Teori relativitas umum dilengkapi dengan kesimpulan bahwa. Teori Relativitas Khusus Einstein: Secara Singkat dan Sederhana

Relativitas khusus (SRT) atau relativitas pribadi adalah teori Albert Einstein, diterbitkan pada tahun 1905 dalam karya "On the Electrodynamics of Moving Bodies" (Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 891- 921 Juni 1905).

Ini menjelaskan pergerakan antara kerangka referensi inersia yang berbeda atau pergerakan benda yang bergerak relatif satu sama lain dengan kecepatan konstan. Dalam hal ini, tidak ada objek yang harus diambil sebagai kerangka acuan, tetapi harus dianggap relatif satu sama lain. SRT hanya menyediakan 1 kasus ketika 2 benda tidak mengubah arah gerak dan bergerak secara seragam.

Hukum relativitas khusus berhenti bekerja ketika salah satu benda mengubah lintasan gerakan atau meningkatkan kecepatan. Di sini berlaku teori relativitas umum (GR), yang memberikan interpretasi umum tentang gerak benda.

Dua postulat yang mendasari teori relativitas adalah:

1. Prinsip relativitas- Menurutnya, di semua sistem referensi yang ada yang bergerak relatif satu sama lain dengan kecepatan konstan dan tidak berubah arah, berlaku hukum yang sama.
2. Prinsip kecepatan cahaya- Kecepatan cahaya sama untuk semua pengamat dan tidak bergantung pada kecepatan gerak mereka. Ini adalah kecepatan tertinggi, dan tidak ada di alam yang memiliki kecepatan lebih tinggi. Kecepatan cahaya adalah 3*10^8 m/s.

Albert Einstein mengambil data eksperimental daripada data teoretis sebagai dasar. Ini adalah salah satu komponen kesuksesannya. Data eksperimen baru berfungsi sebagai dasar untuk penciptaan teori baru.

Fisikawan dengan pertengahan sembilan belas berabad-abad telah mencari media misterius baru yang disebut eter. Diasumsikan bahwa eter dapat melewati semua objek, tetapi tidak berpartisipasi dalam pergerakannya. Menurut kepercayaan tentang eter, dengan mengubah kecepatan pemirsa dalam kaitannya dengan eter, kecepatan cahaya juga berubah.

Einstein, mempercayai eksperimen, menolak gagasan itu lingkungan baru eter dan diasumsikan bahwa kecepatan cahaya selalu konstan dan tidak bergantung pada keadaan apapun, seperti kecepatan orang itu sendiri.

Rentang waktu, jarak, dan keseragamannya

Teori relativitas khusus menghubungkan ruang dan waktu. Di Alam Semesta Material, ada 3 yang dikenal di ruang angkasa: kanan dan kiri, maju dan mundur, atas dan bawah. Jika kita menambahkan dimensi lain ke dalamnya, yang disebut waktu, maka ini akan menjadi dasar dari kontinum ruang-waktu.

Jika Anda bergerak dengan kecepatan lambat, pengamatan Anda tidak akan menyatu dengan orang yang bergerak lebih cepat.

Eksperimen selanjutnya menegaskan bahwa ruang, seperti halnya waktu, tidak dapat dirasakan dengan cara yang sama: persepsi kita bergantung pada kecepatan pergerakan objek.

Hubungan energi dengan massa

Einstein datang dengan formula yang menggabungkan energi dengan massa. Rumus ini telah tersebar luas dalam fisika, dan sudah tidak asing lagi bagi setiap siswa: E=m*s², di mana E-energi; m- massa tubuh, kecepatan-c penyebaran cahaya.

Massa benda meningkat sebanding dengan peningkatan kecepatan cahaya. Jika kecepatan cahaya tercapai, massa dan energi benda menjadi tak berdimensi.

Dengan meningkatkan massa suatu benda, menjadi lebih sulit untuk mencapai peningkatan kecepatannya, yaitu, untuk benda dengan massa material yang sangat besar, diperlukan energi yang tidak terbatas. Namun pada kenyataannya hal ini tidak mungkin tercapai.

Teori Einstein menggabungkan dua posisi terpisah: posisi massa dan posisi energi menjadi satu hukum umum. Ini memungkinkan untuk mengubah energi menjadi massa material dan sebaliknya.

"ZS" No.7-11/1939

Lev Landau

Tahun ini menandai ulang tahun ke-60 fisikawan terhebat di zaman kita, Albert Einstein. Einstein terkenal dengan teori relativitasnya, yang menyebabkan revolusi nyata dalam sains. Dalam pemahaman kita tentang dunia di sekitar kita, prinsip relativitas, yang dikemukakan oleh Einstein sejak tahun 1905, menghasilkan revolusi luar biasa yang sama dengan yang dibuat oleh doktrin Copernicus pada masanya.
Sebelum Copernicus, orang mengira bahwa mereka hidup di dunia yang benar-benar tenang, di Bumi yang tidak bergerak - pusat alam semesta. Copernicus membalikkan prasangka kuno ini, membuktikan bahwa sebenarnya Bumi hanyalah sebutir pasir kecil di dunia yang sangat luas, yang terus bergerak. Ini adalah empat ratus tahun yang lalu. Dan sekarang Einstein telah menunjukkan bahwa hal yang begitu akrab dan tampaknya sangat jelas bagi kita seperti waktu juga memiliki sifat yang sangat berbeda dari yang biasanya kita kaitkan dengannya ...

Untuk memahami sepenuhnya teori yang sangat kompleks ini, diperlukan pengetahuan yang luas tentang matematika dan fisika. Namun, setiap orang yang berbudaya dapat dan harus memiliki gambaran umum tentangnya. Kami akan mencoba memberikan gambaran umum tentang prinsip relativitas Einstein dalam artikel kami, yang akan diterbitkan sebagian dalam tiga edisi Pengetahuan adalah Kekuatan.

E. Zelikovich, I. Nechaev dan O. Pisarzhevsky mengambil bagian dalam pemrosesan artikel ini untuk pembaca muda.

Relativitas yang biasa kita gunakan

Apakah setiap pernyataan masuk akal?

Tentu saja tidak. Misalnya, jika Anda mengatakan "bee-ba-boo", maka tidak ada yang akan menemukan arti dari seruan ini. Tetapi bahkan kata-kata yang cukup bermakna, digabungkan menurut semua aturan tata bahasa, juga dapat memberikan omong kosong. Jadi, sulit untuk menghubungkan arti apa pun dengan frasa "keju liris tertawa".

Namun, tidak semua omong kosong begitu jelas: seringkali sebuah pernyataan, pada pandangan pertama, cukup masuk akal, ternyata pada dasarnya tidak masuk akal. Katakan padaku, misalnya, di sisi mana dari Lapangan Pushkin di Moskow yang terdapat monumen Pushkin: di kanan atau di kiri?

Tidak mungkin menjawab pertanyaan ini. Jika Anda pergi dari Lapangan Merah ke Lapangan Mayakovsky, maka monumen itu akan berada di sebelah kiri, dan jika Anda pergi ke arah yang berlawanan, itu akan berada di sebelah kanan. Jelas bahwa tanpa menunjukkan arah yang kita anggap "kanan" dan "kiri", konsep-konsep ini tidak ada artinya.

Dengan cara yang sama, tidak mungkin untuk mengatakan apa yang sekarang ada di dunia: siang atau malam? Jawabannya tergantung di mana pertanyaan itu diajukan. Saat siang hari di Moskow, saat malam hari di Chicago. Oleh karena itu, pernyataan "sekarang siang atau malam" tidak ada artinya kecuali jika ditunjukkan ke tempat mana di dunia yang dimaksud. Konsep seperti itu akan disebut "relatif".

Dua gambar yang ditampilkan di sini menunjukkan seorang gembala dan seekor sapi. Di satu gambar, penggembala lebih besar dari sapi, dan di gambar lain sapi lebih besar dari penggembala. Tetapi jelas bagi semua orang bahwa tidak ada kontradiksi di sini. Gambar dibuat oleh pengamat yang berada di tempat berbeda: yang pertama lebih dekat dengan sapi, yang kedua lebih dekat dengan penggembala. Dalam lukisan, yang penting bukanlah ukuran objek, tetapi sudut pandang kita akan melihat objek tersebut dalam kenyataan.

Jelas bahwa "magnitudo sudut" suatu objek adalah relatif: bergantung pada jarak antara mereka dan objek tersebut. Semakin dekat objek, semakin besar besaran sudutnya dan semakin besar tampilannya, dan semakin jauh objek, semakin kecil besaran sudutnya dan semakin kecil tampilannya.

Yang absolut ternyata relatif

Namun, tidak selalu relativitas konsep kita sejelas contoh yang diberikan.

Kita sering mengatakan "di atas" dan "di bawah". Apakah konsep-konsep ini mutlak atau relatif? Di masa lalu, ketika belum diketahui bahwa Bumi itu bulat, dan dibayangkan sebagai kue dadar datar, dianggap sudah sewajarnya bahwa arah "naik" dan "turun" di seluruh dunia adalah sama.

Namun ternyata Bumi itu bulat, dan ternyata arah vertikal di berbagai titik di permukaan bumi juga berbeda.

Semua ini membuat kita tidak ragu sekarang. Sementara itu, sejarah menunjukkan bahwa tidak mudah memahami relativitas "naik" dan "turun". Orang sangat cenderung untuk menetapkan makna absolut pada konsep yang relativitasnya tidak jelas dari pengalaman sehari-hari. Ingat "keberatan" konyol terhadap kebulatan Bumi, yang sangat sukses di Abad Pertengahan: di "sisi lain" Bumi, kata mereka, pohon harus tumbuh ke bawah, tetesan hujan akan jatuh ke atas, dan orang akan berjalan terbalik.

Memang, jika kita menganggap arah vertikal di Moskow sebagai hal yang mutlak, maka ternyata di Chicago orang berjalan terbalik. Dan dari sudut pandang absolut orang yang tinggal di Chicago, orang Moskow berjalan terbalik. Namun sebenarnya arah vertikal itu tidak mutlak, melainkan relatif. Dan di mana pun di Bumi, meskipun berbentuk bulat, manusia hanya berjalan terbalik.

Dan gerakan itu relatif

Bayangkan dua pelancong bepergian dengan kereta ekspres Moskow - Vladivostok. Mereka setuju untuk bertemu setiap hari di tempat yang sama di gerbong makan dan menulis surat kepada suami mereka. Para pelancong yakin bahwa mereka memenuhi syarat - bahwa mereka setiap hari berada di tempat yang sama di mana mereka kemarin. Namun, suami mereka tidak akan setuju dengan ini: mereka akan dengan tegas menegaskan bahwa para pengelana bertemu setiap hari di tempat baru, seribu kilometer jauhnya dari tempat sebelumnya.

Siapa yang benar: para musafir atau suaminya?

Kami tidak punya alasan untuk memberikan preferensi pada satu atau yang lain: konsep "satu tempat yang sama" adalah relatif. Mengenai kereta api, para pengelana benar-benar bertemu sepanjang waktu "di tempat yang sama", dan relatif terhadap permukaan bumi, tempat pertemuan mereka terus berubah.

Jadi, posisi dalam ruang adalah konsep yang relatif. Berbicara tentang posisi suatu benda, yang kami maksud selalu posisinya relatif terhadap benda lain. Oleh karena itu, jika kami diminta untuk menunjukkan di mana badan ini dan itu berada, tanpa menyebut badan lain dalam jawaban, kami harus menganggap persyaratan seperti itu sama sekali tidak dapat dilakukan.

Oleh karena itu, gerakan, atau gerakan, tubuh juga relatif. Dan ketika kita mengatakan "suatu benda sedang bergerak", itu hanya berarti bahwa ia mengubah posisinya relatif terhadap beberapa benda lain.

Mari kita bayangkan bahwa kita mengamati pergerakan suatu benda dari berbagai titik. Kami akan setuju untuk menyebut titik-titik tersebut sebagai "laboratorium". Laboratorium imajiner kita bisa berupa apa saja di dunia: rumah, kota, kereta api, pesawat, Bumi, planet lain, Matahari, dan bahkan bintang.

Seperti apa lintasannya, yaitu jalur benda yang bergerak, bagi kita?

Itu semua tergantung dari laboratorium mana kita mengamatinya. Asumsikan bahwa pilot mengeluarkan kargo dari pesawat. Dari sudut pandang pilot, beban terbang ke bawah secara vertikal dalam garis lurus, dan dari sudut pandang pengamat di darat, beban yang jatuh menggambarkan garis lengkung - parabola. Pada lintasan manakah beban benar-benar bergerak?

Pertanyaan ini tidak masuk akal seperti pertanyaan tentang foto seseorang yang mana yang "asli", yang diambil dari depan, atau yang diambil dari belakang?

Bentuk geometris dari kurva yang dilalui tubuh bergerak memiliki karakter relatif yang sama dengan foto seseorang. Saat memotret seseorang dari depan dan belakang, kita akan mendapatkan bidikan yang berbeda, dan masing-masing akan benar-benar sempurna. Dengan cara yang sama, mengamati pergerakan benda apa pun dari laboratorium yang berbeda, kita melihat lintasan yang berbeda, dan semua lintasan ini "nyata".

Tapi apakah mereka semua sama untuk kita? Apakah mungkin menemukan titik pengamatan seperti itu, laboratorium semacam itu, dari mana kita dapat mempelajari dengan baik hukum-hukum yang mengatur gerak suatu benda?

Kami baru saja membandingkan lintasan tubuh yang bergerak dengan foto seseorang - keduanya bisa sangat beragam - semuanya tergantung dari titik mana Anda mengamati pergerakan tubuh atau mengambil gambar. Namun tahukah Anda bahwa dalam fotografi, tidak semua sudut pandang sama. Misalnya, jika Anda membutuhkan foto untuk tanda pengenal, maka Anda tentu ingin difoto dari depan, bukan dari belakang. Begitu pula dalam mekanika, yaitu ketika mempelajari hukum gerak benda, kita harus memilih yang paling cocok dari semua kemungkinan titik pengamatan.

Mencari kedamaian

Kita tahu bahwa pergerakan benda dipengaruhi oleh pengaruh luar, yang kita sebut gaya. Tapi kita bisa membayangkan tubuh yang bebas dari pengaruh kekuatan apa pun. Mari kita setuju sekali dan untuk selamanya untuk mempertimbangkan bahwa tubuh, di mana tidak ada gaya yang bekerja, sedang diam. Sekarang, setelah memperkenalkan konsep istirahat, kita tampaknya sudah memiliki dukungan kuat dalam mempelajari gerak benda. Nyatanya, tubuh ini, di mana tidak ada kekuatan yang bekerja dan yang telah kita sepakati sebagai istirahat, dapat berfungsi sebagai pemandu bagi kita, seolah-olah, " bintang penuntun» dalam studi tentang gerak semua benda lain.

Bayangkan kita telah memindahkan suatu benda sejauh ini dari semua benda lain sehingga tidak ada lagi gaya yang bekerja padanya. Dan kemudian kita akan dapat menetapkan bagaimana fenomena fisik harus berlanjut pada tubuh yang beristirahat seperti itu. Dengan kata lain, kita dapat menemukan hukum mekanika yang mengatur laboratorium "istirahat" imajiner ini. Dan dengan membandingkannya dengan apa yang kami amati di laboratorium nyata lainnya, kami sudah dapat menilai sifat gerak yang sebenarnya dalam semua kasus.

Jadi, tampaknya semuanya baik-baik saja: kami telah menemukan titik kuat - "perdamaian", meskipun bersyarat, dan sekarang gerakan telah kehilangan relativitasnya bagi kami.

Namun, pada kenyataannya, bahkan "kedamaian" ilusi yang dicapai dengan kesulitan seperti itu tidak akan mutlak.

Bayangkan pengamat yang hidup di bola yang sepi, tersesat di bentangan luas alam semesta. Mereka tidak merasakan pengaruh kekuatan asing apa pun pada diri mereka sendiri dan, oleh karena itu, harus diyakinkan bahwa bola tempat mereka tinggal benar-benar tidak bergerak, dalam kedamaian mutlak dan tidak berubah.

Tiba-tiba mereka melihat di kejauhan bola serupa lainnya, di mana ada pengamat yang sama. Dengan kecepatan tinggi, bola kedua ini melesat, lurus dan merata, menuju bola pertama. Pengamat pada bola pertama yakin bahwa mereka diam, dan hanya bola kedua yang bergerak. Tetapi penduduk bola kedua ini juga percaya pada imobilitas mereka dan sangat yakin bahwa bola "asing" pertama ini sedang bergerak ke arah mereka.

Manakah dari mereka yang benar? Tidak ada gunanya memperdebatkan hal ini, karena keadaan gerak lurus dan seragam sama sekali tidak dapat dibedakan dari keadaan diam.

Untuk diyakinkan akan hal ini, Anda dan saya bahkan tidak perlu mendaki kedalaman alam semesta yang tak terbatas. Dapatkan di kapal uap sungai di dermaga, kunci diri Anda di kabin Anda, dan tirai jendela dengan baik. Dalam kondisi seperti itu, Anda tidak akan pernah mengetahui apakah Anda berdiri diam atau bergerak lurus dan merata. Semua badan di kabin akan berperilaku persis sama dalam kedua kasus: permukaan air di kaca akan tetap tenang sepanjang waktu; bola yang dilempar vertikal ke atas juga akan jatuh vertikal ke bawah; pendulum jam akan berayun seperti di dinding apartemen Anda.

Kapal uap Anda dapat melaju dengan kecepatan berapa pun, tetapi hukum gerak yang sama akan berlaku di atasnya seperti pada kapal uap yang sepenuhnya tidak bergerak. Hanya pada saat memperlambat atau mempercepatnya Anda dapat mendeteksi gerakannya; ketika berjalan lurus dan merata, semuanya mengalir di atasnya dengan cara yang sama seperti di kapal yang tidak bergerak.

Jadi, kami tidak menemukan istirahat mutlak di mana pun, tetapi menemukan bahwa di dunia ini terdapat banyak sekali "istirahat" yang bergerak secara seragam dan lurus relatif satu sama lain. Oleh karena itu, ketika kita berbicara tentang gerak suatu benda, kita harus selalu menunjukkan sehubungan dengan "istirahat" tertentu yang bergerak. Posisi ini disebut dalam mekanika "hukum relativitas gerak". Itu diajukan tiga ratus tahun yang lalu oleh Galileo.

Tetapi jika gerak dan istirahat itu relatif, maka kecepatan, tentu saja, pasti relatif. Jadi memang begitu. Misalkan, misalnya, Anda sedang berlari di geladak kapal uap dengan kecepatan 5 meter per detik. Jika kapal bergerak ke arah yang sama dengan kecepatan 10 meter per detik, maka kecepatan Anda relatif terhadap pantai adalah 15 meter per detik.

Oleh karena itu, pernyataan: "benda bergerak dengan kecepatan ini dan itu", tanpa menunjukkan kecepatan yang diukur, tidak masuk akal. Menentukan kecepatan benda yang bergerak dari berbagai titik, kita harus mendapatkannya hasil yang berbeda.

Semua yang telah kita bicarakan sejauh ini sudah diketahui jauh sebelum karya Einstein. Relativitas gerak, istirahat, dan kecepatan didirikan oleh pencipta mekanika yang hebat - Galileo dan Newton. Hukum gerak yang ditemukannya menjadi dasar fisika dan selama hampir tiga abad memberikan kontribusi besar bagi perkembangan semua ilmu alam. Fakta dan hukum baru yang tak terhitung jumlahnya ditemukan oleh para peneliti, dan semuanya berulang kali menegaskan kebenaran pandangan Galileo dan Newton. Pandangan ini juga dikonfirmasi dalam mekanika praktis - dalam desain dan pengoperasian semua jenis mesin dan peralatan.

Ini berlangsung sampai akhir XIX abad, ketika fenomena baru ditemukan yang sangat bertentangan dengan hukum mekanika klasik.

Pada tahun 1881, fisikawan Amerika Michaelson melakukan serangkaian percobaan untuk mengukur kecepatan cahaya. Hasil tak terduga dari eksperimen ini membuat bingung para fisikawan; itu sangat mencolok dan misterius sehingga membingungkan para ilmuwan terhebat di dunia.

Sifat cahaya yang luar biasa

Mungkin Anda pernah melihat ini fenomena menarik.

Di suatu tempat di kejauhan, di lapangan, di rel kereta api, atau di lokasi konstruksi, sebuah palu sedang berdetak. Anda lihat betapa kerasnya jatuh di landasan atau rel baja. Namun, suara tumbukan sama sekali tidak terdengar. Tampaknya palu telah mendarat di atas sesuatu yang sangat lunak. Tapi sekarang dia bangkit lagi. Dan pada saat dia sudah cukup tinggi di udara, Anda mendengar ketukan tajam di kejauhan.

Tidak sulit untuk memahami mengapa ini terjadi. Dalam kondisi normal, suara bergerak melalui udara dengan kecepatan sekitar 340 meter per detik, jadi kita mendengar pukulan palu bukan pada saat itu terjadi, tetapi hanya setelah suara darinya sempat mencapai telinga kita.

Ini adalah contoh lain yang lebih mencolok. Petir dan guntur terjadi pada saat yang sama, tetapi sering kali kilatan petir tampak diam-diam, karena gemuruh guntur mencapai telinga kita hanya setelah beberapa detik. Jika kita terlambat mendengarnya, misalnya 10 detik, maka artinya petir berjarak 340 x 10 = 3400 meter dari kita, atau 3,4 kilometer.

Dalam kedua kasus tersebut, kita berbicara tentang dua momen: saat suatu peristiwa benar-benar terjadi, dan saat gaung peristiwa tersebut sampai ke telinga kita. Tapi bagaimana kita tahu kapan tepatnya peristiwa itu benar-benar terjadi?

Kami melihatnya: kami melihat palu turun, kilat menyambar. Dalam hal ini, kami berasumsi bahwa peristiwa tersebut benar-benar terjadi pada saat kami melihatnya. Tapi benarkah demikian?

Tidak tidak seperti ini. Bagaimanapun, kami tidak melihat peristiwa secara langsung. Dalam fenomena yang kita amati dengan bantuan penglihatan, cahaya terlibat. Dan cahaya tidak menyebar secara instan di ruang angkasa: seperti suara, sinar cahaya membutuhkan waktu untuk mengatasi jarak.

Dalam kehampaan, cahaya bergerak dengan kecepatan sekitar 300.000 kilometer per detik. Artinya, jika sebuah cahaya berkedip pada jarak 300 ribu kilometer dari Anda, Anda tidak dapat langsung melihat kilatannya, tetapi hanya sedetik kemudian.

Dalam satu detik, sinar cahaya akan memiliki waktu untuk mengelilingi dunia tujuh kali di sepanjang ekuator. Dibandingkan dengan kecepatan yang sangat besar, jarak bumi tampak tidak signifikan, oleh karena itu, dalam praktiknya, kita dapat berasumsi bahwa kita melihat semua fenomena yang terjadi di Bumi pada saat yang sama saat fenomena itu terjadi.

Kecepatan cahaya yang luar biasa besar mungkin tampak mengejutkan. Namun, yang jauh lebih mengejutkan adalah hal lain: fakta bahwa kecepatan cahaya luar biasa karena keteguhannya yang luar biasa. Mari kita lihat apa keteguhan ini.

Diketahui bahwa pergerakan tubuh dapat diperlambat dan dipercepat secara artifisial. Jika, misalnya, sekotak pasir diletakkan di jalur peluru, maka peluru di dalam kotak itu akan kehilangan sebagian kecepatannya. Kecepatan yang hilang tidak akan dipulihkan: setelah keluar dari kotak, peluru akan terbang lebih jauh tidak dengan kecepatan yang sama, tetapi dengan kecepatan yang dikurangi.

Sinar cahaya berperilaku sebaliknya. Di udara, mereka menyebar lebih lambat daripada di kekosongan, di air - lebih lambat dari di udara, dan di kaca - bahkan lebih lambat. Namun, meninggalkan zat apa pun (tentu saja, transparan) ke dalam kehampaan, cahaya terus merambat dengan kecepatan sebelumnya - 300 ribu kilometer per detik. Pada saat yang sama, kecepatan cahaya tidak bergantung pada sifat sumbernya: ia persis sama untuk sinar Matahari, lampu sorot, dan lilin. Selain itu, tidak masalah apakah sumber cahaya itu sendiri bergerak atau tidak - ini sama sekali tidak memengaruhi kecepatan cahaya.

Untuk memahami sepenuhnya arti dari fakta ini, mari kita bandingkan sekali lagi perambatan cahaya dengan gerak benda biasa. Bayangkan Anda menembakkan aliran air dari selang dengan kecepatan 5 meter per detik di jalan. Artinya setiap partikel air bergerak 5 meter per detik relatif terhadap jalan. Tetapi jika Anda memasang selang pada mobil yang melintas ke arah jet dengan kecepatan 10 meter per detik, maka kecepatan jet relatif terhadap jalan sudah menjadi 15 meter per detik: partikel air diberi kecepatan tidak hanya oleh selang, tetapi juga oleh mobil yang bergerak, yang membawa selang bersama jet ke depan.

Membandingkan sumber cahaya dengan selang, dan sinarnya dengan semburan air, kita akan melihat perbedaan yang signifikan. Tidak ada bedanya dengan sinar cahaya dari sumber mana mereka memasuki kehampaan dan apa yang terjadi pada mereka sebelum mereka memasuki kehampaan. Begitu mereka berada di dalamnya, kecepatan perambatannya sama dengan nilai yang sama - 300 ribu kilometer per detik, terlepas dari apakah sumber cahayanya bergerak atau tidak.

Mari kita lihat bagaimana sifat-sifat khusus cahaya ini konsisten dengan hukum relativitas gerak, yang telah dibahas di bagian pertama artikel ini. Untuk melakukan ini, mari kita coba selesaikan masalah penambahan dan pengurangan kecepatan, dan untuk kesederhanaan kita asumsikan bahwa semua fenomena yang kita bayangkan terjadi dalam kehampaan, di mana kecepatan cahaya adalah 300 ribu kilometer.

Biarkan sumber cahaya ditempatkan pada kapal uap yang bergerak, di tengah-tengahnya, dan seorang pengamat di setiap ujung kapal uap. Keduanya mengukur kecepatan rambat cahaya. Apa yang akan menjadi hasil pekerjaan mereka?

Karena sinar merambat ke segala arah, dan kedua pengamat bergerak bersama dengan kapal uap dalam satu arah, gambar berikut akan muncul: pengamat yang terletak di ujung belakang kapal bergerak menuju sinar, dan yang depan terus bergerak menjauh dari mereka.

Oleh karena itu, pengamat pertama harus mencari kecepatan cahaya adalah 300.000 kilometer ditambah kecepatan kapal uap, dan pengamat kedua harus mencari kecepatan cahaya 300.000 kilometer dikurangi kecepatan kapal uap. Dan jika kita sejenak membayangkan bahwa sebuah kapal uap menempuh jarak yang sangat jauh 200.000 kilometer per detik, maka kecepatan cahaya yang ditemukan oleh pengamat pertama adalah 500.000 kilometer, dan pada detik, 100.000 kilometer per detik. Di kapal uap stasioner, kedua pengamat akan mendapatkan hasil yang sama - 300.000 kilometer per detik.

Jadi, dari sudut pandang pengamat, di kapal kita yang bergerak, cahaya tampaknya merambat ke satu arah 1 2/3 kali lebih cepat, dan di sisi lain - tiga kali lebih lambat daripada saat istirahat. Setelah melakukan operasi aritmatika sederhana, mereka akan dapat menetapkan kecepatan absolut kapal uap.

Dengan cara yang sama, kita dapat menetapkan kecepatan absolut dari benda bergerak lainnya: untuk melakukan ini, cukup menempatkan beberapa sumber cahaya di atasnya dan mengukur kecepatan rambat sinar cahaya dari berbagai titik tubuh.

Dengan kata lain, kami tiba-tiba menemukan diri kami mampu menentukan kecepatan, dan karenanya gerakan benda, terlepas dari semua benda lain. Tetapi jika ada kecepatan absolut, maka ada satu istirahat absolut, yaitu: laboratorium mana pun di mana pengamat, yang mengukur kecepatan cahaya ke segala arah, mendapatkan nilai yang sama - 300 ribu kilometer per detik, akan benar-benar diam.

Sangat mudah untuk melihat bahwa semua ini sangat kontras dengan kesimpulan yang kami capai di jurnal edisi sebelumnya. Faktanya: kita berbicara tentang fakta bahwa pada benda yang bergerak secara seragam dalam garis bujursangkar, semuanya berjalan sama seperti pada benda diam. Oleh karena itu, apakah kita, misalnya, menembak kapal uap searah dengan gerakannya atau melawan gerakannya, kecepatan peluru relatif terhadap kapal uap akan tetap sama dan akan sama dengan kecepatan kapal uap stasioner. Pada saat yang sama, kami yakin bahwa gerak, kecepatan, dan istirahat adalah konsep relatif: gerak absolut, kecepatan, dan istirahat tidak ada. Dan sekarang tiba-tiba ternyata pengamatan terhadap sifat-sifat cahaya membalikkan semua kesimpulan ini dan bertentangan dengan hukum alam yang ditemukan oleh Galileo - hukum relativitas gerak.

Tetapi ini adalah salah satu hukum fundamentalnya: ia mendominasi seluruh dunia; keadilannya telah dikonfirmasi oleh pengalaman berkali-kali, dikonfirmasi di mana-mana dan setiap menit hingga sekarang; jika dia tiba-tiba berhenti menjadi adil, kekacauan yang tak terbayangkan akan melanda alam semesta. Tetapi cahaya tidak hanya tidak mematuhinya, tetapi bahkan membantahnya!

Pengalaman Mikaelson

Apa yang harus dilakukan dengan kontradiksi ini? Sebelum mengungkapkan pertimbangan tertentu tentang hal ini, mari kita perhatikan keadaan berikut: bahwa sifat-sifat cahaya bertentangan dengan hukum relativitas gerak, yang telah kita tentukan secara eksklusif dengan penalaran. Memang, ini adalah argumen yang sangat persuasif. Tetapi, dengan membatasi diri pada penalaran saja, kita akan menjadi seperti para filsuf kuno yang mencoba menemukan hukum alam bukan dengan bantuan pengalaman dan observasi, tetapi hanya berdasarkan kesimpulan saja. Dalam hal ini, bahaya pasti muncul bahwa gambaran dunia yang diciptakan dengan cara ini, dengan segala kelebihannya, akan menjadi sangat sedikit seperti dunia nyata yang mengelilingi kita.

Hakim tertinggi dari teori fisik apa pun selalu pengalaman, dan oleh karena itu, tidak terbatas pada penalaran tentang bagaimana cahaya harus merambat pada benda yang bergerak, seseorang harus beralih ke eksperimen yang akan menunjukkan bagaimana sebenarnya merambat dalam kondisi ini.

Namun, harus diingat bahwa pengaturan eksperimen semacam itu sulit karena alasan yang sangat sederhana: dalam praktiknya tidak mungkin menemukan benda seperti itu yang akan bergerak dengan kecepatan yang sepadan dengan kecepatan cahaya yang sangat besar. Lagipula, kapal uap seperti yang kita gunakan dalam penalaran kita, tentu saja, tidak ada dan tidak bisa ada.

Untuk dapat menentukan sedikit perubahan dalam kecepatan cahaya pada benda yang bergerak relatif lambat yang dapat kita akses, perlu dibuat alat ukur dengan akurasi yang sangat tinggi. Dan hanya ketika perangkat semacam itu dapat dibuat, adalah mungkin untuk mulai mengklarifikasi kontradiksi antara sifat-sifat cahaya dan hukum relativitas gerak.

Eksperimen semacam itu dilakukan pada tahun 1881 oleh salah satu peneliti terbesar di zaman modern, fisikawan Amerika Mikaelson.

Sebagai benda yang bergerak, Michaelson menggunakan ... bola dunia. Memang, Bumi adalah benda yang jelas bergerak: ia berputar mengelilingi Matahari dan, terlebih lagi, dengan kecepatan yang agak "padat" untuk kondisi kita - 30 kilometer per detik. Oleh karena itu, saat mempelajari perambatan cahaya di Bumi, sebenarnya kita sedang mempelajari perambatan cahaya di laboratorium yang bergerak.

Mikaelson mengukur kecepatan cahaya di Bumi dalam berbagai arah dengan akurasi yang sangat tinggi, yaitu, dia secara praktis melakukan apa yang kami lakukan secara mental dengan Anda di kapal uap bergerak imajiner. Untuk menangkap perbedaan kecil 30 kilometer dibandingkan dengan jumlah 300.000 kilometer yang sangat besar, Mikaelson harus menerapkan teknik eksperimental yang sangat rumit dan menggunakan semua kecerdikannya yang luar biasa. Keakuratan eksperimen itu begitu besar sehingga Mikaelson mampu mendeteksi perbedaan kecepatan yang jauh lebih kecil daripada yang ingin dideteksinya.

Keluar dari penggorengan ke dalam api

Hasil percobaan tampaknya sudah jelas sebelumnya. Mengetahui sifat-sifat cahaya, seseorang dapat meramalkan bahwa kecepatan cahaya yang diukur dalam arah yang berbeda akan berbeda. Tapi mungkin Anda mengira hasil eksperimennya ternyata seperti ini?

Tidak ada yang seperti ini! Eksperimen Mikaelson memberikan hasil yang sama sekali tidak terduga. Selama beberapa tahun, hal itu diulang berkali-kali dalam kondisi yang paling bervariasi, tetapi selalu mengarah pada kesimpulan mengejutkan yang sama.

Di Bumi yang bergerak dengan sengaja, kecepatan cahaya, yang diukur ke segala arah, ternyata persis sama.

Jadi cahaya tidak terkecuali. Itu mematuhi hukum yang sama dengan peluru di kapal uap yang bergerak, hukum relativitas Galileo. Tidak mungkin mendeteksi gerakan "absolut" Bumi. Itu tidak ada, sebagaimana mestinya menurut hukum relativitas.

Kontradiksi tidak menyenangkan yang dihadapi sains telah diselesaikan. Tetapi kontradiksi baru muncul! Fisikawan keluar dari api dan masuk ke penggorengan.

Untuk mengklarifikasi kontradiksi baru yang ditimbulkan oleh pengalaman Mikaelson, mari kita tinjau penyelidikan kita secara berurutan.

Kami pertama kali menetapkan bahwa gerak dan istirahat mutlak tidak ada; Inilah yang dikatakan hukum relativitas Galileo. Kemudian ternyata sifat khusus cahaya bertentangan dengan hukum relativitas. Dari sini dapat disimpulkan bahwa gerak mutlak dan istirahat masih ada. Untuk mengujinya, Mikaelson melakukan percobaan. Eksperimen menunjukkan sebaliknya: tidak ada kontradiksi - dan cahaya mematuhi hukum relativitas. Oleh karena itu, gerak mutlak dan istirahat lagi tidak ada. Di sisi lain, implikasi dari pengalaman Mikaelson jelas berlaku untuk semua benda yang bergerak, bukan hanya bumi; oleh karena itu, kecepatan cahaya sama di semua laboratorium, terlepas dari gerakannya sendiri, dan oleh karena itu kecepatan cahaya masih bukan relatif, tetapi nilai absolut.

Ternyata itu adalah lingkaran setan. Fisikawan terhebat di seluruh dunia telah memeras otak mereka selama bertahun-tahun. Berbagai teori telah diajukan, hingga yang paling luar biasa dan fantastis. Tetapi tidak ada yang membantu: setiap asumsi baru segera menyebabkan kontradiksi baru. Dunia terpelajar berdiri di depan salah satu dari misteri terbesar.

Hal yang paling misterius dan aneh tentang semua ini adalah bahwa sains di sini berurusan dengan fakta yang benar-benar jelas dan mapan: dengan hukum relativitas, sifat cahaya yang diketahui, dan eksperimen Mikaelson. Dan mereka, tampaknya, mengarah pada absurditas yang sempurna.

Kontradiksi kebenaran... Tetapi kebenaran tidak dapat saling bertentangan, karena hanya ada satu kebenaran. Oleh karena itu, pasti ada kesalahan dalam pemahaman kita tentang fakta. Tetapi dimana? Apa itu?

Selama 24 tahun penuh - dari tahun 1881 hingga 1905 - mereka tidak menemukan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini. Tetapi pada tahun 1905, fisikawan terhebat di zaman kita, Albert Einstein, memberikan penjelasan yang brilian untuk teka-teki itu. Tampil dengan sempurna sisi tak terduga, itu menimbulkan kesan ledakan bom pada fisikawan.

Penjelasan Einstein sangat berbeda dari semua konsep yang telah digunakan umat manusia selama ribuan tahun sehingga kedengarannya luar biasa luar biasa. Namun, terlepas dari ini, ternyata tidak diragukan lagi benar: selama 34 tahun, percobaan dan pengamatan laboratorium pada berbagai fenomena fisik di dunia semakin menegaskan validitasnya.

Saat pintu terbuka

Untuk memahami penjelasan Einstein, pertama-tama kita harus mengetahui salah satu konsekuensi dari eksperimen Mikaelson. Mari kita lihat langsung dengan sebuah contoh. Mari gunakan untuk ini sekali lagi kapal uap yang fantastis.

Bayangkan sebuah kapal uap sepanjang 5.400.000 kilometer. Biarkan bergerak dalam garis lurus dan seragam dengan kecepatan luar biasa 240 ribu kilometer per detik. Di beberapa titik, bola lampu menyala di tengah kapal uap. Ada pintu di haluan dan buritan kapal. Mereka diatur sedemikian rupa sehingga pada saat cahaya dari bola lampu jatuh ke atasnya, mereka otomatis terbuka. Di sini lampu menyala. Kapan tepatnya pintu akan terbuka?

Untuk menjawab pertanyaan ini, mari kita mengingat kembali hasil percobaan Mikaelson. Eksperimen Mikaelson menunjukkan bahwa relatif terhadap pengamat di Bumi yang bergerak, cahaya menyebar ke segala arah dengan kecepatan yang sama, 300.000 kilometer per detik. Hal yang sama, tentu saja, akan terjadi pada kapal uap yang bergerak. Tetapi jarak dari bola lampu ke setiap ujung kapal adalah 2700.000 kilometer, dan 2700.000 : 300.000 = 9. Artinya cahaya dari bola lampu akan mencapai setiap pintu dalam waktu 9 detik. Dengan demikian, kedua pintu akan terbuka secara bersamaan.

Kasus ini akan disajikan kepada pengamat di kapal. Dan apa yang akan dilihat orang di dermaga, yang dilewati kapal uap itu?

Karena kecepatan cahaya tidak bergantung pada pergerakan sumber cahaya, kecepatannya sama dengan 300.000 kilometer per detik relatif terhadap dermaga, meskipun faktanya sumber cahaya berada di kapal yang bergerak. Namun, dari sudut pandang pengamat di dermaga, pintu buritan kapal bergerak ke arah berkas cahaya dengan kecepatan kapal. Kapan pintu akan bertemu balok?

Di sini kita berurusan dengan masalah yang mirip dengan masalah dua pelancong yang bepergian ke satu sama lain. Untuk mengetahui waktu pertemuan, Anda perlu membagi jarak antara para pelancong dengan jumlah kecepatan mereka. Mari kita lakukan hal yang sama di sini. Jarak antara bola lampu dan pintu adalah 2.700 ribu kilometer, kecepatan pintu (yaitu kapal uap) adalah 240 ribu kilometer per detik, dan kecepatan cahaya adalah 300 ribu kilometer per detik.

Oleh karena itu, pintu belakang akan terbuka

2700.000/(300000 + 240000)=5 detik

Setelah bola lampu menyala. Bagaimana dengan bagian depannya?

Pintu depan, dari sudut pandang pengamat di dermaga, berkas cahaya harus mengejar, karena bergerak dengan kapal searah dengan berkas cahaya. Oleh karena itu, di sini kita memiliki masalah para pelancong, yang salah satunya menyusul yang lain. Kami akan membagi jarak dengan perbedaan kecepatan:

2700.000/(300000 - 240000)=45 detik

Jadi, pintu pertama akan terbuka 5 detik setelah lampu menyala, dan pintu kedua akan terbuka 45 detik kemudian. Oleh karena itu, pintu tidak akan terbuka secara bersamaan. Gambar itulah yang akan disajikan kepada orang-orang di dermaga! Gambar itu adalah yang paling menakjubkan dari semua yang telah dikatakan sejauh ini.

Ternyata acara yang sama - pembukaan depan dan pintu belakang- akan menjadi simultan untuk orang di kapal, dan tidak simultan untuk orang di dermaga, tetapi dipisahkan dengan interval waktu 40 detik.

Bukankah ini terdengar seperti omong kosong? Bukankah ini terlihat seperti pernyataan absurd dari sebuah lelucon - bahwa panjang buaya dari ekor ke kepala adalah 2 meter, dan dari kepala ke ekor 1 meter?

Dan, ingat, bagi orang-orang di dermaga tampaknya pintu tidak terbuka pada saat yang sama: bagi mereka, ini sebenarnya sebenarnya terjadi serentak. Lagi pula, kami menghitung waktu ketika masing-masing pintu dibuka. Pada saat yang sama, kami menemukan bahwa pintu kedua sebenarnya terbuka 40 detik lebih lambat dari yang pertama.

Namun, penumpang kapal juga dengan tepat menetapkan bahwa kedua pintu terbuka pada waktu yang bersamaan. Dan itu ditunjukkan secara aritmatika. Apa yang terjadi? Aritmatika vs Aritmatika?!

Tidak, aritmatika tidak bisa disalahkan di sini. Semua kontradiksi yang kami temui di sini terletak pada kesalahpahaman kami tentang waktu: waktu ternyata sama sekali berbeda dari yang dianggap umat manusia hingga saat ini.

Einstein merevisi konsep lama ribuan tahun ini. Pada saat yang sama, dia membuat penemuan hebat, yang karenanya namanya menjadi abadi.

Waktu itu relatif

Dalam edisi sebelumnya, kami menunjukkan kesimpulan luar biasa apa yang harus ditarik fisikawan dari eksperimen Mikaelson. Kami telah mempertimbangkan contoh kapal uap imajiner di mana dua pintu terbuka pada sinyal cahaya, dan kami telah menetapkan fakta yang mengejutkan: dari sudut pandang pengamat di kapal uap, pintu terbuka pada saat yang sama, tetapi dari sudut pandang pengamat di dermaga, pada momen yang berbeda.

Apa yang tidak biasa dilakukan seseorang tampak luar biasa baginya. Kasus pintu di kapal uap tampaknya cukup luar biasa karena kami tidak pernah bergerak dengan kecepatan bahkan mendekati angka yang luar biasa dari 240.000 kilometer per detik. Tetapi kita harus memperhitungkan bahwa fenomena yang terjadi pada kecepatan seperti itu bisa sangat berbeda dari yang biasa kita alami dalam kehidupan sehari-hari.

Tentu saja, sebenarnya tidak ada kapal uap yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Dan nyatanya, tidak ada yang pernah mengamati kasus seperti itu dengan pintu seperti yang dijelaskan dalam contoh kita. Tetapi fenomena serupa, berkat teknologi eksperimental modern yang sangat maju, pasti dapat dideteksi. Ingatlah bahwa contoh dengan pintu terbuka tidak didasarkan pada penalaran abstrak, tetapi hanya pada fakta yang diperoleh melalui pengalaman: percobaan Mikaelson dan pengamatan bertahun-tahun tentang sifat-sifat cahaya.

Jadi, pengalamanlah yang membawa kita pada kesimpulan yang tak terbantahkan bahwa konsep simultanitas dua peristiwa tidaklah mutlak. Sebelumnya, kami menganggap bahwa jika dua peristiwa terjadi di laboratorium mana pun pada waktu yang sama, maka untuk laboratorium lain peristiwa itu akan terjadi secara bersamaan. Sekarang kami telah menemukan bahwa ini hanya berlaku untuk laboratorium yang diam relatif terhadap satu sama lain. Jika tidak, kejadian yang simultan untuk satu laboratorium akan terjadi di laboratorium lain waktu yang berbeda.

Oleh karena itu, konsep simultanitas adalah konsep yang relatif. Ini memperoleh makna hanya jika Anda menunjukkan bagaimana laboratorium bergerak, dari mana peristiwa diamati.

Di awal artikel, kami berbicara tentang dua pelancong yang muncul setiap hari di gerbong restoran ekspres. Para pelancong yakin bahwa mereka selalu bertemu di tempat yang sama. Suami mereka mengaku bertemu setiap hari di tempat baru, seribu kilometer jauhnya dari tempat sebelumnya.

Keduanya benar: untuk kereta api, para pelancong sebenarnya bertemu di tempat yang sama, tetapi untuk rel kereta api, di tempat yang berbeda. Contoh ini menunjukkan kepada kita bahwa konsep ruang bukanlah konsep absolut, melainkan konsep relatif.

Kedua contoh - tentang bertemu pelancong dan membuka pintu dengan kapal uap - mirip satu sama lain. Dalam kedua kasus tersebut, kita berbicara tentang relativitas, dan bahkan kata yang sama ditemukan: "sama" dan "berbeda". Hanya pada contoh pertama tentang tempat, yaitu tentang ruang, dan pada contoh kedua - tentang momen, yaitu tentang waktu. Apa yang mengikuti dari sini?

Bahwa konsep waktu sama relatifnya dengan konsep ruang.

Untuk akhirnya memverifikasi ini, mari kita ubah sedikit contoh steamboat. Misalkan mekanisme salah satu pintu rusak. Biarkan orang di kapal memperhatikan bahwa pintu depan terbuka 15 detik sebelum pintu belakang karena kerusakan ini. Dan apa yang akan dilihat orang di dermaga?

Jika pada contoh varian pertama pintu depan terbuka untuk mereka 40 detik lebih lambat dari yang belakang, maka pada varian kedua hanya akan terjadi 40 - 15 = 25 detik kemudian. Oleh karena itu, ternyata bagi orang-orang di kapal, pintu depan dibuka lebih awal dari belakang, dan untuk orang-orang di dermaga - nanti.

Jadi, apa yang terjadi sebelumnya untuk satu laboratorium terjadi belakangan terkait dengan yang lain. Dari sini jelaslah bahwa konsep waktu itu sendiri adalah konsep yang relatif.

Penemuan ini dibuat pada tahun 1905 oleh fisikawan berusia dua puluh enam tahun Albert Einstein. Sebelumnya, manusia membayangkan waktu sebagai absolut - di mana pun di dunia ini sama, terlepas dari laboratorium mana pun. Jadi dulu orang menganggap arah atas dan bawah sama di seluruh dunia.

Dan kini nasib ruang telah menimpa waktu. Ternyata ungkapan "pada waktu yang sama" tidak lebih masuk akal daripada ungkapan "di tempat yang sama" jika tidak disebutkan laboratorium mana yang mereka maksud.

Mungkin seseorang masih memiliki pertanyaan: sebenarnya, terlepas dari laboratorium mana pun, apakah ada dua peristiwa yang terjadi secara bersamaan atau tidak? Memikirkan pertanyaan ini sama absurdnya dengan memikirkan pertanyaan itu, tetapi di mana sebenarnya, terlepas dari laboratorium mana pun, yang teratas dan terbawah di dunia?

Penemuan relativitas waktu memungkinkan, seperti yang akan Anda lihat nanti, untuk menyelesaikan semua kontradiksi yang ditimbulkan oleh eksperimen Mikaelson pada fisika. Penemuan ini adalah salah satu kemenangan terbesar pikiran atas ide-ide stagnan yang telah berkembang selama ribuan tahun. Mengejutkan dunia ilmiah dengan keanehannya di sini, ia menghasilkan revolusi besar dalam pandangan umat manusia tentang alam. Secara karakter dan signifikansi, ini hanya dapat dibandingkan dengan pergolakan yang disebabkan oleh penemuan kebulatan Bumi atau penemuan pergerakannya mengelilingi Matahari.

Jadi Einstein, bersama dengan Copernicus dan Newton, membuka jalan yang benar-benar baru untuk sains. Dan bukan tanpa alasan penemuan ilmuwan yang masih muda ini dengan cepat membuatnya terkenal sebagai fisikawan terhebat abad kita.

Doktrin relativitas waktu biasanya disebut "prinsip relativitas Einstein" atau sederhananya "prinsip relativitas". Jangan bingung dengan hukum atau prinsip relativitas gerak, yang telah dibahas sebelumnya, yaitu dengan " prinsip klasik relativitas", atau "prinsip relativitas Galileo - Newton".

Kecepatan memiliki batas

Tidak mungkin untuk menceritakan dalam artikel jurnal tentang perubahan besar itu dan tentang semua hal baru yang dibawa oleh prinsip relativitas ke dalam sains. Selain itu, untuk memahami semua ini, Anda perlu mengetahui fisika dan matematika yang lebih tinggi dengan baik.

Tujuan artikel kami adalah untuk menjelaskan hanya dasar-dasar prinsip Einstein dan konsekuensi terpenting yang mengikuti relativitas waktu. Ini saja, seperti yang telah Anda lihat, jauh dari tugas yang mudah. Perhatikan bahwa prinsip relativitas adalah salah satu pertanyaan ilmiah yang paling sulit, dan umumnya tidak mungkin untuk menyelidikinya secara mendalam tanpa bantuan matematika.

Pertama-tama, pertimbangkan satu konsekuensi yang sangat penting dari relativitas waktu, mengenai kecepatan.

Seperti yang Anda ketahui, kecepatan lokomotif uap, mobil, dan pesawat terbang terus meningkat sejak penemuannya hingga saat ini. Saat ini, itu telah mencapai nilai yang tampak luar biasa beberapa dekade yang lalu. Ini akan terus meningkat.

Kecepatan yang jauh lebih tinggi juga dikenal dalam teknologi. Ini, pertama-tama, kecepatan peluru dan peluru artileri. Kecepatan terbang peluru dan peluru, berkat peningkatan teknis yang berkelanjutan, juga meningkat dari tahun ke tahun dan akan terus meningkat di masa mendatang.

Namun kecepatan tertinggi yang digunakan dalam teknologi adalah kecepatan transmisi sinyal menggunakan sinar cahaya, arus listrik dan gelombang radio. Dalam ketiga kasus tersebut, nilainya kira-kira sama - 300 ribu kilometer per detik.

Orang mungkin berpikir bahwa dengan perkembangan teknologi lebih lanjut, dengan penemuan beberapa sinar baru, kecepatan ini pun akan terlampaui; Dengan terus meningkatkan kecepatan yang tersedia bagi kita, pada akhirnya kita akan dapat sedekat mungkin dengan transmisi sinyal atau upaya instan yang ideal untuk jarak berapa pun.

Namun, pengalaman Mikaelson menunjukkan bahwa cita-cita ini tidak mungkin tercapai. Memang, pada tingkat transmisi yang sangat tinggi, sinyal dari dua peristiwa akan mencapai kita dalam semua kondisi secara instan; dan jika di satu laboratorium dua peristiwa terjadi secara bersamaan, maka di semua laboratorium lain keduanya juga akan diamati secara bersamaan - pada saat yang sama saat terjadi. Dan ini berarti bahwa "simultanitas" telah menjadi mutlak, sama sekali tidak bergantung pada pergerakan laboratorium. Tapi kemutlakan waktu, seperti yang telah kita lihat, dibantah oleh percobaan Mikaelson. Oleh karena itu, transmisi sinyal atau kekuatan tidak dapat dilakukan secara instan.

Dengan kata lain, kecepatan transmisi apa pun tidak bisa terlalu besar. Ada batas kecepatan tertentu - batas kecepatan yang tidak boleh dilampaui dalam keadaan apa pun.

Sangat mudah untuk memverifikasi bahwa kecepatan pembatas bertepatan dengan kecepatan cahaya. Memang menurut prinsip relativitas Galileo - Newton, hukum alam di semua laboratorium bergerak relatif satu sama lain dalam garis lurus dan seragam adalah sama. Ini berarti bahwa untuk semua laboratorium tersebut, kecepatan yang sama harus menjadi pembatas. Tapi kecepatan seperti apa yang membuat nilainya tidak berubah di semua laboratorium? Keteguhan yang luar biasa, seperti yang telah kita lihat, hanyalah kecepatan cahaya, dan hanya itu! Oleh karena itu, kecepatan cahaya bukan hanya kecepatan rambat tindakan seseorang (walaupun sangat penting) di dunia: ini pada saat yang sama merupakan kecepatan pembatas yang ada di alam.

Penemuan adanya batas kecepatan di alam juga merupakan salah satu kemenangan terbesar pemikiran manusia. Seorang fisikawan abad terakhir tidak dapat menebak bahwa ada batas kecepatan. Namun, jika dia menemukan fakta adanya kecepatan yang membatasi selama percobaan, maka dia akan memutuskan bahwa ini adalah kecelakaan, bahwa hanya keterbatasan kemampuan eksperimentalnya yang harus disalahkan. Dia akan dibenarkan dalam berpikir bahwa dengan perkembangan teknologi, kecepatan yang membatasi dapat dilampaui.

Kebalikannya jelas bagi kita: akan konyol untuk mengandalkan ini seperti percaya bahwa dengan perkembangan navigasi akan memungkinkan untuk mencapai tempat di permukaan bumi yang jaraknya lebih dari 20 ribu kilometer dari titik awal ( yaitu, lebih dari setengah keliling bumi).

Kapan satu menit sama dengan satu jam?

Untuk menjelaskan relativitas waktu secara komprehensif dan konsekuensi yang mengikutinya, yang tampak aneh dari kebiasaannya, Einstein menggunakan contoh dengan kereta api. Kami akan melakukan hal yang sama. Sebuah kereta raksasa yang bergerak dengan kecepatan luar biasa imajiner akan disebut "kereta Einstein".

Bayangkan sebuah rel kereta api yang sangat panjang. Ada dua stasiun dengan jarak 864 juta kilometer dari satu sama lain. Untuk menempuh jarak di antara mereka, kereta Einstein yang bergerak dengan kecepatan, katakanlah, 240 ribu kilometer per detik, akan membutuhkan waktu satu jam. Kedua stasiun memiliki jam yang sangat akurat.

Seorang musafir naik kereta di stasiun pertama. Pertama, dia menyetel kronometer sakunya tepat ke jam stasiun. Setibanya di stasiun lain, dia membandingkannya dengan jam stasiun dan terkejut saat mengetahui bahwa kronometer tertinggal ...

Kenapa ini terjadi?

Misalkan ada bola lampu listrik di lantai mobil, dan cermin di langit-langit. Seberkas cahaya dari bola lampu yang mengenai cermin dipantulkan kembali ke bola lampu. Lintasan sinar, seperti yang terlihat oleh penumpang di dalam mobil, ditunjukkan pada gambar atas: sinar diarahkan secara vertikal ke atas dan jatuh secara vertikal ke bawah.

Gambar yang berbeda akan disajikan kepada pengamat di stasiun. Selama berkas cahaya berpindah dari bola lampu ke cermin, cermin bergerak bersama kereta api. Dan selama jatuhnya sinar yang dipantulkan, bola lampu itu sendiri bergerak pada jarak yang sama. Jalur yang dilalui sinar dari sudut pandang pengamat di stasiun ditunjukkan pada gambar bawah: ia membentuk dua sisi segitiga sama kaki. Alas segitiga dibentuk oleh bola lampu yang dibawa ke depan oleh kereta api.

Kita melihat bahwa dari sudut pandang pengamat di stasiun, berkas cahaya menempuh jarak yang lebih jauh daripada dari sudut pandang pengamat di dalam kereta. Pada saat yang sama, kita tahu bahwa kecepatan cahaya adalah konstan dalam segala kondisi: itu persis sama untuk seorang pengamat di stasiun, dan untuk seorang musafir di dalam kereta api. Apa yang mengikuti dari sini?

Jelas bahwa jika kecepatannya sama, tetapi panjang jalurnya berbeda, maka lebih sedikit waktu yang dihabiskan untuk melewati jalur yang lebih kecil, dan lebih banyak waktu dihabiskan untuk melewati jalur yang lebih besar. Sangat mudah untuk menghitung rasio kedua waktu.

Misalkan dari sudut pandang pengamat di stasiun, 10 detik berlalu antara keberangkatan sinar ke cermin dan kembalinya ke bola lampu. Selama 10 detik ini, cahaya telah berlalu:

300.000 x 10 = 3 juta kilometer.

Akibatnya, sisi AB dan BC dari segitiga sama kaki ABC masing-masing sama dengan 1,5 juta kilometer. Sisi AC 1 alas segitiga sama dengan jarak yang ditempuh kereta api dalam waktu 10 detik, yaitu:

240.000 x 10 = 2,4 juta kilometer.

Setengah dasar, AD 1 sama dengan 1,2 juta kilometer.

Dari sini mudah untuk menentukan tinggi mobil - tinggi segitiga BD. Dari segitiga siku-siku ABD kami memiliki:

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

Oleh karena itu BD = 0,9 juta kilometer.

Ketinggiannya cukup kokoh, yang, bagaimanapun, tidak mengherankan mengingat dimensi astronomi kereta Einstein.

Jalur yang dilalui sinar dari sudut pandang pengamat di dalam kereta jelas sama dengan dua kali tinggi segitiga:

2BD = 2 x 0,9 = 1,8 juta kilometer.

Untuk menempuh jalur ini, cahaya membutuhkan:

1.800.000/300.000 = 6 detik.

Jadi, saat berkas cahaya berpindah dari bola lampu ke cermin dan sebaliknya, 10 detik berlalu di stasiun, dan hanya 6 detik di kereta. Rasio waktu di kereta dengan waktu di stasiun adalah 6/10.

Karenanya konsekuensi yang mengejutkan: menurut waktu stasiun, kereta menghabiskan satu jam perjalanan antar stasiun, tetapi menurut kronometer pelancong, hanya 6/10 jam, yaitu 36 menit. Itulah sebabnya selama waktu pergerakan antar stasiun, kronometer pengelana tertinggal dari jam stasiun dan, apalagi, 24 menit.

Penting untuk memahami fakta ini dengan baik: kronometer pengelana tertinggal bukan karena; bahwa itu lebih lambat atau tidak bekerja dengan benar. Tidak, itu berfungsi seperti jam di stasiun. Tetapi waktu di dalam kereta yang bergerak relatif terhadap stasiun mengalir berbeda dengan di stasiun.

Dapat dilihat dari diagram dengan segitiga bahwa semakin besar kecepatan kereta, semakin besar jeda kronometer dari kereta ke kecepatan cahaya, dimungkinkan untuk memastikan bahwa setiap periode waktu kecil berlalu kereta dalam satu jam waktu stasiun. Misalnya, pada kecepatan kereta sekitar 0,9999 kecepatan cahaya, hanya 1 menit yang akan berlalu dalam satu jam waktu stasiun di kereta (atau, sebaliknya, satu jam akan berlalu dalam satu menit waktu stasiun di kereta jika seorang pengamat di satu stasiun memeriksa waktunya dengan dua kronometer yang dipasang di awal dan di akhir kereta).

Mempertimbangkan waktu sebagai hal yang mutlak, seseorang biasa membayangkannya sebagai sesuatu yang mengalir secara merata, terlebih lagi, di mana pun dan dalam semua kondisi di dunia dengan kecepatan yang sama. Tetapi kereta Einstein menunjukkan bahwa laju waktu berbeda di laboratorium yang berbeda. Relativitas waktu ini adalah salah satu sifat terpenting dunia fisik.

Dari semua yang telah dikatakan, kita dapat menyimpulkan bahwa "mesin waktu" yang dijelaskan oleh Wells dalam sebuah cerita fantastis bukanlah fantasi kosong. Relativitas waktu membuka di hadapan mereka kemungkinan - setidaknya secara teoritis - bepergian ke masa depan. Sangat mudah untuk melihat bahwa kereta Einstein justru adalah "mesin waktu".

Mesin waktu

Memang, bayangkan kereta Einstein tidak bergerak dalam garis lurus, melainkan sepanjang rel melingkar. Kemudian, setiap kali si musafir kembali ke stasiun awal, dia akan menemukan bahwa jamnya berada di belakang jam stasiun.

Dengan memperkirakan kecepatan kereta dengan kecepatan cahaya, Anda dapat, seperti yang telah Anda ketahui, memastikan bahwa waktu yang singkat berlalu dalam satu jam sesuai dengan jam stasiun di kereta. Ini mengarah pada hasil yang mengejutkan: sementara hanya tahun yang berlalu di kereta, ratusan dan ribuan tahun berlalu di stasiun. Keluar dari "mesin waktunya", pengelana kita akan menemukan dirinya di masa depan yang terpisah... Kerabat dan teman-temannya sudah lama meninggal... Dia hanya akan menemukan keturunan jauh mereka yang masih hidup.

Namun, kereta Einstein masih sangat berbeda dengan kereta Wells. Lagi pula, menurut novelis, dia bisa bergerak dalam waktu bukan karena kecepatannya yang tinggi, tetapi berkat beberapa perangkat teknis khusus. Namun pada kenyataannya tidak ada perangkat seperti itu yang dapat dibuat; ini benar-benar omong kosong. Hanya ada satu cara untuk masuk ke masa depan: memberi kereta kecepatan yang luar biasa - mendekati kecepatan cahaya.

Properti lain membedakan kereta Einstein dari mesin waktu Wellsian: ia tidak dapat bergerak "mundur" ke masa lalu, yaitu, ia tidak dapat pergi ke masa lalu, dan dengan demikian kembali dari masa depan ke masa kini.

Secara umum, gagasan untuk mundur dalam waktu sama sekali tidak ada artinya. Kita hanya bisa mempengaruhi apa yang belum ada, tapi kita tidak bisa mengubah apa yang sudah ada. Ini jelas bahkan dari contoh ini: jika mungkin untuk kembali ke masa lalu, maka bisa terjadi seseorang pergi ke masa lalu dan membunuh orang tuanya ketika mereka masih bayi. Dan jika dia kembali ke masa sekarang, dia akan menemukan dirinya dalam posisi konyol sebagai seorang pria yang orang tuanya meninggal jauh sebelum dia lahir!

Gerakan dengan kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya secara teoritis membuka satu kemungkinan lagi: seiring dengan waktu, untuk mengatasi jarak apa pun. Dan mereka bisa begitu besar di ruang dunia bahkan pada kecepatan maksimum untuk sebagian besar perjalanan, jumlahnya tidak akan cukup kehidupan manusia.

Contohnya adalah sebuah bintang yang jaraknya, katakanlah, dua ratus tahun cahaya dari kita. Karena kecepatan cahaya adalah kecepatan tertinggi di alam, maka tidak mungkin mencapai bintang ini lebih awal dari dua ratus tahun setelah permulaan. Dan karena umur manusia kurang dari dua ratus tahun, tampaknya seseorang dapat mengatakan dengan yakin bahwa seseorang pada dasarnya kehilangan kesempatan untuk mencapai bintang yang jauh.

Padahal penalaran ini keliru. Kesalahannya adalah kita berbicara tentang dua ratus tahun sebagai sesuatu yang mutlak. Tetapi waktu itu relatif, artinya tidak ada waktu yang sama untuk semua laboratorium. Stasiun memiliki satu hitungan waktu, sedangkan kereta Einstein memiliki hitungan waktu yang lain.

Mari kita bayangkan seorang astronot yang telah berangkat ke luar angkasa. Pada saat ia mencapai bintang yang berjarak dua ratus tahun cahaya dari kita, menurut waktu bumi, memang sudah dua ratus tahun berlalu. Dalam sebuah roket, bergantung pada kecepatannya relatif terhadap Bumi, seperti yang kita ketahui, periode waktu yang singkat dapat mengalir.

Dengan demikian, astronot akan mencapai bintang pada waktunya bukan dalam dua ratus tahun, tetapi, katakanlah, dalam satu tahun. Dengan kecepatan yang cukup tinggi, secara teori dimungkinkan untuk "terbang" ke bintang dan kembali menurut jam roket bahkan dalam satu menit ...

Terlebih lagi: saat bergerak dengan kecepatan maksimum di dunia - 300 ribu kilometer per detik - dan waktu menjadi sangat kecil, yaitu sama dengan nol. Dengan kata lain, jika roket dapat bergerak dengan kecepatan cahaya, waktu pengamat di dalamnya akan berhenti sama sekali, dan dari sudut pandang pengamat ini, momen start akan bertepatan dengan momen finis.

Kami ulangi bahwa semua ini hanya dapat dibayangkan secara teoritis. Dalam praktiknya, perjalanan ke masa depan dan ke bintang yang jauh tidak dapat dilakukan, karena pergerakan mobil dan orang dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya adalah alasan teknis mustahil.

Dan ukuran itu relatif.

Contoh penalaran dan menghibur yang diberikan di bab sebelumnya tampak fantastis. Tetapi tujuan mereka bukanlah untuk memikat pembaca dengan fantasi, tetapi untuk menunjukkan kedalaman dan keseriusan penuh dari konsekuensi yang timbul dari relativitas waktu.

Sangat mudah untuk melihat bahwa relativitas ukuran benda juga mengikuti relativitas waktu.

Misalkan panjang platform yang dilalui kereta Einstein adalah 2,4 juta kilometer. Dengan kecepatan 240 ribu kilometer per detik, kereta akan melewati peron dalam 10 detik. Namun dalam 10 detik waktu stasiun, hanya 6 detik yang akan dilewati kereta. Dari sini, pelancong berhak menyimpulkan bahwa panjang peron adalah 240.000 x 6 = 1,44 juta kilometer, dan bukan 2,40 juta kilometer.

Ini berarti bahwa objek yang diam relatif terhadap laboratorium mana pun lebih panjang daripada yang bergerak. Sehubungan dengan kereta, peron bergerak, dan relatif terhadap stasiun, peron dalam keadaan diam. Oleh karena itu, bagi pengamat di stasiun, lebih lama dibandingkan dengan musafir. Gerbong kereta, sebaliknya, 10/6 kali lebih pendek untuk pengamat di stasiun daripada untuk pelancong.

Saat kecepatan bertambah, panjang benda semakin berkurang. Oleh karena itu, pada kecepatan tertinggi seharusnya menjadi yang terkecil, yaitu sama dengan nol.

Jadi, setiap benda yang bergerak berkontraksi ke arah geraknya. Berkaitan dengan hal tersebut, perlu dilakukan perubahan salah satu contoh yang kami berikan pada majalah No. 40 detik lebih lambat dari yang pertama. Tetapi karena panjang kapal uap yang bergerak dengan kecepatan 240 ribu kilometer per detik berkurang 10/6 kali relatif terhadap dermaga, interval waktu sebenarnya antara membuka pintu akan sama dengan jam di dermaga bukan 40 detik , tetapi 40: 10/6 = 24 detik . Tentu saja, koreksi numerik ini tidak mengubah kesimpulan mendasar yang kami ambil dari pengalaman dengan kapal uap.

Relativitas dimensi benda segera memerlukan konsekuensi baru, mungkin yang paling mencolok, dari prinsip relativitas. “Yang paling mencolok” karena menjelaskan hasil tak terduga dari eksperimen Mikaelson, yang sempat membuat bingung jajaran fisikawan. Kasusnya menyangkut, seperti yang Anda ingat, penambahan kecepatan, yang, karena alasan yang tidak diketahui, tidak "ingin" mematuhi aritmatika biasa.

Manusia selalu terbiasa menambahkan kecepatan yang diarahkan dalam garis lurus dan satu arah, murni secara aritmatika, yaitu sesederhana tabel atau apel. Misalnya, jika sebuah kapal berlayar ke arah tertentu dengan kecepatan 20 kilometer per jam, dan seorang penumpang berjalan di sepanjang geladaknya ke arah yang sama dengan kecepatan 5 kilometer per jam, maka kecepatan penumpang relatif terhadap dermaga akan menjadi 20 + 5 = 25 kilometer per jam.jam.

Hingga baru-baru ini, fisikawan yakin bahwa metode penjumlahan ini benar-benar tepat dan cocok untuk mencari jumlah kecepatan apa pun. Tetapi prinsip relativitas tidak membiarkan aturan mekanika ini tidak tersentuh.

Coba, misalnya, tambahkan kecepatan 230 dan 270 ribu kilometer per detik. Apa yang akan terjadi? 500 ribu kilometer per detik. Dan kecepatan seperti itu tidak mungkin ada, karena 300 ribu kilometer per detik adalah kecepatan tertinggi di dunia. Dari sini setidaknya jelas bahwa jumlah kecepatan berapa pun dan berapa pun, dalam hal apa pun, tidak boleh melebihi 300.000 kilometer per detik.

Tapi, mungkin boleh menambah kecepatan yang lebih rendah secara aritmatika, misalnya 150 dan 130 ribu kilometer per detik? Lagipula, jumlah mereka, 280 ribu kilometer per detik, tidak melebihi batas kecepatan dunia.

Sangat mudah untuk melihat bahwa jumlah aritmatika juga salah di sini. Misalkan, sebuah kapal uap bergerak melewati dermaga dengan kecepatan 150.000 kilometer per detik, dan sebuah bola menggelinding di sepanjang geladak kapal dengan kecepatan 130.000 kilometer per detik. Jumlah dari kecepatan ini harus menyatakan kecepatan bola relatif terhadap dermaga. Namun, kita tahu dari bab sebelumnya bahwa benda yang bergerak menyusut ukurannya. Oleh karena itu, jarak 130.000 kilometer dengan kapal uap sama sekali tidak sama dengan 130.000 kilometer untuk pengamat di dermaga, dan 150.000 kilometer di sepanjang pantai sama sekali tidak sama dengan 150.000 kilometer untuk penumpang kapal uap.

Selanjutnya untuk menentukan kecepatan bola relatif terhadap dermaga, pengamat menggunakan jam pada dermaga. Namun kecepatan sebuah bola di kapal uap ditentukan oleh waktu kapal uap. Dan waktu di kapal uap yang bergerak dan di dermaga, seperti yang kita ketahui, sama sekali tidak sama.

Seperti inilah pertanyaan tentang menambahkan kecepatan dalam praktiknya: Anda harus memperhitungkan relativitas jarak dan waktu. Bagaimana cara menggabungkan kecepatan?

Einstein memberikan formula khusus untuk ini, sesuai dengan prinsip relativitas. Sejauh ini, kami belum memberikan rumus dari teori relativitas, tidak ingin membebani artikel sulit ini dengannya. Namun, bahasa matematika yang ringkas dan tepat membuat banyak hal menjadi jelas, menggantikan argumen yang panjang dan bertele-tele. Rumus untuk menambahkan kecepatan tidak hanya jauh lebih sederhana daripada semua penalaran sebelumnya, tetapi juga sangat sederhana dan menarik sehingga patut dikutip:

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

Di sini V 1 dan V 2 adalah suku kecepatan, W adalah kecepatan total, c adalah kecepatan tertinggi di dunia (kecepatan cahaya), sama dengan 300 ribu kilometer per detik.

Formula luar biasa ini memiliki sifat yang tepat: berapa pun kecepatan yang kita tambahkan, kita tidak akan pernah mencapai lebih dari 300 ribu kilometer per detik. Coba tambahkan 230.000 dan 270.000 kilometer per detik menggunakan rumus ini, atau bahkan 300.000 dan 300.000 kilometer per detik, dan lihat apa yang terjadi.

Saat menambahkan kecepatan kecil - seperti yang sering kita temui dalam praktik - rumus memberi kita hasil yang biasa, yang sedikit berbeda dari penjumlahan aritmatika. Mari kita ambil contoh bahkan kecepatan gerakan modern tertinggi. Biarkan dua pesawat bergerak ke arah satu sama lain, masing-masing terbang 650 kilometer per jam. Berapa kecepatan konvergensi mereka?

Secara hitung - (650 + 650) = 1300 kilometer per jam. Menurut rumus Einstein - hanya 0,72 mikron per jam lebih sedikit. Dan pada contoh di atas dengan kapal yang bergerak lambat, di geladaknya seorang pria sedang berjalan, selisih ini masih 340 ribu kali lebih kecil.

Tidak mungkin untuk mendeteksi jumlah seperti itu dalam kasus seperti itu dengan pengukuran. Ya, dan nilai praktisnya nol. Dari sini jelas mengapa selama ribuan tahun manusia tidak memperhatikan bahwa penambahan kecepatan secara aritmatika pada dasarnya salah: ketidakakuratan dengan penambahan seperti itu jauh lebih sedikit daripada persyaratan praktik yang paling ketat. Dan oleh karena itu, dalam teknologi, semuanya selalu menyatu dengan kalkulasi, andai saja kalkulasinya benar.

Tetapi tidak mungkin lagi menambahkan kecepatan aritmatika yang sebanding dengan kecepatan cahaya: di sini kita dapat jatuh ke dalam kesalahan besar. Misalnya, pada kecepatan 36 ribu kilometer per detik, error akan melebihi 1.000 kilometer, dan pada 100 ribu kilometer per detik sudah mencapai 20 ribu kilometer per detik.

Fakta bahwa penambahan aritmatika kecepatan salah, dan rumus Einstein benar, dikonfirmasi oleh pengalaman. Tidak bisa sebaliknya: bagaimanapun juga, pengalamanlah yang membuat fisikawan mempertimbangkan kembali konsep lama dalam mekanika dan membawa mereka ke prinsip relativitas.

Mengetahui bagaimana sebenarnya menambahkan kecepatan, kita sekarang dapat memahami hasil "misterius" dari percobaan Michaelson. Melakukan eksperimen ini saat Bumi bergerak menuju berkas cahaya dengan kecepatan 30 kilometer per detik, Michaelson berharap mendapatkan hasil 300.000 + 30 = 300.030 kilometer per detik.

Tapi Anda tidak bisa menambahkan kecepatan seperti itu!

Ganti V 1 = c (c adalah kecepatan cahaya) dan V 2 = 30 ke dalam rumus untuk menambahkan kecepatan, dan Anda akan menemukan bahwa kecepatan total hanya c1, tidak lebih. Begitulah hasil percobaan Mikaelson.

Hasil yang sama akan diperoleh untuk semua nilai V2 lainnya, asalkan V1 sama dengan kecepatan cahaya. Biarkan Bumi melewati beberapa kilometer per detik: 30 - mengelilingi Matahari, 275 - bersama dengan tata surya dan ribuan kilometer - dengan seluruh Galaksi. Itu tidak mengubah banyak hal. Dalam semua kasus penambahan kecepatan Bumi dengan kecepatan cahaya, rumus akan memberikan nilai yang sama c.

Jadi, hasil percobaan Mikaelson mengejutkan kami hanya karena kami tidak tahu cara menjumlahkan kecepatan dengan benar. Kami tidak tahu bagaimana melakukan ini, karena kami tidak tahu bahwa benda berkontraksi ke arah pergerakannya dan waktu berlalu secara berbeda di laboratorium yang berbeda.

Massa dan energi

Masih mempertimbangkan pertanyaan terakhir.

Salah satu sifat terpenting dari benda apa pun adalah massanya. Kami terbiasa percaya bahwa itu selalu tidak berubah. Tetapi perhitungan berdasarkan prinsip relativitas menunjukkan hal lain: ketika benda bergerak, massanya bertambah. Ini meningkat sebanyak panjang tubuh berkurang. Jadi, massa kereta Einstein yang bergerak dengan kecepatan 240 ribu kilometer per detik adalah 10/6 kali lebih besar dari massa saat diam.

Saat kecepatan mendekati batas, massa tumbuh lebih cepat dan lebih cepat. Pada kecepatan yang membatasi, massa benda apa pun harus menjadi sangat besar. Kecepatan biasa yang kita temui dalam praktik menyebabkan peningkatan massa yang dapat diabaikan sama sekali.

Namun, masih mungkin untuk menguji fenomena ini secara eksperimental: fisika eksperimental modern mampu membandingkan massa elektron yang bergerak cepat dengan massa elektron yang diam. Dan pengalaman sepenuhnya menegaskan hukum ketergantungan massa pada kecepatan.

Tapi, untuk mengetahui kecepatan tubuh, perlu mengeluarkan energi. Dan ternyata secara umum, setiap pekerjaan yang dilakukan pada suatu benda, setiap peningkatan energi tubuh memerlukan peningkatan massa yang sebanding dengan energi yang dikeluarkan ini. Oleh karena itu, massa benda yang dipanaskan lebih besar dari massa dingin, massa pegas terkompresi lebih besar dari pegas bebas.

Jumlah satuan massa yang tidak signifikan sesuai dengan jumlah satuan energi yang sangat besar. Misalnya, untuk menambah massa tubuh hanya 1 gram, perlu dikerjakan dalam 25 juta kilowatt-jam. Dengan kata lain, massa energi listrik 25 juta kilowatt-jam sama dengan 1 gram. Untuk mendapatkan gram ini, diperlukan semua energi yang dihasilkan oleh Dneproges selama dua hari. Menghitung hanya satu kopek per kilowatt-jam, kami menemukan bahwa 1 gram energi listrik termurah berharga 250 ribu rubel. Dan jika Anda mengubah listrik menjadi cahaya, maka 1 gram lampu akan menelan biaya sekitar 10 juta rubel. Ini berkali-kali lebih mahal daripada zat termahal - radium.

Jika Anda membakar 1 ton batu bara di dalam ruangan, maka hasil pembakaran hanya akan memiliki berat 1/3000 gram lebih sedikit dari batu bara dan oksigen yang membentuknya setelah didinginkan. Fraksi massa yang hilang hilang oleh radiasi panas. Dan memanaskan 1 ton air dari 0 hingga 100 derajat akan memerlukan peningkatan massanya kurang dari 5/1.000.000 fraksi gram.

Sangat jelas bahwa perubahan kecil pada massa benda ketika kehilangan atau memperoleh energi menghindari pengukuran yang paling akurat. Namun, fisika modern mengetahui fenomena di mana perubahan massa menjadi nyata. Ini adalah proses yang terjadi selama tumbukan inti atom, ketika inti unsur lain terbentuk dari inti beberapa unsur.

Misalnya, ketika inti atom lithium bertabrakan dengan inti atom hidrogen, dua inti atom helium terbentuk. Massa kedua inti ini sudah sangat banyak - 1/4 bagian - kurang dari massa total inti hidrogen dan litium. Oleh karena itu, ketika mengubah 1 gram campuran litium dan hidrogen menjadi helium, 1/400 gram energi harus dilepaskan, yang akan dinyatakan dalam kilowatt-jam:

25.000.000/400 = 62,5 ribu kilowatt-jam.

Jadi, jika kita dapat dengan mudah melakukan transformasi nuklir, kita akan menjadi pemilik sumber energi terkaya: untuk mendapatkan kekuatan Dneproges, cukup mengubah hanya 4 gram campuran litium dan hidrogen menjadi helium setiap jam.

Fisika baru dan lama

Ini menyimpulkan pengantar sepintas kami pada prinsip relativitas.

Kami telah melihat betapa serius dan perubahan yang mendalam memperkenalkan prinsip relativitas ke dalam pandangan dunia yang telah berkembang di antara umat manusia selama berabad-abad. Bukankah ini berarti ide-ide lama dihancurkan sama sekali? Bahwa mereka harus ditolak seluruhnya? Bahwa semua fisika yang diciptakan sebelum penemuan prinsip relativitas harus dicoret sebagai salah?

Tidak, karena perbedaan antara fisika lama (disebut "klasik") dan fisika yang memperhitungkan prinsip relativitas ("relativistik", dari kata Latin "relatio", yang berarti "referensi"), terlalu kecil di hampir semua bidang kegiatan praktis kami.

Jika, misalnya, seorang penumpang kereta biasa, bahkan kereta api tercepat (tapi, tentu saja, bukan kereta Einstein) memikirkannya untuk memperkenalkan koreksi waktu untuk prinsip relativitas, dia akan diejek. Untuk sehari, amandemen semacam itu akan dinyatakan dalam sepersepuluh miliar detik. Guncangan kereta api dan cara kerja jarum jam terbaik yang tidak akurat memiliki efek yang jauh lebih kuat pada pembacaan jam.

Seorang insinyur yang memasukkan perhitungan kenaikan massa air saat dipanaskan bisa disebut gila. Di sisi lain, seorang fisikawan yang mempelajari tumbukan inti atom, tetapi tidak memperhitungkan kemungkinan perubahan massa, harus dikeluarkan dari laboratorium karena ketidaktahuan.

Desainer akan selalu merancang mesin menggunakan hukum fisika klasik: amandemen prinsip relativitas akan berdampak lebih kecil pada mesin daripada mikroba yang mendarat di roda gila. Tetapi seorang fisikawan yang mengamati elektron cepat harus memperhitungkan perubahan massanya yang bergantung pada kecepatannya.

Jadi, hukum alam, yang ditemukan sebelum munculnya prinsip relativitas, tidak dibatalkan; Teori relativitas tidak membantah, tetapi hanya memperdalam dan menyempurnakan pengetahuan yang diperoleh ilmu lama. Ini menetapkan batasan di mana pengetahuan ini dapat digunakan tanpa membuat kesalahan.

Kesimpulannya, harus dikatakan bahwa teori relativitas tidak terbatas pada masalah yang telah kita bahas dalam artikel ini. Melanjutkan pengembangan ajarannya, Einstein kemudian memberikan sepenuhnya gambar baru fenomena penting seperti gravitasi universal. Dalam hal ini, doktrin relativitas dibagi menjadi dua bagian. Yang pertama, yang tidak menyangkut gravitasi, disebut "prinsip relativitas" "pribadi" atau "khusus"; bagian kedua, yang membahas soal gravitasi, adalah "prinsip umum relativitas". Jadi, kami bertemu hanya dengan prinsip tertentu (pertimbangan prinsip umum tidak termasuk dalam cakupan artikel ini).

Tetap hanya untuk dicatat bahwa dengan studi fisika yang cukup mendalam, semua labirin bangunan kompleks teori relativitas menjadi sangat jelas. Tapi masuk ke dalamnya, seperti yang kita tahu, jauh dari mudah. Ini membutuhkan tebakan yang brilian: perlu untuk dapat menarik kesimpulan yang benar dari eksperimen Mikaelson - untuk menemukan relativitas waktu dengan semua konsekuensi selanjutnya.

Jadi, umat manusia, dalam keinginan abadi untuk mengetahui dunia lebih luas dan lebih dalam, memenangkan salah satu kemenangan terbesarnya.

Itu berutang pada kejeniusan Albert Einstein.

Rahasia terbuka besar

Alexander Grishaev, kutipan dari artikel " Spillikins dan sumbu gravitasi universal»

"Orang Inggris tidak membersihkan senjata mereka dengan batu bata: bahkan jika mereka tidak membersihkan milik kita, jika tidak, amit-amit, mereka tidak baik untuk menembak ..." - N. Leskov.

8 cermin parabola dari kompleks antena penerima dan pemancar ADU-1000 - bagian dari kompleks penerima Pluton dari Pusat Komunikasi Luar Angkasa Dalam ...

Pada tahun-tahun awal pembentukan penelitian luar angkasa, sayangnya hilang seluruh baris Stasiun antarplanet Soviet dan Amerika. Sekalipun peluncuran berlangsung tanpa kegagalan, seperti yang dikatakan para ahli, "dalam mode normal", semua sistem bekerja secara normal, semua koreksi orbit yang direncanakan sebelumnya berjalan normal, komunikasi dengan kendaraan tiba-tiba terputus.

Sampai-sampai, di "jendela" berikutnya yang mendukung peluncuran, perangkat yang sama dengan program yang sama diluncurkan secara berkelompok, satu demi satu dalam pengejaran - dengan harapan setidaknya satu dapat dibawa ke pemenang akhir. Tapi dimana itu! Ada Alasan tertentu yang memutuskan komunikasi saat mendekati planet, yang tidak memberikan konsesi.

Tentu saja, mereka diam tentang hal itu. Publik yang bodoh diberi tahu bahwa stasiun itu lewat pada jarak, katakanlah, 120 ribu kilometer dari planet ini. Nada dari pesan-pesan ini begitu ceria sehingga seseorang tanpa sadar berpikir: “Teman-teman sedang menembak! Seratus dua puluh ribu tidak buruk. Bisa saja dan pada tiga ratus ribu lulus! Anda memberikan peluncuran baru yang lebih akurat! Tidak ada yang tahu tentang intensitas drama - pakar sesuatu di sana tidak mengerti.

Pada akhirnya, kami memutuskan untuk mencoba ini. Sinyal yang digunakan untuk melakukan komunikasi, ketahuilah, telah lama direpresentasikan dalam bentuk gelombang - gelombang radio. Cara termudah untuk membayangkan seperti apa gelombang ini adalah dengan "efek domino". Sinyal komunikasi menyebar di ruang angkasa seperti gelombang domino yang jatuh.

Kecepatan rambat gelombang tergantung pada kecepatan jatuhnya masing-masing buku jari, dan karena semua buku jari sama dan jatuh pada waktu yang sama, kecepatan gelombang adalah nilai konstan. Jarak antara tulang-tulang fisika disebut "panjang gelombang".

Contoh gelombang adalah "efek domino"

Sekarang anggaplah kita memiliki benda langit (sebut saja Venus), yang ditandai dengan coretan merah pada gambar ini. Katakanlah jika kita mendorong buku jari pertama, maka setiap buku jari berikutnya akan jatuh ke buku jari berikutnya dalam satu detik. Jika tepat 100 ubin cocok dari kita ke Venus, gelombang akan mencapainya setelah semua 100 ubin jatuh berturut-turut, masing-masing menghabiskan satu detik. Secara total, gelombang dari kita akan mencapai Venus dalam 100 detik.

Inilah yang terjadi jika Venus diam. Dan jika Venus tidak diam? Katakanlah, saat 100 buku jari jatuh, Venus kita punya waktu untuk "merangkak" ke jarak yang sama dengan jarak antara beberapa buku jari (beberapa panjang gelombang), lalu apa yang akan terjadi?

Para akademisi memutuskan bagaimana jika gelombang itu menyusul Venus sesuai dengan hukum yang digunakan anak sekolah nilai yang lebih rendah dalam teka-teki seperti: “Dari intinya A sebuah kereta api berangkat dengan kecepatan A km/jam, dan dari titik B pada saat yang sama seorang pejalan kaki keluar dengan kecepatan B dalam arah yang sama, berapa lama waktu yang dibutuhkan kereta untuk mendahului pejalan kaki?

Saat itulah para akademisi menyadari bahwa masalah sederhana seperti itu perlu diselesaikan untuk siswa yang lebih muda, kemudian semuanya berjalan lancar. Jika bukan karena kecerdikan ini, kita tidak akan melihat pencapaian luar biasa dari astronotika antarplanet.

Dan apa yang begitu licik di sini, Entahlah, yang tidak berpengalaman dalam sains, akan mengangkat tangannya?! Sebaliknya, Znayka, yang berpengalaman dalam sains, akan berteriak: jaga, pegang bajingan, ini pseudosains! Menurut sains yang nyata dan benar, dengan benar, tugas ini harus diselesaikan dengan cara yang sama sekali berbeda! Lagi pula, kita tidak berurusan dengan semacam kapal uap fox-pedist berkecepatan rendah, tetapi dengan sinyal yang mengejar Venus dengan kecepatan cahaya, yang, tidak peduli seberapa cepat Anda, atau Venus, berlari, tetap mengejar Anda. dengan kecepatan cahaya! Selain itu, jika Anda bergegas ke arahnya, Anda tidak akan bertemu dengannya lebih cepat!

Prinsip Relativitas

- Ini seperti, - Entah akan berseru, - ternyata kalau dari paragraf B saya, yang berada di kapal luar angkasa pada titik A beri tahu mereka bahwa epidemi berbahaya telah dimulai di atas kapal, yang saya punya obatnya, tidak ada gunanya saya berbalik untuk menemui mereka, karena toh kita tidak akan bertemu sebelumnya, jika pesawat ruang angkasa yang dikirim kepadaku bergerak dengan kecepatan rendah? Dan inilah artinya - saya dapat, dengan hati nurani yang bersih, melanjutkan perjalanan saya ke intinya C mengantarkan muatan popok untuk monyet yang akan lahir tepat bulan depan?

- Benar, - Znayka akan menjawab Anda, - jika Anda sedang bersepeda, maka Anda harus pergi seperti yang ditunjukkan oleh panah putus-putus - menuju mobil yang meninggalkan Anda. Tapi, jika kendaraan berkecepatan ringan bergerak ke arah Anda, apakah Anda akan bergerak ke arahnya atau menjauh darinya, atau tetap di tempat, tidak masalah - waktu pertemuan tidak dapat diubah.

- Bagaimana bisa, - Entahlah akan kembali ke domino kita, - apakah buku-buku jari akan mulai jatuh lebih cepat? Itu tidak akan membantu - itu hanya akan menjadi teka-teki tentang Achilles yang mengejar kura-kura, tidak peduli seberapa cepat Achilles berlari, dia masih membutuhkan waktu untuk menempuh jarak tambahan yang ditempuh oleh kura-kura itu.

Tidak, semuanya lebih keren di sini - jika seberkas cahaya menyusul Anda, maka Anda, bergerak, meregangkan ruang. Letakkan kartu domino yang sama pada perban karet dan tarik - palang merah di atasnya akan bergerak, tetapi buku jari juga akan bergerak, jarak antar buku jari bertambah, mis. panjang gelombang meningkat, dan dengan demikian antara Anda dan titik awal gelombang, akan selalu ada jumlah tulang yang sama. Bagaimana!

Sayalah yang secara populer menguraikan dasar-dasar Einstein Teori Relativitas, satu-satunya yang benar, teori ilmiah, yang seharusnya digunakan untuk menghitung lintasan sinyal subluminal, termasuk saat menghitung mode komunikasi dengan probe antarplanet.

Mari fokus pada satu hal: dalam teori relativistik (dan ada dua di antaranya: SERATUS– teori relativitas khusus dan Relativitas umum- teori relativitas umum) kecepatan cahaya adalah mutlak dan tidak dapat dilampaui dengan cara apa pun. Dan satu istilah yang berguna, yang mengacu pada efek peningkatan jarak antara buku-buku jari, ini disebut " efek Doppler» - efek peningkatan panjang gelombang, jika gelombang mengikuti objek yang bergerak, dan efek pengurangan panjang gelombang, jika objek bergerak ke arah gelombang.

Jadi para akademisi menganggap menurut satu-satunya teori yang benar, hanya probe "untuk susu" yang tersisa. Sementara itu, di tahun 60-an abad ke-20, sejumlah negara memproduksi Radar Venus. Dengan radar Venus, postulat penambahan kecepatan relativistik ini dapat dibuktikan.

Amerika B.J. Wallace pada tahun 1969, dalam artikel "Uji Radar Kecepatan Relatif Cahaya di Luar Angkasa", ia menganalisis delapan pengamatan radar Venus yang diterbitkan pada tahun 1961. Analisis tersebut meyakinkannya bahwa kecepatan pancaran radio ( bertentangan dengan teori relativitas) secara aljabar ditambahkan ke kecepatan rotasi bumi. Selanjutnya, dia mengalami masalah dengan publikasi materi tentang topik ini.

Kami mencantumkan artikel yang ditujukan untuk eksperimen yang disebutkan:

1. V.A. Kotelnikov dkk. "Instalasi radar yang digunakan di radar Venus pada tahun 1961" Teknik Radio dan Elektronika, 7, 11 (1962) 1851.

2. V.A. Kotelnikov dkk "Hasil radar Venus tahun 1961" Ibid., hal.1860.

3. V.A. Morozov, Z.G. Trunova "Penganalisis sinyal lemah yang digunakan dalam radar Venus pada tahun 1961" Ibid., hal.1880.

kesimpulan, yang dirumuskan dalam artikel ketiga, dapat dipahami bahkan oleh Entahlah, yang telah memahami teori domino jatuh, yang dikemukakan di sini di awal.

Di artikel terakhir, di bagian di mana kondisi untuk mendeteksi sinyal yang dipantulkan dari Venus dijelaskan, ada frasa berikut: " Komponen pita sempit dipahami sebagai komponen sinyal gema yang sesuai dengan pantulan dari reflektor titik tetap ...»

Di sini "komponen pita sempit" adalah komponen yang terdeteksi dari sinyal yang dikembalikan dari Venus, dan terdeteksi jika Venus dianggap ... diam! Itu. orang tidak menulis langsung itu Efek Doppler tidak terdeteksi, mereka malah menulis bahwa sinyal dikenali oleh penerima hanya jika gerakan Venus ke arah yang sama dengan sinyal tidak diperhitungkan, yaitu. ketika efek Doppler adalah nol menurut teori apa pun, tetapi karena Venus bergerak, maka efek pemanjangan gelombang tidak terjadi, yang ditentukan oleh teori relativitas.

Yang sangat menyedihkan dari teori relativitas, Venus tidak merentangkan ruang, dan ada lebih banyak "domino" pada saat sinyal tiba di Venus daripada saat diluncurkan dari Bumi. Venus, seperti kura-kura Achilles, berhasil merangkak menjauh dari tangga ombak yang menyusulnya dengan kecepatan cahaya.

Jelas, peneliti Amerika melakukan hal yang sama, sebagaimana dibuktikan dengan kasus yang disebutkan di atas Wallace, yang tidak diizinkan menerbitkan makalah tentang interpretasi hasil yang diperoleh selama pemindaian Venus. Jadi komisi untuk memerangi pseudosain berfungsi dengan baik tidak hanya di Uni Soviet yang totaliter.

Omong-omong, pemanjangan gelombang, seperti yang kami temukan, menurut teori, harus menunjukkan penghilangan benda luar angkasa dari pengamat, dan itu disebut pergeseran merah, dan pergeseran merah ini, yang ditemukan oleh Hubble pada tahun 1929, mendasari teori kosmogonik Big Bang.

Lokasi Venus menunjukkan ketiadaan ini sama bias, dan sejak itu, sejak hasil lokasi Venus yang berhasil, teori ini - teori Big Bang - seperti hipotesis "lubang hitam" dan omong kosong relativistik lainnya, masuk ke dalam kategori fiksi ilmiah. Fiksi yang mereka berikan Hadiah Nobel bukan di sastra, tapi di fisika!!! Ajaib karya-Mu, Tuhan!

P.S. Menjelang peringatan 100 tahun SRT dan peringatan 90 tahun relativitas umum yang bertepatan dengannya, ternyata tidak ada teori yang dikonfirmasi secara eksperimental! Dalam rangka hari jadi, proyek "Probe Gravitasi B (GP-B) ” senilai $ 760 juta, yang seharusnya memberikan setidaknya satu konfirmasi dari teori-teori konyol ini, tetapi semuanya berakhir dengan sangat memalukan. Artikel selanjutnya adalah tentang itu ...

OTO Einstein: "Tapi rajanya telanjang!"

“Pada bulan Juni 2004, Majelis Umum PBB memutuskan untuk mengumumkan tahun 2005 sebagai Tahun Fisika Internasional. Majelis mengundang UNESCO (Organisasi Pendidikan, Keilmuan, dan Kebudayaan Perserikatan Bangsa-Bangsa) untuk menyelenggarakan kegiatan perayaan Tahun Ini bekerja sama dengan masyarakat fisik dan kelompok kepentingan lainnya di seluruh dunia...”- Pesan dari "Buletin Perserikatan Bangsa-Bangsa"

Masih akan! – Tahun depan menandai peringatan 100 tahun Teori Relativitas Khusus ( SERATUS), 90 tahun Teori Relativitas Umum ( Relativitas umum) - seratus tahun kemenangan tak terputus dari fisika baru, yang menggulingkan fisika Newtonian kuno dari alasnya, demikian pemikiran para pejabat dari PBB, mengantisipasi perayaan dan perayaan tahun depan jenius terbesar sepanjang masa dan umat serta para pengikutnya.

Tetapi para pengikut lebih tahu daripada yang lain bahwa teori-teori "brilian" tidak menunjukkan diri mereka dengan cara apa pun selama hampir seratus tahun: tidak ada prediksi tentang fenomena baru yang dibuat atas dasar mereka dan tidak ada penjelasan yang dibuat yang telah ditemukan, tetapi tidak dijelaskan oleh fisika Newtonian klasik. Tidak ada sama sekali, TIDAK ADA!

GR tidak memiliki satu pun konfirmasi eksperimental!

Hanya diketahui bahwa teori itu brilian, tetapi tidak ada yang tahu apa gunanya. Ya, dia secara teratur memberi janji dan sarapan, di mana adonan yang tidak terukur dirilis, dan sebagai hasilnya - novel fiksi ilmiah tentang lubang hitam, yang mereka berikan Hadiah Nobel bukan dalam sastra, tetapi dalam fisika, collider dibangun, satu demi satu, satu lebih dari yang lain, interferometer gravitasi dibesarkan di seluruh dunia, di mana, untuk memparafrasekan Konfusius, dalam "materi gelap", mereka mencari kucing hitam, yang, terlebih lagi, tidak ada, dan tidak ada yang melihat "materi hitam" itu sendiri.

Oleh karena itu, pada bulan April 2004, sebuah proyek ambisius diluncurkan, yang dipersiapkan dengan hati-hati selama sekitar empat puluh tahun dan untuk tahap terakhirnya dirilis $ 760 juta - "Gravity Probe B (GP-B)". Uji gravitasiB seharusnya berputar pada giroskop presisi (dengan kata lain - puncak), tidak lebih, tidak kurang, ruang-waktu Einstein, dalam jumlah 6,6 detik busur, kira-kira, selama satu tahun penerbangan - tepat pada waktunya untuk peringatan besar.

Segera setelah peluncuran, mereka menunggu laporan kemenangan, dalam semangat "Ajudan Yang Mulia" - "surat" mengikuti kilometer ke-N: "Bursa pertama ruang-waktu telah berhasil diputar." Tapi laporan kemenangan, yang paling muluk bagi orang beriman penipuan abad ke-20, entah bagaimana semuanya seharusnya tidak terjadi.

Dan tanpa laporan kemenangan, apa itu peringatan - kerumunan musuh dari ajaran paling progresif dengan pena dan kalkulator siap menunggu untuk meludahi ajaran besar Einstein. Jadi mereka jatuh "tahun fisika internasional" di rem - dia lewat dengan tenang dan tanpa disadari.

Tidak ada laporan kemenangan bahkan segera setelah misi selesai, pada bulan Agustus tahun peringatan: hanya ada pesan bahwa semuanya ada di jalurnya, teori cerdik telah dikonfirmasi, tetapi kami akan memproses hasilnya sedikit, tepatnya di a tahun akan ada jawaban yang tepat. Tidak ada jawaban setelah satu atau dua tahun. Pada akhirnya, mereka berjanji untuk menyelesaikan hasilnya pada Maret 2010.

Dan di mana hasilnya? Googling Internet, saya menemukan catatan aneh ini, di LiveJournal salah satu blogger:

Gravity Probe B (GP-B) - setelahjejak$760 juta. $

Jadi - fisika modern tidak meragukan relativitas umum, tampaknya, mengapa kita membutuhkan eksperimen senilai 760 juta dolar yang bertujuan untuk memastikan efek relativitas umum?

Bagaimanapun, ini tidak masuk akal - sama saja dengan menghabiskan hampir satu miliar, misalnya, untuk mengkonfirmasi hukum Archimedes. Namun demikian, dilihat dari hasil percobaan, uang ini sama sekali tidak ditujukan untuk percobaan, uang digunakan untuk PR.

Eksperimen dilakukan dengan menggunakan satelit yang diluncurkan pada 20 April 2004, dilengkapi peralatan untuk mengukur efek Lense-Thirring (sebagai konsekuensi langsung dari relativitas umum). Satelit Probe GravitasiB membawa giroskop paling akurat di dunia hingga hari itu. Skema percobaan dijelaskan dengan baik di Wikipedia.

Sudah selama periode pengumpulan data, pertanyaan mulai muncul mengenai desain eksperimen dan keakuratan peralatan. Lagi pula, meskipun anggarannya besar, peralatan yang dirancang untuk mengukur efek ultrahalus belum pernah diuji di luar angkasa. Selama pengumpulan data, getaran terungkap akibat pendidihan helium di Dewar, penghentian gyro yang tak terduga, diikuti dengan pemintalan karena kegagalan elektronik di bawah pengaruh partikel kosmik energik; ada kegagalan komputer dan hilangnya susunan "data sains", dan efek "polhode" ternyata menjadi masalah yang paling signifikan.

Konsep "polhode" Akarnya kembali ke abad ke-18, ketika ahli matematika dan astronom terkemuka Leonhard Euler memperoleh sistem persamaan untuk gerak bebas benda tegar. Secara khusus, Euler dan orang-orang sezamannya (D'Alembert, Lagrange) menyelidiki fluktuasi (sangat kecil) dalam pengukuran garis lintang Bumi, yang terjadi, tampaknya, karena osilasi Bumi terhadap sumbu rotasi (sumbu kutub) ...

Giroskop GP-B terdaftar oleh Guinness sebagai objek paling bulat yang pernah dibuat oleh tangan manusia. Bola terbuat dari kaca kuarsa dan dilapisi dengan lapisan tipis niobium superkonduktor. Permukaan kuarsa dipoles ke tingkat atom.

Setelah diskusi tentang presesi aksial, Anda berhak mengajukan pertanyaan langsung: mengapa giroskop GP-B, yang tercantum dalam buku Guinness sebagai objek paling bulat, juga menunjukkan presesi aksial? Memang, dalam benda bulat sempurna dan homogen, di mana ketiga sumbu utama inersia identik, periode polhode di sekitar salah satu sumbu ini akan sangat besar dan, untuk semua tujuan praktis, tidak akan ada.

Namun, rotor GP-B bukanlah bola yang "sempurna". Kebulatan dan homogenitas substrat kuarsa yang menyatu memungkinkan untuk menyeimbangkan momen inersia relatif terhadap sumbu hingga sepersejuta bagian - ini sudah cukup untuk memperhitungkan periode polholde rotor dan memperbaiki lintasan di mana ujungnya sumbu rotor akan bergerak.

Semua ini diharapkan. Sebelum peluncuran satelit, perilaku rotor GP-B disimulasikan. Namun konsensus yang berlaku adalah bahwa, karena rotor hampir sempurna dan hampir seragam, mereka akan memberikan jalur polhode amplitudo yang sangat kecil dan periode yang begitu besar sehingga rotasi polhode sumbu tidak akan berubah secara signifikan selama percobaan.

Namun, bertentangan dengan perkiraan yang menguntungkan, rotor GP-B dalam kehidupan nyata memungkinkan untuk melihat presesi aksial yang signifikan. Mengingat geometri bola yang hampir sempurna dan komposisi rotor yang seragam, ada dua kemungkinan:

– dekomposisi internal energi;

– pengaruh eksternal dengan frekuensi konstan.

Ternyata kombinasi mereka berhasil. Meskipun rotornya simetris, tetapi seperti Bumi yang dijelaskan di atas, giroskop masih elastis dan menonjol di ekuator sekitar 10 nm. Karena sumbu rotasi melayang, tonjolan permukaan tubuh juga melayang. Karena cacat kecil pada struktur rotor dan cacat batas lokal antara bahan dasar rotor dan lapisan niobiumnya, energi rotasi dapat hilang secara internal. Hal ini menyebabkan lintasan drift berubah tanpa mengubah momentum sudut total (seperti saat memutar telur mentah).

Jika efek yang diprediksi oleh relativitas umum benar-benar memanifestasikan dirinya, maka untuk setiap tahun penemuannya Probe GravitasiB di orbit, sumbu rotasi giroskopnya harus menyimpang masing-masing sebesar 6,6 detik busur dan 42 milidetik busur

Dua dari giroskop dalam 11 bulan karena efek ini berbalik beberapa puluh derajat, Karena dipilin sepanjang sumbu inersia minimum.

Akibatnya, giroskop dirancang untuk mengukur milidetik busur sudut, terkena efek dan kesalahan yang tidak direncanakan hingga beberapa puluh derajat! Sebenarnya itu kegagalan misi, namun, hasilnya hanya diam. Jika semula direncanakan untuk mengumumkan hasil akhir misi pada akhir tahun 2007, maka ditunda hingga September 2008, lalu hingga Maret 2010 sama sekali.

Seperti yang dilaporkan Francis Everitt dengan riang, “Karena interaksi muatan listrik yang “membeku” di giroskop dan dinding kamar mereka (efek tambalan), dan sebelumnya tidak diperhitungkan efek pembacaan bacaan, yang belum sepenuhnya dikecualikan dari data yang diperoleh, akurasi pengukuran pada tahap ini dibatasi hingga 0,1 detik busur, yang memungkinkan untuk mengonfirmasi dengan akurasi yang lebih baik dari 1% efeknya presesi geodetik (6,606 detik busur per tahun), tetapi sejauh ini tidak memungkinkan untuk mengisolasi dan memverifikasi fenomena entrainment kerangka acuan inersia (0,039 detik busur per tahun). Pekerjaan intensif sedang dilakukan untuk menghitung dan mengekstrak gangguan pengukuran ... "

Begitulah, seperti yang dikomentari pernyataan ini ZZCW : “puluhan derajat dikurangi dari puluhan derajat dan milidetik sudut tetap ada, dengan akurasi satu persen (dan kemudian akurasi yang dinyatakan akan lebih tinggi lagi, karena perlu untuk mengkonfirmasi efek Lense-Thirring untuk komunisme lengkap) yang sesuai efek kunci OTO...”

Tidak heran itu NASA menolak memberikan jutaan dolar lebih lanjut dalam bentuk hibah kepada Stanford untuk program "analisis data lanjutan" selama 18 bulan yang dijadwalkan untuk periode Oktober 2008 - Maret 2010.

Ilmuwan yang ingin mendapatkan MENTAH(data mentah) untuk konfirmasi independen, kami terkejut menemukan bahwa alih-alih MENTAH dan sumber NSSDC mereka hanya diberi "data tingkat kedua". "Tingkat kedua" berarti "data telah sedikit diproses ..."

Akibatnya, orang Stanford, yang kekurangan dana, menerbitkan laporan akhir pada tanggal 5 Februari, yang berbunyi:

Setelah mengurangkan koreksi untuk efek geodetik matahari (+7 marc-s/th) dan gerakan diri bintang pemandu (+28 ± 1 marc-s/th), hasilnya adalah −6.673 ± 97 marc-s/th, untuk dibandingkan dengan prediksi Relativitas Umum −6.606 marc-s/tahun

Ini adalah pendapat seorang blogger yang tidak saya kenal, yang pendapatnya akan kami pertimbangkan sebagai suara anak laki-laki yang berteriak: “ Dan raja telanjang!»

Dan sekarang kami akan mengutip pernyataan dari spesialis yang sangat kompeten, yang kualifikasinya sulit untuk ditantang.

Nikolay Levashov "Teori relativitas adalah fondasi fisika yang salah"

Nikolai Levashov "Teori Einstein, ahli astrofisika, eksperimen yang ditutup-tutupi"

Lebih detail Dan berbagai informasi tentang peristiwa yang terjadi di Rusia, Ukraina, dan negara lain di planet kita yang indah, Anda bisa melanjutkan konferensi internet, terus diadakan di situs web "Keys of Knowledge". Semua Konferensi terbuka dan sepenuhnya bebas. Kami mengundang semua yang bangun dan tertarik ...

Siapa sangka petugas pos kecil akan berubahdasar ilmu pengetahuan pada masanya? Tapi ini terjadi! Teori relativitas Einstein memaksa kita untuk mempertimbangkan kembali pandangan biasa tentang struktur alam semesta dan membuka bidang baru pengetahuan ilmiah.

Mayoritas penemuan ilmiah dilakukan dengan eksperimen: para ilmuwan mengulangi eksperimen mereka berkali-kali untuk memastikan hasilnya. Pekerjaan itu biasanya dilakukan di universitas atau laboratorium penelitian perusahaan besar.

Albert Einstein benar-benar berubah gambar ilmiah dunia tanpa melakukan percobaan praktis tunggal. Alat satu-satunya adalah kertas dan pena, dan dia melakukan semua eksperimennya di kepalanya.

cahaya bergerak

(1879-1955) mendasarkan semua kesimpulannya pada hasil "eksperimen pemikiran". Eksperimen ini hanya bisa dilakukan dalam imajinasi.

Kecepatan semua benda yang bergerak adalah relatif. Ini berarti bahwa semua objek bergerak atau tetap diam hanya relatif terhadap objek lain. Misalnya, seorang pria, yang tidak bergerak relatif terhadap Bumi, pada saat yang sama berputar dengan Bumi mengelilingi Matahari. Atau misalkan seseorang sedang berjalan di sepanjang gerbong kereta yang bergerak searah dengan pergerakan dengan kecepatan 3 km / jam. Kereta bergerak dengan kecepatan 60 km/jam. Relatif terhadap pengamat stasioner di darat, kecepatan seseorang akan menjadi 63 km / jam - kecepatan seseorang ditambah kecepatan kereta api. Jika dia melawan gerakan, maka kecepatannya relatif terhadap pengamat yang diam akan sama dengan 57 km / jam.

Einstein berpendapat bahwa kecepatan cahaya tidak dapat didiskusikan dengan cara ini. Kecepatan cahaya selalu konstan, terlepas dari apakah sumber cahaya mendekati Anda, menjauh dari Anda, atau berdiri diam.

Semakin cepat semakin sedikit

Sejak awal, Einstein membuat beberapa asumsi yang mengejutkan. Dia berpendapat bahwa jika kecepatan suatu benda mendekati kecepatan cahaya, dimensinya berkurang, sedangkan massanya, sebaliknya, bertambah. Tidak ada benda yang dapat dipercepat dengan kecepatan yang sama atau lebih besar dari kecepatan cahaya.

Kesimpulannya yang lain bahkan lebih mengejutkan dan tampaknya bertentangan dengan akal sehat. Bayangkan dua saudara kembar, satu tetap berada di Bumi, sementara yang lain melakukan perjalanan melalui ruang angkasa dengan kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya. 70 tahun telah berlalu sejak diluncurkan di Bumi. Menurut teori Einstein, waktu mengalir lebih lambat di atas kapal, dan hanya sepuluh tahun yang berlalu di sana, misalnya. Ternyata salah satu dari si kembar yang tersisa di Bumi menjadi enam puluh tahun lebih tua dari yang kedua. Efek ini disebut " paradoks kembar". Kedengarannya luar biasa, tetapi eksperimen laboratorium telah memastikan bahwa pelebaran waktu dengan kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya benar-benar ada.

Kesimpulan tanpa ampun

Teori Einstein juga termasuk rumus terkenal E=mc2, di mana E adalah energi, m adalah massa, dan c adalah kecepatan cahaya. Einstein mengklaim bahwa massa dapat diubah menjadi energi murni. Sebagai hasil dari penerapan penemuan ini ke kehidupan praktis energi atom dan bom nuklir muncul.

Einstein adalah seorang ahli teori. Eksperimen yang seharusnya membuktikan kebenaran teorinya, dia serahkan kepada orang lain. Banyak dari percobaan ini tidak dapat dilakukan sampai instrumen pengukur yang cukup akurat tersedia.

Fakta dan peristiwa

• Eksperimen berikut dilakukan: sebuah pesawat terbang, dengan jam yang sangat akurat disetel, lepas landas dan, setelah terbang mengelilingi bumi dengan kecepatan tinggi, tenggelam di titik yang sama. Jam di dalam pesawat hanyalah sepersekian detik di belakang jam yang tersisa di Bumi.
• Jika sebuah bola dijatuhkan dalam elevator yang jatuh dengan percepatan jatuh bebas, maka bola tersebut tidak akan jatuh, melainkan akan menggantung di udara. Ini karena bola dan elevator jatuh dengan kecepatan yang sama.
• Einstein membuktikan bahwa gravitasi memengaruhi sifat geometris ruang-waktu, yang pada gilirannya memengaruhi pergerakan benda di ruang ini. Jadi, dua benda yang mulai bergerak sejajar satu sama lain pada akhirnya akan bertemu di satu titik.

Melengkung ruang dan waktu

Sepuluh tahun kemudian, pada 1915-1916, Einstein mengembangkan teori gravitasi baru, yang disebutnya Relativitas umum. Dia berargumen bahwa percepatan (perubahan kecepatan) bekerja pada benda dengan cara yang sama seperti gaya gravitasi. Astronot tidak dapat menentukan dengan perasaannya sendiri apakah dia tertarik oleh planet besar, atau apakah roket mulai melambat.

Jika pesawat ruang angkasa berakselerasi hingga mendekati kecepatan cahaya, maka jam di atasnya akan melambat. Semakin cepat kapal bergerak, semakin lambat jam berjalan.

Perbedaannya dengan teori gravitasi Newton dimanifestasikan dalam studi benda-benda luar angkasa dengan massa yang sangat besar, seperti planet atau bintang. Eksperimen telah mengkonfirmasi kelengkungan sinar cahaya yang melewati benda bermassa besar. Pada prinsipnya, medan gravitasi yang begitu kuat dimungkinkan sehingga cahaya tidak dapat melewatinya. Fenomena ini disebut " lubang hitam". "Lubang hitam" tampaknya telah ditemukan di beberapa sistem bintang.

Newton berpendapat bahwa orbit planet-planet yang mengelilingi Matahari adalah tetap. Teori Einstein memprediksi rotasi tambahan yang lambat dari orbit planet-planet yang terkait dengan keberadaan medan gravitasi Matahari. Prediksi tersebut dikonfirmasi secara eksperimental. Itu benar-benar penemuan tonggak sejarah. Hukum gravitasi universal Sir Isaac Newton diubah.

Awal perlombaan senjata

Karya Einstein memberi kunci pada banyak misteri alam. Mereka memengaruhi perkembangan banyak cabang fisika, dari fisika partikel dasar hingga astronomi - ilmu tentang struktur alam semesta.

Einstein dalam hidupnya terlibat tidak hanya dalam teori. Pada tahun 1914 ia menjadi direktur Institut Fisika di Berlin. Pada tahun 1933, ketika Nazi berkuasa di Jerman, dia, sebagai seorang Yahudi, harus meninggalkan negara ini. Dia pindah ke Amerika.

Pada tahun 1939, meskipun menentang perang, Einstein menulis surat kepada Presiden Roosevelt yang memperingatkannya bahwa membuat bom dengan kekuatan penghancur yang luar biasa adalah mungkin dan Nazi Jerman sudah mulai mengembangkan bom semacam itu. Presiden memberi perintah untuk mulai bekerja. Ini menandai dimulainya perlombaan senjata.

Teori relativitas umum, bersama dengan teori relativitas khusus, adalah karya cemerlang Albert Einstein, yang pada awal abad ke-20 mengalihkan pandangan fisikawan ke dunia. Seratus tahun kemudian, relativitas umum adalah teori fisika utama dan terpenting di dunia, dan bersama dengan mekanika kuantum mengklaim sebagai salah satu dari dua landasan "teori segalanya". Teori relativitas umum menggambarkan gravitasi sebagai konsekuensi dari kelengkungan ruang-waktu (digabung menjadi satu kesatuan dalam relativitas umum) di bawah pengaruh massa. Berkat relativitas umum, para ilmuwan telah menyimpulkan banyak konstanta, menguji banyak fenomena yang tidak dapat dijelaskan, dan menghasilkan hal-hal seperti lubang hitam, materi gelap dan energi gelap, perluasan alam semesta, Big Bang, dan banyak lagi. Juga, GTR memveto kecepatan cahaya, sehingga benar-benar memenjarakan kita di sekitar kita (tata surya), tetapi meninggalkan celah dalam bentuk lubang cacing - singkatnya cara yang mungkin melalui ruang-waktu.

Seorang karyawan Universitas RUDN dan rekan-rekannya di Brasil mempertanyakan konsep penggunaan lubang cacing yang stabil sebagai portal ke berbagai titik dalam ruang-waktu. Hasil penelitian mereka dipublikasikan di Physical Review D. - klise yang agak usang di fiksi ilmiah. Lubang cacing, atau "lubang cacing", adalah sejenis terowongan yang menghubungkan titik-titik jauh di ruang angkasa, atau bahkan dua alam semesta, dengan melengkungkan ruang-waktu.