμού, το τρένο πέρασε μια ώρα ταξιδεύοντας μεταξύ των σταθμών, αλλά σύμφωνα με το χρονοόμετρο του ταξιδιώτη, μόνο 6/10 ώρες, δηλαδή 36 λεπτά. Αυτός είναι ο λόγος που κατά τη διάρκεια της κίνησης μεταξύ των σταθμών το χρονοόμετρο του ταξιδιώτη υστερούσε σε σχέση με το ρολόι του σταθμού και, επιπλέον, κατά 24 λεπτά.

Είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε καλά αυτό το γεγονός: το χρονοόμετρο του ταξιδιώτη έμεινε πίσω όχι επειδή? ότι ήταν πιο αργή ή δεν λειτουργούσε σωστά. Όχι, λειτουργούσε ακριβώς όπως τα ρολόγια στους σταθμούς. Αλλά ο χρόνος σε ένα τρένο που κινούνταν σε σχέση με τους σταθμούς κυλούσε διαφορετικά από ό,τι στους σταθμούς.

Μπορεί να φανεί από το διάγραμμα με ένα τρίγωνο ότι όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του τρένου, τόσο μεγαλύτερη θα πρέπει να είναι η υστέρηση του χρονομέτρου από την αμαξοστοιχία στην ταχύτητα του φωτός, είναι δυνατόν να διασφαλιστεί ότι θα περάσει οποιαδήποτε μικρή χρονική περίοδος το τρένο σε μια ώρα του σταθμού. Για παράδειγμα, με ταχύτητα αμαξοστοιχίας περίπου 0,9999 την ταχύτητα του φωτός, θα περάσει μόνο 1 λεπτό σε μια ώρα του σταθμού σε ένα τρένο (ή, αντίθετα, μια ώρα θα περάσει σε ένα λεπτό του χρόνου σταθμού σε ένα τρένο εάν ένας παρατηρητής σε έναν σταθμό ελέγχει το χρόνο του με δύο χρονόμετρα που είναι εγκατεστημένα στην αρχή και στο τέλος του τρένου).

Θεωρώντας τον χρόνο απόλυτο, ο άνθρωπος τον φανταζόταν ως κάτι που ρέει ομοιόμορφα και, επιπλέον, παντού και κάτω από όλες τις συνθήκες στον κόσμο με την ίδια ταχύτητα. Αλλά το τρένο του Αϊνστάιν δείχνει ότι ο ρυθμός του χρόνου είναι διαφορετικός σε διαφορετικά εργαστήρια. Αυτή η σχετικότητα του χρόνου είναι μια από τις πιο σημαντικές ιδιότητες του φυσικού κόσμου.

Από όλα όσα ειπώθηκαν, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η «μηχανή του χρόνου» που περιγράφει ο Wells σε μια φανταστική ιστορία δεν είναι τόσο κενή φαντασίωση. Η σχετικότητα του χρόνου ανοίγει μπροστά τους τη δυνατότητα -θεωρητικά τουλάχιστον- να ταξιδέψουν στο μέλλον. Είναι εύκολο να δει κανείς ότι το τρένο του Αϊνστάιν είναι ακριβώς η «μηχανή του χρόνου».

Μηχανή του χρόνου

Πράγματι, φανταστείτε ότι το τρένο του Αϊνστάιν δεν κινείται σε ευθεία γραμμή, αλλά κατά μήκος ενός κυκλικού σιδηροδρόμου. Στη συνέχεια, κάθε φορά που ο ταξιδιώτης επιστρέφει στον σταθμό εκκίνησης, θα διαπιστώσει ότι το ρολόι του βρίσκεται πίσω από το ρολόι του σταθμού.

Προσεγγίζοντας την ταχύτητα του τρένου στην ταχύτητα του φωτός, μπορείτε, όπως ήδη γνωρίζετε, να βεβαιωθείτε ότι κάθε μικρό χρονικό διάστημα θα περάσει σε μια ώρα σύμφωνα με το ρολόι του σταθμού στο τρένο. Αυτό οδηγεί σε εκπληκτικά αποτελέσματα: ενώ περνούν μόνο χρόνια στο τρένο, εκατοντάδες και χιλιάδες χρόνια περνούν στο σταθμό. Βγαίνοντας από τη «μηχανή του χρόνου» του, ο ταξιδιώτης μας θα βρεθεί σε ένα χωρισμένο μέλλον... Οι συγγενείς και οι φίλοι του έχουν πεθάνει προ πολλού... Θα βρει ζωντανούς μόνο τους μακρινούς απογόνους τους.

Ωστόσο, το τρένο του Αϊνστάιν εξακολουθεί να είναι πολύ διαφορετικό από αυτό του Γουέλς. Άλλωστε, σύμφωνα με τον μυθιστοριογράφο, μπορούσε να κινηθεί έγκαιρα όχι λόγω της υψηλής ταχύτητάς της, αλλά χάρη σε κάποια ειδική τεχνική συσκευή. Αλλά στην πραγματικότητα δεν μπορεί να δημιουργηθεί τέτοια συσκευή. αυτό είναι απόλυτη ανοησία. Υπάρχει μόνο ένας τρόπος για να φτάσετε στο μέλλον: να δώσετε στο τρένο μια τεράστια ταχύτητα - κοντά στην ταχύτητα του φωτός.

Μια άλλη ιδιότητα διακρίνει το τρένο του Αϊνστάιν από τη μηχανή του χρόνου Wellsian: δεν μπορεί να μετακινηθεί "πίσω" στο χρόνο, δηλαδή, δεν μπορεί να πάει στο παρελθόν και έτσι να επιστρέψει από το μέλλον στο παρόν.

Σε γενικές γραμμές, η ίδια η ιδέα της μετακίνησης προς τα πίσω στο χρόνο είναι εντελώς ανούσια. Μπορούμε να επηρεάσουμε μόνο ό,τι δεν έχει γίνει ακόμα, αλλά δεν μπορούμε να αλλάξουμε αυτό που έχει ήδη υπάρξει. Αυτό είναι ξεκάθαρο ακόμη και από αυτό το παράδειγμα: αν ήταν δυνατό να γυρίσουμε πίσω στο χρόνο, τότε θα μπορούσε να συμβεί ένα άτομο να περάσει στο παρελθόν και να σκοτώσει τους γονείς του όταν ήταν ακόμη μωρά. Και αν επέστρεφε στο παρόν, θα βρισκόταν στη γελοία θέση ενός ανθρώπου που οι γονείς του πέθαναν πολύ πριν γεννηθεί!

Η κίνηση με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός ανοίγει θεωρητικά μια ακόμη δυνατότητα: μαζί με το χρόνο, να ξεπεράσουμε τυχόν αποστάσεις. Και μπορεί να είναι τόσο μεγάλα στον παγκόσμιο χώρο που ακόμη και στη μέγιστη ταχύτητα για τα περισσότερα ταξίδια, δεν θα ήταν αρκετή ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ζωη.

Ένα παράδειγμα θα ήταν ένα αστέρι που βρίσκεται, ας πούμε, διακόσια έτη φωτός μακριά από εμάς. Δεδομένου ότι η ταχύτητα του φωτός είναι η υψηλότερη ταχύτητα στη φύση, είναι επομένως αδύνατο να φτάσετε σε αυτό το αστέρι νωρίτερα από διακόσια χρόνια μετά την έναρξη. Και δεδομένου ότι η διάρκεια της ανθρώπινης ζωής είναι μικρότερη από διακόσια χρόνια, φαίνεται ότι μπορεί κανείς να πει με σιγουριά ότι ένα άτομο στερείται θεμελιωδώς της ευκαιρίας να φτάσει σε μακρινά αστέρια.

Ωστόσο, αυτό το σκεπτικό είναι εσφαλμένο. Το λάθος είναι ότι μιλάμε για διακόσια χρόνια ως κάτι απόλυτο. Ο χρόνος όμως είναι σχετικός, δηλαδή δεν υπάρχει κοινός χρόνος για όλα τα εργαστήρια. Οι σταθμοί είχαν μια μέτρηση του χρόνου, ενώ το τρένο του Αϊνστάιν είχε άλλη.

Ας φανταστούμε έναν αστροναύτη που έχει ξεκινήσει για το διάστημα του κόσμου. Μέχρι να φτάσει σε ένα αστέρι διακόσια έτη φωτός μακριά μας, θα έχουν όντως περάσει διακόσια χρόνια σύμφωνα με τον επίγειο χρόνο. Σε έναν πύραυλο, ανάλογα με την ταχύτητά του σε σχέση με τη Γη, όπως γνωρίζουμε, μπορεί να ρέει οποιαδήποτε μικρή χρονική περίοδος.

Έτσι, ο αστροναύτης θα φτάσει στο αστέρι στη δική του εποχή όχι σε διακόσια χρόνια, αλλά, ας πούμε, σε ένα χρόνο. Με αρκετά υψηλή ταχύτητα, είναι θεωρητικά δυνατό να "πετάξετε" σε ένα αστέρι και να επιστρέψετε σύμφωνα με το ρολόι του πυραύλου ακόμη και σε ένα λεπτό ...

Επιπλέον: όταν κινείστε με τη μέγιστη ταχύτητα στον κόσμο - 300 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο - και ο χρόνος γίνεται εξαιρετικά μικρός, δηλαδή ίσος με μηδέν. Με άλλα λόγια, εάν ο πύραυλος μπορούσε να κινηθεί με την ταχύτητα του φωτός, ο χρόνος για τον παρατηρητή μέσα σε αυτόν θα σταματούσε εντελώς και από την οπτική γωνία αυτού του παρατηρητή, η στιγμή της εκκίνησης θα συμπίπτει με τη στιγμή του τερματισμού.

Επαναλαμβάνουμε ότι όλα αυτά είναι νοητά μόνο θεωρητικά. Στην πράξη, το ταξίδι στο μέλλον και σε μακρινά αστέρια δεν είναι εφικτό, καθώς η κίνηση των αυτοκινήτων και των ανθρώπων με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός είναι τεχνικούς λόγουςαδύνατο.

Και τα μεγέθη είναι σχετικά.

Οι συλλογισμοί και τα διασκεδαστικά παραδείγματα που δίνονται στα προηγούμενα κεφάλαια φαίνονται φανταστικά. Στόχος τους όμως δεν είναι να συνεπάρουν τον αναγνώστη με τη φαντασία, αλλά να δείξουν όλο το βάθος και τη σοβαρότητα των συνεπειών που προκύπτουν από τη σχετικότητα του χρόνου.

Είναι εύκολο να δούμε ότι η σχετικότητα των μεγεθών των σωμάτων προκύπτει επίσης από τη σχετικότητα του χρόνου.

Αφήστε το μήκος της πλατφόρμας από την οποία περνά το τρένο του Αϊνστάιν να είναι 2,4 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Με ταχύτητα 240 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, το τρένο θα περάσει την πλατφόρμα σε 10 δευτερόλεπτα. Αλλά σε 10 δευτερόλεπτα χρόνου σταθμού, θα περάσουν μόνο 6 δευτερόλεπτα στο τρένο. Από αυτό ο ταξιδιώτης θα συμπεράνει δικαίως ότι το μήκος της πλατφόρμας είναι 240.000 x 6 = 1,44 εκατομμύρια χιλιόμετρα, και όχι 2,40 εκατομμύρια χιλιόμετρα.

Αυτό σημαίνει ότι ένα αντικείμενο σε ηρεμία σε σχέση με οποιοδήποτε εργαστήριο είναι μακρύτερο από ένα κινούμενο. Σε σχέση με το τρένο, η πλατφόρμα κινούνταν και σε σχέση με τον σταθμό, ήταν σε ηρεμία. Επομένως, για τον παρατηρητή στο σταθμό, ήταν μεγαλύτερη από ό,τι για τον ταξιδιώτη. Τα βαγόνια του τρένου, αντίθετα, ήταν 10/6 φορές μικρότερα για τον παρατηρητή στο σταθμό από ό,τι για τον ταξιδιώτη.

Όσο αυξάνεται η ταχύτητα, το μήκος των αντικειμένων μειώνεται όλο και περισσότερο. Επομένως, στην υψηλότερη ταχύτητα, θα έπρεπε να έχει γίνει η μικρότερη, δηλαδή ίση με το μηδέν.

Έτσι, κάθε κινούμενο σώμα συστέλλεται προς την κατεύθυνση της κίνησής του. Από αυτή την άποψη, είναι απαραίτητο να τροποποιήσουμε ένα από τα παραδείγματα που δίνουμε στο Νο. 9 του περιοδικού, συγκεκριμένα: στο πείραμα με το άνοιγμα θυρών σε ένα ατμόπλοιο, διαπιστώσαμε ότι για έναν παρατηρητή στην προβλήτα, η δεύτερη πόρτα άνοιξε 40 δευτερόλεπτα αργότερα από το πρώτο. Αλλά επειδή το μήκος του ατμόπλοιου, που κινείται με ταχύτητα 240 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, μειώθηκε κατά 10/6 φορές σε σχέση με την προβλήτα, το πραγματικό χρονικό διάστημα μεταξύ του ανοίγματος των θυρών θα είναι ίσο με το ρολόι στην προβλήτα όχι 40 δευτερόλεπτα , αλλά 40: 10/6 = 24 δευτερόλεπτα . Φυσικά, αυτή η αριθμητική διόρθωση δεν αλλάζει τα θεμελιώδη συμπεράσματα που εξάγαμε από την εμπειρία με το ατμόπλοιο.

Η σχετικότητα των διαστάσεων των σωμάτων συνεπάγεται αμέσως μια νέα, ίσως την πιο εντυπωσιακή, συνέπεια της αρχής της σχετικότητας. «Το πιο εντυπωσιακό» γιατί εξηγεί το απροσδόκητο αποτέλεσμα του πειράματος Mikaelson, το οποίο κάποτε έφερε σύγχυση στις τάξεις των φυσικών. Η υπόθεση αφορούσε, όπως θυμάστε, την πρόσθεση ταχυτήτων, που για άγνωστο λόγο δεν «ήθελε» να υπακούσει στη συνηθισμένη αριθμητική.

Ο άνθρωπος είχε πάντα συνηθίσει να προσθέτει ταχύτητες κατευθυνόμενες σε ευθεία γραμμή και προς μία κατεύθυνση, καθαρά αριθμητικά, δηλαδή τόσο απλά όσο τα τραπέζια ή τα μήλα. Για παράδειγμα, εάν ένα πλοίο πλέει προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση με ταχύτητα 20 χιλιομέτρων την ώρα και ένας επιβάτης περπατά κατά μήκος του καταστρώματος του προς την ίδια κατεύθυνση με ταχύτητα 5 χιλιομέτρων την ώρα, τότε η ταχύτητα του επιβάτη σε σχέση με η προβλήτα θα είναι 20 + 5 = 25 χιλιόμετρα την ώρα.ώρα.

Μέχρι πρόσφατα, οι φυσικοί ήταν σίγουροι ότι αυτή η μέθοδος πρόσθεσης είναι απολύτως σωστή και κατάλληλη για την εύρεση του αθροίσματος οποιωνδήποτε ταχυτήτων. Όμως η αρχή της σχετικότητας δεν άφησε ασυγκίνητο ούτε αυτόν τον κανόνα της μηχανικής.

Δοκιμάστε, για παράδειγμα, να προσθέσετε τις ταχύτητες των 230 και 270 χιλιάδων χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Τι θα συμβεί? 500 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Και τέτοια ταχύτητα δεν μπορεί να υπάρξει, αφού τα 300 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο είναι η μεγαλύτερη ταχύτητα στον κόσμο. Από αυτό είναι τουλάχιστον σαφές ότι το άθροισμα οποιουδήποτε αριθμού ταχυτήτων, σε καμία περίπτωση, δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 300.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.

Αλλά, ίσως, επιτρέπεται να προσθέσετε αριθμητικά χαμηλότερες ταχύτητες, για παράδειγμα, 150 και 130 χιλιάδες χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο; Άλλωστε, το άθροισμά τους, 280 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, δεν ξεπερνά το όριο ταχύτητας στον κόσμο.

Είναι εύκολο να δούμε ότι το αριθμητικό άθροισμα είναι επίσης λάθος εδώ. Αφήστε, για παράδειγμα, ένα ατμόπλοιο να περάσει από την προβλήτα με ταχύτητα 150.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο και μια μπάλα να κυλήσει κατά μήκος του καταστρώματος του ατμόπλοιου με ταχύτητα 130.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Το άθροισμα αυτών των ταχυτήτων θα πρέπει να εκφράζει την ταχύτητα της μπάλας σε σχέση με την προβλήτα. Ωστόσο, γνωρίζουμε από το προηγούμενο κεφάλαιο ότι ένα κινούμενο σώμα συρρικνώνεται σε μέγεθος. Επομένως, μια απόσταση 130.000 χιλιομέτρων σε ένα ατμόπλοιο δεν είναι καθόλου ίση με 130.000 χιλιόμετρα για έναν παρατηρητή στην προβλήτα και 150.000 χιλιόμετρα κατά μήκος της ακτής δεν είναι καθόλου ίσα με 150.000 χιλιόμετρα για έναν επιβάτη σε ένα ατμόπλοιο.

Επιπλέον, για να προσδιορίσει την ταχύτητα της μπάλας σε σχέση με την προβλήτα, ο παρατηρητής χρησιμοποιεί το ρολόι στην προβλήτα. Αλλά η ταχύτητα μιας μπάλας σε ένα ατμόπλοιο καθορίζεται από τον χρόνο του ατμόπλοιου. Και ο χρόνος σε ένα κινούμενο ατμόπλοιο και σε μια προβλήτα, όπως ξέρουμε, δεν είναι καθόλου το ίδιο πράγμα.

Έτσι φαίνεται στην πράξη το ζήτημα της πρόσθεσης ταχυτήτων: πρέπει να λάβετε υπόψη τη σχετικότητα τόσο των αποστάσεων όσο και του χρόνου. Πώς πρέπει να συνδυάζονται οι ταχύτητες;

Ο Αϊνστάιν έδωσε έναν ειδικό τύπο για αυτό, που αντιστοιχεί στην αρχή της σχετικότητας. Μέχρι στιγμής δεν έχουμε δώσει τύπους από τη θεωρία της σχετικότητας, μη θέλοντας να επιβαρύνουμε με αυτούς αυτό το δύσκολο άρθρο. Ωστόσο, η συνοπτική και ακριβής γλώσσα των μαθηματικών καθιστά πολλά πράγματα αμέσως ξεκάθαρα, αντικαθιστώντας τα μακροσκελή, λεκτικά επιχειρήματα. Ο τύπος για την προσθήκη ταχυτήτων δεν είναι μόνο πολύ πιο απλός από όλους τους προηγούμενους συλλογισμούς, αλλά από μόνος του είναι τόσο απλός και ενδιαφέρον που αξίζει να αναφέρουμε:

V1 + V2
W = _________________
V 1 x V 2
1+ ___________
Γ2

Εδώ τα V 1 και V 2 είναι οι όροι της ταχύτητας, W είναι η συνολική ταχύτητα, c είναι η υψηλότερη ταχύτητα στον κόσμο (η ταχύτητα του φωτός), ίση με 300 χιλιάδες χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.

Αυτή η υπέροχη φόρμουλα έχει ακριβώς τη σωστή ιδιότητα: όσες ταχύτητες κι αν της προσθέσουμε, δεν θα έχουμε ποτέ περισσότερα από 300 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Δοκιμάστε να προσθέσετε 230.000 και 270.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο ή ακόμα και 300.000 και 300.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο και δείτε τι συμβαίνει.

Όταν προσθέτουμε μικρές ταχύτητες -όπως τις περισσότερες φορές συναντάμε στην πράξη- ο τύπος μας δίνει το συνηθισμένο αποτέλεσμα, το οποίο διαφέρει ελάχιστα από αριθμητικό άθροισμα. Ας πάρουμε για παράδειγμα ακόμη και τις υψηλότερες σύγχρονες ταχύτητες κίνησης. Αφήστε δύο αεροπλάνα να κινηθούν το ένα προς το άλλο, πετώντας με 650 χιλιόμετρα την ώρα το καθένα. Ποια είναι η ταχύτητα της σύγκλισής τους;

Αριθμητικά - (650 + 650) = 1300 χιλιόμετρα την ώρα. Σύμφωνα με τον τύπο του Αϊνστάιν - μόνο 0,72 μικρά την ώρα λιγότερο. Και στο παραπάνω παράδειγμα με ένα αργά κινούμενο πλοίο, στο κατάστρωμα του οποίου ένας άντρας περπατάει, αυτή η διαφορά είναι ακόμα 340 χιλιάδες φορές μικρότερη.

Είναι αδύνατο να εντοπιστούν τέτοιες ποσότητες σε τέτοιες περιπτώσεις με μετρήσεις. Ναι, και η πρακτική τους αξία είναι μηδενική. Από αυτό είναι σαφές γιατί για χιλιάδες χρόνια ο άνθρωπος δεν παρατήρησε ότι η αριθμητική πρόσθεση των ταχυτήτων είναι θεμελιωδώς λάθος: η ανακρίβεια με μια τέτοια πρόσθεση είναι πολύ μικρότερη από τις πιο αυστηρές απαιτήσεις της πρακτικής. Και επομένως, στην τεχνολογία, τα πάντα συνέκλιναν πάντα με υπολογισμούς, αν μόνο οι υπολογισμοί ήταν σωστοί.

Αλλά δεν είναι πλέον δυνατό να προσθέσουμε αριθμητικά ταχύτητες συγκρίσιμες με την ταχύτητα του φωτός: εδώ μπορεί να πέσουμε σε χονδροειδή σφάλματα. Για παράδειγμα, σε ταχύτητες 36 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο, το σφάλμα θα ξεπεράσει τα 1.000 χιλιόμετρα και στα 100 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο θα φτάσει ήδη τα 20 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο.

Το γεγονός ότι η αριθμητική πρόσθεση των ταχυτήτων είναι λάθος και ο τύπος του Αϊνστάιν είναι σωστός, επιβεβαιώνεται από την εμπειρία. Δεν θα μπορούσε να είναι διαφορετικά: άλλωστε η εμπειρία ήταν που έκανε τους φυσικούς να αναθεωρήσουν τις παλιές έννοιες στη μηχανική και τους οδήγησε στην αρχή της σχετικότητας.

Γνωρίζοντας πώς να προσθέσουμε πραγματικά τις ταχύτητες, μπορούμε τώρα να κατανοήσουμε τα «μυστηριώδη» αποτελέσματα του πειράματος Michaelson. Εκτελώντας αυτό το πείραμα όταν η Γη κινούνταν προς τη δέσμη φωτός με ταχύτητα 30 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, ο Michaelson περίμενε να πάρει ένα αποτέλεσμα 300.000 + 30 = 300.030 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο.

Αλλά δεν μπορείτε να προσθέσετε ταχύτητα έτσι!

Αντικαταστήστε το V 1 = c (c είναι η ταχύτητα του φωτός) και V 2 = 30 στον τύπο για την προσθήκη ταχυτήτων και θα διαπιστώσετε ότι η συνολική ταχύτητα είναι μόνο c1 και όχι περισσότερο. Αυτό ακριβώς ήταν το αποτέλεσμα του πειράματος του Mikaelson.

Το ίδιο αποτέλεσμα θα ληφθεί για όλες τις άλλες τιμές του V 2 , εφόσον το V 1 είναι ίσο με την ταχύτητα του φωτός. Αφήστε τη Γη να περάσει οποιονδήποτε αριθμό χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο: 30 - γύρω από τον Ήλιο, 275 - μαζί με το ηλιακό σύστημα και χιλιάδες χιλιόμετρα - με ολόκληρο τον Γαλαξία. Δεν αλλάζει τα πράγματα. Σε όλες τις περιπτώσεις προσθήκης της ταχύτητας της Γης στην ταχύτητα του φωτός, ο τύπος θα δώσει την ίδια τιμή c.

Έτσι, τα αποτελέσματα του πειράματος του Mikaelson μας εξέπληξαν μόνο επειδή δεν ξέραμε πώς να προσθέσουμε σωστά τις ταχύτητες. Δεν ξέραμε πώς να το κάνουμε αυτό, γιατί δεν ξέραμε ότι τα σώματα συστέλλονται προς την κατεύθυνση της κίνησής τους και ότι ο χρόνος περνάει διαφορετικά σε διαφορετικά εργαστήρια.

Μάζα και ενέργεια

Μένει να εξετάσουμε το τελευταίο ερώτημα.

Μία από τις πιο σημαντικές ιδιότητες κάθε σώματος είναι η μάζα του. Έχουμε συνηθίσει να πιστεύουμε ότι παραμένει πάντα αναλλοίωτο. Αλλά οι υπολογισμοί που βασίζονται στην αρχή της σχετικότητας δείχνουν κάτι άλλο: όταν ένα σώμα κινείται, η μάζα του αυξάνεται. Αυξάνεται τόσες φορές όσο μειώνεται το μήκος του σώματος. Έτσι, η μάζα του τρένου του Αϊνστάιν, που κινείται με ταχύτητα 240 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, είναι 10/6 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα σε ηρεμία.

Καθώς η ταχύτητα πλησιάζει το όριο, η μάζα αυξάνεται ολοένα και πιο γρήγορα. Στην οριακή ταχύτητα, η μάζα οποιουδήποτε σώματος πρέπει να γίνει απείρως μεγάλη. Οι συνήθεις ταχύτητες που συναντάμε στην πράξη προκαλούν εντελώς αμελητέα αύξηση της μάζας.

Ωστόσο, είναι ακόμα δυνατό να δοκιμαστεί αυτό το φαινόμενο πειραματικά: η σύγχρονη πειραματική φυσική είναι σε θέση να συγκρίνει τη μάζα των ταχέως κινούμενων ηλεκτρονίων με τη μάζα αυτών που βρίσκονται σε ηρεμία. Και η εμπειρία επιβεβαιώνει πλήρως τον νόμο της εξάρτησης της μάζας από την ταχύτητα.

Όμως, για να πούμε την ταχύτητα των σωμάτων, είναι απαραίτητο να ξοδέψουμε ενέργεια. Και αποδεικνύεται ότι γενικά, κάθε εργασία που γίνεται σε ένα σώμα, οποιαδήποτε αύξηση της ενέργειας του σώματος συνεπάγεται αύξηση της μάζας ανάλογη με αυτήν την καταναλωμένη ενέργεια. Επομένως, η μάζα ενός θερμαινόμενου σώματος είναι μεγαλύτερη από αυτή ενός ψυχρού, η μάζα ενός συμπιεσμένου ελατηρίου είναι μεγαλύτερη από αυτή ενός ελεύθερου.

Ασήμαντες ποσότητες μονάδων μάζας αντιστοιχούν σε τεράστιες ποσότητες μονάδων ενέργειας. Για παράδειγμα, για να αυξήσετε τη μάζα ενός σώματος μόνο κατά 1 γραμμάριο, είναι απαραίτητο να εργαστείτε σε αυτό σε 25 εκατομμύρια κιλοβατώρες. Με άλλα λόγια, η μάζα των 25 εκατομμυρίων κιλοβατώρων ηλεκτρικής ενέργειας είναι ίση με 1 γραμμάριο. Για να πάρετε αυτό το γραμμάριο, απαιτείται όλη η ενέργεια που παράγεται από το Dneproges για δύο ημέρες. Μετρώντας μόνο ένα καπίκι ανά κιλοβατώρα, διαπιστώνουμε ότι 1 γραμμάριο της φθηνότερης ηλεκτρικής ενέργειας κοστίζει 250 χιλιάδες ρούβλια. Και αν μετατρέψετε την ηλεκτρική ενέργεια σε φως, τότε 1 γραμμάριο φωτός θα κοστίσει περίπου 10 εκατομμύρια ρούβλια. Αυτό είναι πολλές φορές πιο ακριβό από την πιο ακριβή ουσία - το ράδιο.

Εάν κάψετε 1 τόνο άνθρακα σε εσωτερικούς χώρους, τότε τα προϊόντα καύσης θα ζυγίζουν μόνο 1/3000 του γραμμαρίου λιγότερο από τον άνθρακα και το οξυγόνο από το οποίο σχηματίστηκαν αφού κρυώσουν. Το κλάσμα της μάζας που λείπει χάνεται από την ακτινοβολία θερμότητας. Και η θέρμανση 1 τόνου νερού από 0 έως 100 βαθμούς θα συνεπάγεται αύξηση της μάζας του κατά λιγότερο από 5/1.000.000 κλάσματα του γραμμαρίου.

Είναι απολύτως σαφές ότι τέτοιες ασήμαντες αλλαγές στη μάζα των σωμάτων όταν χάνουν ή κερδίζουν ενέργεια διαφεύγουν από τις πιο ακριβείς μετρήσεις. Ωστόσο, η σύγχρονη φυσική γνωρίζει φαινόμενα στα οποία μια αλλαγή στη μάζα γίνεται αισθητή. Αυτές είναι οι διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη σύγκρουση των ατομικών πυρήνων, όταν οι πυρήνες άλλων στοιχείων σχηματίζονται από τους πυρήνες ορισμένων στοιχείων.

Για παράδειγμα, όταν ο πυρήνας ενός ατόμου λιθίου συγκρούεται με τον πυρήνα ενός ατόμου υδρογόνου, σχηματίζονται δύο πυρήνες ενός ατόμου ηλίου. Η μάζα αυτών των δύο πυρήνων είναι ήδη μια σημαντική ποσότητα - 1/4 μέρος - μικρότερη από τη συνολική μάζα των πυρήνων υδρογόνου και λιθίου. Επομένως, όταν μετατρέπεται 1 γραμμάριο μείγματος λιθίου και υδρογόνου σε ήλιο, θα πρέπει να απελευθερώνεται 1/400 του γραμμαρίου ενέργειας, η οποία θα είναι σε κιλοβατώρες:

25.000.000/400 = 62,5 χιλιάδες κιλοβατώρες.

Έτσι, αν μπορούσαμε να πραγματοποιήσουμε εύκολα πυρηνικούς μετασχηματισμούς, θα γινόμασταν κάτοχοι της πλουσιότερης πηγής ενέργειας: για να πάρουμε τη δύναμη του Dneproges, θα αρκούσε να μετατρέψουμε μόνο 4 γραμμάρια μείγματος λιθίου και υδρογόνου σε ήλιο κάθε ώρα.

Νέα και παλιά φυσική

Αυτό ολοκληρώνει την πρόχειρη εισαγωγή μας στην αρχή της σχετικότητας.

Είδαμε πόσο σοβαρό και βαθιές αλλαγέςεισήγαγε την αρχή της σχετικότητας στην κοσμοθεωρία που έχει αναπτυχθεί στην ανθρωπότητα εδώ και πολλούς αιώνες. Αυτό δεν σημαίνει ότι οι παλιές ιδέες καταστρέφονται ολοσχερώς; Ότι πρέπει να απορριφθούν πλήρως; Ότι όλη η φυσική που δημιουργήθηκε πριν από την ανακάλυψη της αρχής της σχετικότητας πρέπει να διαγραφεί ως εσφαλμένη;

Όχι, γιατί η διαφορά μεταξύ της παλιάς φυσικής (ονομάζεται «κλασική») και της φυσικής που λαμβάνει υπόψη την αρχή της σχετικότητας («σχετικιστική», από τη λατινική λέξη «relatio», που σημαίνει «αναφορά») είναι επίσης μικρή σε όλους σχεδόν τους τομείς της πρακτικής μας δραστηριότητας.

Αν, για παράδειγμα, ένας επιβάτης ενός συνηθισμένου, ακόμη και του πιο γρήγορου τρένου (αλλά, φυσικά, όχι του τρένου του Αϊνστάιν) το έπαιρνε στο μυαλό του για να εισαγάγει μια διόρθωση χρόνου για την αρχή της σχετικότητας, θα γελοιοποιούνταν. Για μια μέρα, μια τέτοια τροπολογία θα εκφραζόταν σε δέκα δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Το κούνημα του τρένου και η ανακριβής λειτουργία του καλύτερου ρολόι έχουν ασύγκριτα ισχυρότερη επίδραση στις ενδείξεις του ρολογιού.

Ένας μηχανικός που θα έμπαινε στους υπολογισμούς την αύξηση της μάζας του νερού όταν θερμαίνεται θα μπορούσε να χαρακτηριστεί τρελός. Από την άλλη, ένας φυσικός που μελετά τη σύγκρουση των ατομικών πυρήνων, αλλά δεν λαμβάνει υπόψη τις πιθανές αλλαγές στη μάζα, θα πρέπει να αποβληθεί από το εργαστήριο λόγω άγνοιας.

Οι σχεδιαστές θα σχεδιάζουν πάντα μηχανές χρησιμοποιώντας τους νόμους της κλασικής φυσικής: οι τροποποιήσεις στην αρχή της σχετικότητας θα έχουν μικρότερη επίδραση στις μηχανές από ένα μικρόβιο που έχει προσγειωθεί σε ένα σφόνδυλο. Αλλά ένας φυσικός που παρατηρεί γρήγορα ηλεκτρόνια πρέπει να λάβει υπόψη την αλλαγή της μάζας τους ανάλογα με την ταχύτητα.

Έτσι, οι νόμοι της φύσης, που ανακαλύφθηκαν πριν από την εμφάνιση της αρχής της σχετικότητας, δεν ακυρώνονται. Η θεωρία της σχετικότητας δεν διαψεύδει, αλλά μόνο εμβαθύνει και εξευγενίζει τη γνώση που αποκτά η παλιά επιστήμη. Θέτει τα όρια μέσα στα οποία αυτή η γνώση μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς να κάνει λάθη.

Συμπερασματικά, πρέπει να πούμε ότι η θεωρία της σχετικότητας δεν περιορίζεται στα ζητήματα που εξετάσαμε σε αυτό το άρθρο. Συνεχίζοντας την ανάπτυξη των διδασκαλιών του, ο Αϊνστάιν αργότερα έδωσε ολοκληρωτικά νέα εικόναένα τόσο σημαντικό φαινόμενο όπως η παγκόσμια βαρύτητα. Από αυτή την άποψη, το δόγμα της σχετικότητας χωρίστηκε σε δύο μέρη. Η πρώτη από αυτές, που δεν αφορά τη βαρύτητα, έχει ονομαστεί «ιδιωτική» ή «ειδική» «αρχή της σχετικότητας». το δεύτερο μέρος, που καλύπτει τα ζητήματα της βαρύτητας, είναι η «γενική αρχή της σχετικότητας». Έτσι, συναντηθήκαμε μόνο με μια συγκεκριμένη αρχή (εξέταση γενική αρχήδεν εμπίπτει στο πεδίο εφαρμογής αυτού του άρθρου).

Μένει μόνο να σημειωθεί ότι με μια αρκετά βαθιά μελέτη της φυσικής, όλοι οι λαβύρινθοι του πολύπλοκου κτιρίου της θεωρίας της σχετικότητας γίνονται εντελώς ξεκάθαροι. Αλλά το να μπω σε αυτά, όπως γνωρίζουμε, δεν ήταν καθόλου εύκολο. Αυτό απαιτούσε μια λαμπρή εικασία: ήταν απαραίτητο να μπορέσουμε να βγάλουμε τα σωστά συμπεράσματα από το πείραμα του Mikaelson - να ανακαλύψουμε τη σχετικότητα του χρόνου με όλες τις επακόλουθες συνέπειες.

Έτσι, η ανθρωπότητα, στην αιώνια επιθυμία της να γνωρίσει τον κόσμο ευρύτερα και βαθύτερα, κέρδισε μια από τις μεγαλύτερες νίκες της.

Το οφείλει στην ιδιοφυΐα του Άλμπερτ Αϊνστάιν.

Μεγάλο ανοιχτό μυστικό

Alexander Grishaev, απόσπασμα από το άρθρο " Σπιρλικίνες και φυτίλια παγκόσμιας βαρύτητας»

"Οι Βρετανοί δεν καθαρίζουν τα όπλα τους με τούβλα: ακόμα κι αν δεν καθαρίζουν τα δικά μας, διαφορετικά, Θεός φυλάξοι, δεν είναι καλοί για πυροβολισμούς ..." -Ν. Λέσκοφ.

8 παραβολικά κάτοπτρα του συγκροτήματος κεραιών λήψης και εκπομπής ADU-1000 - μέρος του συγκροτήματος λήψης Pluton του Κέντρου Επικοινωνιών Βαθύ Διαστήματος ...

Στα πρώτα χρόνια του σχηματισμού της έρευνας στο βαθύ διάστημα, δυστυχώς χάθηκε ολόκληρη γραμμήΣοβιετικοί και αμερικανικοί διαπλανητικοί σταθμοί. Ακόμα κι αν η εκτόξευση έγινε χωρίς αστοχίες, όπως λένε οι ειδικοί, «σε κανονική λειτουργία», όλα τα συστήματα λειτούργησαν κανονικά, όλες οι προσχεδιασμένες διορθώσεις τροχιάς έγιναν κανονικά, η επικοινωνία με τα οχήματα διακόπηκε ξαφνικά.

Έφτασε στο σημείο ότι, στο επόμενο ευνοϊκό για την εκτόξευση «παράθυρο», οι ίδιες συσκευές με το ίδιο πρόγραμμα κυκλοφόρησαν σε παρτίδες, η μία μετά την άλλη σε καταδίωξη - με την ελπίδα ότι τουλάχιστον ένας θα μπορούσε να φτάσει σε έναν νικητή τέλος. Μα που ειναι! Υπήρχε ένας συγκεκριμένος λόγος που διέκοψε την επικοινωνία για την προσέγγιση των πλανητών, ο οποίος δεν έδωσε παραχωρήσεις.

Φυσικά το σιώπησαν. Το ανόητο κοινό πληροφορήθηκε ότι ο σταθμός πέρασε σε απόσταση, ας πούμε, 120 χιλιάδες χιλιόμετρα από τον πλανήτη. Ο τόνος αυτών των μηνυμάτων ήταν τόσο εύθυμος που άθελά του σκέφτηκε: «Παιδιά πυροβολούν! Εκατόν είκοσι χιλιάδες δεν είναι κακό. Θα μπορούσε τελικά και σε τριακόσιες χιλιάδες να περάσει! Δίνεις νέες, πιο ακριβείς εκτοξεύσεις! Κανείς δεν είχε ιδέα για την ένταση του δράματος - ότι οι γνώστες του κάτι εκεί δεν κατάλαβα.

Στο τέλος, αποφασίσαμε να το δοκιμάσουμε. Το σήμα με το οποίο πραγματοποιείται η επικοινωνία, αφήστε το να σας είναι γνωστό, έχει από καιρό αντιπροσωπευτεί με τη μορφή κυμάτων - ραδιοκυμάτων. Ο ευκολότερος τρόπος να φανταστεί κανείς τι είναι αυτά τα κύματα μπορεί να είναι το «φαινόμενο ντόμινο». Το σήμα επικοινωνίας διαδίδεται στο διάστημα σαν ένα κύμα από ντόμινο που πέφτουν.

Η ταχύτητα διάδοσης του κύματος εξαρτάται από την ταχύτητα της πτώσης κάθε ατόμου των αρθρώσεων και δεδομένου ότι όλες οι αρθρώσεις είναι ίδιες και πέφτουν ταυτόχρονα, η ταχύτητα του κύματος είναι μια σταθερή τιμή. Η απόσταση μεταξύ των οστών της φυσικής ονομάζεται "μήκος κύματος".

Ένα παράδειγμα κύματος είναι το «φαινόμενο ντόμινο»

Τώρα ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα ουράνιο σώμα (ας το ονομάσουμε Αφροδίτη), σημειωμένο σε αυτό το σχήμα με ένα κόκκινο doodle. Ας πούμε ότι αν σπρώξουμε την αρχική άρθρωση, τότε κάθε επόμενη άρθρωση θα πέφτει στην επόμενη σε ένα δευτερόλεπτο. Εάν ταιριάζουν ακριβώς 100 πλακίδια από εμάς στην Αφροδίτη, το κύμα θα το φτάσει αφού πέσουν και τα 100 πλακίδια διαδοχικά, ξοδεύοντας ένα δευτερόλεπτο το καθένα. Συνολικά, το κύμα από εμάς θα φτάσει στην Αφροδίτη σε 100 δευτερόλεπτα.

Αυτό συμβαίνει αν η Αφροδίτη σταθεί ακίνητη. Και αν η Αφροδίτη δεν μένει ακίνητη; Ας πούμε, ενώ πέφτουν 100 αρθρώσεις, η Αφροδίτη μας έχει χρόνο να «συρθεί» σε απόσταση ίση με την απόσταση μεταξύ πολλών αρθρώσεων (πολλά μήκη κύματος) τι θα συμβεί τότε;

Οι ακαδημαϊκοί αποφάσισαν τι θα συμβεί αν το κύμα προσπεράσει την Αφροδίτη σύμφωνα με τον ίδιο τον νόμο που χρησιμοποιούν οι μαθητές χαμηλότερους βαθμούςσε παζλ όπως: «Από το σημείο ΕΝΑ ένα τρένο φεύγει με ταχύτητα ΕΝΑ km/h, και από το σημείο σι ταυτόχρονα ένας πεζός βγαίνει με ταχύτητα σιστην ίδια κατεύθυνση, πόσο καιρό θα χρειαστεί για να προσπεράσει το τρένο τον πεζό;

Τότε οι ακαδημαϊκοί συνειδητοποίησαν ότι ήταν απαραίτητο να λυθεί ένα τόσο απλό πρόβλημα για τους μικρότερους μαθητές, τότε τα πράγματα κύλησαν ομαλά. Αν δεν γινόταν αυτή η εφευρετικότητα, δεν θα βλέπαμε τα εξαιρετικά επιτεύγματα της διαπλανητικής αστροναυτικής.

Και τι πονηρό εδώ, θα ρίξει τα χέρια του ο Dunno, άπειρος στις επιστήμες;! Και αντίθετα, ο έμπειρος στις επιστήμες Znayka θα φωνάξει: φύλαξε, κράτα τον απατεώνα, αυτό είναι ψευδοεπιστήμη! Σύμφωνα με την πραγματική, σωστή επιστήμη, σωστά, αυτό το έργο πρέπει να λυθεί με έναν εντελώς διαφορετικό τρόπο! Εξάλλου, δεν έχουμε να κάνουμε με κάποιου είδους ατμόπλοιο χαμηλής ταχύτητας αλεπού, αλλά με ένα σήμα που ορμάει μετά την Αφροδίτη με την ταχύτητα του φωτός, το οποίο, όσο γρήγορα κι αν τρέχετε εσείς ή η Αφροδίτη, εξακολουθεί να σας προλαβαίνει. με την ταχύτητα του φωτός! Επιπλέον, αν βιαστείτε προς το μέρος του, δεν θα τον συναντήσετε νωρίτερα!

Αρχές της Σχετικότητας

- Είναι σαν, - θα αναφωνήσει ο Dunno, - αποδεικνύεται ότι αν από την παράγραφο σι εμένα, που είμαι σε ένα διαστημόπλοιο στο σημείο ΕΝΑ ενημερώστε τους ότι έχει ξεκινήσει μια επικίνδυνη επιδημία στο πλοίο, για την οποία έχω μια θεραπεία, είναι μάταιο να γυρίσω για να τους συναντήσω, γιατί δεν θα συναντηθούμε πριν πάντως, αν το διαστημόπλοιο που μου έστειλε κινείται με ταχύτητα φωτός; Και αυτό σημαίνει - μπορώ, με ήσυχη τη συνείδησή μου, να συνεχίσω το ταξίδι μου προς το σημείο ντο να παραδώσει ένα φορτίο πάνες για μαϊμούδες που θα γεννηθούν ακριβώς τον επόμενο μήνα;

- Σωστά, - θα σου απαντήσει η Znayka, - αν ήσασταν με ποδήλατο, τότε θα έπρεπε να πάτε όπως δείχνει το διακεκομμένο βέλος - προς το αυτοκίνητο που σας άφησε. Αλλά, εάν ένα όχημα με ελαφρά ταχύτητα κινείται προς το μέρος σας, τότε αν θα κινηθείτε προς αυτό ή θα απομακρυνθείτε από αυτό ή θα μείνετε στη θέση του, δεν έχει σημασία - η ώρα της συνάντησης δεν μπορεί να αλλάξει.

- Πώς είναι έτσι, - Ο Ντάννο θα επιστρέψει στα ντόμινο μας, - θα αρχίσουν να πέφτουν πιο γρήγορα οι αρθρώσεις; Δεν θα βοηθήσει - θα είναι απλώς ένα παζλ σχετικά με τον Αχιλλέα που προλαβαίνει μια χελώνα, ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα τρέχει ο Αχιλλέας, θα του πάρει λίγο χρόνο για να διανύσει την επιπλέον απόσταση που έχει διανύσει η χελώνα.

Όχι, όλα είναι πιο δροσερά εδώ - αν μια δέσμη φωτός σας πιάσει, τότε εσείς, κινούμενος, τεντώνετε το χώρο. Βάλτε τα ίδια ντόμινο σε έναν ελαστικό επίδεσμο και τραβήξτε τον - ο κόκκινος σταυρός πάνω του θα μετακινηθεί, αλλά και οι αρθρώσεις θα κινηθούν, η απόσταση μεταξύ των αρθρώσεων αυξάνεται, δηλ. το μήκος κύματος αυξάνεται, και έτσι ανάμεσα σε εσάς και το σημείο εκκίνησης του κύματος, θα υπάρχει πάντα ο ίδιος αριθμός οστών. Πως!

Ήμουν εγώ που περιέγραψα ευρέως τα θεμέλια του Αϊνστάιν Θεωρίες της Σχετικότητας, το μόνο σωστό, επιστημονική θεωρία, το οποίο θα έπρεπε να είχε χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της διέλευσης ενός υποφωτεινού σήματος, μεταξύ άλλων κατά τον υπολογισμό των τρόπων επικοινωνίας με διαπλανητικούς ανιχνευτές.

Ας εστιάσουμε σε ένα σημείο: στις σχετικιστικές θεωρίες (και υπάρχουν δύο από αυτές: ΕΚΑΤΟ– η ειδική θεωρία της σχετικότητας και γενική σχετικότητα- η γενική θεωρία της σχετικότητας) η ταχύτητα του φωτός είναι απόλυτη και δεν μπορεί να ξεπεραστεί με κανέναν τρόπο. Και ένα χρήσιμος όρος, που αναφέρεται στην επίδραση της αύξησης της απόστασης μεταξύ των αρθρώσεων, αυτό ονομάζεται " Φαινόμενο Ντόπλερ» - το αποτέλεσμα της αύξησης του μήκους κύματος, εάν το κύμα ακολουθεί το κινούμενο αντικείμενο, και το αποτέλεσμα της μείωσης του μήκους κύματος, εάν το αντικείμενο κινείται προς το κύμα.

Έτσι οι ακαδημαϊκοί θεώρησαν σύμφωνα με τη μόνη σωστή θεωρία, έμειναν μόνο οι ανιχνευτές «για το γάλα». Εν τω μεταξύ, στη δεκαετία του '60 του 20ου αιώνα, μια σειρά από χώρες παρήγαγαν Ραντάρ Αφροδίτης. Με το ραντάρ της Αφροδίτης, αυτό το αξίωμα της σχετικιστικής προσθήκης ταχυτήτων μπορεί να επαληθευτεί.

Αμερικανός B. J. Wallaceτο 1969, στο άρθρο «Radar Test of the Relative Speed ​​of Light in Space», ανέλυσε οκτώ παρατηρήσεις ραντάρ της Αφροδίτης που δημοσιεύθηκαν το 1961. Η ανάλυση τον έπεισε ότι η ταχύτητα της ραδιοδέσμης ( σε αντίθεση με τη θεωρία της σχετικότητας) προστίθεται αλγεβρικά στην ταχύτητα περιστροφής της Γης. Στη συνέχεια, είχε προβλήματα με τη δημοσίευση υλικού για αυτό το θέμα.

Παραθέτουμε τα άρθρα που είναι αφιερωμένα στα αναφερόμενα πειράματα:

1. V.A. Kotelnikov et al. "Η εγκατάσταση ραντάρ που χρησιμοποιήθηκε στο ραντάρ της Αφροδίτης το 1961" Radio Engineering and Electronics, 7, 11 (1962) 1851.

2. V.A. Kotelnikov et al. "Τα αποτελέσματα του ραντάρ Venus το 1961" Ό.π., σ.1860.

3. V.A. Morozov, Z.G. Trunova "Ασθενής αναλυτής σήματος που χρησιμοποιήθηκε στο ραντάρ της Αφροδίτης το 1961" Ό.π., σ.1880.

συμπεράσματα, που διατυπώθηκαν στο τρίτο άρθρο, είναι κατανοητά ακόμη και στον Dunno, ο οποίος έχει κατανοήσει τη θεωρία της πτώσης του ντόμινο, η οποία αναφέρεται εδώ στην αρχή.

Στο τελευταίο άρθρο, στο μέρος όπου περιέγραψαν τις συνθήκες για την ανίχνευση ενός σήματος που ανακλάται από την Αφροδίτη, υπήρχε η ακόλουθη φράση: « Το στοιχείο στενής ζώνης νοείται ως το στοιχείο του σήματος ηχούς που αντιστοιχεί στην ανάκλαση από έναν ανακλαστήρα σταθερού σημείου ...»

Εδώ το "συστατικό στενής ζώνης" είναι το ανιχνευμένο στοιχείο του σήματος που επιστρέφεται από την Αφροδίτη και ανιχνεύεται εάν η Αφροδίτη θεωρείται ... ακίνητος! Εκείνοι. παιδιά δεν το έγραψαν απευθείας αυτό Το φαινόμενο Doppler δεν ανιχνεύεται, αντίθετα έγραψαν ότι το σήμα αναγνωρίζεται από τον δέκτη μόνο αν δεν ληφθεί υπόψη η κίνηση της Αφροδίτης προς την ίδια κατεύθυνση με το σήμα, δηλ. όταν το φαινόμενο Doppler είναι μηδέν σύμφωνα με οποιαδήποτε θεωρία, αλλά εφόσον η Αφροδίτη κινούνταν, τότε, επομένως, δεν έλαβε χώρα η επίδραση της επιμήκυνσης των κυμάτων, η οποία προβλεπόταν από τη θεωρία της σχετικότητας.

Προς μεγάλη λύπη της θεωρίας της σχετικότητας, η Αφροδίτη δεν τέντωσε το διάστημα και υπήρχαν πολύ περισσότερα «ντόμινο» μέχρι τη στιγμή που έφτασε το σήμα στην Αφροδίτη παρά κατά την εκτόξευση από τη Γη. Η Αφροδίτη, όπως η χελώνα του Αχιλλέα, κατάφερε να συρθεί μακριά από τα σκαλοπάτια των κυμάτων προλαβαίνοντάς την με την ταχύτητα του φωτός.

Προφανώς το ίδιο έκαναν και Αμερικανοί ερευνητές, όπως αποδεικνύεται από την προαναφερθείσα περίπτωση με Wallace, στον οποίο δεν επετράπη να δημοσιεύσει μια εργασία σχετικά με την ερμηνεία των αποτελεσμάτων που προέκυψαν κατά τη σάρωση της Αφροδίτης. Έτσι οι επιτροπές για την καταπολέμηση της ψευδοεπιστήμης λειτούργησαν σωστά όχι μόνο στην ολοκληρωτική Σοβιετική Ένωση.

Παρεμπιπτόντως, η επιμήκυνση των κυμάτων, όπως διαπιστώσαμε, σύμφωνα με τη θεωρία, θα πρέπει να υποδηλώνει την αφαίρεση ενός διαστημικού αντικειμένου από τον παρατηρητή και ονομάζεται μετατόπιση στο κόκκινο, και αυτή η μετατόπιση προς το κόκκινο, που ανακαλύφθηκε από το Hubble το 1929, αποτελεί τη βάση της κοσμογονικής θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης.

Η θέση της Αφροδίτης έδειξε απουσίατο ιδιο προκατάληψη, και από τότε, από τα επιτυχημένα αποτελέσματα της θέσης της Αφροδίτης, αυτή η θεωρία - η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης - όπως και οι υποθέσεις των «μαύρων τρυπών» και άλλες σχετικιστικές ανοησίες, περνούν στην κατηγορία της επιστημονικής φαντασίας. Μυθοπλασία για την οποία δίνουν βραβεία Νόμπελόχι στη λογοτεχνία, αλλά στη φυσική!!! Θαυμάσια τα έργα σου, Κύριε!

ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ. Μέχρι την 100η επέτειο της SRT και την 90η επέτειο της γενικής σχετικότητας που συνέπεσαν με αυτήν, αποδείχθηκε ότι ούτε η μία ούτε η άλλη θεωρία επιβεβαιώθηκαν πειραματικά! Με αφορμή την επέτειο, το έργο "Gravity Probe B (GP-B) αξίας 760 εκατομμυρίων δολαρίων, που υποτίθεται ότι θα έδινε τουλάχιστον μία επιβεβαίωση αυτών των γελοίων θεωριών, αλλά όλα κατέληξαν σε μεγάλη αμηχανία. Το επόμενο άρθρο είναι για αυτό...

OTO του Αϊνστάιν: "Μα ο βασιλιάς είναι γυμνός!"

«Τον Ιούνιο του 2004, η Γενική Συνέλευση του ΟΗΕ αποφάσισε να ανακηρύξει το 2005 Διεθνές Έτος Φυσικής. Η Συνέλευση κάλεσε την UNESCO (τον Εκπαιδευτικό, Επιστημονικό και Πολιτιστικό Οργανισμό των Ηνωμένων Εθνών) να οργανώσει δραστηριότητες για τον εορτασμό του Έτους σε συνεργασία με φυσικές κοινωνίες και άλλες ομάδες συμφερόντων σε όλο τον κόσμο...»- Μήνυμα από το «Δελτίο των Ηνωμένων Εθνών»

Ακόμα θα! – Το επόμενο έτος συμπληρώνονται 100 χρόνια από την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας ( ΕΚΑΤΟ), 90 χρόνια της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας ( γενική σχετικότητα) - εκατό χρόνια αδιάκοπου θριάμβου της νέας φυσικής, που ανέτρεψε την αρχαϊκή νευτώνεια φυσική από το βάθρο, έτσι σκέφτηκαν αξιωματούχοι από τον ΟΗΕ, προβλέποντας τους εορτασμούς και τους εορτασμούς του επόμενου έτους μεγαλύτερη ιδιοφυΐαόλων των εποχών και των λαών καθώς και των οπαδών του.

Αλλά οι οπαδοί γνώριζαν καλύτερα από άλλους ότι οι «λαμπρές» θεωρίες δεν είχαν εμφανιστεί με κανέναν τρόπο για σχεδόν εκατό χρόνια: δεν έγιναν προβλέψεις νέων φαινομένων στη βάση τους και δεν έγιναν εξηγήσεις που είχαν ήδη ανακαλυφθεί, αλλά δεν εξηγήθηκαν από κλασική νευτώνεια φυσική. Τίποτα απολύτως, ΤΙΠΟΤΑ!

Η GR δεν είχε ούτε μια πειραματική επιβεβαίωση!

Ήταν γνωστό μόνο ότι η θεωρία ήταν λαμπρή, αλλά κανείς δεν ήξερε ποια ήταν η χρήση της. Λοιπόν, ναι, τάιζε τακτικά υποσχέσεις και πρωινά, για τα οποία κυκλοφόρησε μια αμέτρητη ζύμη, και ως αποτέλεσμα - μυθιστορήματα επιστημονικής φαντασίας για τις μαύρες τρύπες, για τις οποίες έδωσαν βραβεία Νόμπελ όχι στη λογοτεχνία, αλλά στη φυσική, κατασκευάστηκαν συγκρουόμενοι, ένα μετά το άλλο, το ένα περισσότερο από το άλλο, αναπαράγονταν βαρυτικά συμβολόμετρα σε όλο τον κόσμο, στα οποία, για να παραφράσω τον Κομφούκιο, στη «σκοτεινή ύλη», αναζητούσαν μαύρη γάτα, το οποίο, εξάλλου, δεν ήταν εκεί και κανείς δεν είδε ούτε την ίδια τη «μαύρη ύλη».

Ως εκ τούτου, τον Απρίλιο του 2004, ξεκίνησε ένα φιλόδοξο έργο, το οποίο προετοιμάστηκε προσεκτικά για περίπου σαράντα χρόνια και για το τελικό στάδιο του οποίου απελευθερώθηκαν 760 εκατομμύρια δολάρια - "Gravity Probe B (GP-B)". Δοκιμή βαρύτητας Βυποτίθεται ότι τυλίγει σε γυροσκόπια ακριβείας (με άλλα λόγια - κορυφές), ούτε περισσότερο, ούτε λιγότερο, ο χωροχρόνος του Αϊνστάιν, σε ποσότητα 6,6 δευτερολέπτων τόξου, περίπου, για ένα χρόνο πτήσης - ακριβώς την ώρα για τη μεγάλη επέτειο.

Αμέσως μετά την εκτόξευση, περίμεναν νικηφόρες αναφορές, στο πνεύμα του «Υποστήριξης του Εξοχότατου» - το «γράμμα» ακολούθησε το Νο χιλιόμετρο: «Το πρώτο τόξο δευτερόλεπτο του χωροχρόνου έχει τυλιχθεί επιτυχώς». Αλλά οι νικηφόρες αναφορές, για τις οποίες οι πιστοί στο πιο μεγαλειώδες απάτη του 20ου αιώνα, κατά κάποιο τρόπο δεν θα έπρεπε να ήταν όλα.

Και χωρίς νικηφόρες αναφορές, τι διάολο είναι επέτειος - πλήθη εχθρών των πιο προοδευτικών διδασκαλιών με στυλό και αριθμομηχανές σε ετοιμότητα περιμένουν να φτύσουν τις μεγάλες διδασκαλίες του Αϊνστάιν. Έτσι έπεσαν «διεθνές έτος φυσικής»στα φρένα - πέρασε ήσυχα και ανεπαίσθητα.

Δεν υπήρξαν νικηφόρες αναφορές ακόμη και αμέσως μετά την ολοκλήρωση της αποστολής, τον Αύγουστο του επετειακού έτους: υπήρχε μόνο ένα μήνυμα ότι όλα ήταν σε καλό δρόμο, η έξυπνη θεωρία επιβεβαιώθηκε, αλλά θα επεξεργαστούμε τα αποτελέσματα λίγο, ακριβώς σε ένα έτος θα υπάρξει ακριβής απάντηση. Δεν υπήρχε απάντηση μετά από ένα ή δύο χρόνια. Στο τέλος, υποσχέθηκαν να οριστικοποιήσουν τα αποτελέσματα μέχρι τον Μάρτιο του 2010.

Και πού είναι το αποτέλεσμα; Γκουγκλάροντας στο Διαδίκτυο, βρήκα αυτό το περίεργο σημείωμα, στο LiveJournal ενός blogger:

Gravity Probe B (GP-B) - μετάίχνη760 εκατομμύρια δολάρια. $

Έτσι - η σύγχρονη φυσική δεν έχει καμία αμφιβολία για τη γενική σχετικότητα, φαίνεται, γιατί τότε χρειαζόμαστε ένα πείραμα αξίας 760 εκατομμυρίων δολαρίων με στόχο την επιβεβαίωση των επιπτώσεων της γενικής σχετικότητας;

Εξάλλου, αυτό είναι ανοησία - είναι το ίδιο με το να ξοδέψεις σχεδόν ένα δισεκατομμύριο, για παράδειγμα, για να επιβεβαιώσεις τον νόμο του Αρχιμήδη. Ωστόσο, αν κρίνουμε από τα αποτελέσματα του πειράματος, αυτά τα χρήματα δεν κατευθύνθηκαν καθόλου στο πείραμα, χρήματα χρησιμοποιήθηκαν για δημόσιες σχέσεις.

Το πείραμα διεξήχθη χρησιμοποιώντας έναν δορυφόρο που εκτοξεύτηκε στις 20 Απριλίου 2004, εξοπλισμένο με εξοπλισμό για τη μέτρηση του φαινομένου του Φακού-Thirring (ως άμεση συνέπεια της γενικής σχετικότητας). Δορυφόρος Ανιχνευτής Βαρύτητας Β έφερε πάνω του τα πιο ακριβή γυροσκόπια στον κόσμο μέχρι εκείνη την ημέρα. Το σχήμα του πειράματος περιγράφεται καλά στη Wikipedia.

Ήδη από την περίοδο της συλλογής δεδομένων άρχισαν να δημιουργούνται ερωτήματα σχετικά με τον πειραματικό σχεδιασμό και την ακρίβεια του εξοπλισμού. Άλλωστε, παρά τον τεράστιο προϋπολογισμό, ο εξοπλισμός που έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση εξαιρετικά λεπτών εφέ δεν έχει δοκιμαστεί ποτέ στο διάστημα. Κατά τη συλλογή δεδομένων, αποκαλύφθηκαν δονήσεις λόγω του βρασμού του ηλίου στο Dewar, υπήρξαν απρόβλεπτες στάσεις του γύρου, ακολουθούμενες από περιστροφή λόγω αστοχιών στα ηλεκτρονικά υπό την επίδραση ενεργητικών κοσμικών σωματιδίων. Υπήρξαν αστοχίες υπολογιστή και απώλεια συστοιχιών "επιστημονικών δεδομένων" και το φαινόμενο "polhode" αποδείχθηκε ότι ήταν το πιο σημαντικό πρόβλημα.

Εννοια "πολόδε"Οι ρίζες ανάγονται στον 18ο αιώνα, όταν ο εξαιρετικός μαθηματικός και αστρονόμος Leonhard Euler απέκτησε ένα σύστημα εξισώσεων για την ελεύθερη κίνηση των άκαμπτων σωμάτων. Συγκεκριμένα, ο Euler και οι σύγχρονοί του (D'Alembert, Lagrange) ερεύνησαν διακυμάνσεις (πολύ μικρές) στις μετρήσεις του γεωγραφικού πλάτους της Γης, οι οποίες έλαβαν χώρα, προφανώς, λόγω των ταλαντώσεων της Γης γύρω από τον άξονα περιστροφής (πολικός άξονας) ...

Τα γυροσκόπια GP-B κατατάσσονται από τον Guinness ως τα πιο σφαιρικά αντικείμενα που έχουν κατασκευαστεί ποτέ από ανθρώπινο χέρι. Η σφαίρα είναι κατασκευασμένη από γυαλί χαλαζία και επικαλυμμένη με ένα λεπτό φιλμ υπεραγώγιμου νιοβίου. Οι επιφάνειες χαλαζία γυαλίζονται στο ατομικό επίπεδο.

Μετά τη συζήτηση της αξονικής μετάπτωσης, έχετε δίκιο να κάνετε μια άμεση ερώτηση: γιατί τα γυροσκόπια GP-B, που αναφέρονται στο βιβλίο Guinness ως τα πιο σφαιρικά αντικείμενα, παρουσιάζουν επίσης αξονική μετάπτωση; Πράγματι, σε ένα απόλυτα σφαιρικό και ομοιογενές σώμα, στο οποίο και οι τρεις κύριοι άξονες αδράνειας είναι πανομοιότυποι, η περίοδος πόλων γύρω από οποιονδήποτε από αυτούς τους άξονες θα ήταν απείρως μεγάλη και, για όλους τους πρακτικούς σκοπούς, δεν θα υπήρχε.

Ωστόσο, οι ρότορες GP-B δεν είναι «τέλειες» σφαίρες. Η σφαιρικότητα και η ομοιογένεια του συντηγμένου υποστρώματος χαλαζία καθιστούν δυνατή την εξισορρόπηση των ροπών αδράνειας σε σχέση με τους άξονες μέχρι το ένα εκατομμυριοστό μέρος - αυτό είναι ήδη αρκετό για να ληφθεί υπόψη η περίοδος polholde του ρότορα και να καθοριστεί η τροχιά κατά μήκος της οποίας το άκρο του άξονα του ρότορα θα κινηθεί.

Όλα αυτά ήταν αναμενόμενα. Πριν από την εκτόξευση του δορυφόρου, προσομοιώθηκε η συμπεριφορά των ρότορων GP-B. Ωστόσο, η επικρατούσα συναίνεση ήταν ότι, δεδομένου ότι οι ρότορες ήταν σχεδόν τέλειοι και σχεδόν ομοιόμορφοι, θα έδιναν ένα πολύ μικρό πλάτος τροχιάς πόλων και μια τόσο μεγάλη περίοδο που η περιστροφή πόλδων του άξονα δεν θα άλλαζε σημαντικά καθ' όλη τη διάρκεια του πειράματος.

Ωστόσο, σε αντίθεση με τις ευνοϊκές προβλέψεις, οι ρότορες GP-B στην πραγματική ζωή επέτρεψαν να δούμε μια σημαντική αξονική μετάπτωση. Δεδομένης της σχεδόν τέλειας σφαιρικής γεωμετρίας και της ομοιόμορφης σύνθεσης των ρότορων, υπάρχουν δύο δυνατότητες:

– εσωτερική αποσύνθεση της ενέργειας.

– εξωτερική επιρροήμε σταθερή συχνότητα.

Αποδείχθηκε ότι ο συνδυασμός τους λειτουργεί. Αν και ο ρότορας είναι συμμετρικός, αλλά, όπως η Γη που περιγράφηκε παραπάνω, το γυροσκόπιο είναι ακόμα ελαστικό και προεξέχει στον ισημερινό κατά περίπου 10 nm. Δεδομένου ότι ο άξονας περιστροφής παρασύρεται, το εξόγκωμα της επιφάνειας του σώματος παρασύρεται επίσης. Λόγω μικρών ελαττωμάτων στη δομή του ρότορα και τοπικών ορίων ελαττωμάτων μεταξύ του υλικού βάσης του ρότορα και της επικάλυψης νιοβίου του, η περιστροφική ενέργεια μπορεί να διαχέεται εσωτερικά. Αυτό προκαλεί την αλλαγή της διαδρομής drift χωρίς αλλαγή της συνολικής γωνιακής ορμής (κάπως όπως συμβαίνει όταν περιστρέφεται ένα ωμό αυγό).

Εάν τα φαινόμενα που προβλέπονται από τη γενική σχετικότητα εκδηλώνονται πραγματικά, τότε για κάθε έτος εύρεσης Ανιχνευτής Βαρύτητας Β σε τροχιά, οι άξονες περιστροφής των γυροσκοπίων του θα πρέπει να αποκλίνουν κατά 6,6 δευτερόλεπτα τόξου και 42 χιλιοστά του δευτερολέπτου, αντίστοιχα

Δύο από τα γυροσκόπια σε 11 μήνες λόγω αυτού του φαινομένου γύρισε μερικές δεκάδες μοίρες, επειδή δεν συστράφηκαν κατά μήκος του άξονα ελάχιστης αδράνειας.

Ως αποτέλεσμα, γυροσκόπια σχεδιασμένα για μέτρηση χιλιοστά του δευτερολέπτουγωνιακό τόξο, εκτέθηκαν σε απρογραμμάτιστα αποτελέσματα και σφάλματα έως και αρκετές δεκάδες μοίρες! Στην πραγματικότητα ήταν αποτυχία της αποστολήςΩστόσο, τα αποτελέσματα απλώς αποσιωπήθηκαν. Αν αρχικά σχεδιαζόταν να ανακοινωθούν τα τελικά αποτελέσματα της αποστολής στα τέλη του 2007, τότε την ανέβαλαν για τον Σεπτέμβριο του 2008 και στη συνέχεια για τον Μάρτιο του 2010 συνολικά.

Όπως ανέφερε χαρούμενα ο Francis Everitt, «Λόγω της αλληλεπίδρασης των ηλεκτρικών φορτίων «παγωμένα» στα γυροσκόπια και στα τοιχώματα των θαλάμων τους (το εφέ μπαλώματος), και προηγουμένως αγνοούμενες επιπτώσεις των μετρήσεων ανάγνωσης, οι οποίες δεν έχουν ακόμη αποκλειστεί πλήρως από τα δεδομένα που ελήφθησαν, η ακρίβεια μέτρησης σε αυτό το στάδιο περιορίζεται σε 0,1 δευτερόλεπτα τόξου, γεγονός που καθιστά δυνατή την επιβεβαίωση με ακρίβεια μεγαλύτερη από 1% του αποτελέσματος γεωδαιτικής μετάπτωσης (6.606 δευτερόλεπτα τόξου ανά έτος), αλλά μέχρι στιγμής δεν καθιστά δυνατή την απομόνωση και την επαλήθευση του φαινομένου της συμπαρασύρσεως ενός αδρανειακού πλαισίου αναφοράς (0,039 δευτερόλεπτα τόξου ανά έτος). Γίνονται εντατικές εργασίες για τον υπολογισμό και την εξαγωγή των παρεμβολών μέτρησης ... "

Όπως σχολιάζεται δηλαδή αυτή η δήλωση ZZCW : «Δεκάδες μοίρες αφαιρούνται από δεκάδες μοίρες και απομένουν γωνιακά χιλιοστά του δευτερολέπτου, με ακρίβεια ένα τοις εκατό (και τότε η δηλωμένη ακρίβεια θα είναι ακόμη μεγαλύτερη, επειδή θα ήταν απαραίτητο να επιβεβαιωθεί το φαινόμενο Lens-Thirring για πλήρη κομμουνισμό) που αντιστοιχεί βασικό αποτέλεσμαΟΤΟ…»

Δεν είναι περίεργο αυτό Η NASA αρνήθηκενα δώσει επιπλέον εκατομμύρια δολάρια σε επιχορηγήσεις στο Στάνφορντ για ένα πρόγραμμα «προκαταρκτικής ανάλυσης δεδομένων» διάρκειας 18 μηνών που είχε προγραμματιστεί για την περίοδο Οκτώβριος 2008 - Μάρτιος 2010.

Επιστήμονες που θέλουν να πάρουν ΑΚΑΤΕΡΓΑΣΤΟΣ(ακατέργαστα δεδομένα) για ανεξάρτητη επιβεβαίωση, με έκπληξη διαπιστώσαμε ότι αντί για ΑΚΑΤΕΡΓΑΣΤΟΣκαι πηγές NSSDCδίνονται μόνο «στοιχεία δεύτερου επιπέδου». "Δεύτερο επίπεδο" σημαίνει ότι "τα δεδομένα έχουν υποστεί ελαφρά επεξεργασία..."

Ως αποτέλεσμα, οι Stanfordites, που στερήθηκαν τη χρηματοδότηση, δημοσίευσαν την τελική έκθεση στις 5 Φεβρουαρίου, η οποία αναφέρει:

Μετά την αφαίρεση των διορθώσεων για το ηλιακό γεωδαιτικό φαινόμενο (+7 marc-s/έτος) και τη σωστή κίνηση του αστεριού-οδηγού (+28 ± 1 marc-s/έτος), το αποτέλεσμα είναι −6,673 ± 97 marc-s/έτος, να συγκριθεί με το προβλεπόμενο −6.606 marc-s/έτος της Γενικής Σχετικότητας

Αυτή είναι η γνώμη ενός άγνωστου σε μένα blogger, του οποίου τη γνώμη θα θεωρήσουμε τη φωνή του αγοριού που φώναξε: « Και ο βασιλιάς είναι γυμνός!»

Και τώρα θα αναφέρουμε τις δηλώσεις ειδικών υψηλής ικανοτήτων, των οποίων τα προσόντα είναι δύσκολο να αμφισβητηθούν.

Nikolay Levashov "Η θεωρία της σχετικότητας είναι ένα ψεύτικο θεμέλιο της φυσικής"

Νικολάι Λεβάσοφ «Η θεωρία του Αϊνστάιν, αστροφυσικοί, σιωπά πειράματα»

Πιο αναλυτικάΚαι διάφορες πληροφορίεςσχετικά με τα γεγονότα που λαμβάνουν χώρα στη Ρωσία, την Ουκρανία και άλλες χώρες του όμορφου πλανήτη μας, μπορείτε να συνεχίσετε Διασκέψεις στο Διαδίκτυο, διατηρείται συνεχώς στον ιστότοπο «Κλειδιά Γνώσης». Όλα τα Συνέδρια είναι ανοιχτά και πλήρως Ελεύθερος. Προσκαλούμε όλους όσους ξυπνούν και ενδιαφέρονται...

Ποιος θα το φανταζόταν ότι ένας μικρός ταχυδρομικός υπάλληλος θα άλλαζεθεμέλια της επιστήμης της εποχής της; Αλλά αυτό έγινε! Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν μας ανάγκασε να επανεξετάσουμε τη συνήθη άποψη για τη δομή του Σύμπαντος και άνοιξε νέους τομείς επιστημονικής γνώσης.

Η πλειοψηφία επιστημονικές ανακαλύψειςγίνεται με πείραμα: οι επιστήμονες επανέλαβαν τα πειράματά τους πολλές φορές για να είναι σίγουροι για τα αποτελέσματά τους. Οι εργασίες πραγματοποιούνταν συνήθως σε πανεπιστήμια ή ερευνητικά εργαστήρια μεγάλων εταιρειών.

Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν άλλαξε εντελώς επιστημονική εικόνατον κόσμο χωρίς να πραγματοποιήσει ούτε ένα πρακτικό πείραμα. Τα μόνα του εργαλεία ήταν χαρτί και στυλό και έκανε όλα τα πειράματά του στο κεφάλι του.

κινούμενο φως

(1879-1955) στήριξε όλα του τα συμπεράσματα στα αποτελέσματα ενός «πειράματος σκέψης». Αυτά τα πειράματα μπορούσαν να γίνουν μόνο στη φαντασία.

Οι ταχύτητες όλων των κινούμενων σωμάτων είναι σχετικές. Αυτό σημαίνει ότι όλα τα αντικείμενα κινούνται ή παραμένουν ακίνητα μόνο σε σχέση με κάποιο άλλο αντικείμενο. Για παράδειγμα, ένας άνθρωπος, ακίνητος σε σχέση με τη Γη, περιστρέφεται ταυτόχρονα με τη Γη γύρω από τον Ήλιο. Ή ας υποθέσουμε ότι ένα άτομο περπατά κατά μήκος της άμαξας ενός κινούμενου τρένου προς την κατεύθυνση της κίνησης με ταχύτητα 3 km / h. Το τρένο κινείται με ταχύτητα 60 km/h. Σε σχέση με έναν ακίνητο παρατηρητή στο έδαφος, η ταχύτητα ενός ατόμου θα είναι 63 km / h - η ταχύτητα ενός ατόμου συν την ταχύτητα ενός τρένου. Εάν πήγαινε ενάντια στην κίνηση, τότε η ταχύτητά του σε σχέση με έναν ακίνητο παρατηρητή θα ήταν ίση με 57 km / h.

Ο Αϊνστάιν υποστήριξε ότι η ταχύτητα του φωτός δεν μπορεί να συζητηθεί με αυτόν τον τρόπο. Η ταχύτητα του φωτός είναι πάντα σταθερή, ανεξάρτητα από το αν η πηγή φωτός σας πλησιάζει, απομακρύνεται από εσάς ή στέκεται ακίνητη.

Όσο πιο γρήγορα τόσο λιγότερο

Από την αρχή, ο Αϊνστάιν έκανε μερικές εκπληκτικές υποθέσεις. Υποστήριξε ότι αν η ταχύτητα ενός αντικειμένου πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός, οι διαστάσεις του μειώνονται, ενώ η μάζα του, αντίθετα, αυξάνεται. Κανένα σώμα δεν μπορεί να επιταχυνθεί σε ταχύτητα ίση ή μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός.

Το άλλο συμπέρασμά του ήταν ακόμη πιο εκπληκτικό και φαινόταν να είναι αντίθετο με την κοινή λογική. Φανταστείτε ότι από δύο δίδυμα, το ένα παρέμεινε στη Γη, ενώ το άλλο ταξίδεψε στο διάστημα με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Έχουν περάσει 70 χρόνια από την εκτόξευση στη Γη. Σύμφωνα με τη θεωρία του Αϊνστάιν, ο χρόνος κυλά πιο αργά στο πλοίο και έχουν περάσει μόνο δέκα χρόνια εκεί, για παράδειγμα. Αποδεικνύεται ότι ένα από τα δίδυμα που παρέμειναν στη Γη έγινε εξήντα χρόνια μεγαλύτερο από το δεύτερο. Αυτό το αποτέλεσμα ονομάζεται " δίδυμο παράδοξο". Ακούγεται απίστευτο, αλλά τα εργαστηριακά πειράματα έχουν επιβεβαιώσει ότι η χρονική διαστολή σε ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός υπάρχει πραγματικά.

Ανελέητη απόσυρση

Η θεωρία του Αϊνστάιν περιλαμβάνει και τον περίφημο τύπο E=mc 2, όπου E είναι ενέργεια, m είναι μάζα και c είναι η ταχύτητα του φωτός. Ο Αϊνστάιν ισχυρίστηκε ότι η μάζα μπορεί να μετατραπεί σε καθαρή ενέργεια. Ως αποτέλεσμα της εφαρμογής αυτής της ανακάλυψης σε πρακτική ζωήεμφανίστηκε η ατομική ενέργεια και η πυρηνική βόμβα.

Ο Αϊνστάιν ήταν θεωρητικός. Τα πειράματα που έπρεπε να αποδείξουν την ορθότητα της θεωρίας του, τα άφησε σε άλλους. Πολλά από αυτά τα πειράματα δεν θα μπορούσαν να γίνουν έως ότου ήταν διαθέσιμα επαρκώς ακριβή όργανα μέτρησης.

Γεγονότα και γεγονότα

• Πραγματοποιήθηκε το εξής πείραμα: ένα αεροπλάνο, στο οποίο είχε ρυθμιστεί ένα πολύ ακριβές ρολόι, απογειώθηκε και, έχοντας πετάξει γύρω από τη Γη με μεγάλη ταχύτητα, βυθίστηκε στο ίδιο σημείο. Το ρολόι στο αεροσκάφος ήταν ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου πίσω από το ρολόι που παρέμενε στη Γη.
• Εάν μια μπάλα πέσει σε ένα ασανσέρ που πέφτει με επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης, τότε η μπάλα δεν θα πέσει, αλλά, όπως λέμε, θα κρέμεται στον αέρα. Αυτό συμβαίνει γιατί η μπάλα και το ασανσέρ πέφτουν με την ίδια ταχύτητα.
• Ο Αϊνστάιν απέδειξε ότι η βαρύτητα επηρεάζει τις γεωμετρικές ιδιότητες του χωροχρόνου, ο οποίος με τη σειρά του επηρεάζει την κίνηση των σωμάτων σε αυτόν τον χώρο. Έτσι, δύο σώματα που άρχισαν να κινούνται παράλληλα μεταξύ τους θα συναντηθούν τελικά σε ένα σημείο.

Καμπύλωση χρόνου και χώρου

Δέκα χρόνια αργότερα, το 1915-1916, ο Αϊνστάιν ανέπτυξε μια νέα θεωρία της βαρύτητας, την οποία ονόμασε γενική σχετικότητα. Υποστήριξε ότι η επιτάχυνση (αλλαγή ταχύτητας) δρα στα σώματα με τον ίδιο τρόπο όπως η δύναμη της βαρύτητας. Ο αστροναύτης δεν μπορεί να προσδιορίσει από τις δικές του αισθήσεις αν τον έλκει ένας μεγάλος πλανήτης ή αν ο πύραυλος έχει αρχίσει να επιβραδύνεται.

Εάν το διαστημόπλοιο επιταχύνει σε ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός, τότε το ρολόι σε αυτό επιβραδύνεται. Όσο πιο γρήγορα κινείται το πλοίο, τόσο πιο αργά τρέχει το ρολόι.

Οι διαφορές του από τη Νευτώνεια θεωρία της βαρύτητας εκδηλώνονται στη μελέτη διαστημικών αντικειμένων με τεράστια μάζα, όπως πλανήτες ή αστέρια. Τα πειράματα έχουν επιβεβαιώσει την καμπυλότητα των ακτίνων φωτός που περνούν κοντά σε σώματα με μεγάλη μάζα. Κατ' αρχήν, ένα τόσο ισχυρό βαρυτικό πεδίο είναι δυνατό που το φως δεν μπορεί να πάει πέρα ​​από αυτό. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται " μαύρη τρύπα". «Μαύρες τρύπες» φαίνεται να έχουν βρεθεί σε ορισμένα αστρικά συστήματα.

Ο Νεύτωνας υποστήριξε ότι οι τροχιές των πλανητών γύρω από τον Ήλιο είναι σταθερές. Η θεωρία του Αϊνστάιν προβλέπει μια αργή πρόσθετη περιστροφή των τροχιών των πλανητών που σχετίζεται με την παρουσία του βαρυτικού πεδίου του Ήλιου. Η πρόβλεψη επιβεβαιώθηκε πειραματικά. Ήταν πραγματικά μια ανακάλυψη ορόσημο. Ο νόμος της παγκόσμιας έλξης του Sir Isaac Newton τροποποιήθηκε.

Έναρξη του αγώνα των εξοπλισμών

Το έργο του Αϊνστάιν έδωσε το κλειδί για πολλά από τα μυστήρια της φύσης. Επηρέασαν την ανάπτυξη πολλών κλάδων της φυσικής, από τη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων έως την αστρονομία - την επιστήμη της δομής του σύμπαντος.

Ο Αϊνστάιν στη ζωή του ασχολήθηκε όχι μόνο με τη θεωρία. Το 1914 έγινε διευθυντής του Ινστιτούτου Φυσικής στο Βερολίνο. Το 1933, όταν οι Ναζί ήρθαν στην εξουσία στη Γερμανία, αυτός, ως Εβραίος, έπρεπε να φύγει από αυτή τη χώρα. Μετακόμισε στις ΗΠΑ.

Το 1939, παρόλο που ήταν αντίθετος στον πόλεμο, ο Αϊνστάιν έγραψε μια επιστολή στον Πρόεδρο Ρούσβελτ προειδοποιώντας τον ότι ήταν δυνατό να κατασκευαστεί μια βόμβα με τεράστια καταστροφική δύναμη και ότι η ναζιστική Γερμανία είχε ήδη αρχίσει να αναπτύσσει μια τέτοια βόμβα. Ο Πρόεδρος έδωσε εντολή να ξεκινήσουν οι εργασίες. Αυτό σήμανε την αρχή μιας κούρσας εξοπλισμών.

Η γενική θεωρία της σχετικότητας, μαζί με την ειδική θεωρία της σχετικότητας, είναι το λαμπρό έργο του Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο οποίος στις αρχές του 20ού αιώνα έστρεψε την άποψη των φυσικών για τον κόσμο. Εκατό χρόνια αργότερα, η γενική σχετικότητα είναι η κύρια και πιο σημαντική θεωρία της φυσικής στον κόσμο, και μαζί με την κβαντομηχανική ισχυρίζεται ότι είναι ένας από τους δύο ακρογωνιαίους λίθους της «θεωρίας των πάντων». Η γενική θεωρία της σχετικότητας περιγράφει τη βαρύτητα ως συνέπεια της καμπυλότητας του χωροχρόνου (που συνδυάζεται σε ένα ενιαίο σύνολο στη γενική σχετικότητα) υπό την επίδραση της μάζας. Χάρη στη γενική σχετικότητα, οι επιστήμονες έχουν συμπεράνει πολλές σταθερές, έχουν δοκιμάσει ένα σωρό ανεξήγητα φαινόμενα και έχουν βρει πράγματα όπως οι μαύρες τρύπες, η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια, η διαστολή του σύμπαντος, η Μεγάλη Έκρηξη και πολλά άλλα. Επίσης, το GTR άσκησε βέτο στην ταχύτητα του φωτός, φυλακίζοντάς μας κυριολεκτικά στην περιοχή μας (το ηλιακό σύστημα), αλλά άφησε ένα κενό με τη μορφή σκουληκότρυπας - σύντομο πιθανούς τρόπουςμέσω του χωροχρόνου.

Ένας υπάλληλος του Πανεπιστημίου RUDN και οι Βραζιλιάνοι συνάδελφοί του αμφισβήτησαν την έννοια της χρήσης σταθερών σκουληκότρυπων ως πύλες σε διάφορα σημεία του χωροχρόνου. Τα αποτελέσματα της έρευνάς τους δημοσιεύτηκαν στο Physical Review D. - ένα μάλλον κλισέ επιστημονική φαντασία. Η σκουληκότρυπα, ή «σκουληκότρυπα», είναι ένα είδος σήραγγας που συνδέει μακρινά σημεία στο διάστημα, ή ακόμα και δύο σύμπαντα, καμπυλώνοντας τον χωροχρόνο.