Opća teorija relativnosti dopunjena je zaključkom da. Einsteinova specijalna teorija relativnosti: ukratko i jednostavnim riječima

Posebna relativnost (SRT) ili privatna teorija relativnosti je teorija Alberta Einsteina, objavljena 1905. godine u djelu "O elektrodinamici pokretnih tijela" (Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 891- 921. lipnja 1905.).

Objašnjavao je kretanje između različitih inercijalnih referentnih okvira ili kretanje tijela koja se međusobno kreću konstantnom brzinom. U ovom slučaju niti jedan od objekata ne treba uzeti kao referentni okvir, već ih treba promatrati relativno jedan prema drugom. SRT pruža samo 1 slučaj kada 2 tijela ne mijenjaju smjer gibanja i gibaju se jednoliko.

Zakoni posebne relativnosti prestaju djelovati kada jedno od tijela promijeni putanju gibanja ili poveća brzinu. Ovdje se odvija opća teorija relativnosti (GR), koja daje opću interpretaciju gibanja tijela.

Dva postulata na kojima se temelji teorija relativnosti su:

1. Načelo relativnosti- Prema njegovim riječima, u svim postojećim referentnim sustavima koji se gibaju jedan u odnosu na drugi konstantnom brzinom i ne mijenjaju smjer, djeluju isti zakoni.
2. Princip brzine svjetlosti- Brzina svjetlosti jednaka je za sve promatrače i ne ovisi o brzini njihova kretanja. To je najveća brzina, a ništa u prirodi nema veću brzinu. Brzina svjetlosti je 3*10^8 m/s.

Albert Einstein je kao osnovu uzeo eksperimentalne, a ne teorijske podatke. To je bila jedna od komponenti njegova uspjeha. Novi eksperimentalni podaci poslužili su kao temelj za stvaranje nove teorije.

Fizičari sa sredinom devetnaestog stoljeća tragaju za novim tajanstvenim medijem zvanim eter. Pretpostavljalo se da eter može proći kroz sve objekte, ali ne sudjeluje u njihovom kretanju. Prema vjerovanjima o eteru, promjenom brzine gledatelja u odnosu na eter, mijenja se i brzina svjetlosti.

Einstein je, vjerujući eksperimentima, odbacio tu ideju novo okruženje eter i pretpostavio da je brzina svjetlosti uvijek konstantna i ne ovisi ni o kakvim okolnostima, kao što je brzina same osobe.

Vremenski rasponi, udaljenosti i njihova uniformnost

Posebna teorija relativnosti povezuje vrijeme i prostor. U materijalnom svemiru postoje 3 poznata u svemiru: desno i lijevo, naprijed i nazad, gore i dolje. Ako im dodamo još jednu dimenziju, nazvanu vrijeme, onda će to činiti osnovu prostorno-vremenskog kontinuuma.

Ako se krećete sporo, vaša zapažanja neće konvergirati s ljudima koji se kreću brže.

Kasniji eksperimenti potvrdili su da se prostor, kao i vrijeme, ne može percipirati na isti način: naša percepcija ovisi o brzini kretanja predmeta.

Veza energije s masom

Einstein je došao do formule koja kombinira energiju s masom. Ova formula je postala široko rasprostranjena u fizici i poznata je svakom učeniku: E=m*s², pri čemu E-energija; m- masa tijela, c-brzinaširenje svjetlosti.

Masa tijela raste proporcionalno porastu brzine svjetlosti. Ako se postigne brzina svjetlosti, masa i energija tijela postaju bezdimenzionalne.

Povećanjem mase tijela sve je teže postići povećanje njegove brzine, tj. za tijelo beskonačno velike materijalne mase potrebna je beskonačna energija. Ali u stvarnosti to je nemoguće postići.

Einsteinova teorija spojila je dva odvojena stava: položaj mase i položaj energije u jedan opći zakon. To je omogućilo pretvaranje energije u materijalnu masu i obrnuto.

"ZS" broj 7-11 / 1939

Lev Landau

Ove godine obilježava se 60. rođendan najvećeg fizičara našeg vremena, Alberta Einsteina. Einstein je poznat po svojoj teoriji relativnosti koja je izazvala pravu revoluciju u znanosti. U našem razumijevanju svijeta oko nas, načelo relativnosti, koje je iznio Einstein još 1905. godine, proizvelo je istu ogromnu revoluciju koju je Kopernikova doktrina napravila u svoje vrijeme.
Prije Kopernika ljudi su mislili da žive u apsolutno mirnom svijetu, na nepomičnoj Zemlji – središtu svemira. Kopernik je srušio ovu staru predrasudu, dokazujući da je Zemlja zapravo samo sićušno zrnce pijeska u golemom svijetu, koji je u neprestanom kretanju. Bilo je to prije četiri stotine godina. A sada je Einstein pokazao da nam tako poznata i naizgled potpuno jasna stvar kao što je vrijeme ima i sasvim drugačija svojstva od onih koja joj inače pripisujemo...

Za potpuno razumijevanje ove vrlo složene teorije potrebno je veliko poznavanje matematike i fizike. Međutim, svaka kulturna osoba može i treba imati opću predodžbu o tome. Takvu opću ideju o Einsteinovom principu relativnosti pokušat ćemo dati u našem članku koji će biti objavljen u dijelovima u tri broja časopisa Znanje je moć.

U obradi ovog članka za mladog čitatelja sudjelovali su E. Zelikovich, I. Nechaev i O. Pisarzhevsky.

Relativnost na koju smo navikli

Ima li svaka izjava smisla?

Očito ne. Na primjer, ako kažete "bee-ba-boo", tada nitko neće pronaći nikakvo značenje u ovom uzviku. Ali čak i vrlo smislene riječi, kombinirane prema svim pravilima gramatike, također mogu dati potpunu besmislicu. Dakle, izrazu "lirski sir se smije" teško je pripisati bilo kakvo značenje.

No, nisu sve besmislice tako očite: vrlo često se izjava, na prvi pogled sasvim razumna, pokaže u biti apsurdnom. Recite mi, na primjer, s koje strane Puškinovog trga u Moskvi je spomenik Puškinu: s desne ili s lijeve?

Nemoguće je odgovoriti na ovo pitanje. Ako idete od Crvenog trga do Trga Majakovskog, onda će spomenik biti s lijeve strane, a ako idete u suprotnom smjeru, bit će s desne strane. Jasno je da bez naznake smjera u odnosu na koji smatramo "desno" i "lijevo", ti pojmovi nemaju nikakvo značenje.

Na isti način, nemoguće je reći što je sada na kugli zemaljskoj: dan ili noć? Odgovor ovisi o tome gdje je pitanje postavljeno. Kad je u Moskvi dan, u Chicagu je noć. Stoga izjava "sada je dan ili noć" nema nikakvog značenja ako nije naznačeno na koje se mjesto na kugli zemaljskoj odnosi. Takvi koncepti će se zvati "relativni".

Dva ovdje prikazana crteža prikazuju pastira i kravu. Na jednoj slici pastir je veći od krave, a na drugoj je krava veća od pastira. Ali svima je jasno da tu nema proturječja. Crteže su izradili promatrači koji su bili na različitim mjestima: prvi je bio bliže kravi, drugi bliže pastiru. Na slikama nije bitna veličina predmeta, već kut pod kojim bismo te predmete vidjeli u stvarnosti.

Jasno je da je "kutna veličina" objekta relativna: ovisi o udaljenosti između njih i objekta. Što je objekt bliži, njegova kutna veličina je veća i izgleda veći, a što je objekt dalje, to mu je kutna veličina manja i čini se manjim.

Apsolut se pokazao relativnim

Međutim, nije uvijek relativnost naših pojmova tako očita kao u navedenim primjerima.

Često kažemo "iznad" i "ispod". Jesu li ti pojmovi apsolutni ili relativni? U stara vremena, kada se još nije znalo da je Zemlja okrugla i zamišljana kao pljosnata palačinka, podrazumijevalo se da su smjerovi "gore" i "dolje" u cijelom svijetu isti.

Ali onda se pokazalo da je Zemlja sferna, a pokazalo se i da su smjerovi okomica na različitim točkama zemljine površine različiti.

Sve to sada ne ostavlja nikakve sumnje. U međuvremenu, povijest pokazuje da nije bilo tako lako razumjeti relativnost "gore" i "dolje". Ljudi su vrlo skloni pripisivati ​​apsolutno značenje pojmovima čija relativnost nije jasna iz svakodnevnog iskustva. Prisjetimo se smiješnog "prigovora" protiv sferičnosti Zemlje, koji je bio vrlo uspješan u srednjem vijeku: s "druge strane" Zemlje, kažu, drveće bi moralo rasti prema dolje, kapi kiše bi padale prema gore, a ljudi bi hodati naglavce.

Doista, ako smjer vertikale u Moskvi smatramo apsolutnim, onda se ispostavlja da u Chicagu ljudi hodaju naglavačke. A s apsolutnog stajališta ljudi koji žive u Chicagu, Moskovljani hodaju naglavačke. Ali zapravo, vertikalni smjer nije apsolutan, već relativan. I posvuda na Zemlji, iako je kuglasta, ljudi hodaju samo naglavačke.

A kretanje je relativno

Zamislimo dva putnika koji putuju ekspresnim vlakom Moskva - Vladivostok. Dogovore se sastajati svaki dan na istom mjestu u vagon-restoranu i pisati pisma svojim muževima. Putnici su sigurni da ispunjavaju uvjet - da su svaki dan na istom mjestu gdje su bili jučer. No, njihovi se muževi s tim neće složiti: odlučno će tvrditi da su se putnici svaki dan sretali na novom mjestu, tisuću kilometara udaljenom od prethodnog.

Tko je u pravu: putnici ili njihovi muževi?

Nemamo razloga davati prednost jednom ili drugom: pojam "jednog te istog mjesta" je relativan. Što se tiče vlaka, putnici su se doista cijelo vrijeme susretali “na istom mjestu”, a u odnosu na zemljinu površinu mjesto njihova susreta stalno se mijenjalo.

Dakle, položaj u prostoru je relativan pojam. Govoreći o položaju tijela, uvijek mislimo na njegov položaj u odnosu na druga tijela. Dakle, kada bi se od nas tražilo da navedemo gdje se to i to tijelo nalazi, a da u odgovoru ne spomenemo druga tijela, takav bismo zahtjev morali smatrati potpuno neizvedivim.

Iz ovoga slijedi da je kretanje, ili gibanje, tijela također relativno. A kad kažemo "tijelo se kreće", to samo znači da ono mijenja svoj položaj u odnosu na neka druga tijela.

Zamislimo da promatramo kretanje tijela s raznih točaka. Složit ćemo se da takve točke nazovemo "laboratoriji". Naši imaginarni laboratoriji mogu biti bilo što na svijetu: kuće, gradovi, vlakovi, avioni, Zemlja, drugi planeti, Sunce pa čak i zvijezde.

Kako će nam se činiti putanja, odnosno put tijela koje se kreće?

Sve ovisi iz kojeg laboratorija promatramo. Pretpostavimo da pilot izbacuje teret iz zrakoplova. Sa stajališta pilota, teret pravocrtno leti okomito prema dolje, a sa stajališta promatrača na zemlji, padajući teret opisuje zakrivljenu liniju – parabolu. Kojom se putanjom zapravo kreće teret?

Ovo pitanje ima jednako malo smisla kao i pitanje koja je fotografija osobe "stvarna", ona na kojoj je slikana sprijeda ili ona na kojoj je slikana s leđa?

Geometrijski oblik krivulje po kojoj se tijelo kreće ima isti relativni karakter kao i fotografija osobe. Kada fotografiramo osobu sprijeda i straga, dobit ćemo različite snimke, a svaka će biti savršeno točna. Na isti način, promatrajući kretanje bilo kojeg tijela iz različitih laboratorija, vidimo različite putanje, a sve su te putanje "prave".

No, jesu li za nas svi jednaki? Je li moguće, uostalom, pronaći takvo promatračko mjesto, takav laboratorij, odakle bismo mogli najbolje proučavati zakone koji upravljaju gibanjem tijela?

Upravo smo usporedili putanje tijela koje se kreće s fotografijama osobe - obje mogu biti vrlo različite - sve ovisi o tome s koje točke promatrate kretanje tijela ili fotografirate. Ali znate da u fotografiji nisu sve točke gledišta jednake. Na primjer, ako vam treba fotografija za osobnu iskaznicu, onda prirodno želite da vas se slika sprijeda, a ne straga. Slično, u mehanici, odnosno proučavanju zakona gibanja tijela, moramo od svih mogućih točaka promatranja izabrati najprikladniju.

U potrazi za mirom

Znamo da na kretanje tijela utječu vanjski utjecaji koje nazivamo silama. Ali možemo zamisliti tijelo koje je slobodno od utjecaja bilo kakvih sila. Složimo se jednom zauvijek da smatramo da tijelo, na koje ne djeluju nikakve sile, miruje. Sada, nakon što smo uveli koncept mirovanja, čini se da već imamo solidnu potporu u proučavanju gibanja tijela. Zapravo, ovo tijelo, na koje ne djeluju nikakve sile i koje smo se složili smatrati mirnim, može nam poslužiti kao vodič, takoreći, " zvijezda vodilja»u proučavanju gibanja svih drugih tijela.

Zamislimo da smo neko tijelo toliko udaljili od svih ostalih tijela da na njega više neće djelovati nikakve sile. I tada ćemo moći ustanoviti kako bi se fizikalne pojave trebale odvijati na takvom tijelu koje miruje. Drugim riječima, možemo pronaći zakone mehanike koji upravljaju ovim imaginarnim laboratorijem koji "odmara". A uspoređujući ih s onim što opažamo u drugim, stvarnim laboratorijima, već sada možemo prosuditi prava svojstva gibanja u svim slučajevima.

Dakle, čini se da je sve u redu: pronašli smo uporište - "mir", iako uvjetan, a sada je kretanje za nas izgubilo svoju relativnost.

Međutim, u stvarnosti, čak ni ovaj iluzorni "mir" postignut s takvim poteškoćama neće biti apsolutan.

Zamislite promatrače koji žive na usamljenoj lopti, izgubljeni u nepreglednim prostranstvima svemira. Oni ne osjećaju utjecaj bilo kakvih stranih sila na sebe i, stoga, moraju biti uvjereni da je lopta na kojoj žive u potpunoj nepokretnosti, u apsolutnom, nepromjenjivom miru.

Odjednom primjećuju u daljini drugu sličnu loptu, na kojoj su isti promatrači. Velikom brzinom ova druga lopta juri, pravo i ravnomjerno, prema prvoj. Promatrači na prvu loptu ne sumnjaju da stoje na mjestu, a samo se druga lopta kreće. Ali i stanovnici ove druge lopte vjeruju u svoju nepomičnost i čvrsto su uvjereni da se ova prva "strana" lopta kreće prema njima.

Tko je od njih u pravu? O tome nema smisla raspravljati, jer se stanje pravocrtnog i jednolikog gibanja potpuno ne razlikuje od stanja mirovanja.

Da bismo se u to uvjerili, ti i ja ne trebamo se ni penjati u beskrajne dubine svemira. Ukrcajte se na riječni parobrod na pristaništu, zaključajte se u svoju kabinu i dobro zavjesite prozore. U takvim uvjetima nikada nećete saznati stojite li na mjestu ili se krećete ravno i ravnomjerno. Sva tijela u kabini ponašat će se na potpuno isti način u oba slučaja: površina vode u čaši ostat će cijelo vrijeme mirna; lopta bačena okomito prema gore također će pasti okomito dolje; klatno sata će se njihati baš kao na zidu vašeg stana.

Vaš parobrod može ići bilo kojom brzinom, ali na njemu će prevladavati isti zakoni gibanja kao i na potpuno nepomičnom parobrodu. Samo u trenutku usporavanja ili ubrzavanja možete otkriti njegovo kretanje; kad ide ravno i ravnomjerno, na njemu sve teče isto kao na brodu koji stoji.

Dakle, nigdje nismo pronašli apsolutno mirovanje, ali smo otkrili da u svijetu može biti beskonačno mnogo "mirovanja" koja se gibaju ravnomjerno i pravocrtno jedno u odnosu na drugo. Stoga, kada govorimo o gibanju nekog tijela, uvijek moramo naznačiti u odnosu na koje se to "mirovanje" ono kreće. Taj se položaj u mehanici naziva "zakon relativnosti gibanja". Prije tri stotine godina to je iznio Galileo.

Ali ako su gibanje i mirovanje relativni, onda brzina, očito, mora biti relativna. Tako je stvarno. Pretpostavimo, na primjer, da trčite po palubi parobroda brzinom od 5 metara u sekundi. Ako se brod kreće u istom smjeru brzinom od 10 metara u sekundi, tada će vaša brzina u odnosu na obalu biti 15 metara u sekundi.

Stoga tvrdnja: “tijelo se giba tom i takvom brzinom”, bez naznake prema čemu se brzina mjeri, nema smisla. Određivanje brzine tijela koje se kreće iz različitih točaka, moramo dobiti različite rezultate.

Sve o čemu smo dosad govorili znalo se puno prije Einsteinova rada. Relativnost gibanja, mirovanja i brzine utvrdili su veliki tvorci mehanike - Galileo i Newton. Zakoni gibanja koje je otkrio činili su osnovu fizike i gotovo tri stoljeća uvelike su pridonijeli razvoju svih prirodnih znanosti. Istraživači su otkrili bezbroj novih činjenica i zakona, a sve su one uvijek iznova potvrđivale ispravnost Galileovih i Newtonovih stavova. Ova su gledišta potvrđena iu praktičnoj mehanici - u projektiranju i radu svih vrsta strojeva i aparata.

To je trajalo sve dok potkraj XIX stoljeća, kada su otkriveni novi fenomeni koji su bili u odlučnoj suprotnosti sa zakonima klasične mehanike.

Godine 1881. američki fizičar Michaelson poduzeo je niz eksperimenata za mjerenje brzine svjetlosti. Neočekivani rezultat ovih eksperimenata unio je pomutnju u redove fizičara; bilo je toliko upečatljivo i tajanstveno da je zbunilo najveće svjetske znanstvenike.

Izvanredna svojstva svjetlosti

Možda ste ovo vidjeli zanimljiva pojava.

Negdje u daljini, u polju, na pruzi ili na gradilištu, udara čekić. Vidite kako teško pada na nakovanj ili na čeličnu šinu. Međutim, zvuk udara je potpuno nečujan. Čini se da je čekić pao na nešto vrlo mekano. Ali sada opet ustaje. I u trenutku kada je već prilično visoko u zraku, čuje se daleko oštro kucanje.

Nije teško razumjeti zašto se to događa. U normalnim uvjetima zvuk putuje zrakom brzinom od oko 340 metara u sekundi, tako da udarac čekića ne čujemo u trenutku kada se dogodi, već tek nakon što zvuk iz njega stigne do našeg uha.

Evo još jednog, upečatljivijeg primjera. Munja i grmljavina događaju se u isto vrijeme, no često se čini da munja blješti tiho, budući da prasak groma dopre do našeg uha tek nakon nekoliko sekundi. Ako ih čujemo kasno, npr. 10 sekundi, onda to znači da je munja od nas udaljena 340 x 10 = 3400 metara, odnosno 3,4 kilometra.

U oba slučaja govorimo o dva trenutka: kada se neki događaj stvarno dogodio i trenutku kada je odjek tog događaja dopro do našeg uha. Ali kako znamo kada se točno taj događaj dogodio?

Vidimo to: vidimo kako se čekić spušta, munja sijeva. U ovom slučaju pretpostavljamo da se događaj stvarno događa upravo u trenutku kada ga vidimo. No, je li stvarno tako?

Ne ne ovako. Uostalom, mi događaje ne percipiramo izravno. U pojavama koje promatramo uz pomoć vida sudjeluje svjetlost. A svjetlost se u svemiru ne širi trenutno: poput zvuka, svjetlosnim zrakama treba vremena da prevladaju udaljenost.

U praznini svjetlost putuje brzinom od oko 300.000 kilometara u sekundi. To znači da ako svjetlo bljesne na udaljenosti od 300 tisuća kilometara od vas, njegov bljesak ne možete primijetiti odmah, već samo sekundu kasnije.

U jednoj sekundi, zrake svjetlosti bi imale vremena da obiđu kuglu sedam puta duž ekvatora. U usporedbi s takvom kolosalnom brzinom, zemaljske udaljenosti izgledaju beznačajne, stoga u praksi možemo pretpostaviti da vidimo sve pojave koje se događaju na Zemlji u istom trenutku kada se događaju.

Nezamislivo velika brzina svjetlosti može se činiti iznenađujućom. Međutim, mnogo više iznenađuje nešto drugo: činjenica da je brzina svjetlosti izvanredna zbog svoje nevjerojatne postojanosti. Da vidimo koja je to konstantnost.

Poznato je da se kretanje tijela može umjetno usporiti i ubrzati. Ako se, na primjer, kutija s pijeskom postavi na putanju metka, tada će metak u kutiji izgubiti dio svoje brzine. Izgubljena brzina neće se vratiti: nakon što napusti kutiju, metak će letjeti dalje ne istom brzinom, već smanjenom brzinom.

Zrake svjetlosti ponašaju se drugačije. U zraku se šire sporije nego u praznini, u vodi - sporije nego u zraku, au staklu - još sporije. Međutim, ostavljajući bilo koju tvar (naravno, prozirnu) u prazninu, svjetlost se nastavlja širiti prijašnjom brzinom - 300 tisuća kilometara u sekundi. Istodobno, brzina svjetlosti ne ovisi o svojstvima njenog izvora: potpuno je ista za zrake Sunca, reflektor i svijeću. Osim toga, nije važno kreće li se sam izvor svjetlosti ili ne - to ni na koji način ne utječe na brzinu svjetlosti.

Da bismo u potpunosti razumjeli značenje ove činjenice, usporedimo još jednom širenje svjetlosti s gibanjem običnih tijela. Zamislite da na ulicu izbacujete mlaz vode iz crijeva brzinom od 5 metara u sekundi. To znači da svaka čestica vode putuje 5 metara u sekundi u odnosu na ulicu. Ali ako stavite crijevo na automobil koji prolazi u smjeru mlaza brzinom od 10 metara u sekundi, tada će brzina mlaza u odnosu na ulicu već biti 15 metara u sekundi: čestice vode ne dobivaju brzinu samo od crijevo, ali i automobilom u pokretu, koji nosi crijevo zajedno s mlazom naprijed.

Uspoređujući izvor svjetlosti s crijevom, a njegove zrake - s mlazom vode, vidjet ćemo značajnu razliku. Za zrake svjetlosti nije bitno iz kojeg su izvora ušle u prazninu i što im se dogodilo prije nego što su ušle u prazninu. Kad se jednom nađu u njemu, brzina njihovog širenja jednaka je istoj vrijednosti - 300 tisuća kilometara u sekundi, i to bez obzira na to kreće li se izvor svjetlosti ili ne.

Pogledajmo kako su ta posebna svojstva svjetlosti u skladu sa zakonom relativnosti gibanja, o kojem je bilo riječi u prvom dijelu članka. Da bismo to učinili, pokušajmo riješiti problem zbrajanja i oduzimanja brzina, a radi jednostavnosti pretpostavit ćemo da se svi fenomeni koje zamišljamo događaju u praznini, gdje je brzina svjetlosti 300 tisuća kilometara.

Neka se izvor svjetlosti postavi na parobrodu koji se kreće, u samu njegovu sredinu, a promatrač na svakom kraju parobroda. Oba mjere brzinu širenja svjetlosti. Kakvi će biti rezultati njihova rada?

Budući da se zrake šire u svim smjerovima, a oba promatrača se kreću zajedno s parobrodom u jednom smjeru, ispada sljedeća slika: promatrač koji se nalazi na stražnjem kraju parobroda kreće se prema zrakama, a prednji se stalno udaljava. od njih.

Stoga prvi promatrač mora ustanoviti da je brzina svjetlosti 300 000 kilometara plus brzina parobroda, a drugi mora utvrditi da je brzina svjetlosti 300 000 kilometara minus brzina parobroda. A ako na trenutak zamislimo da parobrod prijeđe čudovišnu udaljenost od 200.000 kilometara u sekundi, tada će brzina svjetlosti koju je utvrdio prvi promatrač biti 500.000 kilometara, a drugi 100.000 kilometara u sekundi. Na stacionarnom parnom brodu oba bi promatrača dobila isti rezultat - 300.000 kilometara u sekundi.

Dakle, sa stajališta promatrača, na našem brodu u pokretu, čini se da se svjetlost širi u jednom smjeru 1 2/3 puta brže, au drugom - tri puta sporije nego na brodu koji miruje. Izvođenjem jednostavnih aritmetičkih operacija moći će odrediti apsolutnu brzinu parobroda.

Na isti način možemo utvrditi apsolutnu brzinu bilo kojeg drugog tijela koje se kreće: za to je dovoljno postaviti neki izvor svjetlosti na njega i izmjeriti brzinu prostiranja svjetlosnih zraka iz različitih točaka tijela.

Drugim riječima, neočekivano smo se našli u mogućnosti odrediti brzinu, a time i gibanje tijela, neovisno o svim drugim tijelima. Ali ako postoji apsolutna brzina, onda postoji jedan jedini, apsolutni mir, naime: apsolutno će mirovati svaki laboratorij u kojem promatrači, mjereći brzinu svjetlosti u bilo kojem smjeru, dobiju istu vrijednost - 300 tisuća kilometara u sekundi.

Lako je vidjeti da je sve to u potpunoj suprotnosti sa zaključcima do kojih smo došli u prošlom broju časopisa. Zapravo: govorili smo o tome da se na tijelu koje se giba ravnomjerno pravocrtno sve odvija isto kao i na tijelu koje miruje. Dakle, bilo da npr. na parobrodu gađamo u smjeru njegova kretanja ili suprotno od njegova kretanja, brzina metka u odnosu na parobrod ostat će ista i bit će jednaka brzini na parobrodu koji miruje. Pritom smo bili uvjereni da su gibanje, brzina i mirovanje relativni pojmovi: apsolutno gibanje, brzina i mirovanje ne postoje. I sada se odjednom pokazalo da promatranja svojstava svjetlosti poništavaju sve te zaključke i proturječe zakonu prirode koji je otkrio Galileo - zakonu relativnosti gibanja.

Ali to je jedan od njegovih temeljnih zakona: ona dominira cijelim svijetom; njezina je pravednost potvrđena iskustvom bezbroj puta, potvrđuje se posvuda i svake minute do sada; kad bi iznenada prestao biti pravedan, svemir bi zahvatio nezamisliv metež. Ali svjetlost ne samo da ga ne sluša, nego ga čak i opovrgava!

Mikaelsonovo iskustvo

Što učiniti s ovom kontradikcijom? Prije nego iznesemo stanovita razmatranja o ovom predmetu, obratimo pozornost na sljedeću okolnost: da su svojstva svjetlosti u suprotnosti sa zakonom relativnosti gibanja, ustanovili smo isključivo razmišljanjem. Doduše, bili su to vrlo uvjerljivi argumenti. No, ograničavajući se samo na zaključivanje, bili bismo poput drevnih filozofa koji su pokušavali otkriti zakone prirode ne uz pomoć iskustva i promatranja, već samo na temelju zaključaka. U tom slučaju neminovno se javlja opasnost da tako stvorena slika svijeta, sa svim svojim prednostima, ne bude vrlo slična stvarnom svijetu koji nas okružuje.

Vrhovni sudac bilo koje fizikalne teorije uvijek je iskustvo, i stoga, ne ograničavajući se na razmišljanje o tome kako bi se svjetlost trebala širiti na tijelu koje se kreće, treba se okrenuti eksperimentima koji će pokazati kako se ona zapravo širi u tim uvjetima.

No, treba imati na umu da je postavljanje takvih eksperimenata teško iz vrlo jednostavnog razloga: nemoguće je u praksi naći takvo tijelo koje bi se gibalo brzinom razmjernom kolosalnoj brzini svjetlosti. Uostalom, takav parobrod kakav smo koristili u našem razmišljanju, naravno, ne postoji i ne može postojati.

Da bismo mogli odrediti blagu promjenu brzine svjetlosti na nama dostupnim tijelima koja se relativno sporo kreću, bilo je potrebno izraditi mjerne instrumente iznimno visoke točnosti. I tek kada su se takvi uređaji mogli napraviti, bilo je moguće početi razjašnjavati proturječnost između svojstava svjetlosti i zakona relativnosti gibanja.

Takav pokus poduzeo je 1881. godine jedan od najvećih eksperimentatora modernog doba, američki fizičar Mikaelson.

Kao pokretno tijelo Michaelson je koristio ... globus. I doista, Zemlja je tijelo koje se očito kreće: kruži oko Sunca i, štoviše, prilično “solidnom” brzinom za naše uvjete - 30 kilometara u sekundi. Stoga, kada proučavamo širenje svjetlosti na Zemlji, mi zapravo proučavamo širenje svjetlosti u pokretnom laboratoriju.

Mikaelson je izmjerio brzinu svjetlosti na Zemlji u raznim smjerovima s vrlo visokom točnošću, odnosno praktički je izveo ono što smo mi s vama mentalno učinili na zamišljenom parobrodu u pokretu. Kako bi uhvatio sićušnu razliku od 30 kilometara u odnosu na ogromnu brojku od 300.000 kilometara, Mikaelson je morao primijeniti vrlo složenu eksperimentalnu tehniku ​​i upotrijebiti svu svoju veliku domišljatost. Točnost eksperimenta bila je toliko velika da bi Mikaelson mogao otkriti mnogo manju razliku u brzinama nego što je želio otkriti.

Iz tave u vatru

Činilo se da je rezultat eksperimenta unaprijed očit. Poznavajući svojstva svjetlosti, moglo se predvidjeti da će brzina svjetlosti mjerena u različitim smjerovima biti različita. Ali možda mislite da je rezultat eksperimenta zapravo ispao ovakav?

Ništa slično ovome! Mikaelsonov eksperiment dao je potpuno neočekivane rezultate. Tijekom niza godina to se ponavljalo mnogo puta pod najrazličitijim uvjetima, ali je uvijek dovodilo do istog zapanjujućeg zaključka.

Na Zemlji koja se svjesno kreće, brzina svjetlosti, mjerena u bilo kojem smjeru, pokazuje se potpuno istom.

Dakle, svjetlost nije iznimka. Pokorava se istom zakonu kao i metak na parobrodu u pokretu, Galileovom zakonu relativnosti. Nije bilo moguće otkriti "apsolutno" gibanje Zemlje. Ne postoji, kao što bi po zakonu relativnosti trebalo biti.

Razriješena je neugodna kontradikcija s kojom se znanost suočila. No pojavile su se nove proturječnosti! Fizičari su izašli iz vatre u tavu.

Kako bismo razjasnili nova proturječja do kojih je dovelo Mikaelsonovo iskustvo, pregledajmo redom naša istraživanja.

Prvo smo ustanovili da apsolutno gibanje i mirovanje ne postoje; To kaže Galilejev zakon relativnosti. Tada se pokazalo da su posebna svojstva svjetlosti u suprotnosti sa zakonom relativnosti. Iz ovoga je slijedilo da apsolutno gibanje i mirovanje još uvijek postoje. Kako bi to provjerio, Mikaelson je izveo eksperiment. Eksperiment je pokazao suprotno: proturječja nema – i svjetlost se pokorava zakonu relativnosti. Dakle, apsolutno gibanje i mirovanje opet ne postoje. S druge strane, implikacije Mikaelsonova iskustva očito se odnose na svako tijelo koje se kreće, ne samo na Zemlju; dakle, brzina svjetlosti je ista u svim laboratorijima, bez obzira na njihovo vlastito kretanje, pa, prema tome, brzina svjetlosti još uvijek nije relativna, već apsolutna vrijednost.

Ispostavilo se da je to začarani krug. O tome godinama razbijaju glavu najveći fizičari svijeta. Predložene su razne teorije, sve do najnevjerojatnijih i najfantastičnijih. Ali ništa nije pomoglo: svaka nova pretpostavka odmah je izazivala nova proturječja. Učeni svijet stajao je pred jednom od najveće misterije.

Najtajanstvenije i najčudnije u svemu tome bilo je to što se znanost ovdje bavila apsolutno jasnim, čvrsto utvrđenim činjenicama: sa zakonom relativnosti, poznatim svojstvima svjetlosti i Mikaelsonovim eksperimentom. I doveli su, čini se, do savršenog apsurda.

Proturječnost istina... Ali istine ne mogu proturječiti jedna drugoj, budući da istina može biti samo jedna. Stoga mora postojati pogreška u našem razumijevanju činjenica. Ali gdje? Što je?

Pune 24 godine - od 1881. do 1905. - nisu našli odgovor na ta pitanja. Ali 1905. godine, najveći fizičar našeg vremena, Albert Einstein, dao je briljantno objašnjenje zagonetke. Pojavljivanje sa savršenim neočekivana strana, na fizičare je ostavio dojam eksplodirajuće bombe.

Einsteinovo objašnjenje toliko se razlikuje od svih koncepata na koje je čovječanstvo naviklo tisućljećima da zvuči iznimno nevjerojatno. No, unatoč tome, pokazalo se nedvojbeno točnim: već 34 godine laboratorijski pokusi i promatranja raznih fizikalnih pojava u svijetu sve više potvrđuju njegovu valjanost.

Kad se vrata otvore

Da bismo razumjeli Einsteinovo objašnjenje, prvo se moramo upoznati s jednom posljedicom Mikaelsonova eksperimenta. Pogledajmo to odmah na primjeru. Upotrijebimo za ovo još jednom fantastičan kuhač na pari.

Zamislite parobrod dug 5 400 000 kilometara. Neka se kreće pravocrtno i ravnomjerno nevjerojatnom brzinom od 240 tisuća kilometara u sekundi. U nekom trenutku upali se žaruljica u sredini parobroda. Na pramcu i krmi broda nalaze se vrata. Postavljeni su tako da se u trenutku kada na njih padne svjetlost žarulje automatski otvaraju. Ovdje je svjetiljka upaljena. Kada će se točno otvoriti vrata?

Da bismo odgovorili na ovo pitanje, prisjetimo se rezultata Mikaelsonova pokusa. Mikaelsonov eksperiment pokazao je da se u odnosu na promatrače na Zemlji u kretanju svjetlost širi u svim smjerovima istom brzinom od 300 000 kilometara u sekundi. Isto će se, naravno, dogoditi i na parobrodu u pokretu. Ali udaljenost od žarulje do svakog kraja broda je 2700.000 kilometara, a 2700.000 : 300.000 = 9. To znači da će svjetlost od žarulje doći do svakih vrata za 9 sekundi. Tako će se oba vrata otvoriti u isto vrijeme.

Ovako će slučaj biti prikazan promatraču na brodu. I što će ljudi vidjeti na molu, pokraj kojeg se kreće parobrod?

Budući da brzina svjetlosti ne ovisi o kretanju izvora svjetlosti, jednaka je istim 300.000 kilometara u sekundi u odnosu na gat, unatoč činjenici da je izvor svjetlosti na brodu u pokretu. No, sa stajališta promatrača na pristaništu, vrata na krmi broda kreću se prema snopu svjetlosti brzinom broda. Kada će se vrata susresti s gredom?

Ovdje imamo posla s problemom sličnim problemu dva putnika koji putuju jedan prema drugom. Da biste pronašli vrijeme sastanka, morate podijeliti udaljenost između putnika sa zbrojem njihovih brzina. Učinimo isto ovdje. Udaljenost između žarulje i vrata je 2.700 tisuća kilometara, brzina vrata (odnosno parobroda) je 240 tisuća kilometara u sekundi, a brzina svjetlosti je 300 tisuća kilometara u sekundi.

Stoga će se stražnja vrata otvoriti

2700.000/(300000 + 240000)=5 sekundi

Nakon što se upali žarulja. Što je s prednjim dijelom?

Prednja vrata, sa stajališta promatrača na molu, snop svjetla mora sustići, jer se kreće s brodom u istom smjeru kao i snop svjetla. Dakle, ovdje imamo problem putnika od kojih jedan prestiže drugoga. Udaljenost ćemo podijeliti s razlikom u brzinama:

2700.000/(300.000 - 240.000)=45 sekundi

Dakle, prva vrata će se otvoriti 5 sekundi nakon što se svjetlo upali, a druga vrata će se otvoriti 45 sekundi kasnije. Stoga se vrata neće otvoriti u isto vrijeme. To je ono što će slika biti predstavljena ljudima na molu! Slika je najčudesnija od svega što je do sada rečeno.

Ispada da su isti događaji - otvaranje fronta i stražnja vrata- pokazat će se istodobnim za ljude na brodu, a neistovremenim za ljude na molu, ali razdvojeni vremenskim intervalom od 40 sekundi.

Ne zvuči li ovo kao potpuna besmislica? Ne izgleda li ovo kao apsurdna tvrdnja iz vica - da je duljina krokodila od repa do glave 2 metra, a od glave do repa 1 metar?

I, pazite, ljudima na molu se neće činiti da se vrata nisu otvorila u isto vrijeme: za njih je to zapravo zapravo dogoditi istovremeno. Uostalom, izračunali smo vrijeme kada su se koja od vrata otvorila. U isto vrijeme, otkrili smo da su se druga vrata zapravo otvorila 40 sekundi kasnije od prvih.

Međutim, i putnici parobroda su ispravno ustanovili da su se oba vrata otvorila u isto vrijeme. I to se aritmetički pokazalo. Što se događa? Aritmetika protiv Aritmetike?!

Ne, aritmetika ovdje nije kriva. Sve kontradikcije s kojima smo se ovdje susreli leže u našim pogrešnim predodžbama o vremenu: vrijeme se pokazalo potpuno drugačijim od onoga kakvim ga je čovječanstvo smatralo do sada.

Einstein je revidirao te stare, tisuću godina stare koncepte. Istovremeno je napravio veliko otkriće, zahvaljujući kojem je njegovo ime postalo besmrtno.

Vrijeme je relativno

U prošlom smo broju pokazali kakve su izvanredne zaključke fizičari izvukli iz Mikaelsonova eksperimenta. Razmotrili smo primjer zamišljenog parobroda na kojem se dvoja vrata otvaraju na znak svjetla i ustanovili smo zapanjujuću činjenicu: sa stajališta promatrača na parobrodu, vrata se otvaraju u istom trenutku, ali iz gledište promatrača na pristaništu, u različitim trenucima.

Ono na što čovjek nije navikao čini mu se nevjerojatnim. Slučaj s vratima na parobrodu čini se prilično nevjerojatnim jer se nikada nismo kretali brzinom koja se ni izdaleka približila basnoslovnoj brojci od 240 000 kilometara u sekundi. Ali moramo uzeti u obzir da se fenomeni koji se događaju takvim brzinama mogu jako razlikovati od onih na koje smo navikli u svakodnevnom životu.

Naravno, zapravo ne postoje parobrodi koji se kreću brzinama bliskim brzini svjetlosti. I zapravo, nitko nikada nije primijetio takav slučaj s vratima kao što je opisano u našem primjeru. Ali slični fenomeni, zahvaljujući suvremenoj visokorazvijenoj eksperimentalnoj tehnologiji, svakako se mogu otkriti. Podsjetimo da se primjer s otvaranjem vrata ne temelji na apstraktnom razmišljanju, već isključivo na čvrsto utvrđenim činjenicama dobivenim iskustvom: Mikaelsonovim eksperimentom i višegodišnjim promatranjima svojstava svjetlosti.

Dakle, iskustvo nas je dovelo do nepobitnog zaključka da pojam istovremenosti dvaju događaja nije apsolutan. Ranije smo smatrali da ako se dva događaja dogode u bilo kojem laboratoriju u isto vrijeme, tada bi za bilo koji drugi laboratorij oni bili istovremeni. Sada smo otkrili da to vrijedi samo za laboratorije koji miruju jedan u odnosu na drugi. Inače će se događaji koji su istovremeni za jedan laboratorij dogoditi za drugi drugačije vrijeme.

Iz ovoga slijedi da je pojam simultanosti relativan pojam. Smisao dobiva tek kada označite kako se laboratorij kreće, iz kojeg se događaja promatra.

Na početku članka govorili smo o dvojici putnika koji su se svakodnevno pojavljivali u ekspresnom vagonu. Putnici su bili sigurni da se stalno susreću na istom mjestu. Njihovi muževi tvrdili su da se svaki dan sreću na novom mjestu, tisuću kilometara udaljenom od prethodnog.

I jedni i drugi su bili u pravu: što se tiče vlaka, putnici su se susreli zapravo na istom mjestu, ali što se tiče željezničke pruge, na različitim mjestima. Ovaj nam je primjer pokazao da pojam prostora nije apsolutni pojam, već relativan.

Oba primjera - o susretu s putnicima i otvaranju vrata na parobrodu - slična su jedan drugome. U oba slučaja je riječ o relativnosti, a nalaze se čak i iste riječi: “istima” i “različitima”. Samo u prvom primjeru riječ je o mjestima, odnosno o prostoru, a u drugom - o trenucima, odnosno o vremenu. Što odavde slijedi?

Da je pojam vremena jednako relativan kao i pojam prostora.

Da bismo to konačno potvrdili, modificirajmo malo primjer parobroda. Pretpostavimo da je mehanizam jednih vrata neispravan. Neka ljudi na brodu primijete da su se prednja vrata otvorila 15 sekundi prije stražnjih zbog ovog kvara. A što će ljudi vidjeti na pristaništu?

Ako su im se u prvoj varijanti primjera prednja vrata otvorila 40 sekundi kasnije od stražnjih, onda će se u drugoj varijanti to dogoditi samo 40 - 15 = 25 sekundi kasnije. Ispada, dakle, da su se ljudima na brodu prednja vrata otvorila ranije nego stražnja, a ljudima na molu - kasnije.

Dakle, ono što se dogodilo ranije za jedan laboratorij dogodilo se kasnije u odnosu na drugi. Iz ovoga je jasno da je sam pojam vremena relativan pojam.

Do ovog je otkrića 1905. godine došao dvadesetšestogodišnji fizičar Albert Einstein. Prije toga čovjek je vrijeme zamišljao kao apsolut - posvuda u svijetu isto, neovisno o bilo kakvom laboratoriju. Tako su nekoć ljudi smatrali da su smjerovi vrha i dna isti u cijelom svijetu.

A sada je sudbina svemira zadesila vrijeme. Pokazalo se da izraz "u isto vrijeme" nema više smisla od izraza "na istom mjestu" ako nije naznačeno na koji se laboratorij odnosi.

Možda netko još uvijek ima pitanje: pa, zapravo, bez obzira na bilo koji laboratorij, jesu li bilo koja dva događaja istodobna ili ne? Razmišljati o ovom pitanju jednako je apsurdno kao i razmišljati o pitanju, ali gdje su zapravo, bez obzira na bilo kakve laboratorije, vrh i dno svijeta?

Otkriće relativnosti vremena omogućilo je, kao što ćete kasnije vidjeti, da se razriješe sve proturječnosti do kojih je Mikaelsonov eksperiment doveo fiziku. Ovo otkriće bila je jedna od najvećih pobjeda uma nad ustajalim idejama koje su se razvijale tijekom tisućljeća. Zapanjujući znanstveni svijet svojom neobičnošću ovdje je proizveo duboku revoluciju u pogledima čovječanstva na prirodu. Po karakteru i značaju može se usporediti samo s preokretom izazvanim otkrićem sferičnosti Zemlje ili otkrićem njezina kretanja oko Sunca.

Tako je Einstein, uz Kopernika i Newtona, utro potpuno nove putove znanosti. I nije uzalud otkriće ovog tada još mladog znanstvenika brzo steklo slavu najvećeg fizičara našeg stoljeća.

Doktrina relativnosti vremena obično se naziva "Einsteinovo načelo relativnosti" ili jednostavno "načelo relativnosti". Ne treba ga brkati sa zakonom ili principom relativnosti gibanja, o kojem je bilo riječi ranije, to jest sa " klasični princip relativnost", odnosno "načelo relativnosti Galileo - Newton".

Brzina ima ograničenje

Nemoguće je u časopisu govoriti o tim golemim promjenama io svim novim stvarima koje je načelo relativnosti donijelo u znanost. Osim toga, da biste sve to razumjeli, morate dobro poznavati fiziku i višu matematiku.

Svrha našeg članka je objasniti samo same temelje Einsteinovog načela i one najvažnije posljedice koje proizlaze iz relativnosti vremena. Samo ovo, kao što ste vidjeli, nije nimalo lak zadatak. Imajte na umu da je načelo relativnosti jedno od najtežih znanstvenih pitanja i općenito ga je nemoguće dovoljno duboko sagledati bez pomoći matematike.

Za početak, razmotrimo jednu vrlo važnu posljedicu relativnosti vremena, koja se tiče brzine.

Kao što znate, brzina parnih lokomotiva, automobila i zrakoplova neprestano raste od njihovog izuma pa do danas. Trenutno je dosegla vrijednost koja bi se prije samo nekoliko desetljeća činila nevjerojatnom. Nastavit će se povećavati.

U tehnici su poznate i puno veće brzine. To je, prije svega, brzina metaka i topničkih granata. Brzina leta metaka i granata, zahvaljujući stalnim tehničkim poboljšanjima, također raste iz godine u godinu i nastavit će se povećavati u budućnosti.

Ali najveća brzina koja se koristi u tehnologiji je brzina prijenosa signala pomoću svjetlosnih zraka, električne struje i radio valova. U sva tri slučaja to je približno jednaka vrijednost - 300 tisuća kilometara u sekundi.

Moglo bi se pomisliti da će daljnjim razvojem tehnologije, otkrićem nekih novih zraka, i ova brzina biti nadmašena; Stalnim povećanjem brzina koje su nam dostupne, na kraju ćemo se moći približiti koliko god želimo idealu trenutnog prijenosa signala ili napora na bilo koju udaljenost.

Mikaelsonovo iskustvo pokazuje, međutim, da je taj ideal nedostižan. Doista, pri beskonačno visokoj brzini prijenosa, signali iz dvaju događaja bi u svim uvjetima stigli do nas trenutno; a ako bi se u jednom laboratoriju dva događaja dogodila istovremeno, onda bi i u svim drugim laboratorijima bili promatrani istovremeno - u istom trenutku kada su se dogodili. A to bi značilo da je "simultanost" postala apsolutna, potpuno neovisna o kretanju laboratorija. Ali apsolutnost vremena, kao što smo vidjeli, opovrgnuta je Mikaelsonovim eksperimentom. Stoga prijenos signala ili sila ne može biti trenutan.

Drugim riječima, brzina bilo kojeg prijenosa ne može biti beskonačno velika. Postoji određeno ograničenje brzine - ograničenje brzine koje se ni pod kojim uvjetima ne smije prekoračiti.

Lako je provjeriti da se granična brzina podudara s brzinom svjetlosti. Doista, prema načelu relativnosti Galileo-Newton, zakoni prirode u svim laboratorijima koji se međusobno kreću ravnomjerno i ravnomjerno su isti. To znači da bi za sve takve laboratorije ista brzina trebala biti granična. Ali koja vrsta brzine zadržava nepromijenjenu vrijednost u svim laboratorijima? Takva nevjerojatna postojanost, kao što smo vidjeli, samo je brzina svjetlosti, i samo ona! Iz toga proizlazi da brzina svjetlosti nije samo brzina širenja neke (iako vrlo važne) radnje u svijetu: ona je ujedno i granična brzina koja postoji u prirodi.

Otkriće postojanja granične brzine u prirodi također je bila jedna od najvećih pobjeda ljudske misli. Fizičar prošlog stoljeća nije mogao pretpostaviti da postoji granica brzine. Da je, međutim, tijekom pokusa naišao na činjenicu postojanja granične brzine, tada bi zaključio da je to slučajnost, da je za to kriva samo ograničenost njegovih eksperimentalnih mogućnosti. S pravom bi mislio da bi se razvojem tehnologije mogla nadmašiti granična brzina.

Jasno nam je suprotno: bilo bi smiješno na to računati kao i vjerovati da će razvojem navigacije biti moguće doći do mjesta na zemljinoj površini koje je od polazišta udaljeno više od 20 tisuća kilometara ( odnosno više od polovine zemljinog opsega).

Kada je minuta jednaka satu?

Kako bi cjelovito objasnio relativnost vremena i posljedice koje iz toga proizlaze, a koje se iz navike čine čudnima, Einstein se služi primjerima s vlakom. Mi ćemo učiniti isto. Divovski vlak koji se kreće zamišljenom nevjerojatnom brzinom zvat će se "Einsteinov vlak".

Zamislite vrlo dugu prugu. Postoje dvije postaje na udaljenosti od 864 milijuna kilometara jedna od druge. Da bi prevalio udaljenost između njih, Einsteinovu će vlaku, koji se kreće brzinom od, recimo, 240 tisuća kilometara u sekundi, trebati sat vremena. Obje postaje imaju savršeno točne satove.

Putnik ulazi u vlak na prvoj stanici. Prvo namjesti svoj džepni kronometar točno na kolodvorski sat. Po dolasku na drugu stanicu, uspoređuje ga sa satom postaje i iznenađeno primjećuje da je kronometar zaostao...

Zašto se to dogodilo?

Pretpostavimo da je na podu automobila električna žarulja, a na stropu ogledalo. Snop svjetla iz žarulje koji udari u zrcalo reflektira se natrag na žarulju. Put zraka, kako ga vidi putnik u automobilu, prikazan je na gornjoj slici: zraka je usmjerena okomito prema gore i pada okomito prema dolje.

Promatraču na postaji bit će predstavljena drugačija slika. Za vrijeme dok je snop svjetlosti išao od žarulje do zrcala, zrcalo se kretalo zajedno s vlakom. I tijekom pada reflektirane zrake, sama žarulja se pomaknula na istu udaljenost. Put koji je prešla zraka sa stajališta promatrača na postaji prikazan je na donjoj slici: čini dvije stranice jednakokračnog trokuta. Osnovu trokuta čini žarulja koju vlak nosi naprijed.

Vidimo da je sa stajališta promatrača na stanici snop svjetlosti prešao veću udaljenost nego sa stajališta promatrača u vlaku. Istodobno, znamo da je brzina svjetlosti konstantna u svim uvjetima: potpuno je ista za promatrača na stanici i za putnika u vlaku. Što odavde slijedi?

Jasno je da ako su brzine iste, ali su duljine staza različite, tada se manje vremena troši na prolazak manje staze, a više vremena na prolazak veće. Lako je izračunati omjer oba vremena.

Pretpostavimo da je sa stajališta promatrača na postaji prošlo 10 sekundi između odlaska zrake u zrcalo i njenog povratka na žarulju. Tijekom ovih 10 sekundi, svjetlo je prošlo:

300.000 x 10 = 3 milijuna kilometara.

Prema tome, stranice AB i BC jednakokračnog trokuta ABC jednake su svaka po 1,5 milijuna kilometara. Stranica AC 1, osnovica trokuta, jednaka je putu koji vlak prijeđe u 10 sekundi, i to:

240.000 x 10 = 2,4 milijuna kilometara.

Pola baze, AD 1 je jednako 1,2 milijuna kilometara.

Odavde je lako odrediti visinu automobila - visinu trokuta BD. Iz pravokutni trokut ABD imamo:

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

Stoga je BD = 0,9 milijuna kilometara.

Visina je sasvim solidna, što doduše ne čudi s obzirom na astronomske dimenzije Einsteinova vlaka.

Put koji je prešla zraka sa stajališta promatrača u vlaku očito je jednak dvostrukoj visini trokuta:

2BD = 2 x 0,9 = 1,8 milijuna kilometara.

Za putovanje ovim putem, svjetlu će trebati:

1.800.000/300.000 = 6 sekundi.

Dakle, dok je snop svjetlosti išao od žarulje do ogledala i natrag, na stanici je prošlo 10 sekundi, a u vlaku samo 6 sekundi. Omjer vremena u vlaku i vremena na stanicama je 6/10.

Otud iznenađujuća posljedica: prema kolodvorskom vremenu vlak je između stanica putovao sat vremena, a prema putničkom kronometru samo 6/10 sati, odnosno 36 minuta. Zato je tijekom vremena kretanja između stanica putnički kronometar kasnio za satom postaje i, štoviše, za 24 minute.

Potrebno je dobro shvatiti ovu činjenicu: putnički je kronometar zaostao ne zato; da je bio sporiji ili da nije radio kako treba. Ne, radilo je kao satovi na kolodvorima. Ali vrijeme u vlaku koji se kretao u odnosu na stanice teklo je drugačije nego u stanicama.

Iz dijagrama s trokutom se vidi da što je veća brzina vlaka, to bi trebao biti veći zaostatak kronometra od vlaka do brzine svjetlosti, moguće je osigurati da bilo koje malo vremensko razdoblje prođe u vlak u sat vremena stanice. Na primjer, pri brzini vlaka od oko 0,9999 brzine svjetlosti, samo 1 minuta će proći u satu staničnog vremena u vlaku (ili, obrnuto, jedan sat će proći u minuti staničnog vremena u vlaku ako promatrač na jednoj postaji provjerava svoje vrijeme pomoću dva kronometra postavljena na početku i na kraju vlaka).

Smatrajući vrijeme apsolutnim, čovjek ga je zamišljao kao nešto što ravnomjerno teče, štoviše, posvuda i u svim uvjetima na svijetu jednakom brzinom. Ali Einsteinov vlak pokazuje da je tempo vremena različit u različitim laboratorijima. Ova relativnost vremena jedno je od najvažnijih svojstava fizičkog svijeta.

Iz svega rečenog možemo zaključiti da “vremenski stroj” koji Wells opisuje u fantastičnoj priči i nije tako prazna fantazija. Relativnost vremena pred njima otvara mogućnost - barem teoretski - putovanja u budućnost. Lako je uočiti da je Einsteinov vlak upravo "vremenski stroj".

Vremeplov

Doista, zamislite da se Einsteinov vlak ne kreće pravocrtno, nego duž kružne željeznice. Zatim, svaki put kada se putnik vrati na početnu stanicu, otkrit će da je njegov sat iza sata stanice.

Približavajući brzinu vlaka brzini svjetlosti, možete, kao što već znate, osigurati da bilo koja mala količina vremena prođe u jednom satu prema satu stanice u vlaku. To dovodi do iznenađujućih rezultata: dok u vlaku prolaze samo godine, na stanici prolaze stotine i tisuće godina. Izašavši iz svog "vremenskog stroja", naš putnik naći će se u odvojenoj budućnosti... Njegovi rođaci i prijatelji odavno su umrli... Naći će žive samo njihove daleke potomke.

Međutim, Einsteinov se vlak još uvijek jako razlikuje od Wellsova. Uostalom, prema romanopiscu, mogla se kretati u vremenu ne zbog svoje velike brzine, već zahvaljujući nekom posebnom tehničkom uređaju. Ali u stvarnosti se takav uređaj ne može stvoriti; ovo je čista besmislica. Postoji samo jedan način da se uđe u budućnost: dati vlaku ogromnu brzinu - blizu brzine svjetlosti.

Još jedno svojstvo razlikuje Einsteinov vlak od Wellsova vremeplova: on se ne može pomaknuti "unatrag" u vremenu, odnosno ne može ići u prošlost, a time se iz budućnosti vratiti u sadašnjost.

Općenito, sama ideja kretanja unatrag u vremenu potpuno je besmislena. Možemo utjecati samo na ono što još nije bilo, ali ne možemo promijeniti ono što je već bilo. To je jasno i iz ovog primjera: kad bi bilo moguće vratiti se u prošlost, onda bi se moglo dogoditi da čovjek ode u prošlost i ubije svoje roditelje dok su još bili bebe. A kada bi se vratio u sadašnjost, našao bi se u smiješnoj poziciji čovjeka čiji su roditelji umrli davno prije nego što se on rodio!

Kretanje brzinom bliskom brzini svjetlosti teoretski otvara još jednu mogućnost: zajedno s vremenom prevladati sve udaljenosti. A mogu biti toliko veliki u svjetskom prostoru da ih ni pri najvećoj brzini za većinu putovanja ne bi bilo dovoljno ljudski život.

Primjer bi bila zvijezda koja je od nas udaljena, recimo, dvjesto svjetlosnih godina. Budući da je brzina svjetlosti najveća brzina u prirodi, nemoguće je dosegnuti ovu zvijezdu prije dvjesto godina nakon početka. A budući da je trajanje ljudskog života manje od dvjesto godina, čini se da se s pouzdanjem može reći da je osoba fundamentalno lišena mogućnosti da dosegne daleke zvijezde.

Ipak, ovo razmišljanje je pogrešno. Pogreška je u tome što o dvjesto godina govorimo kao o nečem apsolutnom. Ali vrijeme je relativno, odnosno ne postoji zajedničko vrijeme za sve laboratorije. Stanice su imale jedno brojanje vremena, dok je Einsteinov vlak imao drugo.

Zamislimo astronauta koji je krenuo u svemir svijeta. Dok stigne do zvijezde dvjesto svjetlosnih godina udaljene od nas, doista će proći dvjesto godina prema zemaljskom vremenu. U raketi, ovisno o brzini u odnosu na Zemlju, kao što znamo, može teći bilo koji mali vremenski period.

Dakle, astronaut će stići do zvijezde u svoje vrijeme ne za dvjesto godina, nego, recimo, za godinu dana. S dovoljno velikom brzinom, teoretski je moguće "odletjeti" do zvijezde i vratiti se prema raketnom satu čak i za jednu minutu ...

Štoviše: kada se kreće najvećom brzinom na svijetu - 300 tisuća kilometara u sekundi - vrijeme postaje izuzetno malo, odnosno jednako nuli. Drugim riječima, kad bi se raketa mogla kretati brzinom svjetlosti, vrijeme bi za promatrača u njoj potpuno stalo, a sa stajališta tog promatrača, trenutak starta poklapao bi se s trenutkom završetka.

Ponavljamo da je sve ovo zamislivo samo teoretski. U praksi putovanje u budućnost i do dalekih zvijezda nije izvedivo, jer je kretanje automobila i ljudi brzinama bliskim brzini svjetlosti. tehnički razlozi nemoguće.

I veličine su relativne.

Obrazloženje i zabavni primjeri navedeni u prethodnim poglavljima čine se fantastičnima. Ali njihov cilj nije zarobiti čitatelja fantastikom, već pokazati svu dubinu i ozbiljnost posljedica koje proizlaze iz relativnosti vremena.

Lako je vidjeti da relativnost veličina tijela proizlazi i iz relativnosti vremena.

Neka duljina perona kroz koji prolazi Einsteinov vlak bude 2,4 milijuna kilometara. Pri brzini od 240 tisuća kilometara u sekundi vlak će peron proći za 10 sekundi. Ali u 10 sekundi kolodvorskog vremena, vlak će proći samo 6 sekundi. Iz ovoga će putnik s pravom zaključiti da je duljina platforme 240 000 x 6 = 1,44 milijuna kilometara, a ne 2,40 milijuna kilometara.

To znači da je objekt koji miruje u odnosu na bilo koji laboratorij duži od objekta koji se kreće. U odnosu na vlak peron se kretao, a u odnosu na stanicu je mirovao. Stoga je za promatrača na stanici bio duži nego za putnika. Vagoni vlaka su, naprotiv, bili 10/6 puta kraći za promatrača na stanici nego za putnika.

Kako se brzina povećava, duljina objekata se sve više smanjuje. Stoga je pri najvećoj brzini trebala postati najmanja, odnosno jednaka nuli.

Dakle, svako tijelo koje se kreće skuplja se u smjeru svog gibanja. S tim u vezi potrebno je dopuniti jedan od primjera koji smo naveli u broju 9 časopisa, naime: u pokusu s otvaranjem vrata na parobrodu ustanovili smo da se za promatrača na molu druga vrata otvaraju. 40 sekundi kasnije od prvog. Ali budući da se duljina parobroda, koji se kreće brzinom od 240 tisuća kilometara u sekundi, smanjila za 10/6 puta u odnosu na pristanište, stvarni vremenski interval između otvaranja vrata bit će jednak satu na pristaništu, a ne 40 sekundi. , ali 40: 10/6 = 24 sekunde . Naravno, ova brojčana korekcija ne mijenja temeljne zaključke koje smo izvukli iz iskustva s parobrodom.

Relativnost dimenzija tijela odmah povlači za sobom novu, možda najupečatljiviju, posljedicu načela relativnosti. “Najupečatljiviji” jer objašnjava neočekivani rezultat Mikaelsonovog eksperimenta koji je svojedobno unio pomutnju u redove fizičara. Slučaj se ticao, kao što se sjećate, zbrajanja brzina, koje iz nepoznatog razloga nisu "htjele" poslušati običnu aritmetiku.

Čovjek je oduvijek navikao zbrajati brzine usmjerene pravocrtno iu jednom smjeru, čisto aritmetički, dakle jednostavno kao tablice ili jabuke. Na primjer, ako brod plovi u nekom smjeru brzinom od 20 kilometara na sat, a putnik hoda njegovom palubom u istom smjeru brzinom od 5 kilometara na sat, tada je brzina putnika u odnosu na pristanište će biti 20 + 5 = 25 kilometara na sat. sat.

Sve do nedavno, fizičari su bili sigurni da je ova metoda zbrajanja apsolutno točna i prikladna za pronalaženje zbroja bilo kojih brzina. Ali načelo relativnosti nije ostavilo netaknutim ni ovo pravilo mehanike.

Pokušajte, primjerice, zbrojiti brzine od 230 i 270 tisuća kilometara u sekundi. Što će se dogoditi? 500 tisuća kilometara u sekundi. A takva brzina ne može postojati, jer je 300 tisuća kilometara u sekundi najveća brzina na svijetu. Iz ovoga je barem jasno da zbroj bilo koje i bilo koje brzine, ni u kojem slučaju, ne može prijeći 300.000 kilometara u sekundi.

No, možda je dopušteno dodati aritmetički niže brzine, na primjer, 150 i 130 tisuća kilometara u sekundi? Uostalom, njihov zbroj, 280 tisuća kilometara u sekundi, ne prelazi dopuštenu brzinu u svijetu.

Lako je vidjeti da je i ovdje aritmetički zbroj netočan. Neka se, na primjer, parobrod kreće kraj pristaništa brzinom od 150 000 kilometara u sekundi, a lopta se kotrlja palubom parobroda brzinom od 130 000 kilometara u sekundi. Zbroj tih brzina treba izražavati brzinu lopte u odnosu na stup. Međutim, iz prethodnog poglavlja znamo da se tijelo koje se kreće smanjuje u veličini. Dakle, udaljenost od 130.000 kilometara na parobrodu uopće nije jednaka 130.000 kilometara za promatrača na pristaništu, a 150.000 kilometara uz obalu uopće nije jednako 150.000 kilometara za putnika na parobrodu.

Nadalje, za određivanje brzine lopte u odnosu na mol, promatrač koristi sat na molu. Ali brzina lopte na parnom brodu određena je vremenom parnog broda. A vrijeme na parobrodu u pokretu i na pristaništu, kao što znamo, uopće nisu isto.

Ovako pitanje zbrajanja brzina izgleda u praksi: morate uzeti u obzir relativnost i udaljenosti i vremena. Kako treba kombinirati brzine?

Einstein je za to dao posebnu formulu, koja odgovara načelu relativnosti. Do sada nismo navodili formule iz teorije relativnosti, ne želeći njima opterećivati ​​ovaj težak članak. Međutim, koncizan i precizan jezik matematike mnoge stvari čini odmah jasnima, zamjenjujući dugačke, riječite argumente. Formula za zbrajanje brzina ne samo da je mnogo jednostavnija od svih prethodnih razmišljanja, već je sama po sebi toliko jednostavna i zanimljiva da je vrijedi citirati:

V1 + V2
W = _________________
V 1 x V 2
1+ ___________
C2

Ovdje su V 1 i V 2 pojmovi brzine, W je ukupna brzina, c je najveća brzina na svijetu (brzina svjetlosti), jednaka 300 tisuća kilometara u sekundi.

Ova prekrasna formula ima upravo ono pravo svojstvo: bez obzira na brzine koje joj dodamo, nikada nećemo dobiti više od 300 tisuća kilometara u sekundi. Pokušajte zbrojiti 230 000 i 270 000 kilometara u sekundi koristeći ovu formulu, ili čak 300 000 i 300 000 kilometara u sekundi, i vidite što će se dogoditi.

Pri zbrajanju malih brzina - kakve u većini slučajeva susrećemo u praksi - formula nam daje uobičajeni rezultat, koji se malo razlikuje od aritmetički zbroj. Uzmimo za primjer čak i najveće suvremene brzine kretanja. Neka se dva aviona kreću jedan prema drugom, leteći svaki 650 kilometara na sat. Kolika je brzina njihove konvergencije?

Aritmetički - (650 + 650) = 1300 kilometara na sat. Prema Einsteinovoj formuli - samo 0,72 mikrona na sat manje. I u gornjem primjeru s brodom koji se polako kreće, na čijoj se palubi hoda čovjek, ta je razlika još uvijek 340 tisuća puta manja.

Takve je količine u takvim slučajevima nemoguće otkriti mjerenjem. Da, a njihova praktična vrijednost je nula. Iz ovoga je jasno zašto tisućama godina čovjek nije primijetio da je aritmetičko zbrajanje brzina fundamentalno pogrešno: netočnost s takvim zbrajanjem mnogo je manja od najstrožih zahtjeva prakse. I stoga je u tehnici uvijek sve konvergiralo s proračunima, samo da su proračuni bili točni.

Ali više nije moguće aritmetički zbrajati brzine usporedive s brzinom svjetlosti: tu možemo upasti u velike pogreške. Primjerice, pri brzinama od 36 tisuća kilometara u sekundi pogreška će premašiti tisuću kilometara, a pri 100 tisuća kilometara u sekundi već će doseći 20 tisuća kilometara u sekundi.

Da je aritmetičko zbrajanje brzina pogrešno, a Einsteinova formula točna, potvrđuje iskustvo. Drugačije i nije moglo biti: uostalom, iskustvo je natjeralo fizičare da preispitaju stare koncepte mehanike i dovelo ih do načela relativnosti.

Znajući kako zapravo zbrojiti brzine, sada možemo razumjeti "misteriozne" rezultate Michaelsonovog eksperimenta. Izvodeći ovaj eksperiment dok se Zemlja kretala prema snopu svjetlosti brzinom od 30 kilometara u sekundi, Michaelson je očekivao da će dobiti rezultat od 300 000 + 30 = 300 030 kilometara u sekundi.

Ali ne možete tako dodati brzinu!

Zamijenite V 1 = c (c je brzina svjetlosti) i V 2 = 30 u formulu za zbrajanje brzina i vidjet ćete da je ukupna brzina samo c1, i ništa više. Upravo je takav bio rezultat Mikaelsonova eksperimenta.

Isti rezultat će se dobiti za sve ostale vrijednosti V 2 , sve dok je V 1 jednak brzini svjetlosti. Neka Zemlja prijeđe bilo koji broj kilometara u sekundi: 30 - oko Sunca, 275 - zajedno sa Sunčevim sustavom i tisuće kilometara - s cijelom Galaksijom. To ne mijenja stvari. U svim slučajevima dodavanja brzine Zemlje brzini svjetlosti, formula će dati istu vrijednost c.

Dakle, rezultati Mikaelsonovog eksperimenta su nas iznenadili samo zato što nismo znali kako pravilno zbrajati brzine. Nismo znali kako to učiniti, jer nismo znali da se tijela skupljaju u smjeru kretanja i da vrijeme različito prolazi u različitim laboratorijima.

Masa i energija

Ostaje razmotriti posljednje pitanje.

Jedno od najvažnijih svojstava svakog tijela je njegova masa. Navikli smo vjerovati da uvijek ostaje nepromijenjen. No proračuni temeljeni na načelu relativnosti pokazuju nešto drugo: kada se tijelo kreće, njegova se masa povećava. Povećava se onoliko puta koliko se smanjuje duljina tijela. Tako je masa Einsteinova vlaka, koji se kreće brzinom od 240 tisuća kilometara u sekundi, 10/6 puta veća od mase u mirovanju.

Kako se brzina približava granici, masa raste sve brže i brže. Pri graničnoj brzini masa svakog tijela mora postati beskonačno velika. Uobičajene brzine s kojima se susrećemo u praksi uzrokuju posve zanemarivo povećanje mase.

Međutim, još uvijek je moguće eksperimentalno ispitati ovaj fenomen: moderna eksperimentalna fizika može usporediti masu elektrona koji se brzo kreću s masom elektrona koji miruju. A iskustvo u potpunosti potvrđuje zakon ovisnosti mase o brzini.

No, da bi se tijelima odredila brzina, potrebno je utrošiti energiju. I ispada da općenito, svaki rad koji se vrši na tijelu, svako povećanje energije tijela povlači za sobom povećanje mase proporcionalno ovoj utrošenoj energiji. Dakle, masa zagrijanog tijela veća je od mase hladnog, masa stisnute opruge veća je od mase slobodne.

Beznačajne količine jedinica mase odgovaraju ogromnim količinama jedinica energije. Na primjer, da bi se masa nekog tijela povećala za samo 1 gram, potrebno je na njemu raditi 25 milijuna kilovat-sati. Drugim riječima, masa od 25 milijuna kilovat-sati električne energije jednaka je 1 gramu. Da bi se dobio ovaj gram, potrebna je sva energija koju Dneproges generiše dva dana. Računajući samo jednu kopejku po kilovat-satu, nalazimo da 1 gram najjeftinije električne energije košta 250 tisuća rubalja. A ako struju pretvorite u svjetlost, onda će 1 gram svjetlosti koštati oko 10 milijuna rubalja. To je višestruko skuplje od najskuplje tvari - radija.

Ako spalite 1 tonu ugljena u zatvorenom prostoru, tada će produkti izgaranja težiti samo 1/3000 grama manje od ugljena i kisika iz kojih su nastali nakon što se ohlade. Dio mase koji nedostaje gubi se toplinskim zračenjem. Zagrijavanje 1 tone vode od 0 do 100 stupnjeva dovest će do povećanja njezine mase za manje od 5/1.000.000 frakcija grama.

Sasvim je jasno da tako beznačajne promjene mase tijela kada gube ili dobivaju energiju izmiču najtočnijim mjerenjima. No, moderna fizika poznaje pojave u kojima promjena mase postaje uočljiva. To su procesi koji se događaju pri sudaru atomskih jezgri, kada iz jezgri nekih elemenata nastaju jezgre drugih elemenata.

Na primjer, kada se jezgra atoma litija sudari s jezgrom atoma vodika, nastaju dvije jezgre atoma helija. Masa ovih dviju jezgri već je značajno - 1/4 dijela - manja od ukupne mase jezgri vodika i litija. Dakle, pri pretvaranju 1 grama mješavine litija i vodika u helij treba se osloboditi 1/400 grama energije, što će biti u kilovat-satima:

25 000 000/400 = 62,5 tisuća kilovat-sati.

Dakle, kad bismo mogli lako provoditi nuklearne transformacije, postali bismo vlasnici najbogatijeg izvora energije: da bismo dobili snagu Dnjeprogesa, bilo bi dovoljno samo 4 grama mješavine litija i vodika pretvoriti u helija svaki sat.

Nova i stara fizika

Ovime završavamo naš letimičan uvod u načelo relativnosti.

Vidjeli smo koliko je ozbiljno i duboke promjene uveo je princip relativnosti u svjetonazor koji se stoljećima razvijao među čovječanstvom. Ne znači li to da su stare ideje potpuno uništene? Da ih treba u potpunosti odbaciti? Da svu fiziku nastalu prije otkrića principa relativnosti treba prekrižiti kao netočnu?

Ne, jer razlika između stare fizike (koja se zove “klasična”) i fizike koja uzima u obzir princip relativnosti (“relativistička”, od latinske riječi “relatio”, što znači “referenca”), je previše mala u gotovo svim područjima našeg praktičnog djelovanja.

Kad bi, primjerice, putniku običnog, pa i najbržeg vlaka (ali, naravno, ne Einsteinova) palo na pamet uvesti korekciju vremena za načelo relativnosti, bio bi ismijan. Za jedan dan, takva izmjena bila bi izražena u deset milijarditom dijelu sekunde. Podrhtavanje vlaka i netočan rad najboljeg satnog mehanizma neusporedivo jače utječu na očitanja sata.

Ludim bi se mogao nazvati inženjer koji bi u izračun unio povećanje mase vode kada se zagrijava. S druge strane, fizičara koji proučava sudaranje atomskih jezgri, ali ne uzima u obzir moguće promjene mase, treba izbaciti iz laboratorija zbog neznanja.

Dizajneri će uvijek dizajnirati strojeve prema zakonima klasične fizike: izmjene i dopune načela relativnosti imat će manji učinak na strojeve od mikroba koji je sletio na zamašnjak. Ali fizičar koji promatra brze elektrone mora uzeti u obzir promjenu njihove mase ovisno o brzini.

Dakle, zakoni prirode, otkriveni prije pojave načela relativnosti, nisu poništeni; Teorija relativnosti ne pobija, već samo produbljuje i oplemenjuje spoznaje do kojih je došla stara znanost. Postavlja granice unutar kojih se to znanje može koristiti bez pogrešaka.

Zaključno, mora se reći da teorija relativnosti nije ograničena na pitanja koja smo razmatrali u ovom članku. Nastavljajući razvoj svojih učenja, Einstein je kasnije dao u potpunosti nova slika tako važan fenomen kao što je univerzalna gravitacija. S tim u vezi doktrina relativnosti podijeljena je na dva dijela. Prvo od njih, koje se ne tiče gravitacije, nazvano je "privatnim" ili "posebnim" "principom relativnosti"; drugi dio, koji pokriva pitanja gravitacije, je "opće načelo relativnosti". Dakle, susreli smo se samo s određenim načelom (razmatranje opći princip nije bio u okviru ovog članka).

Ostaje samo primijetiti da dovoljno dubokim proučavanjem fizike postaju potpuno jasni svi labirinti složene građevine teorije relativnosti. Ali ući u njih, kao što znamo, nije bilo lako. To je zahtijevalo briljantno pogađanje: bilo je potrebno moći izvući ispravne zaključke iz Mikaelsonova eksperimenta - otkriti relativnost vremena sa svim posljedicama koje iz toga proizlaze.

Tako je čovječanstvo, u vječnoj želji da svijet upozna šire i dublje, izvojevalo jednu od svojih najvećih pobjeda.

Duguje to geniju Alberta Einsteina.

Velika javna tajna

Alexander Grishaev, izvadak iz članka " Spillikins i fitilji univerzalne gravitacije»

"Britanci svoje oružje ne čiste ciglama: čak i ako ne očiste naše, inače, ne daj Bože, nisu dobri za pucanje ..." - N. Leskov.

8 paraboličkih zrcala prijemno-odašiljačkog antenskog kompleksa ADU-1000 - dio Pluton prijemnog kompleksa Centra za komunikaciju dubokog svemira ...

U prvim godinama formiranja istraživanja dubokog svemira ono je nažalost izgubljeno cijela linija Sovjetske i američke međuplanetarne postaje. Čak i ako je lansiranje prošlo bez kvarova, kako kažu stručnjaci, "u normalnom režimu", svi su sustavi radili normalno, sve unaprijed planirane korekcije orbite prošle su normalno, komunikacija s vozilima iznenada je prekinuta.

Došlo je do toga da su se u sljedećem “prozoru” povoljnom za lansiranje isti uređaji s istim programom lansirali u serijama, jedan za drugim u potjeru - u nadi da će barem jedan biti doveden do pobjedonosnog cilja. kraj. Ali gdje je! Postojao je određeni Razum koji je prekinuo komunikaciju pri približavanju planetima, koji nisu davali ustupke.

Naravno, šutjeli su o tome. Glupa javnost je obaviještena da je postaja prošla na udaljenosti od, recimo, 120 tisuća kilometara od planeta. Ton tih poruka bio je toliko veseo da se nehotice pomislilo: “Pucaju dečki! Sto dvadeset tisuća nije loše. Mogao bi ipak i na tristo tisuća proći! Dajete nova, preciznija lansiranja! Nitko nije imao pojma o intenzitetu drame - da stručnjaci nečega tamo nisam razumio.

Na kraju smo odlučili isprobati ovo. Signal kojim se ostvaruje komunikacija, neka vam je poznato, odavno se predstavlja u obliku valova – radio valova. Što su ti valovi najlakše je zamisliti na "domino efektu". Komunikacijski signal širi se prostorom poput vala domina koji padaju.

Brzina širenja vala ovisi o brzini pada svakog pojedinog zgloba, a kako su svi zglobovi isti i padaju u isto vrijeme, brzina vala je konstantna veličina. Udaljenost između kostiju fizike zove se "valna duljina".

Primjer vala je "domino efekt"

Sada pretpostavimo da imamo nebesko tijelo (nazovimo ga Venera), označeno na ovoj slici crvenom crtom. Recimo da ako gurnemo početni zglob, onda će svaki sljedeći zglob pasti na sljedeći u jednoj sekundi. Ako točno 100 pločica stane od nas do Venere, val će do nje doći nakon što svih 100 pločica padne u nizu, utrošivši za svaku jednu sekundu. Ukupno će val od nas stići do Venere za 100 sekundi.

To je slučaj ako Venera miruje. A ako Venera ne miruje? Recimo, dok padne 100 zglobova naša Venera ima vremena "dopuzati" do udaljenosti jednake udaljenosti između nekoliko zglobova (nekoliko valnih duljina) što će se tada dogoditi?

Akademci su odlučili što ako val prestigne Veneru upravo po onom zakonu kojim se služe školarci niže razrede u zagonetkama poput: „S točke A vlak polazi velikom brzinom A km/h, a od točke B u isto vrijeme pješak izlazi s brzinom b u istom smjeru, koliko će vremena trebati vlaku da prestigne pješaka?

Tada su akademci shvatili da je potrebno riješiti tako jednostavan problem za mlađe studente, tada je sve išlo glatko. Da nije ove domišljatosti, ne bismo vidjeli izvanredna postignuća međuplanetarne astronautike.

I što je tu tako lukavo, Neznalica, neiskusan u znanostima, dići će ruke?! I naprotiv, Znayka, iskusna u znanostima, povikat će: čuvaj, drži lupeža, ovo je pseudoznanost! Po pravoj, ispravnoj znanosti, ispravno, ovaj bi se zadatak trebao riješiti na sasvim drugačiji način! Uostalom, nemamo posla s nekakvim sporohodnim fox-pedist parobrodima, nego sa signalom koji brzinom svjetlosti juri za Venerom, koji vas, koliko god vi, odnosno Venera, jurili, ipak sustiže brzinom svjetlosti! Štoviše, ako požurite prema njemu, nećete ga prije sresti!

Načela relativnosti

- To je kao, - uzviknut će Dunno, - ispada da ako iz paragrafa B ja, koji sam u zvjezdanom brodu u točki A neka znaju da je na brodu počela opasna epidemija, za koju imam lijeka, uzalud mi se okretati da ih dočekam, jer ionako se nećemo sresti prije, ako se svemirski brod koji mi je poslan kreće brzinom svjetlosti? A to znači - mogu mirne savjesti nastaviti svoj put do cilja C isporučiti tovar pelena za majmune koji se trebaju roditi točno sljedeći mjesec?

- Tako je, - odgovorit će vam Znayka, - da ste bili na biciklu, tada biste morali ići kao što pokazuje točkasta strelica - prema automobilu koji vas je napustio. Ali, ako se vozilo brzinom svjetlosti kreće prema vama, onda hoćete li se vi kretati prema njemu ili se udaljiti od njega, ili ostati na mjestu, nije važno - vrijeme sastanka se ne može promijeniti.

- Kako to, - vratit će se Neznalica na naše domine, - hoće li zglobovi brže početi padati? Neće pomoći - bit će to samo zagonetka o Ahileju koji sustiže kornjaču, koliko god Ahil brzo trčao, ipak će mu trebati neko vrijeme da prijeđe dodatnu udaljenost koju je prešla kornjača.

Ne, ovdje je sve hladnije - ako vas sustigne snop svjetla, tada vi, krećući se, rastežete prostor. Iste domine stavite na gumeni zavoj i povucite - crveni križ na njemu će se pomaknuti, ali će se pomaknuti i zglobovi prstiju, razmak između zglobova se povećava, tj. valna duljina se povećava, a time će između vas i početne točke vala uvijek biti isti broj kostiju. Kako!

Ja sam bio taj koji je popularno ocrtao Einsteinove temelje Teorije relativnosti, jedino ispravno, znanstvena teorija, koji je trebao biti korišten za izračunavanje prolaza subluminalnog signala, uključujući kada se izračunaju načini komunikacije s međuplanetarnim sondama.

Usredotočimo se na jednu točku: u relativističkim teorijama (a njih su dvije: JEDNA STOTINA– specijalna teorija relativnosti i opća relativnost- opća teorija relativnosti) brzina svjetlosti je apsolutna i ne može se ni na koji način premašiti. I jedan koristan izraz, koji se odnosi na učinak povećanja udaljenosti između zglobova, to se zove " Doppler efekt» - učinak povećanja valne duljine, ako val prati objekt koji se kreće, i učinak smanjenja valne duljine, ako se objekt kreće prema valu.

Tako su akademici smatrali da su prema jedinoj ispravnoj teoriji ostale samo sonde "za mlijeko". U međuvremenu, 60-ih godina 20. stoljeća, niz je zemalja proizvodio Venusov radar. S Venerinim radarom, ovaj postulat o relativističkom zbrajanju brzina može se provjeriti.

američki B. J. Wallace 1969., u članku “Radarski test relativne brzine svjetlosti u svemiru”, analizirao je osam radarskih promatranja Venere objavljenih 1961. Analiza ga je uvjerila da je brzina radijske zrake ( protivno teoriji relativnosti) se algebarski dodaje brzini Zemljine rotacije. Nakon toga je imao problema s objavljivanjem materijala na ovu temu.

Navodimo članke posvećene spomenutim eksperimentima:

1. V.A. Kotelnikov i dr. "Radarska instalacija korištena u radaru Venere 1961." Radiotehnika i elektronika, 7, 11 (1962) 1851.

2. V.A. Kotelnikov i dr. "Rezultati radara na Veneri 1961." Isto, str.1860.

3. V.A. Morozov, Z.G. Trunova "Analizator slabog signala korišten u radaru Venere 1961." Isto, str.1880.

zaključke, koji su formulirani u trećem članku, razumljivi su čak i Neznalici, koji je razumio teoriju padajućih domina, koja je ovdje navedena na početku.

U prošlom članku, u dijelu gdje su opisivali uvjete detektiranja signala reflektiranog s Venere, bila je sljedeća fraza: “ Pod uskopojasnom komponentom podrazumijeva se komponenta eho signala koja odgovara refleksiji od reflektora s fiksnom točkom ...»

Ovdje je "uskopojasna komponenta" detektirana komponenta signala vraćenog s Venere, a detektirana je ako se Venera smatra ... nepomična! Oni. dečki nisu to direktno napisali Doppler efekt nije otkriven, umjesto toga su napisali da prijemnik prepoznaje signal samo ako se ne uzme u obzir kretanje Venere u istom smjeru kao i signal, tj. kada je Dopplerov efekt po bilo kojoj teoriji jednak nuli, ali kako se Venera kretala, onda se, dakle, nije dogodio efekt produljenja vala, koji je propisivala teorija relativnosti.

Na veliku žalost teorije relativnosti, Venera nije rastegnula svemir i bilo je puno više "domina" u trenutku kada je signal stigao na Veneru nego tijekom njenog lansiranja sa Zemlje. Venera je, poput Ahilove kornjače, brzinom svjetlosti uspjela otpuzati od koraka valova koji su je sustizali.

Očito su to učinili i američki istraživači, o čemu svjedoči gore spomenuti slučaj s Wallace, koji nije smio objaviti rad o interpretaciji rezultata dobivenih tijekom skeniranja Venere. Dakle, komisije za borbu protiv pseudoznanosti ispravno su funkcionirale ne samo u totalitarnom Sovjetskom Savezu.

Inače, produljenje valova, kako doznajemo, prema teoriji bi trebalo označavati udaljavanje svemirskog tijela od promatrača, a tzv. crveni pomak, a ovaj crveni pomak, koji je otkrio Hubble 1929., leži u osnovi kozmogonijske teorije Velikog praska.

Prikazan položaj Venere odsutnost ovo isto pristranost, a od tada, od uspješnih rezultata lociranja Venere, ova teorija - teorija Velikog praska - poput hipoteza o "crnim rupama" i ostalim relativističkim glupostima, prelazi u kategoriju znanstvene fantastike. Fikcija za koju daju Nobelove nagrade ne u književnosti, nego u fizici!!! Divna su djela tvoja, Gospodine!

p.s. Do 100. obljetnice SRT-a i 90. obljetnice opće relativnosti koja se s njom poklopila pokazalo se da ni jedna ni druga teorija nisu eksperimentalno potvrđene! Povodom obljetnice, projekt "Gravitacijska sonda B (GP-B) ” vrijednu 760 milijuna dolara, koja je trebala dati barem jednu potvrdu ovih smiješnih teorija, no sve je završilo velikom blamažom. O tome je sljedeći članak...

Einsteinov OTO: "Ali kralj je gol!"

“U lipnju 2004. Opća skupština UN-a odlučila je 2005. proglasiti Međunarodnom godinom fizike. Skupština je pozvala UNESCO (Organizaciju Ujedinjenih naroda za obrazovanje, znanost i kulturu) da organizira aktivnosti za proslavu Godine u suradnji s fizičkim društvima i drugim interesnim skupinama diljem svijeta...”- Poruka iz "Biltena Ujedinjenih naroda"

Ipak bih! – Sljedeće godine obilježava se 100. obljetnica Specijalne teorije relativnosti ( JEDNA STOTINA), 90 godina Opće teorije relativnosti ( opća relativnost) - sto godina neprekidnog trijumfa nove fizike, koja je s pijedestala svrgnula arhaičnu Newtonovu fiziku, tako su mislili dužnosnici iz UN-a, očekujući proslave i proslave iduće godine. najveći genije svih vremena i naroda kao i njegovi sljedbenici.

Ali sljedbenici su znali bolje od drugih da se “briljantne” teorije nisu pokazale ni na koji način gotovo stotinu godina: na njihovoj osnovi nisu napravljena predviđanja novih pojava i objašnjenja koja su već otkrivena, ali nisu objašnjena klasična Newtonova fizika. Baš ništa, NIŠTA!

GR nije imao niti jednu eksperimentalnu potvrdu!

Znalo se samo da je teorija briljantna, ali nitko nije znao čemu služi. Pa, da, redovito je hranila obećanjima i doručcima, za koje je pušteno neizmjereno tijesto, a kao rezultat - znanstvenofantastični romani o crnim rupama, za koje su dali Nobelove nagrade ne iz književnosti, već iz fizike, izgrađeni su sudarači, jedan za drugim, jedan više od drugoga, diljem svijeta uzgajali su se gravitacijski interferometri u kojima su, da parafraziramo Konfucija, u “tamnoj tvari” tražili Crna mačka, kojeg, osim toga, nije bilo, a nitko nije vidio ni samu “crnu tvar”.

Stoga je u travnju 2004. godine pokrenut ambiciozan projekt koji je pomno pripreman četrdesetak godina iu čiju je završnu fazu izdvojeno 760 milijuna dolara - "Gravitacijska sonda B (GP-B)". Gravitacijski test B trebao je na preciznim žiroskopima (drugim riječima - vrhovima) namotati, ni više ni manje, Einsteinov prostor-vrijeme, u iznosu od 6,6 lučnih sekundi, otprilike, za godinu dana leta - baš u vrijeme velike obljetnice.

Odmah nakon lansiranja čekala su ih pobjednička izvješća, u duhu "Ađutanta Njegove Ekselencije" - nakon N-tog kilometra slijedi "pismo": "Prva lučna sekunda prostor-vremena uspješno je namotana." Ali pobjednički izvještaji, za koje vjernici u najgrandiozniji prevara 20. stoljeća, nekako sve nije trebalo biti.

A bez pobjedničkih izvještaja, koji je vrag obljetnica - gomile neprijatelja najprogresivnijih učenja s olovkama i kalkulatorima na gotovs čekaju da pljunu po velikom Einsteinovom učenju. Pa su ispali "međunarodna godina fizike" na kočnici – prošao je tiho i neprimjetno.

Ni neposredno nakon završetka misije, u kolovozu obljetničke godine, nije bilo pobjedničkih izvještaja: samo je poruka da je sve na dobrom putu, genijalna teorija potvrđena, ali rezultate ćemo malo obraditi, točno u roku. godine bit će točan odgovor. Odgovora nije bilo nakon godinu-dvije. Na kraju su obećali finalizirati rezultate do ožujka 2010. godine.

I gdje je rezultat? Guglajući po internetu, našao sam ovu zanimljivu bilješku u LiveJournalu jednog blogera:

Gravitacijska sonda B (GP-B) - nakontragovi760 milijuna dolara. $

Dakle - moderna fizika nema dvojbi oko opće relativnosti, čini se, zašto nam je onda potreban eksperiment vrijedan 760 milijuna dolara koji ima za cilj potvrditi učinke opće relativnosti?

Uostalom, to je besmislica – to je isto kao potrošiti gotovo milijardu, primjerice, da se potvrdi Arhimedov zakon. Ipak, sudeći prema rezultatima eksperimenta, taj novac uopće nije bio usmjeren u eksperiment, novac se koristio za PR.

Eksperiment je izveden pomoću satelita lansiranog 20. travnja 2004., opremljenog opremom za mjerenje Lense-Thirring efekta (kao izravne posljedice opće relativnosti). Satelit Gravitacijska sonda B nosio na palubi najpreciznije žiroskope na svijetu do tog dana. Shema eksperimenta dobro je opisana u Wikipediji.

Već tijekom razdoblja prikupljanja podataka počela su se javljati pitanja vezana uz eksperimentalni dizajn i točnost opreme. Uostalom, unatoč golemom proračunu, oprema dizajnirana za mjerenje ultrafinih učinaka nikada nije testirana u svemiru. Tijekom prikupljanja podataka otkrivene su vibracije zbog vrenja helija u Dewaru, dolazilo je do nepredviđenih zaustavljanja žiroskopa, praćeno vrtnjom zbog kvarova na elektronici pod utjecajem energetskih kozmičkih čestica; došlo je do kvarova računala i gubitka nizova "znanstvenih podataka", a "polhode" efekt se pokazao kao najznačajniji problem.

Koncept "polhode" Korijeni sežu u 18. stoljeće, kada je izvanredni matematičar i astronom Leonhard Euler dobio sustav jednadžbi za slobodno gibanje krutih tijela. Konkretno, Euler i njegovi suvremenici (D'Alembert, Lagrange) istraživali su fluktuacije (vrlo male) u mjerenjima Zemljine širine, koje su se dogodile, očito, zbog Zemljinih oscilacija oko osi rotacije (polarne osi) ...

GP-B žiroskopi na Guinnessovoj listi najsferičnijih objekata ikada napravljenih ljudskim rukama. Kugla je izrađena od kvarcnog stakla i presvučena tankim filmom supravodljivog niobija. Kvarcne površine su polirane do atomske razine.

Nakon rasprave o aksijalnoj precesiji, s pravom postavljate izravno pitanje: zašto GP-B žiroskopi, navedeni u Guinnessovoj knjizi kao najsferičniji objekti, također pokazuju aksijalnu precesiju? Doista, u savršeno sfernom i homogenom tijelu, u kojem su sve tri glavne osi tromosti identične, period polhode oko bilo koje od tih osi bio bi beskonačno velik i, za sve praktične svrhe, ne bi postojao.

Međutim, GP-B rotori nisu "savršene" kugle. Sferičnost i homogenost supstrata od taljenog kvarca omogućuju uravnoteženje momenata tromosti u odnosu na osi do jednog milijuntog dijela - to je već dovoljno da se uzme u obzir polholde period rotora i popravi staza duž koje kraj osi rotora će se pomaknuti.

Sve je ovo očekivano. Prije lansiranja satelita simulirano je ponašanje rotora GP-B. Ipak, prevladavajući konsenzus bio je da će, budući da su rotori bili gotovo savršeni i gotovo uniformni, dati vrlo malu amplitudu polhodne staze i tako veliki period da se polhodna rotacija osi neće značajno promijeniti tijekom eksperimenta.

Međutim, suprotno povoljnim prognozama, GP-B rotori u stvarnom životu omogućili su da se vidi značajna aksijalna precesija. S obzirom na gotovo savršeno sferičnu geometriju i ujednačen sastav rotora, postoje dvije mogućnosti:

– unutarnja razgradnja energije;

– vanjski utjecaj s konstantnom frekvencijom.

Pokazalo se da njihova kombinacija djeluje. Iako je rotor simetričan, ali, kao i gore opisana Zemlja, žiroskop je još uvijek elastičan i strši na ekvatoru za oko 10 nm. Budući da se os rotacije pomiče, pomiče se i izbočina površine tijela. Zbog malih nedostataka u strukturi rotora i lokalnih graničnih nedostataka između osnovnog materijala rotora i njegove niobijske prevlake, rotacijska energija može se raspršiti unutar. To uzrokuje promjenu staze zanošenja bez promjene ukupnog kutnog momenta (nešto kao kad se okreće sirovo jaje).

Ako se učinci predviđeni općom relativnošću stvarno očituju, onda za svaku godinu nalaza Gravitacijska sonda B u orbiti bi osi rotacije njegovih žiroskopa trebale odstupati za 6,6 kutnih sekundi odnosno 42 kutne milisekunde

Dva žiroskopa u 11 mjeseci zbog ovog učinka okrenuo nekoliko desetaka stupnjeva, jer su se odvijale duž osi minimalne inercije.

Kao rezultat toga, žiroskopi dizajnirani za mjerenje milisekundi kutnog luka, bile su izložene neplaniranim učincima i pogreškama do nekoliko desetaka stupnjeva! Zapravo je i bilo neuspjeh misije, no rezultati su jednostavno prešućeni. Ako je prvotno planirano da se konačni rezultati misije objave krajem 2007., onda su to odgodili za rujan 2008., a potom i za ožujak 2010. godine.

Kao što je Francis Everitt veselo izvijestio, “Zbog interakcije električnih naboja “zamrznutih” u žiroskopima i stijenkama njihovih komora (efekt zakrpe), i prethodno neobračunatih učinaka očitanja očitanja, koji još nisu u potpunosti isključeni iz dobivenih podataka, točnost mjerenja u ovoj je fazi ograničena na 0,1 kutnu sekundu, što omogućuje potvrdu s točnošću boljom od 1% učinka geodetske precesije (6,606 lučnih sekundi godišnje), ali za sada ne omogućuje izolaciju i provjeru fenomena uvlačenja inercijalnog referentnog okvira (0,039 lučnih sekundi godišnje). U tijeku je intenzivan rad na proračunu i izdvajanju mjernih smetnji..."

Odnosno kako se komentira ova izjava ZZCW : “deseci stupnjeva se oduzimaju od desetaka stupnjeva i ostaju kutne milisekunde, s točnošću od jedan posto (a tada će deklarirana točnost biti još veća, jer bi bilo potrebno potvrditi Lense-Thirringov učinak za potpuni komunizam) koji odgovara ključni učinak OTO…”

Nije ni čudo da NASA je odbila dati daljnje milijune dolara u bespovratnim sredstvima Stanfordu za 18-mjesečni program "unapredne analize podataka" koji je bio planiran za razdoblje od listopada 2008. do ožujka 2010.

Znanstvenici koji žele dobiti SIROVO(neobrađeni podaci) za neovisnu potvrdu, bili smo iznenađeni kada smo otkrili da umjesto SIROVO i izvori NSSDC daju im se samo "podaci druge razine". "Druga razina" znači da su "podaci malo obrađeni..."

Kao rezultat toga, Stanfordovci, lišeni financiranja, objavili su konačno izvješće 5. veljače, koje glasi:

Nakon oduzimanja korekcija za solarni geodetski učinak (+7 marc-s/god) i pravilnog gibanja zvijezde vodilje (+28 ± 1 marc-s/god), rezultat je −6,673 ± 97 marc-s/god, usporediti s predviđenih -6,606 marc-s/god Opće teorije relativnosti

Ovo je mišljenje meni nepoznatog blogera, čije mišljenje ćemo smatrati glasom dječaka koji je vikao: “ A kralj je gol!»

A sada ćemo navesti izjave visoko kompetentnih stručnjaka čije je kvalifikacije teško osporiti.

Nikolay Levashov "Teorija relativnosti je lažni temelj fizike"

Nikolaj Levašov "Einsteinova teorija, astrofizičari, zataškani eksperimenti"

Detaljnije I razne informacije o događajima koji se odvijaju u Rusiji, Ukrajini i drugim zemljama naše lijepe planete, možete dobiti na internetske konferencije, stalno se održava na web stranici „Ključevi znanja“. Sve konferencije su otvorene i potpune besplatno. Pozivamo sve budne i zainteresirane...

Tko bi rekao da će se jedan mali poštanski službenik promijenititemelje znanosti svog vremena? Ali ovo se dogodilo! Einsteinova teorija relativnosti natjerala nas je da preispitamo uobičajeni pogled na strukturu Svemira i otvorila nova područja znanstvenog znanja.

Većina znanstvena otkrića izvedeno pokusom: znanstvenici su ponavljali svoje pokuse mnogo puta kako bi bili sigurni u njihove rezultate. Rad se obično odvijao na sveučilištima ili u istraživačkim laboratorijima velikih tvrtki.

Albert Einstein potpuno se promijenio znanstvena slika svijeta bez provođenja ijednog praktičnog eksperimenta. Njegov jedini alat bili su papir i olovka, a sve svoje pokuse radio je u glavi.

pokretna svjetlost

(1879.-1955.) sve je svoje zaključke temeljio na rezultatima "misaonog eksperimenta". Ovi pokusi mogli su se izvesti samo u mašti.

Brzine svih tijela koja se gibaju su relativne. To znači da se svi objekti kreću ili ostaju nepomični samo u odnosu na neki drugi objekt. Na primjer, čovjek, nepomičan u odnosu na Zemlju, u isto vrijeme rotira sa Zemljom oko Sunca. Ili pretpostavimo da osoba hoda duž vagona vlaka u pokretu u smjeru kretanja brzinom od 3 km/h. Vlak se kreće brzinom 60 km/h. U odnosu na promatrača koji miruje na tlu, brzina osobe bit će 63 km/h - brzina osobe plus brzina vlaka. Ako bi išao protiv kretanja, tada bi njegova brzina u odnosu na stacionarnog promatrača bila jednaka 57 km / h.

Einstein je tvrdio da se o brzini svjetlosti ne može raspravljati na ovaj način. Brzina svjetlosti je uvijek konstantna, bez obzira približava li vam se izvor svjetlosti, udaljava od vas ili stoji.

Što brže to manje

Od samog početka Einstein je iznio neke iznenađujuće pretpostavke. Tvrdio je da ako se brzina objekta približi brzini svjetlosti, njegove se dimenzije smanjuju, dok se njegova masa, naprotiv, povećava. Niti jedno tijelo ne može se ubrzati do brzine jednake ili veće od brzine svjetlosti.

Njegov drugi zaključak bio je još iznenađujući i činilo se da je protivan zdravom razumu. Zamislite da je od dva blizanca jedan ostao na Zemlji, dok je drugi putovao svemirom brzinom bliskom brzini svjetlosti. Prošlo je 70 godina od lansiranja na Zemlju. Prema Einsteinovoj teoriji, na brodu vrijeme teče sporije, a tamo je, primjerice, prošlo samo deset godina. Ispostavilo se da je jedan od blizanaca koji su ostali na Zemlji postao šezdeset godina stariji od drugog. Ovaj efekt se zove " paradoks blizanaca". Zvuči nevjerojatno, ali laboratorijski pokusi potvrdili su da dilatacija vremena pri brzinama bliskim brzini svjetlosti doista postoji.

Nemilosrdan zaključak

Einsteinova teorija također uključuje poznatu formulu E=mc 2, gdje je E energija, m je masa, a c je brzina svjetlosti. Einstein je tvrdio da se masa može pretvoriti u čistu energiju. Kao rezultat primjene ovog otkrića na praktični život pojavila se atomska energija i nuklearna bomba.

Einstein je bio teoretičar. Pokuse koji su trebali dokazati ispravnost njegove teorije prepustio je drugima. Mnogi od ovih eksperimenata nisu se mogli izvesti sve dok nisu bili dostupni dovoljno precizni mjerni instrumenti.

Činjenice i događaji

• Izveden je sljedeći pokus: avion na kojem je bio postavljen vrlo točan sat poletio je i, obletjevši Zemlju velikom brzinom, potonuo na istoj točki. Sat u zrakoplovu bio je mali djelić sekunde iza sata koji je ostao na Zemlji.
• Ako se lopta ispusti u liftu padajući ubrzanjem slobodnog pada, tada lopta neće pasti, već će, takoreći, visjeti u zraku. To je zato što lopta i dizalo padaju istom brzinom.
• Einstein je dokazao da gravitacija utječe na geometrijska svojstva prostor-vremena, što zauzvrat utječe na kretanje tijela u ovom prostoru. Dakle, dva tijela koja su se počela kretati paralelno jedno s drugim na kraju će se sresti u jednoj točki.

Zakrivljenje vremena i prostora

Deset godina kasnije, 1915-1916, Einstein je razvio novu teoriju gravitacije, koju je nazvao opća relativnost. Tvrdio je da akceleracija (promjena brzine) djeluje na tijela na isti način kao i sila teže. Astronaut ne može vlastitim osjetom odrediti privlači li ga veliki planet ili je raketa počela usporavati.

Ako letjelica ubrza do brzine bliske brzini svjetlosti, tada se sat na njoj usporava. Što se brod brže kreće, to sat sporije ide.

Njegove razlike od Newtonove teorije gravitacije očituju se u proučavanju svemirskih objekata ogromne mase, poput planeta ili zvijezda. Eksperimenti su potvrdili zakrivljenost svjetlosnih zraka koje prolaze u blizini tijela velike mase. U principu, moguće je tako jako gravitacijsko polje da svjetlost ne može izaći izvan njega. Ova pojava se zove " Crna rupa". Čini se da su "crne rupe" pronađene u nekim zvjezdanim sustavima.

Newton je tvrdio da su putanje planeta oko Sunca fiksne. Einsteinova teorija predviđa sporu dodatnu rotaciju orbita planeta povezanu s prisutnošću gravitacijskog polja Sunca. Predviđanje je eksperimentalno potvrđeno. Bilo je to doista veliko otkriće. Sir Isaac Newtonov zakon univerzalne gravitacije je izmijenjen.

Početak utrke u naoružanju

Einsteinov rad dao je ključ mnogih misterija prirode. Utjecali su na razvoj mnogih grana fizike, od fizike elementarnih čestica do astronomije – znanosti o strukturi svemira.

Einstein se u svom životu bavio ne samo teorijom. Godine 1914. postao je direktor Instituta za fiziku u Berlinu. Godine 1933., kada su nacisti došli na vlast u Njemačkoj, on je kao Židov morao napustiti ovu zemlju. Preselio se u SAD.

Godine 1939., unatoč tome što se protivio ratu, Einstein je napisao pismo predsjedniku Rooseveltu upozoravajući ga da je moguće napraviti bombu goleme razorne moći i da je nacistička Njemačka već počela razvijati takvu bombu. Predsjednik je dao nalog za početak rada. To je označilo početak utrke u naoružanju.

Opća teorija relativnosti, uz specijalnu teoriju relativnosti, briljantno je djelo Alberta Einsteina koji je početkom 20. stoljeća preokrenuo pogled fizičara na svijet. Stotinjak godina kasnije, opća teorija relativnosti glavna je i najvažnija teorija fizike u svijetu, te zajedno s kvantnom mehanikom tvrdi da je jedan od dva kamena temeljca “teorije svega”. Opća teorija relativnosti opisuje gravitaciju kao posljedicu zakrivljenosti prostor-vremena (spojenih u jedinstvenu cjelinu u općoj teoriji relativnosti) pod utjecajem mase. Zahvaljujući općoj teoriji relativnosti, znanstvenici su izveli mnoge konstante, testirali hrpu neobjašnjivih fenomena i došli do stvari poput crnih rupa, tamne tvari i tamne energije, širenja svemira, Velikog praska i još mnogo toga. Također, GTR je stavio veto na brzinu svjetlosti, čime nas je doslovno zatvorio u našu blizinu (Sunčev sustav), ali je ostavio rupu u obliku crvotočina – kratkih moguće načine kroz prostor-vrijeme.

Zaposlenik Sveučilišta RUDN i njegovi brazilski kolege doveli su u pitanje koncept korištenja stabilnih crvotočina kao portala za različite točke u prostor-vremenu. Rezultati njihova istraživanja objavljeni su u Physical Review D. - prilično otrcanom klišeju u znanstvena fantastika. Crvotočina, ili "crvotočina", vrsta je tunela koji povezuje udaljene točke u svemiru, ili čak dva svemira, zakrivljujući prostor-vrijeme.