ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเสริมด้วยข้อสรุปว่า ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein: สั้น ๆ และด้วยคำพูดง่าย ๆ

ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (SRT) หรือทฤษฎีสัมพัทธภาพส่วนตัวเป็นทฤษฎีของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2448 ในผลงานเรื่อง On the Electrodynamics of Moving Bodies (Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 891- 921 มิถุนายน 2448).

อธิบายการเคลื่อนที่ระหว่างกรอบอ้างอิงเฉื่อยต่างๆ หรือการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กันด้วยความเร็วคงที่ ในกรณีนี้ ไม่ควรนำวัตถุใดมาเป็นกรอบอ้างอิง แต่ควรพิจารณาวัตถุเหล่านั้นให้สัมพันธ์กัน รฟท.ให้ 1 กรณีที่ 2 ศพไม่เปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่และเคลื่อนที่สม่ำเสมอ

กฎของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษจะหยุดทำงานเมื่อวัตถุชิ้นใดชิ้นหนึ่งเปลี่ยนวิถีการเคลื่อนที่หรือเพิ่มความเร็ว ที่นี่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GR) เกิดขึ้นซึ่งให้การตีความโดยทั่วไปเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ

สมมติฐานสองข้อที่เป็นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพคือ:

1. หลักการสัมพัทธภาพ- ตามที่เขาพูด ในระบบอ้างอิงที่มีอยู่ทั้งหมดที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กันด้วยความเร็วคงที่และไม่เปลี่ยนทิศทาง กฎเดียวกันนี้ใช้บังคับ
2. หลักการของความเร็วแสง- ความเร็วของแสงจะเท่ากันสำหรับผู้สังเกตทุกคน และไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ นี่คือความเร็วสูงสุด และไม่มีสิ่งใดในธรรมชาติที่มีความเร็วมากกว่านี้ ความเร็วแสงคือ 3*10^8 m/s

Albert Einstein ใช้การทดลองมากกว่าข้อมูลทางทฤษฎีเป็นพื้นฐาน นี่เป็นหนึ่งในองค์ประกอบแห่งความสำเร็จของเขา ข้อมูลการทดลองใหม่เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างทฤษฎีใหม่

นักฟิสิกส์กับ กลางเดือนสิบเก้าศตวรรษได้ค้นหาสื่อลึกลับใหม่ที่เรียกว่าอีเธอร์ สันนิษฐานว่าอีเธอร์สามารถผ่านวัตถุทั้งหมดได้ แต่ไม่ได้มีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหว ตามความเชื่อเกี่ยวกับอีเธอร์ โดยการเปลี่ยนความเร็วของผู้ดูที่สัมพันธ์กับอีเธอร์ ความเร็วของแสงก็เปลี่ยนไปเช่นกัน

ไอน์สไตน์เชื่อในการทดลอง ปฏิเสธแนวคิดนี้ สภาพแวดล้อมใหม่อีเธอร์และสันนิษฐานว่าความเร็วของแสงคงที่เสมอและไม่ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ใด ๆ เช่นความเร็วของตัวบุคคลเอง

ช่วงเวลา ระยะทาง และความสม่ำเสมอ

ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเชื่อมโยงเวลาและอวกาศ ในจักรวาลวัตถุ มี 3 สิ่งที่รู้จักกันในอวกาศ: ขวาและซ้าย เดินหน้าและถอยหลัง ขึ้นและลง ถ้าเราเพิ่มมิติอื่นที่เรียกว่าเวลา สิ่งนี้จะเป็นพื้นฐานของความต่อเนื่องของกาล-อวกาศ

หากคุณเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำ การสังเกตของคุณจะไม่บรรจบกับคนที่เคลื่อนที่เร็วกว่า

การทดลองในภายหลังยืนยันว่าไม่สามารถรับรู้อวกาศเช่นเดียวกับเวลา: การรับรู้ของเราขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ของวัตถุ

การเชื่อมต่อของพลังงานกับมวล

ไอน์สไตน์คิดสูตรที่รวมพลังงานเข้ากับมวล สูตรนี้แพร่หลายในวิชาฟิสิกส์และนักเรียนทุกคนคุ้นเคย: E=m*s²ที่ซึ่ง พลังงานไฟฟ้า m- มวลกาย, c- ความเร็วการแพร่กระจายของแสง

มวลของร่างกายจะเพิ่มขึ้นตามอัตราเร็วแสงที่เพิ่มขึ้น ถ้าถึงความเร็วแสง มวลและพลังงานของร่างกายจะไร้มิติ

การเพิ่มมวลของวัตถุจะทำให้การเพิ่มความเร็วของวัตถุทำได้ยากขึ้น กล่าวคือ สำหรับวัตถุที่มีมวลของวัตถุมากไม่จำกัด จำเป็นต้องใช้พลังงานที่ไม่จำกัด แต่ในความเป็นจริงนี้เป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุ

ทฤษฎีของไอน์สไตน์รวมสองตำแหน่งที่แยกจากกัน: ตำแหน่งของมวลและตำแหน่งของพลังงานเป็นกฎทั่วไปข้อเดียว ทำให้สามารถเปลี่ยนพลังงานเป็นมวลสารและในทางกลับกันได้

"ZS" ฉบับที่ 7-11 / 2482

เลฟ แลนเดา

ปีนี้เป็นวันเกิดครบรอบ 60 ปีของนักฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในยุคของเรา อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ไอน์สไตน์มีชื่อเสียงในด้านทฤษฎีสัมพัทธภาพซึ่งทำให้เกิดการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริง ในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโลกรอบตัวเรา หลักการสัมพัทธภาพที่ไอน์สไตน์หยิบยกมาตั้งแต่ปี 1905 ได้ก่อให้เกิดการปฏิวัติครั้งใหญ่แบบเดียวกับที่หลักคำสอนของโคเปอร์นิคัสทำขึ้นในยุคนั้น
ก่อนโคเปอร์นิคัส ผู้คนคิดว่าพวกเขาอาศัยอยู่ในโลกที่เงียบสงบอย่างแท้จริง บนโลกที่ไม่เคลื่อนไหว ซึ่งเป็นศูนย์กลางของจักรวาล โคเปอร์นิคัสล้มล้างอคติที่มีมาแต่โบราณกาลนี้ โดยพิสูจน์ให้เห็นว่าแท้จริงแล้วโลกเป็นเพียงเม็ดทรายเล็กๆ ในโลกอันเวิ้งว้างซึ่งมีการเคลื่อนไหวตลอดเวลา เมื่อสี่ร้อยปีที่แล้ว และตอนนี้ไอน์สไตน์ได้แสดงให้เห็นว่าสิ่งที่คุ้นเคยและดูเหมือนชัดเจนสำหรับเราเนื่องจากเวลายังมีคุณสมบัติที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากที่เรามักอ้างถึง ...

เพื่อให้เข้าใจทฤษฎีที่ซับซ้อนมากนี้อย่างถ่องแท้ จำเป็นต้องมีความรู้ด้านคณิตศาสตร์และฟิสิกส์เป็นอย่างดี อย่างไรก็ตามทุกคนที่เพาะเลี้ยงสามารถและควรมีแนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับเรื่องนี้ เราจะพยายามให้แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับหลักการสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ในบทความของเราซึ่งจะเผยแพร่ในส่วนต่าง ๆ ในสามประเด็นของความรู้คือพลัง

E. Zelikovich, I. Nechaev และ O. Pisarzhevsky มีส่วนร่วมในการประมวลผลบทความนี้สำหรับผู้อ่านรุ่นเยาว์

ทฤษฎีสัมพัทธภาพที่เราคุ้นเคย

ทุกคำสั่งมีเหตุผลหรือไม่?

เห็นได้ชัดว่าไม่ ตัวอย่างเช่น หากคุณพูดว่า "bee-ba-boo" ก็จะไม่มีใครพบความหมายใดๆ ในเครื่องหมายอัศเจรีย์นี้ แต่แม้แต่คำที่มีความหมายเมื่อรวมกันตามกฎไวยากรณ์ทั้งหมดก็สามารถทำให้เกิดเรื่องไร้สาระได้ ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะระบุความหมายใด ๆ ของวลี "lyrical cheese Laugh"

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าเรื่องไร้สาระทั้งหมดจะชัดเจนนัก: บ่อยครั้งที่คำกล่าวที่ฟังดูสมเหตุสมผลในแวบแรกกลายเป็นเรื่องไร้สาระโดยพื้นฐานแล้ว ตัวอย่างเช่นบอกฉันว่าด้านใดของจัตุรัสพุชกินในมอสโกเป็นอนุสาวรีย์ของพุชกิน: ทางขวาหรือทางซ้าย?

เป็นไปไม่ได้ที่จะตอบคำถามนี้ หากคุณไปจากจัตุรัสแดงไปยังจัตุรัสมายาคอฟสกี อนุสาวรีย์จะอยู่ทางซ้าย และหากคุณไปในทิศทางตรงกันข้าม ก็จะอยู่ทางขวา เป็นที่ชัดเจนว่าหากไม่ระบุทิศทางที่เราพิจารณาว่า "ขวา" และ "ซ้าย" แนวคิดเหล่านี้ก็ไม่มีความหมาย

ในทำนองเดียวกัน เป็นไปไม่ได้ที่จะบอกว่าตอนนี้อะไรอยู่บนโลก: กลางวันหรือกลางคืน? คำตอบขึ้นอยู่กับคำถามที่ถูกถาม กลางวันในมอสโก กลางคืนในชิคาโก ดังนั้น คำว่า "ตอนนี้เป็นเวลากลางวันหรือกลางคืน" จึงไม่มีความหมาย เว้นแต่จะระบุว่าคำนั้นหมายถึงสถานที่ใดในโลก แนวคิดดังกล่าวจะเรียกว่า "ญาติ"

ภาพวาดสองภาพที่แสดงที่นี่แสดงให้เห็นคนเลี้ยงแกะและวัว ในภาพหนึ่งคนเลี้ยงแกะใหญ่กว่าวัว อีกภาพหนึ่งวัวใหญ่กว่าคนเลี้ยงแกะ แต่เป็นที่ชัดเจนสำหรับทุกคนว่าไม่มีความขัดแย้งที่นี่ ภาพวาดถูกสร้างขึ้นโดยผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ในสถานที่ต่างๆ ภาพแรกใกล้กับวัว ภาพที่สองใกล้กับคนเลี้ยงแกะ ในภาพเขียน สิ่งสำคัญไม่ใช่ขนาดของวัตถุ แต่เป็นมุมที่เราจะมองเห็นวัตถุเหล่านี้ในความเป็นจริง

เป็นที่ชัดเจนว่า "ขนาดเชิงมุม" ของวัตถุนั้นสัมพันธ์กัน: ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างพวกมันกับวัตถุ ยิ่งวัตถุเข้าใกล้มากเท่าใด ขนาดเชิงมุมก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นและดูใหญ่ขึ้นเท่านั้น และยิ่งวัตถุยิ่งอยู่ไกลออกไป ขนาดเชิงมุมของวัตถุก็จะยิ่งเล็กลงและวัตถุก็จะยิ่งดูเล็กลงเท่านั้น

ค่าสัมบูรณ์กลายเป็นญาติกัน

อย่างไรก็ตาม ไม่เสมอไป ทฤษฎีสัมพัทธภาพของแนวคิดของเราจะชัดเจนเหมือนในตัวอย่างที่ให้มา

เรามักจะพูดว่า "ด้านบน" และ "ด้านล่าง" แนวคิดเหล่านี้เป็นแบบสัมบูรณ์หรือสัมพัทธ์? ในสมัยก่อน เมื่อยังไม่ทราบว่าโลกเป็นทรงกลม และถูกจินตนาการว่าเป็นแพนเค้กแบนๆ เป็นที่เข้าใจกันว่าทิศทางของ "ขึ้น" และ "ลง" ทั่วโลกนั้นเหมือนกัน

แต่ปรากฎว่าโลกเป็นทรงกลมและกลายเป็นว่าทิศทางของแนวตั้งที่จุดต่างๆ บนพื้นผิวโลกนั้นแตกต่างกัน

ทั้งหมดนี้ทำให้เราไม่ต้องสงสัยเลยในตอนนี้ ในขณะเดียวกัน ประวัติศาสตร์แสดงให้เห็นว่าการเข้าใจสัมพัทธภาพของ "ขึ้น" และ "ลง" นั้นไม่ง่ายนัก ผู้คนมักจะให้ความหมายสัมบูรณ์กับแนวคิดที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่ชัดเจนจากประสบการณ์ในชีวิตประจำวัน ระลึกถึง "การคัดค้าน" ที่ไร้สาระต่อความเป็นทรงกลมของโลก ซึ่งประสบความสำเร็จอย่างมากในยุคกลาง พวกเขากล่าวว่าใน "อีกด้านหนึ่ง" ของโลก ต้นไม้จะต้องเติบโตด้านล่าง เม็ดฝนจะตกลงมาด้านบน และผู้คนจะ เดินกลับหัว

หากเราพิจารณาทิศทางของแนวตั้งในมอสโกวว่าแน่นอน ปรากฎว่าในชิคาโกผู้คนกลับหัวกลับหาง และจากมุมมองที่แท้จริงของผู้คนที่อาศัยอยู่ในชิคาโก Muscovites เดินกลับหัว แต่ในความเป็นจริง ทิศทางแนวตั้งนั้นไม่แน่นอน แต่สัมพันธ์กัน และทุกหนทุกแห่งบนโลกแม้จะเป็นทรงกลมแต่คนก็เดินกลับหัวเท่านั้น

และการเคลื่อนไหวนั้นสัมพันธ์กัน

ลองนึกภาพนักเดินทางสองคนที่เดินทางด้วยรถไฟด่วนมอสโกว - วลาดิวอสต็อก พวกเขาตกลงที่จะพบกันทุกวันในที่เดียวกันในรถเสบียงและเขียนจดหมายถึงสามี นักเดินทางมั่นใจว่าพวกเขาปฏิบัติตามเงื่อนไข - พวกเขาอยู่ในสถานที่เดิมทุกวันทุกวัน อย่างไรก็ตาม สามีของพวกเขาจะไม่เห็นด้วยกับสิ่งนี้: พวกเขาจะยืนยันอย่างหนักแน่นว่านักเดินทางพบกันทุกวันในสถานที่ใหม่ ห่างจากสถานที่ก่อนหน้าหนึ่งพันกิโลเมตร

ใครถูก: นักเดินทางหรือสามีของพวกเขา?

เราไม่มีเหตุผลที่จะให้ความสำคัญกับสิ่งใดสิ่งหนึ่ง: แนวคิดของ "ที่เดียวและที่เดียวกัน" นั้นสัมพันธ์กัน เกี่ยวกับรถไฟ นักเดินทางพบกันจริง ๆ ตลอดเวลา "ในที่เดียวกัน" และเมื่อเทียบกับพื้นผิวโลก สถานที่นัดพบของพวกเขาก็เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา

ดังนั้น ตำแหน่งในอวกาศจึงเป็นแนวคิดที่สัมพันธ์กัน เมื่อพูดถึงตำแหน่งของร่างกาย เรามักจะหมายถึงตำแหน่งที่สัมพันธ์กับร่างกายอื่นๆ ดังนั้น หากเราถูกขอให้ระบุว่าหน่วยงานดังกล่าวอยู่ที่ไหน โดยไม่กล่าวถึงหน่วยงานอื่นในคำตอบ เราจะต้องพิจารณาข้อกำหนดดังกล่าวว่าเป็นไปไม่ได้โดยสิ้นเชิง

จากนี้ไปการเคลื่อนไหวหรือการเคลื่อนไหวของร่างกายก็ค่อนข้างสัมพันธ์กัน และเมื่อเราพูดว่า "วัตถุกำลังเคลื่อนที่" หมายความว่าวัตถุนั้นเปลี่ยนตำแหน่งเมื่อเทียบกับวัตถุอื่นบางส่วนเท่านั้น

ให้เราจินตนาการว่าเราสังเกตการเคลื่อนไหวของร่างกายจากจุดต่างๆ เราจะตกลงเรียกจุดดังกล่าวว่า "ห้องปฏิบัติการ" ห้องทดลองในจินตนาการของเราสามารถเป็นอะไรก็ได้ในโลก: บ้าน เมือง รถไฟ เครื่องบิน โลก ดาวเคราะห์ดวงอื่น ดวงอาทิตย์ และแม้แต่ดวงดาว

เส้นทางการเคลื่อนที่นั่นคือเส้นทางของร่างกายที่เคลื่อนไหวจะเป็นอย่างไรสำหรับเรา?

ทุกอย่างขึ้นอยู่กับห้องปฏิบัติการที่เราสังเกตจาก สมมติว่านักบินกำลังนำสินค้าออกจากเครื่องบิน จากมุมมองของนักบิน สิ่งของที่บรรทุกจะบินลงมาในแนวดิ่งเป็นเส้นตรง และจากมุมมองของผู้สังเกตการณ์บนพื้น สิ่งของที่ตกลงมาจะอธิบายถึงเส้นโค้ง - พาราโบลา จริง ๆ แล้ว โหลดเคลื่อนที่ไปในแนวใด

คำถามนี้สมเหตุสมผลพอๆ กับคำถามที่ว่ารูปถ่ายของบุคคลใดเป็น "ของจริง" รูปที่เขาถ่ายจากด้านหน้าหรือรูปที่เขาถ่ายจากด้านหลัง

รูปทรงเรขาคณิตของเส้นโค้งตามการเคลื่อนไหวของร่างกายมีลักษณะสัมพัทธ์เดียวกันกับรูปถ่ายของบุคคล เมื่อถ่ายภาพบุคคลจากด้านหน้าและด้านหลัง เราจะได้ภาพที่แตกต่างกัน และแต่ละภาพจะถูกต้องอย่างสมบูรณ์ ในทำนองเดียวกัน การสังเกตการเคลื่อนไหวของร่างกายใดๆ จากห้องปฏิบัติการต่างๆ เราจะเห็นเส้นโคจรที่แตกต่างกัน และเส้นโคจรทั้งหมดนี้เป็น "ของจริง"

แต่พวกเขาทุกคนเท่าเทียมกันสำหรับเราหรือไม่? เป็นไปได้ไหมที่จะพบจุดสังเกต เช่น ห้องทดลอง ซึ่งเราสามารถศึกษากฎที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของร่างกายได้ดีที่สุด

เราเพิ่งเปรียบเทียบวิถีการเคลื่อนที่ของร่างกายที่เคลื่อนไหวกับภาพถ่ายของบุคคล - ทั้งสองอย่างอาจมีความหลากหลายมาก ทั้งหมดขึ้นอยู่กับว่าคุณสังเกตการเคลื่อนไหวของร่างกายหรือถ่ายภาพจากจุดใด แต่คุณรู้ไหมว่าในการถ่ายภาพ มุมมองของทุกคนไม่เท่ากัน ตัวอย่างเช่น หากคุณต้องการรูปถ่ายสำหรับติดบัตร คุณก็ต้องการถ่ายภาพจากด้านหน้า ไม่ใช่จากด้านหลัง ในกลศาสตร์เช่นเดียวกัน นั่นคือ เมื่อศึกษากฎการเคลื่อนที่ของวัตถุ เราต้องเลือกสิ่งที่เหมาะสมที่สุดจากจุดสังเกตที่เป็นไปได้ทั้งหมด

เพื่อค้นหาความสงบสุข

เรารู้ว่าการเคลื่อนไหวของร่างกายได้รับอิทธิพลจากอิทธิพลภายนอก ซึ่งเราเรียกว่าแรง แต่เราสามารถจินตนาการถึงร่างกายที่ปราศจากอิทธิพลของอำนาจใดๆ ให้เราเห็นด้วยทุกครั้งที่จะพิจารณาว่าร่างกายซึ่งไม่มีแรงกระทำใด ๆ อยู่นิ่ง ตอนนี้ หลังจากแนะนำแนวคิดเรื่องการพักผ่อนแล้ว ดูเหมือนว่าเราได้รับการสนับสนุนที่มั่นคงในการศึกษาการเคลื่อนไหวของร่างกายแล้ว ในความเป็นจริงร่างกายนี้ซึ่งไม่มีแรงกระทำและเราตกลงที่จะพิจารณาว่าพักผ่อนสามารถใช้เป็นแนวทางสำหรับเราเหมือนเดิม " ดาวนำทาง» ในการศึกษาการเคลื่อนไหวของร่างกายส่วนอื่นๆ ทั้งหมด

ลองนึกภาพว่าเราได้เอาร่างกายส่วนหนึ่งออกไปไกลจากร่างกายอื่น ๆ ทั้งหมดจนไม่มีแรงใด ๆ ที่จะกระทำต่อมันอีกต่อไป จากนั้นเราจะสามารถกำหนดได้ว่าปรากฏการณ์ทางกายภาพควรดำเนินไปอย่างไรกับร่างกายที่พักผ่อน กล่าวอีกนัยหนึ่ง เราสามารถพบกฎของกลศาสตร์ที่ควบคุมห้องปฏิบัติการ "พักผ่อน" ในจินตนาการนี้ได้ และเมื่อเปรียบเทียบกับสิ่งที่เราสังเกตในห้องทดลองจริงอื่นๆ เราก็สามารถตัดสินคุณสมบัติที่แท้จริงของการเคลื่อนที่ได้ในทุกกรณี

ดูเหมือนว่าทุกอย่างเรียบร้อยดี: เราพบจุดแข็ง - "สันติภาพ" แม้ว่าจะมีเงื่อนไขและตอนนี้การเคลื่อนไหวได้สูญเสียสัมพัทธภาพสำหรับเราแล้ว

อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง แม้แต่ "สันติภาพ" ลวงตาที่ประสบความสำเร็จด้วยความยากลำบากเช่นนี้ก็ไม่อาจสมบูรณ์ได้

ลองนึกภาพผู้สังเกตการณ์ที่อาศัยอยู่บนลูกบอลที่โดดเดี่ยว หลงทางในจักรวาลอันกว้างใหญ่ไพศาล พวกเขาไม่รู้สึกถึงอิทธิพลของพลังภายนอกใด ๆ ที่มีต่อตนเอง ดังนั้นจึงต้องเชื่อมั่นว่าลูกบอลที่พวกเขาอาศัยอยู่นั้นอยู่ในสภาวะที่ไม่สามารถเคลื่อนไหวได้อย่างสมบูรณ์ อยู่ในความสงบอย่างแท้จริงและไม่เปลี่ยนแปลง

ทันใดนั้นพวกเขาก็สังเกตเห็นลูกบอลที่คล้ายกันอีกลูกหนึ่งซึ่งมีผู้สังเกตการณ์คนเดียวกันอยู่ในระยะไกล ด้วยความเร็วที่ยอดเยี่ยม ลูกบอลลูกที่สองนี้พุ่งตรงและเท่ากันไปยังลูกแรก ผู้สังเกตการณ์บนลูกบอลลูกแรกไม่ต้องสงสัยเลยว่าพวกเขากำลังหยุดนิ่ง และมีเพียงลูกบอลลูกที่สองเท่านั้นที่เคลื่อนที่ แต่ผู้ที่อาศัยอยู่ในลูกบอลลูกที่สองนี้ก็เชื่อในความเคลื่อนที่ไม่ได้และเชื่อมั่นว่าลูกบอล "แปลกปลอม" ลูกแรกกำลังเคลื่อนที่เข้าหาพวกเขา

ข้อใดถูกต้อง ไม่มีประเด็นใดที่จะโต้เถียงเกี่ยวกับเรื่องนี้ เนื่องจากสภาวะของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอนั้นแยกไม่ออกจากสภาวะหยุดนิ่งอย่างสิ้นเชิง

เพื่อให้มั่นใจในสิ่งนี้ คุณและฉันไม่จำเป็นต้องปีนเข้าไปในความลึกอันไร้ขอบเขตของจักรวาลด้วยซ้ำ ขึ้นเรือกลไฟในแม่น้ำที่ท่าเทียบเรือ ขังตัวเองไว้ในห้องโดยสาร และปิดม่านหน้าต่างให้ดี ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว คุณจะไม่มีทางรู้ว่าคุณกำลังยืนนิ่งหรือเคลื่อนไหวตรงและสม่ำเสมอ ร่างกายทั้งหมดในห้องโดยสารจะทำงานในลักษณะเดียวกันในทั้งสองกรณี: พื้นผิวของน้ำในแก้วจะสงบตลอดเวลา ลูกบอลที่โยนขึ้นในแนวดิ่งก็จะตกลงในแนวดิ่งเช่นกัน ลูกตุ้มของนาฬิกาจะแกว่งเหมือนบนผนังอพาร์ทเมนต์ของคุณ

เรือกลไฟของคุณสามารถแล่นด้วยความเร็วเท่าใดก็ได้ แต่กฎการเคลื่อนที่แบบเดียวกันนี้จะมีผลเหนือกว่าเช่นเดียวกับบนเรือกลไฟที่อยู่กับที่โดยสมบูรณ์ เฉพาะในขณะที่ชะลอความเร็วหรือเร่งเท่านั้นที่คุณสามารถตรวจจับการเคลื่อนไหวของมันได้ เมื่อมันตรงและสม่ำเสมอ ทุกอย่างก็ไหลไปในลักษณะเดียวกับบนเรือที่จอดนิ่ง

ดังนั้นเราจึงไม่พบการหยุดพักอย่างแท้จริงในทุกที่ แต่ค้นพบว่าในโลกนี้สามารถมี "การพัก" มากมายนับไม่ถ้วนที่เคลื่อนไหวสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงสัมพันธ์กัน ดังนั้น เมื่อเราพูดถึงการเคลื่อนไหวของร่างกาย เราจะต้องระบุด้วยความเคารพเสมอว่าร่างกายกำลังเคลื่อนไหวแบบใดโดยเฉพาะ ตำแหน่งนี้เรียกในทางกลศาสตร์ว่า "กฎสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่" กาลิเลโอเป็นผู้นำเสนอเมื่อสามร้อยปีก่อน

แต่ถ้าการเคลื่อนไหวและการพักผ่อนสัมพันธ์กัน แน่นอนว่าความเร็วก็ต้องสัมพันธ์กัน มันเป็นอย่างนั้นจริงๆ ตัวอย่างเช่น สมมติว่าคุณกำลังวิ่งอยู่บนดาดฟ้าของเรือกลไฟด้วยความเร็ว 5 เมตรต่อวินาที หากเรือเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันด้วยความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที ความเร็วของคุณเมื่อเทียบกับฝั่งจะเท่ากับ 15 เมตรต่อวินาที

ดังนั้นข้อความ: "ร่างกายเคลื่อนที่ด้วยความเร็วดังกล่าวและความเร็วดังกล่าว" โดยไม่ระบุว่าความเร็วนั้นวัดจากอะไรจึงไม่สมเหตุสมผล การกำหนดความเร็วของร่างกายที่เคลื่อนไหวจากจุดต่าง ๆ เราต้องได้รับ ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน.

ทุกสิ่งที่เราพูดถึงจนถึงตอนนี้เป็นที่ทราบกันมานานแล้วก่อนงานของไอน์สไตน์ ทฤษฎีสัมพัทธภาพของการเคลื่อนไหว การหยุดนิ่ง และความเร็วถูกกำหนดขึ้นโดยผู้สร้างกลศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ - กาลิเลโอและนิวตัน กฎการเคลื่อนที่ที่เขาค้นพบก่อตัวขึ้นเป็นพื้นฐานของฟิสิกส์ และเป็นเวลาเกือบสามศตวรรษที่มีส่วนอย่างมากในการพัฒนาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติทั้งหมด นักวิจัยค้นพบข้อเท็จจริงและกฎหมายใหม่ ๆ นับไม่ถ้วนและทั้งหมดนี้ยืนยันความถูกต้องของมุมมองของกาลิเลโอและนิวตันครั้งแล้วครั้งเล่า มุมมองเหล่านี้ยังได้รับการยืนยันในกลไกเชิงปฏิบัติ - ในการออกแบบและการทำงานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ทุกชนิด

เป็นเช่นนี้เรื่อยมาจนกระทั่ง XIX ปลายศตวรรษ เมื่อมีการค้นพบปรากฏการณ์ใหม่ที่ขัดแย้งอย่างเด็ดขาดกับกฎของกลศาสตร์คลาสสิก

ในปี พ.ศ. 2424 ไมเคิลสันนักฟิสิกส์ชาวอเมริกันได้ทำการทดลองหลายครั้งเพื่อวัดความเร็วของแสง ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดของการทดลองเหล่านี้ทำให้นักฟิสิกส์เกิดความสับสน มันน่าทึ่งและลึกลับมากจนทำให้นักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของโลกงุนงง

คุณสมบัติที่น่าทึ่งของแสง

บางทีคุณอาจเคยเห็นสิ่งนี้ ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจ.

ที่ไหนสักแห่งในระยะไกล ในทุ่ง บนรางรถไฟ หรือที่ไซต์ก่อสร้าง ค้อนกำลังตีอยู่ คุณจะเห็นว่ามันตกบนทั่งหรือรางเหล็กแรงแค่ไหน อย่างไรก็ตาม เสียงกระทบนั้นไม่ได้ยินเลย ดูเหมือนว่าค้อนจะตกลงบนบางสิ่งที่นุ่มมาก แต่ตอนนี้เขาลุกขึ้นอีกครั้ง และในขณะที่เขาลอยอยู่ในอากาศค่อนข้างสูง คุณจะได้ยินเสียงเคาะที่แหลมคมจากระยะไกล

ไม่ยากที่จะเข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น ภายใต้สภาวะปกติ เสียงเดินทางผ่านอากาศด้วยความเร็วประมาณ 340 เมตรต่อวินาที ดังนั้นเราจึงไม่ได้ยินเสียงค้อนทุบในขณะที่มันเกิดขึ้น แต่หลังจากเสียงนั้นมีเวลามาถึงหูของเราแล้วเท่านั้น

นี่เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่โดดเด่นกว่า ฟ้าแลบและฟ้าร้องเกิดขึ้นพร้อมกัน แต่บ่อยครั้งดูเหมือนว่าฟ้าแลบจะกะพริบอย่างเงียบ ๆ เนื่องจากเสียงฟ้าร้องจะมาถึงหูของเราหลังจากนั้นไม่กี่วินาที หากเราได้ยินช้า เช่น 10 วินาที แสดงว่าฟ้าผ่าอยู่ห่างจากเรา 340 x 10 = 3400 เมตร หรือ 3.4 กิโลเมตร

ในทั้งสองกรณี เรากำลังพูดถึงสองช่วงเวลา: เวลาที่เหตุการณ์เกิดขึ้นจริง และช่วงเวลาที่เสียงสะท้อนของเหตุการณ์นี้มาถึงหูของเรา แต่เราจะรู้ได้อย่างไรว่าเหตุการณ์นั้นเกิดขึ้นจริงเมื่อไหร่?

เราเห็นมัน: เราเห็นค้อนลงมา, ฟ้าแลบแวบวับ ในกรณีนี้ เราถือว่าเหตุการณ์นั้นเกิดขึ้นจริงในขณะที่เราเห็นมัน แต่มันเป็นเช่นนั้นจริงหรือ?

ไม่ใช่แบบนี้ ท้ายที่สุดเราไม่ได้รับรู้เหตุการณ์โดยตรง ในปรากฏการณ์ที่เราสังเกตเห็นด้วยความช่วยเหลือของการมองเห็นแสงเข้ามาเกี่ยวข้อง และแสงจะไม่กระจายไปในอวกาศทันที เช่นเดียวกับเสียง รังสีของแสงต้องใช้เวลากว่าจะเอาชนะระยะทางได้ เช่นเดียวกับเสียง

ในความว่างเปล่า แสงเดินทางประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งหมายความว่าหากแสงกะพริบห่างจากคุณ 300,000 กิโลเมตร คุณจะสังเกตเห็นแสงวาบไม่ได้ทันที แต่เพียงวินาทีต่อมา

ในหนึ่งวินาที ลำแสงจะมีเวลาโคจรรอบโลกเจ็ดรอบตามเส้นศูนย์สูตร เมื่อเทียบกับความเร็วมหาศาลดังกล่าว ระยะทางบนพื้นโลกดูเหมือนไม่สำคัญ ดังนั้น ในทางปฏิบัติ เราสามารถสรุปได้ว่าเราเห็นปรากฏการณ์ทั้งหมดที่เกิดขึ้นบนโลกในช่วงเวลาเดียวกับที่มันเกิดขึ้น

ความเร็วแสงที่มหาศาลอย่างเหลือเชื่ออาจดูน่าประหลาดใจ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่น่าประหลาดใจกว่านั้นก็คือ ความจริงที่ว่าความเร็วของแสงนั้นน่าทึ่งสำหรับความคงที่อันน่าทึ่งของมัน มาดูกันว่าค่าคงที่นี้คืออะไร

เป็นที่ทราบกันดีว่าการเคลื่อนไหวของร่างกายสามารถชะลอและเร่งความเร็วได้ ตัวอย่างเช่น หากวางกล่องทรายขวางทางกระสุน กระสุนในกล่องจะสูญเสียความเร็วไปบางส่วน ความเร็วที่หายไปจะไม่ถูกกู้คืน: หลังจากออกจากกล่องกระสุนจะบินต่อไปไม่ใช่ความเร็วเดิม แต่ด้วยความเร็วที่ลดลง

รังสีของแสงทำงานเป็นอย่างอื่น ในอากาศพวกมันแพร่พันธุ์ได้ช้ากว่าในความว่างเปล่า ในน้ำ - ช้ากว่าในอากาศ และในแก้ว - ช้ากว่าด้วยซ้ำ อย่างไรก็ตามเมื่อทิ้งสารใด ๆ (แน่นอนโปร่งใส) ไว้ในความว่างเปล่าแสงจะยังคงแพร่กระจายด้วยความเร็วเดิม - 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ในเวลาเดียวกัน ความเร็วของแสงไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของแหล่งกำเนิดแสง มันเหมือนกันทุกประการสำหรับรังสีของดวงอาทิตย์ แสงไฟฉาย และแสงเทียน นอกจากนี้ ไม่สำคัญว่าแหล่งกำเนิดแสงจะเคลื่อนที่หรือไม่ - สิ่งนี้จะไม่ส่งผลต่อความเร็วของแสงแต่อย่างใด

เพื่อให้เข้าใจความหมายของข้อเท็จจริงนี้อย่างถ่องแท้ ให้เราเปรียบเทียบการแพร่กระจายของแสงอีกครั้งกับการเคลื่อนไหวของวัตถุธรรมดา ลองนึกภาพว่าคุณกำลังฉีดน้ำจากท่อด้วยความเร็ว 5 เมตรต่อวินาทีบนถนน ซึ่งหมายความว่าแต่ละอนุภาคของน้ำเดินทาง 5 เมตรต่อวินาทีเมื่อเทียบกับถนน แต่ถ้าคุณวางท่อไว้บนรถที่ผ่านทิศทางของเจ็ตที่ความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที ความเร็วของไอพ่นที่สัมพันธ์กับถนนจะอยู่ที่ 15 เมตรต่อวินาที: อนุภาคของน้ำจะได้รับความเร็ว ไม่เพียง ท่อ แต่ยังโดยรถที่กำลังเคลื่อนที่ซึ่งถือท่อพร้อมกับไอพ่นไปข้างหน้า

การเปรียบเทียบแหล่งกำเนิดแสงกับสายยางและลำแสง - กับสายน้ำ เราจะเห็นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ ไม่มีความแตกต่างกับแสงจากแหล่งกำเนิดที่พวกเขาเข้าสู่ความว่างเปล่าและสิ่งที่เกิดขึ้นกับพวกเขาก่อนที่พวกเขาจะเข้าสู่ความว่างเปล่า เมื่ออยู่ในนั้นความเร็วของการแพร่กระจายจะเท่ากับค่าเดียวกัน - 300,000 กิโลเมตรต่อวินาทีและไม่ว่าแหล่งกำเนิดแสงจะเคลื่อนที่หรือไม่ก็ตาม

มาดูกันว่าคุณสมบัติพิเศษของแสงเหล่านี้สอดคล้องกับกฎสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่ซึ่งได้กล่าวถึงในส่วนแรกของบทความอย่างไร ในการทำเช่นนี้ มาลองแก้ปัญหาของการบวกและการลบความเร็วกัน และเพื่อความง่าย เราจะสมมติว่าปรากฏการณ์ทั้งหมดที่เราจินตนาการนั้นเกิดขึ้นในความว่างเปล่า โดยที่ความเร็วแสงอยู่ที่ 300,000 กิโลเมตร

ให้วางแหล่งกำเนิดแสงไว้บนเรือกลไฟที่กำลังเคลื่อนที่อยู่ตรงกลาง และผู้สังเกตการณ์ที่ปลายแต่ละด้านของเรือกลไฟ ทั้งคู่วัดความเร็วของการแพร่กระจายแสง ผลงานของพวกเขาจะเป็นอย่างไร

เนื่องจากรังสีแพร่กระจายไปทุกทิศทางและผู้สังเกตการณ์ทั้งสองเคลื่อนที่ไปพร้อมกับเรือกลไฟในทิศทางเดียว ภาพต่อไปนี้จะปรากฎขึ้น: ผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ส่วนท้ายของเรือกลไฟจะเคลื่อนเข้าหารังสี และด้านหน้าจะเคลื่อนออกไปตลอดเวลา จากพวกเขา.

ดังนั้นผู้สังเกตคนแรกจะต้องพบว่าความเร็วแสงเท่ากับ 300,000 กิโลเมตรบวกความเร็วของเรือกลไฟ และครั้งที่สองต้องหาว่าความเร็วแสงเท่ากับ 300,000 กิโลเมตรลบความเร็วของเรือกลไฟ และถ้าเรานึกภาพสักครู่ว่าเรือกลไฟเดินทางเป็นระยะทางมหึมา 200,000 กิโลเมตรต่อวินาที ความเร็วของแสงที่ผู้สังเกตคนแรกพบจะเท่ากับ 500,000 กิโลเมตร และในวินาทีที่ 100,000 กิโลเมตรต่อวินาที บนเรือกลไฟที่หยุดนิ่ง ผู้สังเกตการณ์ทั้งสองจะได้ผลลัพธ์เดียวกัน นั่นคือ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที

ดังนั้น จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์ บนยานที่กำลังเคลื่อนที่ของเรา แสงดูเหมือนว่าจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางหนึ่งเร็วกว่า 1 2/3 เท่า และในอีกทิศทางหนึ่ง - ช้ากว่าการพักอยู่สามเท่า เมื่อดำเนินการทางคณิตศาสตร์อย่างง่ายแล้ว พวกเขาจะสามารถสร้างความเร็วสัมบูรณ์ของเรือกลไฟได้

ในทำนองเดียวกัน เราสามารถสร้างความเร็วสัมบูรณ์ของวัตถุเคลื่อนที่อื่นๆ ในการทำเช่นนี้ ก็เพียงพอแล้วที่จะวางแหล่งกำเนิดแสงไว้บนวัตถุนั้น และวัดความเร็วของการแพร่กระจายของรังสีแสงจากจุดต่างๆ ของร่างกาย

กล่าวอีกนัยหนึ่ง เราพบว่าตัวเองสามารถระบุความเร็วได้อย่างคาดไม่ถึง และด้วยเหตุนี้การเคลื่อนไหวของร่างกายโดยไม่คำนึงถึงวัตถุอื่นๆ ทั้งหมด แต่ถ้ามีความเร็วสัมบูรณ์ก็จะมีค่าเดียวที่เหลือแน่นอนคือ: ห้องปฏิบัติการใด ๆ ที่ผู้สังเกตการณ์วัดความเร็วแสงในทิศทางใด ๆ จะได้ค่าเท่ากัน - 300,000 กิโลเมตรต่อวินาทีจะหยุดนิ่งอย่างแน่นอน

เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าทั้งหมดนี้ตรงกันข้ามกับข้อสรุปที่เราได้รับในวารสารฉบับก่อนหน้า ในความเป็นจริง: เราได้พูดคุยเกี่ยวกับข้อเท็จจริงที่ว่าในร่างกายที่เคลื่อนไหวอย่างสม่ำเสมอในลักษณะที่เป็นเส้นตรง ดังนั้น ไม่ว่าเราจะยิงเรือกลไฟในทิศทางการเคลื่อนที่หรือสวนทางกับการเคลื่อนที่ ความเร็วของกระสุนที่สัมพันธ์กับเรือกลไฟจะยังคงเท่าเดิมและจะเท่ากับความเร็วของเรือกลไฟที่อยู่นิ่ง ในขณะเดียวกัน เราเชื่อมั่นว่าการเคลื่อนไหว ความเร็ว และการหยุดนิ่งเป็นแนวคิดที่สัมพันธ์กัน: ไม่มีการเคลื่อนไหวสัมบูรณ์ ความเร็ว และการหยุดนิ่ง และตอนนี้ปรากฎว่าการสังเกตคุณสมบัติของแสงทำให้ข้อสรุปเหล่านี้ล้มล้างและขัดแย้งกับกฎของธรรมชาติที่ค้นพบโดยกาลิเลโอ - กฎของสัมพัทธภาพของการเคลื่อนไหว

แต่นี่เป็นหนึ่งในกฎพื้นฐานของมัน มันครอบงำโลกทั้งใบ ความยุติธรรมของมันได้รับการยืนยันจากประสบการณ์นับครั้งไม่ถ้วน ได้รับการยืนยันทุกที่และทุกนาทีจวบจนปัจจุบัน หากจู่ๆ เขาก็เลิกเป็นเพียงความเที่ยงธรรม ความวุ่นวายที่ไม่อาจจินตนาการได้จะกลืนกินจักรวาล แต่แสงไม่เพียงไม่เชื่อฟังเขาเท่านั้น แต่ยังหักล้างเขาด้วย!

ประสบการณ์ของมิคาเอลสัน

จะทำอย่างไรกับความขัดแย้งนี้? ก่อนที่จะแสดงการพิจารณาบางอย่างเกี่ยวกับเรื่องนี้ ขอให้เราใส่ใจกับสถานการณ์ต่อไปนี้: คุณสมบัติของแสงขัดแย้งกับกฎสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่ เราได้กำหนดขึ้นโดยการใช้เหตุผลเท่านั้น เป็นที่ยอมรับว่านี่เป็นข้อโต้แย้งที่โน้มน้าวใจได้มาก แต่เมื่อจำกัดตัวเองอยู่เพียงการใช้เหตุผล เราก็เป็นเหมือนนักปรัชญาสมัยโบราณที่พยายามค้นหากฎของธรรมชาติ ไม่ใช่ด้วยความช่วยเหลือจากประสบการณ์และการสังเกต แต่อยู่บนพื้นฐานของการอนุมานเท่านั้น ในกรณีนี้อันตรายเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่ภาพของโลกที่สร้างขึ้นในลักษณะนี้ด้วยข้อดีทั้งหมดจะกลายเป็นเหมือนโลกแห่งความจริงที่อยู่รอบตัวเราน้อยมาก

ผู้ตัดสินสูงสุดของทฤษฎีทางกายภาพใด ๆ มักจะมีประสบการณ์ ดังนั้น ไม่จำกัดเพียงการให้เหตุผลว่าแสงควรแพร่กระจายอย่างไรในร่างกายที่กำลังเคลื่อนที่ เราควรหันไปหาการทดลองที่จะแสดงให้เห็นว่าจริง ๆ แล้วแสงแพร่กระจายอย่างไรภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้

อย่างไรก็ตาม ควรระลึกไว้เสมอว่าการตั้งค่าการทดลองดังกล่าวเป็นเรื่องยากด้วยเหตุผลง่ายๆ ในทางปฏิบัติ เป็นไปไม่ได้ที่จะค้นพบวัตถุดังกล่าวที่จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เทียบเท่ากับความเร็วมหาศาลของแสง ท้ายที่สุดแล้วเรือกลไฟที่เราใช้ในการให้เหตุผลแน่นอนว่าไม่มีอยู่จริงและไม่สามารถดำรงอยู่ได้

เพื่อให้สามารถระบุการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของความเร็วแสงบนวัตถุเคลื่อนที่ค่อนข้างช้าที่เราเข้าถึงได้ จำเป็นต้องสร้างเครื่องมือวัดที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ และเมื่อสามารถสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวได้เท่านั้น จึงเป็นไปได้ที่จะเริ่มชี้แจงความขัดแย้งระหว่างคุณสมบัติของแสงและกฎสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่

การทดลองดังกล่าวดำเนินการในปี พ.ศ. 2424 โดยมิคาเอลสันนักฟิสิกส์ชาวอเมริกันหนึ่งในนักทดลองที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในยุคปัจจุบัน

ไมเคิลสันใช้ ... ลูกโลกเป็นวัตถุเคลื่อนไหว แท้จริงแล้วโลกเป็นวัตถุที่เคลื่อนไหวอย่างเห็นได้ชัด: มันหมุนรอบดวงอาทิตย์และยิ่งไปกว่านั้นด้วยความเร็วที่ค่อนข้าง "คงที่" สำหรับเงื่อนไขของเรา - 30 กิโลเมตรต่อวินาที ดังนั้น เมื่อศึกษาการแพร่กระจายของแสงบนโลก เรากำลังศึกษาการแพร่กระจายของแสงในห้องปฏิบัติการเคลื่อนที่

มิคาเอลสันวัดความเร็วของแสงบนโลกในทิศทางต่างๆ ด้วยความแม่นยำสูงมาก นั่นคือเขาได้ดำเนินการตามสิ่งที่เราคิดร่วมกับคุณบนเรือกลไฟเคลื่อนที่ในจินตนาการ เพื่อจับความแตกต่างเล็กน้อยของ 30 กิโลเมตรเมื่อเทียบกับจำนวนมหาศาล 300,000 กิโลเมตร มิคาเอลสันต้องใช้เทคนิคการทดลองที่ซับซ้อนมากและใช้ความเฉลียวฉลาดทั้งหมดของเขา ความแม่นยำของการทดลองนั้นยอดเยี่ยมมากจนมิคาเอลสันสามารถตรวจจับความแตกต่างของความเร็วได้น้อยกว่าที่เขาต้องการตรวจจับมาก

ออกจากกระทะลงกองไฟ

ผลการทดลองดูเหมือนจะชัดเจนล่วงหน้า เมื่อทราบคุณสมบัติของแสงแล้ว เราคาดการณ์ได้ว่าความเร็วของแสงที่วัดได้ในทิศทางต่างๆ จะแตกต่างกัน แต่บางทีคุณอาจคิดว่าผลการทดลองกลายเป็นแบบนี้จริงหรือ?

ไม่มีอะไรแบบนี้! การทดลองของ Mikaelson ให้ผลลัพธ์ที่คาดไม่ถึง ในช่วงเวลาหลายปี มีการทำซ้ำหลายครั้งภายใต้เงื่อนไขที่หลากหลายที่สุด แต่มันก็นำไปสู่ข้อสรุปที่น่าตกใจเหมือนเดิมเสมอ

บนโลกที่เคลื่อนที่อย่างรู้เท่าทัน ความเร็วของแสงที่วัดในทุกทิศทางจะเท่ากันทุกประการ

แสงก็ไม่มีข้อยกเว้น มันปฏิบัติตามกฎเดียวกับกระสุนบนเรือกลไฟที่กำลังเคลื่อนที่ กฎสัมพัทธภาพของกาลิเลโอ ไม่สามารถตรวจจับการเคลื่อนที่ "สัมบูรณ์" ของโลกได้ มันไม่มีอยู่อย่างที่ควรจะเป็นตามกฎสัมพัทธภาพ

ความขัดแย้งที่ไม่พึงประสงค์ที่วิทยาศาสตร์เผชิญได้รับการแก้ไขแล้ว แต่ความขัดแย้งครั้งใหม่ก็เกิดขึ้น! นักฟิสิกส์ออกจากกองไฟและลงไปในกระทะ

เพื่อชี้แจงความขัดแย้งใหม่ซึ่งเกิดจากประสบการณ์ของ Mikaelson ให้เราตรวจสอบการสืบสวนของเราตามลำดับ

ก่อนอื่นเราพบว่าการเคลื่อนไหวและการหยุดนิ่งไม่มีอยู่จริง นี่คือสิ่งที่กฎสัมพัทธภาพของกาลิเลโอกล่าวไว้ จากนั้นปรากฎว่าคุณสมบัติพิเศษของแสงขัดแย้งกับกฎสัมพัทธภาพ จากนี้จึงตามมาว่าการเคลื่อนไหวและการพักผ่อนยังคงมีอยู่ เพื่อทดสอบสิ่งนี้ มิคาเอลสันได้ทำการทดลอง การทดลองแสดงให้เห็นตรงกันข้าม: ไม่มีความขัดแย้ง - และแสงเป็นไปตามกฎสัมพัทธภาพ ดังนั้นจึงไม่มีการเคลื่อนไหวที่แน่นอนและการพักอีกครั้ง นัยของประสบการณ์ของมิคาเอลสันใช้กับวัตถุที่เคลื่อนไหวได้อย่างชัดเจน ไม่ใช่แค่โลกเท่านั้น ดังนั้น ความเร็วของแสงจะเท่ากันในห้องปฏิบัติการทั้งหมด โดยไม่คำนึงถึงการเคลื่อนที่ของพวกมันเอง ดังนั้น ความเร็วของแสงจึงยังไม่สัมพัทธ์ แต่เป็นค่าสัมบูรณ์

มันกลายเป็นวงจรอุบาทว์ นักฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของโลกได้ใช้สมองของพวกเขาเป็นเวลาหลายปี มีการเสนอทฤษฏีต่างๆ มากมาย ไปจนถึงทฤษฏีและมหัศจรรย์ที่สุด แต่ไม่มีอะไรช่วย: สมมติฐานใหม่แต่ละข้อทำให้เกิดความขัดแย้งใหม่ทันที โลกแห่งการเรียนรู้ยืนอยู่ต่อหน้าหนึ่งในนั้น ความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุด.

สิ่งที่ลึกลับและแปลกประหลาดที่สุดเกี่ยวกับเรื่องนี้คือวิทยาศาสตร์ที่นี่จัดการกับข้อเท็จจริงที่ชัดเจนและมั่นคง: ด้วยกฎสัมพัทธภาพ คุณสมบัติที่รู้จักของแสง และการทดลองของมิคาเอลสัน และดูเหมือนว่าพวกเขาจะนำไปสู่ความไร้สาระที่สมบูรณ์แบบ

ความขัดแย้งของความจริง...แต่ความจริงไม่สามารถขัดแย้งกันได้เพราะความจริงมีเพียงหนึ่งเดียวเท่านั้น ดังนั้นจึงต้องมีข้อผิดพลาดในการทำความเข้าใจข้อเท็จจริงของเรา แต่ที่ไหน? มันคืออะไร?

เป็นเวลา 24 ปีเต็มตั้งแต่ พ.ศ. 2424 ถึง พ.ศ. 2448 พวกเขาไม่พบคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ แต่ในปี 1905 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในยุคของเราได้ให้คำอธิบายที่ยอดเยี่ยมแก่ปริศนานี้ ปรากฏด้วยความสมบูรณ์แบบ ด้านที่ไม่คาดคิดมันสร้างความประทับใจให้กับนักฟิสิกส์

คำอธิบายของไอน์สไตน์แตกต่างจากแนวคิดทั้งหมดที่มนุษย์คุ้นเคยมานับพันปีจนฟังดูเหลือเชื่ออย่างยิ่ง อย่างไรก็ตาม ถึงกระนั้นมันก็ถูกต้องอย่างไม่ต้องสงสัย เป็นเวลา 34 ปีแล้วที่การทดลองในห้องปฏิบัติการและการสังเกตเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางกายภาพต่างๆ ในโลกได้ยืนยันความถูกต้องมากขึ้นเรื่อยๆ

เมื่อเปิดประตู

เพื่อให้เข้าใจคำอธิบายของไอน์สไตน์ ก่อนอื่นเราต้องคุ้นเคยกับผลการทดลองของมิคาเอลสัน ลองดูตัวอย่างทันที ลองใช้เรือกลไฟที่ยอดเยี่ยมนี้อีกครั้ง

ลองนึกภาพเรือกลไฟยาว 5,400,000 กิโลเมตร ปล่อยให้มันเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอด้วยความเร็ว 240,000 กิโลเมตรต่อวินาที เมื่อถึงจุดหนึ่ง หลอดไฟจะสว่างขึ้นตรงกลางของหม้อนึ่ง มีประตูที่หัวเรือและท้ายเรือ พวกมันถูกจัดเรียงในลักษณะที่ในขณะที่แสงจากหลอดไฟตกกระทบพวกมันจะเปิดขึ้นโดยอัตโนมัติ ที่นี่จุดไฟ ประตูจะเปิดเมื่อไหร่?

เพื่อตอบคำถามนี้ ให้เรานึกถึงผลการทดลองของมิคาเอลสัน การทดลองของ Mikaelson แสดงให้เห็นว่าเมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์บนโลกที่กำลังเคลื่อนที่ แสงจะแพร่กระจายไปทุกทิศทางด้วยความเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาทีเท่ากัน แน่นอนว่าสิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นบนเรือกลไฟที่กำลังเคลื่อนที่ แต่ระยะทางจากหลอดไฟถึงปลายแต่ละด้านของเรือคือ 2700.000 กิโลเมตร และ 2700.000: 300.000 = 9 ซึ่งหมายความว่าแสงจากหลอดไฟจะไปถึงแต่ละประตูใน 9 วินาที ดังนั้นประตูทั้งสองจะเปิดพร้อมกัน

นี่คือวิธีการนำเสนอกรณีต่อผู้สังเกตการณ์บนเรือ และผู้คนจะเห็นอะไรบนท่าเรือซึ่งเรือกลไฟแล่นผ่านไป?

เนื่องจากความเร็วของแสงไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของแหล่งกำเนิดแสง จึงมีค่าเท่ากับ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาทีเมื่อเทียบกับท่าเรือ แม้ว่าแหล่งกำเนิดแสงจะอยู่บนเรือที่กำลังเคลื่อนที่ก็ตาม แต่จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์บนท่าเทียบเรือ ประตูที่ท้ายเรือจะเคลื่อนเข้าหาลำแสงด้วยความเร็วของเรือ เมื่อไหร่ประตูจะเจอคาน?

เรากำลังจัดการกับปัญหาที่คล้ายกับปัญหาของนักเดินทางสองคนที่เดินทางไปหากัน ในการหาเวลานัดพบ คุณต้องหารระยะทางระหว่างผู้เดินทางด้วยผลรวมของความเร็ว มาทำกันที่นี่ ระยะห่างระหว่างหลอดไฟกับประตูคือ 2,700,000 กิโลเมตร ความเร็วของประตู (นั่นคือ เรือกลไฟ) คือ 240,000 กิโลเมตรต่อวินาที และความเร็วของแสงคือ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที

ดังนั้นประตูหลังจะเปิดผ่าน

2700.000/(300000 + 240000)=5 วินาที

หลังจากเปิดหลอดไฟแล้ว แล้วด้านหน้าล่ะ?

ประตูหน้า จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์บนท่าเรือ ลำแสงจะต้องไล่ตามให้ทัน เนื่องจากมันเคลื่อนที่ไปพร้อมกับเรือในทิศทางเดียวกับลำแสง ดังนั้นที่นี่เรามีปัญหาของนักเดินทางซึ่งคนหนึ่งแซงหน้าคนอื่น เราจะแบ่งระยะทางตามความแตกต่างของความเร็ว:

2700.000/(300000 - 240000)=45 วินาที

ดังนั้น ประตูบานแรกจะเปิดหลังจากไฟสว่างขึ้น 5 วินาที และประตูบานที่สองจะเปิดในอีก 45 วินาทีต่อมา ดังนั้นประตูจะเปิดไม่พร้อมกัน นั่นคือภาพที่จะนำเสนอต่อผู้คนบนท่าเรือ! ภาพนี้น่าทึ่งที่สุดในบรรดาภาพที่ได้กล่าวมา

ปรากฎว่าเหตุการณ์เดียวกัน - การเปิดด้านหน้าและ ประตูหลัง- จะกลายเป็นพร้อมกันสำหรับคนบนเรือและไม่พร้อมกันสำหรับคนบนท่าเรือ แต่คั่นด้วยช่วงเวลา 40 วินาที

ฟังดูไร้สาระสิ้นดีใช่ไหม นี่ไม่ใช่คำพูดที่ไร้สาระจากเรื่องตลก - ความยาวของจระเข้จากหางถึงหัวคือ 2 เมตรและจากหัวถึงหางคือ 1 เมตร

และโปรดทราบว่าผู้คนที่ท่าเรือจะไม่เห็นว่าประตูไม่เปิดพร้อมกันสำหรับพวกเขานี่คือความจริง เกิดขึ้นจริงพร้อมกัน ท้ายที่สุด เราคำนวณเวลาที่ประตูแต่ละบานเปิดออก ในเวลาเดียวกัน เราพบว่าประตูบานที่สองเปิดช้ากว่าบานแรก 40 วินาที

อย่างไรก็ตาม ผู้โดยสารของเรือกลไฟยังระบุได้อย่างถูกต้องว่าประตูทั้งสองเปิดพร้อมกัน และแสดงเป็นเลขคณิต เกิดอะไรขึ้น? เลขคณิต vs เลขคณิต ?!

ไม่ ไม่ควรตำหนิเลขคณิตที่นี่ ความขัดแย้งทั้งหมดที่เราพบในที่นี้คือความเข้าใจผิดเกี่ยวกับเวลา: เวลากลับกลายเป็นสิ่งที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากสิ่งที่มนุษย์คิดว่าเป็นจนถึงปัจจุบัน

ไอน์สไตน์แก้ไขแนวคิดเก่าแก่อายุนับพันปีเหล่านี้ ในขณะเดียวกัน เขาก็ได้ค้นพบสิ่งที่ยอดเยี่ยม ซึ่งทำให้ชื่อของเขากลายเป็นอมตะ

เวลาเป็นสิ่งสัมพัทธ์

ในฉบับที่แล้ว เราได้แสดงให้เห็นข้อสรุปที่ไม่ธรรมดาที่นักฟิสิกส์ต้องใช้จากการทดลองของมิคาเอลสัน เราได้พิจารณาตัวอย่างเรือกลไฟในจินตนาการที่ประตูสองบานเปิดตามสัญญาณไฟ และเราได้ค้นพบข้อเท็จจริงที่น่าประทับใจ: จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์บนเรือกลไฟ ประตูจะเปิดออกพร้อมกัน แต่จาก มุมมองของผู้สังเกตการณ์บนท่าเทียบเรือ ณ ช่วงเวลาต่างๆ

สิ่งที่คนไม่คุ้นเคยดูเหมือนจะเหลือเชื่อสำหรับเขา กรณีของประตูบนเรือกลไฟนั้นดูเหลือเชื่อทีเดียว เพราะเราไม่เคยเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแม้ในระยะไกลจนเข้าใกล้ตัวเลขที่น่าทึ่งถึง 240,000 กิโลเมตรต่อวินาที แต่เราต้องคำนึงว่าปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นด้วยความเร็วดังกล่าวอาจแตกต่างจากที่เราคุ้นเคยในชีวิตประจำวันอย่างมาก

แน่นอนว่าไม่มีเรือกลไฟลำใดแล่นด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง และในความเป็นจริง ไม่มีใครเคยสังเกตกรณีที่มีประตูดังที่อธิบายไว้ในตัวอย่างของเรา แต่สามารถตรวจจับปรากฏการณ์ที่คล้ายกันได้ด้วยเทคโนโลยีการทดลองที่ทันสมัยซึ่งได้รับการพัฒนาอย่างสูง จำได้ว่าตัวอย่างที่มีประตูเปิดไม่ได้ขึ้นอยู่กับเหตุผลเชิงนามธรรม แต่เป็นเพียงข้อเท็จจริงที่พิสูจน์แล้วซึ่งได้รับจากประสบการณ์: การทดลองของ Mikaelson และการสังเกตคุณสมบัติของแสงเป็นเวลาหลายปี

ดังนั้นจึงเป็นประสบการณ์ที่นำเราไปสู่ข้อสรุปที่ปฏิเสธไม่ได้ว่าแนวคิดเรื่องความพร้อมกันของสองเหตุการณ์นั้นไม่สัมบูรณ์ ก่อนหน้านี้ เราพิจารณาว่าหากมี 2 เหตุการณ์เกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการใดๆ ในเวลาเดียวกัน สำหรับห้องปฏิบัติการอื่นๆ เหตุการณ์นั้นจะเกิดขึ้นพร้อมกัน ตอนนี้เราพบว่าสิ่งนี้เป็นจริงสำหรับห้องปฏิบัติการที่เหลือเท่านั้นที่สัมพันธ์กัน มิฉะนั้น เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นพร้อมกันสำหรับห้องปฏิบัติการหนึ่งจะเกิดขึ้นสำหรับอีกห้องหนึ่ง เวลาที่แตกต่างกัน.

จากนี้ไปแนวคิดเรื่องความพร้อมกันเป็นแนวคิดเชิงสัมพัทธ์ มันมีความหมายก็ต่อเมื่อคุณระบุว่าห้องปฏิบัติการเคลื่อนไหวอย่างไรจากเหตุการณ์ใดที่สังเกตได้

ในตอนต้นของบทความ เราได้พูดถึงนักเดินทางสองคนที่ปรากฏตัวทุกวันในรถด่วนร้านอาหาร นักเดินทางแน่ใจว่าพวกเขาพบกันตลอดเวลาในที่เดียวกัน สามีของพวกเขาอ้างว่าพวกเขาพบกันทุกวันในสถานที่ใหม่ ห่างจากสถานที่ก่อนหน้าหนึ่งพันกิโลเมตร

ทั้งคู่พูดถูก ในเรื่องรถไฟ นักเดินทางพบกันในที่เดียวกันก็จริง แต่ในส่วนที่เกี่ยวกับรางรถไฟนั้นอยู่กันคนละที่ ตัวอย่างนี้แสดงให้เราเห็นว่าแนวคิดเรื่องอวกาศไม่ใช่แนวคิดที่สมบูรณ์ แต่เป็นแนวคิดที่เกี่ยวข้องกัน

ทั้งสองตัวอย่าง - เกี่ยวกับการพบปะนักเดินทางและการเปิดประตูบนเรือกลไฟ - มีความคล้ายคลึงกัน ในทั้งสองกรณี เรากำลังพูดถึงทฤษฎีสัมพัทธภาพ และแม้แต่คำเดียวกันก็ยังพบ: "เหมือนกัน" และ "ต่างกัน" ในตัวอย่างแรกเท่านั้นที่เป็นเรื่องเกี่ยวกับสถานที่นั่นคือเกี่ยวกับอวกาศและในตัวอย่างที่สอง - เกี่ยวกับช่วงเวลานั่นคือเกี่ยวกับเวลา อะไรต่อจากนี้?

แนวคิดเรื่องเวลานั้นสัมพันธ์กันพอๆ กับแนวคิดเรื่องอวกาศ

เพื่อยืนยันสิ่งนี้ เรามาแก้ไขตัวอย่างเรือกลไฟกันสักหน่อย สมมติว่ากลไกของประตูบานใดบานหนึ่งมีข้อบกพร่อง ให้คนบนเรือสังเกตว่าประตูหน้าเปิดก่อนประตูหลัง 15 วินาที เพราะความผิดปกตินี้ แล้วคนที่ท่าเรือจะเห็นอะไร?

หากในตัวแปรแรกของตัวอย่าง ประตูหน้าเปิดช้ากว่าประตูหลัง 40 วินาที ดังนั้นในตัวแปรที่สอง จะเกิดขึ้นเพียง 40 - 15 = 25 วินาทีต่อมา ปรากฎว่าสำหรับคนบนเรือประตูหน้าเปิดเร็วกว่าด้านหลังและสำหรับคนที่อยู่บนท่าเรือ - ในภายหลัง

ดังนั้น สิ่งที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้สำหรับห้องปฏิบัติการหนึ่งจึงเกิดขึ้นในภายหลังโดยสัมพันธ์กับอีกห้องปฏิบัติการหนึ่ง จากนี้เป็นที่ชัดเจนว่าแนวคิดเรื่องเวลานั้นเป็นแนวคิดที่สัมพันธ์กัน

การค้นพบนี้เกิดขึ้นในปี 1905 โดย Albert Einstein นักฟิสิกส์วัย 26 ปี ก่อนหน้านั้น มนุษย์คิดว่าเวลาเป็นสิ่งสัมบูรณ์ - ทุกที่ในโลกจะเหมือนกันหมด โดยไม่ขึ้นกับห้องปฏิบัติการใด ๆ ดังนั้นเมื่อผู้คนถือว่าทิศทางของด้านบนและด้านล่างเหมือนกันทั่วโลก

และตอนนี้ชะตากรรมของอวกาศได้เกิดขึ้นแล้ว ปรากฎว่าการแสดงออก "ในเวลาเดียวกัน" ไม่มีความหมายมากไปกว่าการแสดงออก "ในสถานที่เดียวกัน" หากไม่ได้ระบุว่าพวกเขาอ้างถึงห้องปฏิบัติการใด

บางทีอาจมีคนสงสัยว่า อันที่จริง ไม่ว่าห้องปฏิบัติการใดก็ตาม มีสองเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นพร้อมกันหรือไม่? การคิดคำถามนี้ก็ไร้สาระพอๆ กับคิดคำถาม แต่ที่จริงไม่ว่าห้องปฏิบัติการไหนก็อยู่บนสุดและล่างสุดในโลก?

การค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพของเวลาทำให้เป็นไปได้ ดังที่คุณจะเห็นในภายหลัง เพื่อแก้ไขความขัดแย้งทั้งหมดที่การทดลองของมิคาเอลสันนำไปสู่ฟิสิกส์ การค้นพบนี้เป็นหนึ่งในชัยชนะที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของจิตใจเหนือความคิดที่หยุดนิ่งซึ่งพัฒนามานับพันปี การทำให้โลกวิทยาศาสตร์ตื่นตาตื่นใจด้วยความแปลกประหลาดที่นี่ ทำให้เกิดการปฏิวัติอย่างลึกซึ้งในมุมมองของมนุษยชาติที่มีต่อธรรมชาติ ในลักษณะและความสำคัญ สามารถเปรียบเทียบได้กับกลียุคที่เกิดจากการค้นพบความกลมของโลกหรือการค้นพบการเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์เท่านั้น

ไอน์สไตน์ร่วมกับโคเปอร์นิคัสและนิวตันได้ปูทางใหม่สำหรับวิทยาศาสตร์ และไม่ใช่เพื่ออะไรที่การค้นพบนักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ในตอนนั้นทำให้เขาได้รับชื่อเสียงของนักฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในศตวรรษของเราอย่างรวดเร็ว

หลักคำสอนของทฤษฎีสัมพัทธภาพของเวลามักจะเรียกว่า "หลักการสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์" หรือเรียกง่ายๆ ว่า "หลักสัมพัทธภาพ" ไม่ควรสับสนกับกฎหรือหลักการของสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่ซึ่งได้กล่าวถึงก่อนหน้านี้ นั่นคือกับ " หลักการคลาสสิกทฤษฎีสัมพัทธภาพ” หรือ “หลักสัมพัทธภาพของกาลิเลโอ-นิวตัน”

ความเร็วมีขีดจำกัด

เป็นไปไม่ได้ที่จะบอกในบทความวารสารเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่และสิ่งใหม่ทั้งหมดที่หลักการของทฤษฎีสัมพัทธภาพนำมาสู่วิทยาศาสตร์ นอกจากนี้ เพื่อให้เข้าใจทั้งหมดนี้ คุณต้องรู้ฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ขั้นสูงเป็นอย่างดี

จุดประสงค์ของบทความของเราคือเพื่ออธิบายเฉพาะรากฐานของหลักการของไอน์สไตน์และผลที่สำคัญที่สุดที่ตามมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพของเวลา อย่างที่คุณได้เห็น ลำพังสิ่งนี้ยังห่างไกลจากงานง่าย โปรดทราบว่าหลักการของทฤษฎีสัมพัทธภาพเป็นคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่ยากที่สุดข้อหนึ่ง และโดยทั่วไปแล้วเป็นไปไม่ได้ที่จะพิจารณาอย่างลึกซึ้งเพียงพอหากปราศจากความช่วยเหลือจากคณิตศาสตร์

ในการเริ่มต้น ให้พิจารณาผลลัพธ์ที่สำคัญอย่างหนึ่งของทฤษฎีสัมพัทธภาพของเวลา ซึ่งเกี่ยวกับความเร็ว

ดังที่คุณทราบ ความเร็วของหัวรถจักรไอน้ำ รถยนต์ และเครื่องบินได้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตั้งแต่มีการประดิษฐ์จนถึงทุกวันนี้ ในปัจจุบันมีมูลค่าที่ดูเหมือนจะเหลือเชื่อเมื่อไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา มันจะยังคงเพิ่มขึ้น

ความเร็วที่สูงกว่ามากเป็นที่รู้จักกันในเทคโนโลยี ประการแรกคือความเร็วของกระสุนและกระสุนปืนใหญ่ ความเร็วในการบินของกระสุนและกระสุน ต้องขอบคุณการปรับปรุงทางเทคนิคอย่างต่อเนื่อง และยังเพิ่มขึ้นทุกปีและจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในอนาคต

แต่ความเร็วสูงสุดที่ใช้ในเทคโนโลยีคือความเร็วในการส่งสัญญาณโดยใช้ลำแสง กระแสไฟฟ้า และคลื่นวิทยุ ในทั้งสามกรณีมีค่าเท่ากันโดยประมาณ - 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที

บางคนอาจคิดว่าด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีต่อไป ด้วยการค้นพบรังสีใหม่ๆ แม้แต่ความเร็วนี้ก็จะถูกแซงหน้าไป ด้วยการเพิ่มความเร็วที่เรามีอยู่เรื่อยๆ ในที่สุดเราก็จะสามารถเข้าใกล้ได้ตามที่เราต้องการตามอุดมคติของการส่งสัญญาณทันทีหรือความพยายามในทุกระยะ

อย่างไรก็ตาม ประสบการณ์ของมิคาเอลสันแสดงให้เห็นว่าอุดมคตินี้ไม่สามารถบรรลุได้ แท้จริงแล้ว ด้วยอัตราการส่งสัญญาณที่สูงอย่างไม่มีที่สิ้นสุด สัญญาณจากสองเหตุการณ์จะมาถึงเราทันทีภายใต้เงื่อนไขทั้งหมด และถ้าในห้องปฏิบัติการเดียวกันมีเหตุการณ์สองเหตุการณ์เกิดขึ้นพร้อมกัน ดังนั้นในห้องปฏิบัติการอื่นๆ ทั้งหมดก็จะถูกสังเกตพร้อมกันเช่นกัน - ในเวลาเดียวกันกับที่เหตุการณ์นั้นเกิดขึ้น และนี่หมายความว่า "การทำงานพร้อมกัน" ได้กลายเป็นสิ่งที่สมบูรณ์ เป็นอิสระจากการเคลื่อนไหวของห้องปฏิบัติการโดยสิ้นเชิง แต่ความแน่นอนของเวลาอย่างที่เราได้เห็นนั้นถูกหักล้างโดยการทดลองของมิคาเอลสัน ดังนั้นการส่งสัญญาณหรือกองกำลังจึงไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในทันที

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความเร็วของการส่งสัญญาณใด ๆ ไม่สามารถมากได้ มีการจำกัดความเร็วที่แน่นอน - การจำกัดความเร็วที่ไม่สามารถเกินได้ไม่ว่าในกรณีใดๆ

เป็นการง่ายที่จะตรวจสอบว่าความเร็วที่จำกัดนั้นตรงกับความเร็วแสง ตามหลักการสัมพัทธภาพของกาลิเลโอ - นิวตัน กฎของธรรมชาติในห้องทดลองทั้งหมดเคลื่อนที่สัมพันธ์กันเป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอเหมือนกัน ซึ่งหมายความว่าสำหรับห้องปฏิบัติการดังกล่าวทั้งหมด ความเร็วเท่ากันควรเป็นขีดจำกัด แต่ความเร็วประเภทใดที่คงค่าของมันไว้ไม่เปลี่ยนแปลงในห้องปฏิบัติการทั้งหมด? ความคงตัวที่น่าทึ่งอย่างที่เราได้เห็นเป็นเพียงความเร็วแสงเท่านั้น! จากนี้ไปความเร็วของแสงไม่ได้เป็นเพียงความเร็วของการแพร่กระจายของการกระทำบางอย่าง (แม้ว่าจะสำคัญมาก) ในโลก แต่ในขณะเดียวกันก็เป็นความเร็วที่ จำกัด ที่มีอยู่ในธรรมชาติ

การค้นพบการดำรงอยู่ของความเร็วที่จำกัดในธรรมชาติก็เป็นหนึ่งในชัยชนะที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในความคิดของมนุษย์ นักฟิสิกส์ในศตวรรษที่ผ่านมาไม่สามารถคาดเดาได้ว่ามีขีดจำกัดของความเร็ว อย่างไรก็ตาม หากเขาสะดุดกับข้อเท็จจริงของการมีอยู่ของความเร็วที่จำกัดในระหว่างการทดลอง เขาคงตัดสินใจว่านี่เป็นอุบัติเหตุ โดยโทษความสามารถในการทดลองที่จำกัดของเขาเท่านั้น เขาจะมีเหตุผลในการคิดว่าด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี ความเร็วที่จำกัดสามารถก้าวข้ามไปได้

สิ่งที่ตรงกันข้ามชัดเจนสำหรับเรา: มันคงเป็นเรื่องไร้สาระที่จะเชื่อว่าการพัฒนาระบบนำทางจะเป็นไปได้ที่จะไปถึงสถานที่บนพื้นผิวโลกที่อยู่ห่างจากจุดเริ่มต้นมากกว่า 20,000 กิโลเมตร ( นั่นคือมากกว่าครึ่งหนึ่งของเส้นรอบวงโลก)

เมื่อไหร่ที่หนึ่งนาทีเท่ากับหนึ่งชั่วโมง?

เพื่ออธิบายทฤษฎีสัมพัทธภาพของเวลาอย่างครอบคลุมและผลที่ตามมาจากสิ่งนี้ซึ่งดูแปลกไปจากนิสัย ไอน์สไตน์ใช้ตัวอย่างกับรถไฟ เราจะทำเช่นเดียวกัน รถไฟขนาดยักษ์ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือจินตนาการจะถูกเรียกว่า "รถไฟของไอน์สไตน์"

ลองนึกภาพทางรถไฟที่ยาวมาก มีสองสถานีที่ระยะทาง 864 ล้านกิโลเมตรจากกัน เพื่อให้ครอบคลุมระยะทางระหว่างพวกเขา รถไฟของไอน์สไตน์ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 240,000 กิโลเมตรต่อวินาที จะต้องใช้เวลาหนึ่งชั่วโมง ทั้งสองสถานีมีนาฬิกาที่เที่ยงตรงอย่างสมบูรณ์แบบ

นักท่องเที่ยวขึ้นรถไฟที่สถานีแรก อันดับแรก เขาตั้งนาฬิกาโครโนมิเตอร์ขนาดพกพาให้ตรงกับนาฬิกาของสถานี เมื่อมาถึงสถานีอื่น เขาเปรียบเทียบกับนาฬิกาของสถานีและรู้สึกประหลาดใจที่สังเกตเห็นว่าเที่ยงตรงล้าหลัง ...

ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น?

สมมติว่ามีหลอดไฟอยู่ที่พื้นรถและมีกระจกอยู่บนเพดาน ลำแสงจากหลอดไฟที่กระทบกระจกจะสะท้อนกลับไปที่หลอดไฟ เส้นทางของลำแสงตามที่ผู้เดินทางในรถเห็นนั้นแสดงอยู่ในรูปด้านบน: ลำแสงนั้นพุ่งขึ้นในแนวตั้งและตกลงในแนวดิ่ง

ภาพอื่นจะถูกนำเสนอต่อผู้สังเกตการณ์ที่สถานี ในช่วงเวลาที่ลำแสงส่องจากหลอดไฟไปที่กระจก กระจกจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับรถไฟ และในช่วงที่ลำแสงสะท้อนตกลงมา หลอดไฟเองก็เคลื่อนที่เป็นระยะทางเดียวกัน เส้นทางที่รังสีเดินทางผ่านจากมุมมองของผู้สังเกตที่สถานีแสดงอยู่ในรูปด้านล่าง: ประกอบด้วยสองด้านของสามเหลี่ยมหน้าจั่ว ฐานของสามเหลี่ยมเกิดจากหลอดไฟที่รถไฟเคลื่อนไปข้างหน้า

เราเห็นว่าจากมุมมองของผู้สังเกตที่สถานี ลำแสงเดินทางได้ไกลกว่าจากมุมมองของผู้สังเกตในรถไฟ ในเวลาเดียวกัน เรารู้ว่าความเร็วของแสงคงที่ในทุกสภาวะ: จะเท่ากันทุกประการสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่สถานีและสำหรับนักเดินทางในรถไฟ อะไรต่อจากนี้?

เป็นที่ชัดเจนว่าหากความเร็วเท่ากัน แต่ความยาวของเส้นทางต่างกัน ก็จะใช้เวลาน้อยลงในการผ่านเส้นทางที่เล็กกว่า และใช้เวลามากขึ้นในการผ่านเส้นทางที่ใหญ่กว่า ง่ายต่อการคำนวณอัตราส่วนของทั้งสองครั้ง

สมมติว่าจากมุมมองของผู้สังเกตการณ์ที่สถานี เวลาผ่านไป 10 วินาทีระหว่างการออกจากลำแสงไปที่กระจกและกลับไปที่หลอดไฟ ในช่วง 10 วินาทีนี้ แสงได้ผ่านไปแล้ว:

300.000 x 10 = 3 ล้านกิโลเมตร

ดังนั้น ด้าน AB และ BC ของสามเหลี่ยมหน้าจั่ว ABC จึงมีด้านละ 1.5 ล้านกิโลเมตร ด้าน AC 1 ซึ่งเป็นฐานของสามเหลี่ยม เท่ากับระยะทางที่รถไฟเดินทางใน 10 วินาที กล่าวคือ:

240.000 x 10 = 2.4 ล้านกิโลเมตร

ครึ่งหนึ่งของฐาน ค.ศ. 1 เท่ากับ 1.2 ล้านกิโลเมตร

จากที่นี่ง่ายต่อการกำหนดความสูงของรถ - ความสูงของสามเหลี่ยม BD จาก สามเหลี่ยมมุมฉาก ABD เรามี:

BD 2 \u003d AB 2 - โฆษณา 2 \u003d 1.52 - 1.22

ดังนั้น BD = 0.9 ล้านกิโลเมตร

ความสูงค่อนข้างมั่นคง ซึ่งไม่น่าแปลกใจเลยเมื่อพิจารณาจากมิติทางดาราศาสตร์ของรถไฟของไอน์สไตน์

เส้นทางที่รังสีเดินทางผ่านจากมุมมองของผู้สังเกตในรถไฟเห็นได้ชัดว่าเท่ากับสองเท่าของความสูงของสามเหลี่ยม:

2BD = 2 x 0.9 = 1.8 ล้านกิโลเมตร

ในการเดินทางในเส้นทางนี้ แสงจะต้อง:

1,800,000/300,000 = 6 วินาที

ดังนั้น ในขณะที่ลำแสงส่องจากหลอดไฟไปยังกระจกและด้านหลัง 10 วินาทีผ่านไปที่สถานี และเพียง 6 วินาทีบนรถไฟ อัตราส่วนเวลาบนรถไฟต่อเวลาที่สถานีคือ 6/10

ดังนั้นผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจ: ตามเวลาสถานี รถไฟใช้เวลาเดินทางระหว่างสถานีหนึ่งชั่วโมง แต่ตามนาฬิกาจับเวลาของนักเดินทาง ใช้เวลาเพียง 6/10 ชั่วโมง นั่นคือ 36 นาที นั่นคือเหตุผลที่ในช่วงเวลาของการเคลื่อนไหวระหว่างสถานี ความเที่ยงตรงของนักเดินทางช้ากว่านาฬิกาของสถานีและยิ่งไปกว่านั้น 24 นาที

จำเป็นต้องเข้าใจข้อเท็จจริงนี้ให้ดี: โครโนมิเตอร์ของนักเดินทางล้าหลังไม่ใช่เพราะ; ว่ามันช้าลงหรือทำงานไม่ถูกต้อง ไม่ มันทำงานเหมือนกับนาฬิกาที่สถานี แต่เวลาในรถไฟที่เคลื่อนที่เมื่อเทียบกับสถานีจะไหลแตกต่างจากในสถานี

จะเห็นได้จากไดอะแกรมที่มีรูปสามเหลี่ยมว่ายิ่งรถไฟมีความเร็วมากเท่าใด ความล่าช้าของโครโนมิเตอร์จากรถไฟไปยังความเร็วแสงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น จึงเป็นไปได้ที่จะรับประกันว่าช่วงเวลาเล็กๆ ใดๆ ที่ผ่านเข้ามา รถไฟในเวลาหนึ่งชั่วโมงของสถานี ตัวอย่างเช่น ที่ความเร็วรถไฟประมาณ 0.9999 ความเร็วแสง เวลาเพียง 1 นาทีจะผ่านไปในหนึ่งชั่วโมงของสถานีในรถไฟ (หรือในทางกลับกัน หนึ่งชั่วโมงจะผ่านไปในหนึ่งนาทีของสถานีในรถไฟ ถ้าผู้สังเกตการณ์ ที่สถานีหนึ่งจะตรวจสอบเวลาโดยเครื่องบอกเวลาสองเครื่องที่ติดตั้งไว้ที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของรถไฟ)

เมื่อพิจารณาว่าเวลาเป็นสิ่งสัมบูรณ์ คนเคยจินตนาการว่ามันเป็นสิ่งที่ไหลอย่างสม่ำเสมอ และยิ่งกว่านั้น ทุกที่และทุกสภาวะในโลกด้วยความเร็วเท่ากัน แต่รถไฟของ Einstein แสดงให้เห็นว่าจังหวะของเวลาแตกต่างกันในห้องทดลองต่างๆ ทฤษฎีสัมพัทธภาพของเวลานี้เป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของโลกทางกายภาพ

จากทั้งหมดที่กล่าวมา เราสามารถสรุปได้ว่า "ไทม์แมชชีน" ที่เวลส์บรรยายไว้ในเรื่องราวอันน่าอัศจรรย์นั้นไม่ใช่จินตนาการที่ว่างเปล่า ทฤษฎีสัมพัทธภาพของเวลาเปิดโอกาสล่วงหน้า - อย่างน้อยในทางทฤษฎี - ในการเดินทางสู่อนาคต เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่ารถไฟของไอน์สไตน์คือ "ไทม์แมชชีน"

เครื่องย้อนเวลา

ลองนึกภาพว่ารถไฟของไอน์สไตน์ไม่ได้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง แต่เคลื่อนที่ไปตามทางรถไฟเป็นวงกลม จากนั้น ทุกครั้งที่ผู้เดินทางกลับมาที่สถานีต้นทาง เขาจะพบว่านาฬิกาของเขาเดินช้ากว่านาฬิกาของสถานี

โดยประมาณความเร็วของรถไฟกับความเร็วแสง อย่างที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ให้แน่ใจว่าเวลาผ่านไปเล็กน้อยในหนึ่งชั่วโมงตามนาฬิกาของสถานีในรถไฟ สิ่งนี้นำไปสู่ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจ: ในขณะที่รถไฟผ่านไปเพียงปีเดียว เวลาผ่านไปหลายร้อยหลายพันปีที่สถานี เมื่อออกมาจาก "ไทม์แมชชีน" นักเดินทางของเราจะพบตัวเองในอนาคตที่แยกจากกัน... ญาติและเพื่อนของเขาเสียชีวิตไปนานแล้ว... เขาจะพบเพียงลูกหลานที่อยู่ห่างไกลของพวกเขาที่ยังมีชีวิตอยู่

อย่างไรก็ตาม รถไฟของ Einstein ก็ยังแตกต่างจากของ Wells อยู่มาก ท้ายที่สุดตามที่นักประพันธ์กล่าวว่าเธอสามารถเคลื่อนที่ได้ทันเวลาไม่ใช่เพราะความเร็วสูง แต่ต้องขอบคุณอุปกรณ์ทางเทคนิคพิเศษบางอย่าง แต่ในความเป็นจริงไม่สามารถสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวได้ นี่เป็นเรื่องไร้สาระที่สุด มีเพียงทางเดียวที่จะก้าวไปสู่อนาคตได้ นั่นคือการให้รถไฟมีความเร็วมหาศาล - ใกล้เคียงกับความเร็วแสง

คุณสมบัติอีกอย่างหนึ่งที่ทำให้รถไฟของไอน์สไตน์แตกต่างจากไทม์แมชชีนของ Wellsian: ไม่สามารถ "ย้อนเวลา" ได้ นั่นคือไม่สามารถย้อนกลับไปในอดีตได้ ดังนั้นจึงย้อนกลับจากอนาคตมาสู่ปัจจุบัน

โดยทั่วไปแล้วความคิดที่จะย้อนเวลากลับไปนั้นไม่มีความหมายเลย เราสามารถมีอิทธิพลต่อสิ่งที่ยังไม่ได้เป็น แต่เราไม่สามารถเปลี่ยนแปลงสิ่งที่เป็นไปแล้วได้ สิ่งนี้ชัดเจนแม้กระทั่งจากตัวอย่างนี้: หากสามารถย้อนเวลากลับไปได้ ก็อาจเกิดขึ้นได้ที่คน ๆ หนึ่งเข้าไปในอดีตและฆ่าพ่อแม่ของเขาตอนที่พวกเขายังเป็นทารก และถ้าเขากลับมายังปัจจุบัน เขาจะพบว่าตัวเองอยู่ในสถานะไร้สาระของผู้ชายที่พ่อแม่เสียชีวิตไปนานแล้วก่อนที่เขาจะเกิด!

การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสงในทางทฤษฎี มีความเป็นไปได้อีกประการหนึ่ง: พร้อมกับเวลา เพื่อเอาชนะระยะทางใดๆ และอาจมีขนาดใหญ่มากในอวกาศของโลก ที่ความเร็วสูงสุดสำหรับการเดินทางส่วนใหญ่ก็ยังไม่เพียงพอ ชีวิตมนุษย์.

ตัวอย่างอาจเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างจากเราไปสองร้อยปีแสง เนื่องจากความเร็วของแสงเป็นความเร็วสูงสุดในธรรมชาติ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะไปถึงดาวดวงนี้เร็วกว่าสองร้อยปีหลังจากการเริ่มต้น และเนื่องจากอายุขัยของมนุษย์น้อยกว่าสองร้อยปีดูเหมือนว่าใคร ๆ ก็สามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าคน ๆ นั้นขาดโอกาสที่จะไปถึงดวงดาวที่อยู่ห่างไกลโดยพื้นฐาน

แต่เหตุผลนี้ผิดพลาด ข้อผิดพลาดคือเราพูดถึงสองร้อยปีเป็นสิ่งที่แน่นอน แต่เวลาเป็นสิ่งสัมพัทธ์ นั่นคือ ไม่มีเวลาร่วมกันสำหรับห้องปฏิบัติการทุกแห่ง สถานีมีเวลานับหนึ่ง ในขณะที่รถไฟของไอน์สไตน์มีเวลานับหนึ่ง

ให้เราจินตนาการถึงนักบินอวกาศที่ได้ออกเดินทางสู่อวกาศของโลก เมื่อถึงดวงดาวที่อยู่ห่างจากเราสองร้อยปีแสง เวลาจะผ่านไปสองร้อยปีตามเวลาของโลก ในจรวดนั้นขึ้นอยู่กับความเร็วของมันเมื่อเทียบกับโลกอย่างที่เราทราบ ช่วงเวลาสั้นๆ ใดๆ ก็สามารถไหลได้

ดังนั้นนักบินอวกาศจะไปถึงดวงดาวในเวลาของเขาไม่ใช่ในสองร้อยปี แต่พูดในหนึ่งปี ด้วยความเร็วสูงเพียงพอ ในทางทฤษฎีแล้ว "บิน" ไปยังดวงดาวและกลับมาตามนาฬิกาจรวดได้ภายในหนึ่งนาที ...

ยิ่งไปกว่านั้น: เมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุดในโลก - 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที - และเวลาจะน้อยมากนั่นคือเท่ากับศูนย์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ถ้าจรวดสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง เวลาสำหรับผู้สังเกตในนั้นก็จะหยุดลงพร้อมกัน และจากมุมมองของผู้สังเกตนี้ ช่วงเวลาของการเริ่มต้นจะตรงกับช่วงเวลาสิ้นสุด

ขอย้ำว่าทั้งหมดนี้เป็นไปได้ในทางทฤษฎีเท่านั้น ในทางปฏิบัติ การเดินทางสู่อนาคตและดวงดาวอันไกลโพ้นนั้นเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากการเคลื่อนที่ของรถยนต์และผู้คนด้วยความเร็วที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสงนั้น เหตุผลทางเทคนิคเป็นไปไม่ได้.

และมีขนาดที่สัมพันธ์กัน

ตัวอย่างที่ให้เหตุผลและสนุกสนานที่ให้ไว้ในบทที่แล้วดูดีมาก แต่เป้าหมายของพวกเขาไม่ใช่เพื่อดึงดูดผู้อ่านด้วยจินตนาการ แต่เพื่อแสดงให้เห็นความลึกและความจริงจังของผลที่ตามมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพแห่งเวลา

เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าสัมพัทธภาพของขนาดของร่างกายยังตามมาจากสัมพัทธภาพของเวลาอีกด้วย

ให้ความยาวของชานชาลาที่รถไฟของไอน์สไตน์ผ่านคือ 2.4 ล้านกิโลเมตร ด้วยความเร็ว 240,000 กิโลเมตรต่อวินาที รถไฟจะผ่านชานชาลาใน 10 วินาที แต่ในเวลาสถานี 10 วินาที รถไฟจะผ่านไปเพียง 6 วินาทีเท่านั้น จากนี้นักเดินทางจะสรุปได้อย่างถูกต้องว่าความยาวของแพลตฟอร์มคือ 240,000 x 6 = 1.44 ล้านกิโลเมตร ไม่ใช่ 2.40 ล้านกิโลเมตร

ซึ่งหมายความว่าวัตถุที่อยู่นิ่งเมื่อเทียบกับห้องปฏิบัติการใด ๆ นั้นยาวกว่าวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ เมื่อเทียบกับรถไฟ ชานชาลากำลังเคลื่อนที่ และเมื่อเทียบกับสถานี มันหยุดนิ่ง ดังนั้น สำหรับผู้สังเกตการณ์ที่สถานี มันจึงนานกว่าสำหรับผู้เดินทาง ในทางตรงกันข้าม ตู้รถไฟนั้นสั้นกว่าสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่สถานีถึง 10/6 เท่าเมื่อเทียบกับผู้เดินทาง

เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ความยาวของวัตถุจะลดลงเรื่อยๆ ดังนั้นด้วยความเร็วสูงสุดควรกลายเป็นค่าที่เล็กที่สุดนั่นคือเท่ากับศูนย์

ดังนั้นร่างกายที่เคลื่อนไหวทุกส่วนจะหดตัวตามทิศทางของการเคลื่อนไหว ในเรื่องนี้จำเป็นต้องแก้ไขหนึ่งในตัวอย่างที่เราให้ไว้ในนิตยสารฉบับที่ 9 กล่าวคือ: ในการทดลองเปิดประตูบนเรือกลไฟเราพบว่าสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่ท่าเรือประตูที่สองเปิดออก ช้ากว่าครั้งแรก 40 วินาที แต่เนื่องจากความยาวของเรือกลไฟที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 240,000 กิโลเมตรต่อวินาที ลดลง 10/6 เท่าเมื่อเทียบกับท่าเรือ ช่วงเวลาจริงระหว่างการเปิดประตูจะเท่ากับนาฬิกาบนท่าเรือ ไม่ใช่ 40 วินาที แต่ 40: 10/6 = 24 วินาที แน่นอน การแก้ไขตัวเลขนี้ไม่ได้เปลี่ยนข้อสรุปพื้นฐานที่เราได้รับจากประสบการณ์กับเรือกลไฟ

ทฤษฎีสัมพัทธภาพของมิติต่างๆ ของวัตถุต่างๆ นำมาซึ่งผลที่ตามมาของหลักการสัมพัทธภาพใหม่ ซึ่งบางทีอาจเป็นสิ่งที่โดดเด่นที่สุดในทันที "โดดเด่นที่สุด" เพราะมันอธิบายถึงผลที่คาดไม่ถึงของการทดลองของมิคาเอลสัน ซึ่งครั้งหนึ่งเคยสร้างความสับสนให้กับกลุ่มนักฟิสิกส์ กรณีที่เกี่ยวข้องอย่างที่คุณจำได้คือการเพิ่มความเร็วซึ่งไม่ "ต้องการ" ที่จะปฏิบัติตามเลขคณิตสามัญด้วยเหตุผลบางอย่างที่ไม่ทราบสาเหตุ

มนุษย์คุ้นเคยกับการเพิ่มความเร็วในแนวเส้นตรงและในทิศทางเดียวเสมอ ในทางเลขคณิตล้วนๆ นั่นคือง่ายๆ เหมือนตารางหรือแอปเปิ้ล ตัวอย่างเช่น หากเรือแล่นไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งด้วยความเร็ว 20 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และผู้โดยสารกำลังเดินไปตามดาดฟ้าเรือไปในทิศทางเดียวกันด้วยความเร็ว 5 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็วของผู้โดยสารจะสัมพันธ์กับ ท่าเรือจะเป็น 20 + 5 = 25 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ชั่วโมง.

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ นักฟิสิกส์มั่นใจว่าวิธีการบวกนี้ถูกต้องและเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการหาผลรวมของความเร็วใดๆ แต่หลักการของทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่ได้ทำให้กฎของกลศาสตร์นี้ไม่ถูกแตะต้องแม้แต่น้อย

ลองเพิ่มความเร็ว 230 และ 270,000 กิโลเมตรต่อวินาที อะไรจะเกิดขึ้น? 500,000 กิโลเมตรต่อวินาที และไม่สามารถมีความเร็วดังกล่าวได้เนื่องจาก 300,000 กิโลเมตรต่อวินาทีเป็นความเร็วที่สูงที่สุดในโลก จากนี้เป็นที่ชัดเจนว่าผลรวมของความเร็วใด ๆ ไม่ว่าในกรณีใด ๆ จะต้องไม่เกิน 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที

แต่อาจอนุญาตให้เพิ่มความเร็วที่ต่ำกว่าทางเลขคณิตได้เช่น 150 และ 130,000 กิโลเมตรต่อวินาที? ท้ายที่สุดผลรวม 280,000 กิโลเมตรต่อวินาทีไม่เกินขีด จำกัด ความเร็วในโลก

มันง่ายที่จะเห็นว่าผลรวมเลขคณิตก็ไม่ถูกต้องเช่นกัน ตัวอย่างเช่น เรือกลไฟเคลื่อนผ่านท่าเรือด้วยความเร็ว 150,000 กิโลเมตรต่อวินาที และลูกบอลกลิ้งไปตามดาดฟ้าเรือกลไฟด้วยความเร็ว 130,000 กิโลเมตรต่อวินาที ผลรวมของความเร็วเหล่านี้ควรแสดงถึงความเร็วของลูกที่สัมพันธ์กับท่าเรือ อย่างไรก็ตาม เราทราบจากบทที่แล้วว่าวัตถุที่เคลื่อนไหวจะมีขนาดที่เล็กลง ดังนั้นระยะทาง 130,000 กิโลเมตรบนเรือกลไฟจึงไม่เท่ากับ 130,000 กิโลเมตรสำหรับผู้สังเกตการณ์บนท่าเรือ และ 150,000 กิโลเมตรตามแนวชายฝั่งไม่เท่ากับ 150,000 กิโลเมตรสำหรับผู้โดยสารบนเรือกลไฟ

นอกจากนี้ ในการกำหนดความเร็วของลูกบอลที่สัมพันธ์กับท่าเรือ ผู้สังเกตการณ์จะใช้นาฬิกาบนท่าเรือ แต่ความเร็วของลูกบอลบนเรือกลไฟนั้นถูกกำหนดโดยเวลาของเรือกลไฟ อย่างที่เราทราบกันดีว่าเวลาบนเรือกลไฟและบนท่าเทียบเรือนั้นไม่เหมือนกันเลย

นี่คือลักษณะคำถามของการเพิ่มความเร็วในทางปฏิบัติ: คุณต้องคำนึงถึงสัมพัทธภาพของทั้งระยะทางและเวลา ความเร็วควรรวมกันอย่างไร?

ไอน์สไตน์ได้ให้สูตรพิเศษสำหรับสิ่งนี้ซึ่งสอดคล้องกับหลักสัมพัทธภาพ จนถึงตอนนี้ เรายังไม่ได้ให้สูตรจากทฤษฎีสัมพัทธภาพ ไม่ต้องการเป็นภาระกับบทความยากๆ นี้ อย่างไรก็ตาม ภาษาคณิตศาสตร์ที่กระชับและแม่นยำทำให้หลายสิ่งชัดเจนในทันที โดยแทนที่ข้อโต้แย้งที่ยาวและใช้คำมาก สูตรสำหรับการเพิ่มความเร็วไม่เพียงง่ายกว่าการให้เหตุผลก่อนหน้านี้มากเท่านั้น แต่ในตัวมันเองนั้นเรียบง่ายและน่าสนใจจนควรค่าแก่การอ้างอิง:

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

ที่นี่ V 1 และ V 2 เป็นเงื่อนไขของความเร็ว W คือความเร็วรวม c คือความเร็วสูงสุดในโลก (ความเร็วแสง) เท่ากับ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที

สูตรที่ยอดเยี่ยมนี้มีคุณสมบัติที่เหมาะสม: ไม่ว่าเราจะเพิ่มความเร็วใด ๆ เราจะไม่มีทางได้รับเกิน 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ลองเพิ่ม 230,000 และ 270,000 กิโลเมตรต่อวินาทีโดยใช้สูตรนี้ หรือแม้แต่ 300,000 และ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที แล้วดูว่าเกิดอะไรขึ้น

เมื่อเพิ่มความเร็วเล็กน้อย - เช่นที่เราพบในทางปฏิบัติในกรณีส่วนใหญ่ - สูตรจะให้ผลลัพธ์ตามปกติซึ่งแตกต่างจาก ผลรวมเลขคณิต. ยกตัวอย่างแม้แต่ความเร็วในการเคลื่อนที่ที่ทันสมัยที่สุด ให้เครื่องบินสองลำเคลื่อนเข้าหากัน แต่ละลำบินด้วยความเร็ว 650 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็วของการบรรจบกันคืออะไร?

เลขคณิต - (650 + 650) = 1,300 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ตามสูตรของไอน์สไตน์ - น้อยกว่าเพียง 0.72 ไมครอนต่อชั่วโมง และในตัวอย่างข้างต้นกับเรือที่แล่นช้าๆ บนดาดฟ้าเรือ ชายคนหนึ่งกำลังเดินความแตกต่างนี้ยังเล็กกว่า 340,000 เท่า

เป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจจับปริมาณดังกล่าวในกรณีดังกล่าวด้วยการวัด ใช่ และค่าที่ใช้ได้จริงคือศูนย์ จากสิ่งนี้เป็นที่ชัดเจนว่าทำไมเป็นเวลาหลายพันปีที่มนุษย์ไม่ได้สังเกตว่าการบวกความเร็วทางเลขคณิตนั้นผิดโดยพื้นฐาน: ความไม่ถูกต้องของการบวกดังกล่าวนั้นน้อยกว่าข้อกำหนดการปฏิบัติที่เข้มงวดที่สุดมาก ดังนั้นในเทคโนโลยี ทุกสิ่งจึงมาบรรจบกับการคำนวณเสมอ หากมีเพียงการคำนวณที่ถูกต้องเท่านั้น

แต่มันเป็นไปไม่ได้อีกต่อไปที่จะเพิ่มความเร็วทางเลขคณิตเทียบได้กับความเร็วแสง: ที่นี่เราอาจผิดพลาดอย่างร้ายแรงได้ ตัวอย่างเช่นที่ความเร็ว 36,000 กิโลเมตรต่อวินาทีข้อผิดพลาดจะเกิน 1,000 กิโลเมตรและที่ 100,000 กิโลเมตรต่อวินาทีจะถึง 20,000 กิโลเมตรต่อวินาที

ความจริงที่ว่าการบวกความเร็วทางเลขคณิตนั้นผิดและสูตรของไอน์สไตน์นั้นถูกต้องนั้นได้รับการยืนยันจากประสบการณ์ จะเป็นอย่างอื่นไปไม่ได้ ท้ายที่สุดแล้ว ประสบการณ์นี้เองที่ทำให้นักฟิสิกส์พิจารณาแนวคิดเก่าๆ ในกลศาสตร์อีกครั้ง และนำพวกเขาไปสู่หลักสัมพัทธภาพ

เมื่อรู้วิธีเพิ่มความเร็วจริง ๆ ตอนนี้เราสามารถเข้าใจผลลัพธ์ "ลึกลับ" ของการทดลองของไมเคิลสันได้แล้ว ในการทดลองนี้เมื่อโลกเคลื่อนที่เข้าหาลำแสงด้วยความเร็ว 30 กิโลเมตรต่อวินาที ไมเคิลสันคาดว่าจะได้ผล 300,000 + 30 = 300,030 กิโลเมตรต่อวินาที

แต่คุณไม่สามารถเพิ่มความเร็วแบบนั้นได้!

แทน V 1 = c (c คือความเร็วแสง) และ V 2 = 30 ในสูตรการเพิ่มความเร็ว แล้วคุณจะพบว่าความเร็วรวมคือ c1 เท่านั้น ไม่มากไปกว่านี้แล้ว นั่นเป็นผลจากการทดลองของมิคาเอลสัน

จะได้ผลลัพธ์เดียวกันสำหรับค่าอื่น ๆ ทั้งหมดของ V 2 ตราบใดที่ V 1 เท่ากับความเร็วแสง ปล่อยให้โลกผ่านไปกี่กิโลเมตรต่อวินาที: 30 - รอบดวงอาทิตย์ 275 - ร่วมกับระบบสุริยะและหลายพันกิโลเมตร - กับกาแล็กซีทั้งหมด มันไม่ได้เปลี่ยนแปลงอะไร ในทุกกรณีของการบวกความเร็วของโลกเข้ากับความเร็วแสง สูตรจะให้ค่า c เท่ากัน

ดังนั้น ผลการทดลองของ Mikaelson ทำให้เราประหลาดใจเพียงเพราะเราไม่รู้วิธีเพิ่มความเร็วอย่างถูกต้อง เราไม่รู้ว่าต้องทำอย่างไร เพราะเราไม่รู้ว่าร่างกายหดตัวตามทิศทางการเคลื่อนที่และเวลาที่ผ่านไปต่างกันในห้องทดลองต่างๆ

มวลและพลังงาน

ยังคงต้องพิจารณาคำถามสุดท้าย

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของร่างกายคือมวลของมัน เราเคยชินที่จะเชื่อว่ามันยังคงไม่เปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ แต่การคำนวณตามหลักการสัมพัทธภาพแสดงให้เห็นอย่างอื่น: เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ มวลของวัตถุนั้นจะเพิ่มขึ้น มันเพิ่มขึ้นหลายเท่าตามความยาวของร่างกายที่ลดลง ดังนั้นมวลของรถไฟของไอน์สไตน์ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 240,000 กิโลเมตรต่อวินาทีจึงมากกว่ามวลที่เหลือถึง 10/6 เท่า

เมื่อความเร็วใกล้ถึงขีด จำกัด มวลจะเร็วขึ้นและเร็วขึ้น ที่ความเร็วจำกัด มวลของวัตถุใด ๆ จะต้องมีขนาดใหญ่เป็นอนันต์ ความเร็วปกติที่เราพบในทางปฏิบัติทำให้มวลเพิ่มขึ้นเล็กน้อย

อย่างไรก็ตาม ยังคงเป็นไปได้ที่จะทดสอบปรากฏการณ์นี้ในเชิงทดลอง: ฟิสิกส์เชิงทดลองสมัยใหม่สามารถเปรียบเทียบมวลของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วกับมวลของอิเล็กตรอนที่อยู่นิ่ง และประสบการณ์ยืนยันกฎของการพึ่งพามวลกับความเร็วอย่างเต็มที่

แต่เพื่อบอกความเร็วของร่างกายจำเป็นต้องใช้พลังงาน และปรากฎว่าโดยทั่วไป งานใดๆ ที่ทำกับร่างกาย การเพิ่มพลังงานของร่างกายจะทำให้มวลเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของพลังงานที่ใช้ไป ดังนั้นมวลของร่างกายที่ร้อนจึงมากกว่ามวลที่เย็น มวลของสปริงที่ถูกบีบอัดจึงมากกว่าสปริงที่ว่าง

ปริมาณหน่วยมวลที่มีนัยสำคัญนั้นสอดคล้องกับหน่วยพลังงานจำนวนมาก ตัวอย่างเช่น หากต้องการเพิ่มมวลของร่างกายเพียง 1 กรัม จำเป็นต้องทำงานใน 25 ล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมง กล่าวอีกนัยหนึ่ง มวลของพลังงานไฟฟ้า 25 ล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมง เท่ากับ 1 กรัม ในการรับกรัมนี้ จำเป็นต้องใช้พลังงานทั้งหมดที่สร้างขึ้นโดย Dneproges เป็นเวลาสองวัน นับเพียงหนึ่ง kopeck ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง เราพบว่า 1 กรัมของพลังงานไฟฟ้าที่ถูกที่สุดมีราคา 250,000 รูเบิล และถ้าคุณเปลี่ยนไฟฟ้าเป็นแสง แสง 1 กรัมจะมีราคาประมาณ 10 ล้านรูเบิล นี่มีราคาแพงกว่าสารเรเดียมที่แพงที่สุดหลายเท่า

หากคุณเผาถ่านหิน 1 ตันภายในอาคาร ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะมีน้ำหนักน้อยกว่าถ่านหินและออกซิเจนเพียง 1/3,000 กรัมซึ่งก่อตัวขึ้นหลังจากเย็นลง ส่วนที่หายไปของมวลจะสูญเสียไปโดยการแผ่รังสีความร้อน และการอุ่นน้ำ 1 ตันจาก 0 ถึง 100 องศาจะทำให้มวลเพิ่มขึ้นน้อยกว่า 5/1,000,000 เศษส่วนของกรัม

ค่อนข้างชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในมวลของร่างกายเมื่อพวกมันสูญเสียหรือได้รับพลังงานจะหลีกเลี่ยงการวัดที่แม่นยำที่สุด อย่างไรก็ตาม ฟิสิกส์สมัยใหม่รู้ปรากฏการณ์ที่การเปลี่ยนแปลงของมวลเห็นได้ชัดเจน นี่คือกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการชนกันของนิวเคลียสของอะตอม เมื่อนิวเคลียสของธาตุอื่นก่อตัวขึ้นจากนิวเคลียสของธาตุบางชนิด

ตัวอย่างเช่น เมื่อนิวเคลียสของอะตอมลิเธียมชนกับนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจน จะเกิดนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียมขึ้นสองนิวเคลียส มวลของนิวเคลียสทั้งสองนี้มีจำนวนมากอยู่แล้ว - 1/4 ส่วน - น้อยกว่ามวลรวมของนิวเคลียสของไฮโดรเจนและลิเธียม ดังนั้นเมื่อแปลงส่วนผสมของลิเธียมและไฮโดรเจน 1 กรัมเป็นฮีเลียมควรปล่อยพลังงาน 1/400 กรัมซึ่งจะมีหน่วยเป็นกิโลวัตต์ชั่วโมง:

25,000,000/400 = 62,500,000 กิโลวัตต์-ชั่วโมง

ดังนั้น หากเราดำเนินการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ได้อย่างง่ายดาย เราจะกลายเป็นเจ้าของแหล่งพลังงานที่ร่ำรวยที่สุด: เพื่อให้ได้พลังของ Dneproges ก็เพียงพอแล้วที่จะแปลงส่วนผสมของลิเธียมและไฮโดรเจนเพียง 4 กรัมให้เป็น ฮีเลียมทุกชั่วโมง

ฟิสิกส์ใหม่และเก่า

นี่เป็นการสรุปการแนะนำคร่าว ๆ ของเราเกี่ยวกับหลักการสัมพัทธภาพ

เราได้เห็นแล้วว่าจริงจังและ การเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งได้นำหลักสัมพัทธภาพเข้าสู่โลกทัศน์ที่พัฒนาในหมู่มนุษย์มานานหลายศตวรรษ นี้ไม่ได้หมายความว่าความคิดเก่า ๆ ถูกทำลายอย่างสมบูรณ์? ที่พวกเขาควรจะถูกปฏิเสธโดยสิ้นเชิง? ฟิสิกส์ทั้งหมดที่สร้างขึ้นก่อนการค้นพบหลักการสัมพัทธภาพควรถูกขีดฆ่าว่าไม่ถูกต้องหรือไม่?

ไม่ เพราะความแตกต่างระหว่างฟิสิกส์แบบเก่า (เรียกว่า "คลาสสิก") และฟิสิกส์ที่คำนึงถึงหลักสัมพัทธภาพ ("สัมพัทธภาพ" จากคำภาษาละติน "relatio" ซึ่งแปลว่า "การอ้างอิง") ​​นั้นเหมือนกัน เล็กน้อยในเกือบทุกด้านของกิจกรรมภาคปฏิบัติของเรา

ตัวอย่างเช่น หากผู้โดยสารของรถไฟธรรมดา แม้แต่รถไฟที่เร็วที่สุด (แต่แน่นอนว่าไม่ใช่รถไฟของไอน์สไตน์) ก็นำสิ่งนี้เข้ามาในหัวของเขาเพื่อแนะนำการแก้ไขเวลาสำหรับหลักการสัมพัทธภาพ เขาจะถูกเยาะเย้ย ในหนึ่งวัน การแก้ไขดังกล่าวจะแสดงในหนึ่งหมื่นล้านของวินาที การสั่นของรถไฟและการทำงานที่ไม่ถูกต้องของกลไกที่ดีที่สุดมีผลอย่างมากต่อการอ่านค่าของนาฬิกา

วิศวกรที่จะเข้าสู่การคำนวณการเพิ่มขึ้นของมวลของน้ำเมื่อได้รับความร้อนอาจเรียกได้ว่าบ้า ในทางกลับกัน นักฟิสิกส์ที่ศึกษาการชนกันของนิวเคลียสของอะตอม แต่ไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของมวลที่เป็นไปได้ ควรถูกไล่ออกจากห้องปฏิบัติการเพราะความไม่รู้

นักออกแบบจะออกแบบเครื่องจักรโดยใช้กฎของฟิสิกส์คลาสสิกเสมอ: การแก้ไขหลักการสัมพัทธภาพจะส่งผลกระทบต่อเครื่องจักรน้อยกว่าจุลินทรีย์ที่ตกลงบนมู่เล่ แต่นักฟิสิกส์ที่สังเกตอิเล็กตรอนเร็วจะต้องคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของมวลที่ขึ้นอยู่กับความเร็วด้วย

ดังนั้นกฎของธรรมชาติที่ค้นพบก่อนการเกิดขึ้นของหลักการสัมพัทธภาพจึงไม่ถูกยกเลิก ทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่ได้หักล้าง แต่เพียงเพิ่มพูนและขัดเกลาความรู้ที่ได้รับจากวิทยาศาสตร์เก่าเท่านั้น เป็นการกำหนดขอบเขตที่ความรู้นี้สามารถนำมาใช้ได้โดยไม่ผิดพลาด

โดยสรุป ต้องบอกว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่ได้จำกัดเฉพาะประเด็นที่เราได้พิจารณาในบทความนี้ ไอน์สไตน์ได้พัฒนาคำสอนของเขาอย่างต่อเนื่อง ภาพใหม่ปรากฏการณ์ที่สำคัญเช่นความโน้มถ่วงสากล ในเรื่องนี้หลักคำสอนของสัมพัทธภาพแบ่งออกเป็นสองส่วน ข้อแรกซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วง ถูกเรียกว่า "หลักการส่วนตัว" หรือ "พิเศษ" "หลักการสัมพัทธภาพ"; ส่วนที่สอง ซึ่งครอบคลุมคำถามเกี่ยวกับความโน้มถ่วง คือ "หลักการทั่วไปของทฤษฎีสัมพัทธภาพ" จึงประชุมกันเฉพาะธรรม (การพิจารณา หลักการทั่วไปไม่อยู่ในขอบเขตของบทความนี้)

ยังคงเป็นเพียงการสังเกตว่าด้วยการศึกษาฟิสิกส์อย่างลึกซึ้งเพียงพอ เขาวงกตทั้งหมดของการสร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพที่ซับซ้อนจะชัดเจนอย่างสมบูรณ์ แต่อย่างที่เราทราบกันดีว่าการเข้าถึงพวกเขานั้นไม่ง่ายเลย สิ่งนี้ต้องใช้การเดาที่เฉียบแหลม: จำเป็นต้องสามารถสรุปผลที่ถูกต้องจากการทดลองของ Mikaelson - เพื่อค้นหาสัมพัทธภาพของเวลาพร้อมกับผลที่ตามมาทั้งหมด

ด้วยเหตุนี้ มนุษยชาติซึ่งมีความปรารถนาชั่วนิรันดร์ที่จะรู้จักโลกทั้งกว้างและลึกยิ่งขึ้น จึงได้รับชัยชนะที่ยิ่งใหญ่ที่สุดครั้งหนึ่ง

เป็นหนี้อัจฉริยะของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

ความลับที่เปิดกว้าง

Alexander Grishaev ตัดตอนมาจากบทความ " Spillikins และไส้ตะเกียงของความโน้มถ่วงสากล»

“ชาวอังกฤษไม่ทำความสะอาดปืนด้วยอิฐ: แม้ว่าพวกเขาจะไม่ทำความสะอาดของเรา มิฉะนั้น พระเจ้าห้าม พวกมันไม่ดีสำหรับการยิง…” -เอ็น. เลสคอฟ

กระจกพาราโบลา 8 อันของคอมเพล็กซ์เสาอากาศรับและส่งสัญญาณ ADU-1000 - ส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์รับพลูตันของศูนย์การสื่อสารห้วงอวกาศ ...

ในช่วงปีแรก ๆ ของการก่อตั้งการวิจัยห้วงอวกาศ มันได้สูญหายไปอย่างน่าเศร้า ทั้งเส้นสถานีอวกาศของโซเวียตและอเมริกา แม้ว่าการปล่อยจะเกิดขึ้นโดยไม่มีความล้มเหลวตามที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่า "ในโหมดปกติ" ระบบทั้งหมดทำงานได้ตามปกติ การแก้ไขวงโคจรที่วางแผนไว้ล่วงหน้าทั้งหมดดำเนินไปตามปกติ การสื่อสารกับยานพาหนะถูกขัดจังหวะกะทันหัน

มาถึงจุดที่ใน "หน้าต่าง" ถัดไปที่เอื้ออำนวยต่อการเปิดตัวอุปกรณ์เดียวกันที่มีโปรแกรมเดียวกันถูกเปิดตัวเป็นชุด ๆ ทีละตัวเพื่อไล่ตาม - ด้วยความหวังว่าอย่างน้อยหนึ่งตัวจะนำไปสู่ชัยชนะได้ จบ. แต่ที่ไหนได้! มีเหตุผลบางอย่างที่ตัดการสื่อสารเกี่ยวกับการเข้าใกล้ดาวเคราะห์ซึ่งไม่ได้ให้สัมปทาน

แน่นอนพวกเขาเงียบเกี่ยวกับเรื่องนี้ ประชาชนที่โง่เขลาได้รับแจ้งว่าสถานีดังกล่าวผ่านระยะทาง 120,000 กิโลเมตรจากโลก น้ำเสียงของข้อความเหล่านี้ร่าเริงมากจนใคร ๆ ก็คิดโดยไม่ตั้งใจ: "พวกนายกำลังยิง! หนึ่งแสนสองหมื่นก็ไม่เลว หลังจากทั้งหมดและผ่านไปสามแสน! คุณให้การเปิดตัวใหม่ที่แม่นยำยิ่งขึ้น! ไม่มีใครมีความคิดเกี่ยวกับความเข้มข้นของละคร - ผู้เชี่ยวชาญของบางสิ่งบางอย่างที่นั่น ไม่เข้าใจ.

ในที่สุดเราก็ตัดสินใจที่จะลองสิ่งนี้ สัญญาณที่ดำเนินการสื่อสารให้คุณทราบนั้นมีมานานแล้วในรูปแบบของคลื่น - คลื่นวิทยุ วิธีที่ง่ายที่สุดในการจินตนาการว่าคลื่นเหล่านี้คืออะไรคือ "ปรากฏการณ์โดมิโน" สัญญาณการสื่อสารแพร่กระจายในอวกาศเหมือนคลื่นโดมิโนที่ตกลงมา

ความเร็วของการแพร่กระจายคลื่นขึ้นอยู่กับความเร็วของการตกของข้อนิ้วแต่ละข้าง และเนื่องจากข้อนิ้วทั้งหมดเหมือนกันและตกพร้อมกัน ความเร็วของคลื่นจึงเป็นค่าคงที่ ระยะห่างระหว่างกระดูกของฟิสิกส์เรียกว่า "ความยาวคลื่น".

ตัวอย่างของคลื่นคือ "โดมิโนเอฟเฟกต์"

ตอนนี้สมมติว่าเรามีเทห์ฟากฟ้า (ขอเรียกมันว่าวีนัส) โดยมีเส้นขยุกขยิกสีแดงอยู่ในรูปนี้ สมมติว่าถ้าเราดันข้อนิ้วแรก ข้อนิ้วที่ตามมาแต่ละข้อจะตกลงที่ข้อถัดไปในหนึ่งวินาที หากแผ่นกระเบื้อง 100 แผ่นพอดีจากเราถึงดาวศุกร์ คลื่นจะไปถึงมันหลังจากแผ่นกระเบื้องทั้ง 100 แผ่นตกลงมาอย่างต่อเนื่อง โดยใช้เวลาหนึ่งวินาทีต่อแผ่น รวมแล้วคลื่นจากเราจะไปถึงดาวศุกร์ใน 100 วินาที

ในกรณีนี้ถ้าดาวศุกร์หยุดนิ่ง และถ้าวีนัสไม่หยุดนิ่ง? สมมติว่าในขณะที่ข้อนิ้ว 100 ข้อตกลงมา ดาวศุกร์ของเรามีเวลา "คลาน" เป็นระยะทางเท่ากับระยะห่างระหว่างข้อนิ้วหลายข้อ (หลายความยาวคลื่น) จะเกิดอะไรขึ้น?

นักวิชาการตัดสินใจว่าจะเป็นอย่างไรหากคลื่นแซงหน้าดาวศุกร์ตามกฎที่เด็กนักเรียนใช้ เกรดต่ำกว่าในปริศนาเช่น: "จากจุด ก รถไฟออกด้วยความเร็ว กกม./ชม. และจากจุด ข ในขณะเดียวกันก็มีคนเดินเท้าออกไปด้วยความเร็ว ขในทิศทางเดียวกันจะใช้เวลานานแค่ไหนกว่าที่รถไฟจะแซงคนเดินเท้า?

เมื่อถึงเวลาที่นักวิชาการตระหนักว่าจำเป็นต้องแก้ปัญหาง่ายๆ สำหรับนักเรียนอายุน้อย จากนั้นทุกอย่างก็ดำเนินไปอย่างราบรื่น หากไม่มีความเฉลียวฉลาดนี้ เราจะไม่เห็นความสำเร็จที่โดดเด่นของนักบินอวกาศในอวกาศ

แล้วเจ้าเล่ห์นี่ดันโนซึ่งไม่มีประสบการณ์ด้านวิทยาศาสตร์จะยกมือขึ้นเพื่ออะไร! และในทางตรงกันข้าม Znayka ผู้มีประสบการณ์ด้านวิทยาศาสตร์จะร้องออกมาว่า: ระวังจับคนโกงนี่คือวิทยาศาสตร์เทียม! ตามหลักวิทยาศาสตร์ที่ถูกต้อง ถูกต้อง งานนี้ควรแก้ไขด้วยวิธีที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง! ท้ายที่สุดเราไม่ได้ติดต่อกับเรือกลไฟสุนัขจิ้งจอกความเร็วต่ำ แต่ด้วยสัญญาณที่วิ่งตามดาวศุกร์ด้วยความเร็วแสงซึ่งไม่ว่าคุณหรือดาวศุกร์จะวิ่งเร็วแค่ไหนก็ยังทันคุณ ด้วยความเร็วแสง! ยิ่งกว่านั้น หากคุณรีบไปหาเขา คุณจะไม่พบเขาเร็วกว่านี้!

หลักการสัมพัทธภาพ

- มันเหมือนกับ - Dunno จะอุทาน - ปรากฎว่าถ้ามาจากย่อหน้า ข ฉันซึ่งอยู่ในยานเอ็นเตอร์ไพรส์ ณ จุดนั้น ก ให้พวกเขารู้ว่าโรคระบาดที่เป็นอันตรายได้เริ่มขึ้นบนเรือ ซึ่งฉันมีวิธีรักษา มันไม่มีประโยชน์ที่ฉันจะหันไปพบพวกเขา เพราะ ยังไงก็ไม่เจอกันซะก่อน ถ้ายานอวกาศที่ส่งมาเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงล่ะ? และนี่คือความหมาย - ฉันสามารถเดินทางต่อไปยังจุดนั้นได้ด้วยความรู้สึกผิดชอบชั่วดี ค เพื่อมอบผ้าอ้อมให้ลิงที่กำลังจะเกิดในเดือนหน้า?

- ถูกต้อง Znayka จะตอบคุณ - ถ้าคุณอยู่บนจักรยาน คุณจะต้องไปตามลูกศรประที่แสดง - ไปทางรถที่จอดทิ้งไว้ แต่ถ้ายานพาหนะความเร็วเบากำลังเคลื่อนเข้ามาหาคุณ ไม่ว่าคุณจะเคลื่อนเข้าหามันหรือถอยห่างจากมัน หรือหยุดอยู่กับที่ ก็ไม่สำคัญ - ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงเวลานัดพบได้.

- เป็นอย่างไร - Dunno จะกลับไปที่โดมิโนของเรา - ข้อนิ้วจะเริ่มลดลงเร็วขึ้นหรือไม่? มันจะไม่ช่วยอะไร - มันจะเป็นเพียงปริศนาเกี่ยวกับอคิลลีสที่ไล่ตามเต่า ไม่ว่าอคิลลีสจะวิ่งเร็วแค่ไหน มันก็ยังต้องใช้เวลาอีกระยะหนึ่งในการไปให้ไกลกว่าที่เต่าเดินทาง

ไม่ ทุกอย่างเย็นกว่าที่นี่ - หากลำแสงส่องเข้ามาหาคุณ คุณก็จะเคลื่อนไหว ยืดพื้นที่ ใส่โดมิโนตัวเดียวกันบนผ้าพันแผลยางแล้วดึง - กากบาทสีแดงที่มันจะขยับ แต่นิ้วจะขยับด้วย ระยะห่างระหว่างนิ้วจะเพิ่มขึ้นเช่น ความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น ดังนั้นระหว่างคุณกับจุดเริ่มต้นของคลื่น จะมีจำนวนกระดูกเท่ากันเสมอ ยังไง!

ฉันเองเป็นคนที่นิยมสรุปรากฐานของไอน์สไตน์ ทฤษฎีสัมพัทธภาพ,ข้อเดียวที่ถูกต้อง, ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ซึ่งควรใช้ในการคำนวณการผ่านของสัญญาณใต้แสง รวมถึงเมื่อคำนวณโหมดการสื่อสารกับยานสำรวจดาวเคราะห์

เรามาโฟกัสกันที่จุดหนึ่ง: ในทฤษฎีสัมพัทธภาพ (และมีสองอย่าง: หนึ่งร้อย– ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป- ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป) ความเร็วของแสงนั้นสัมบูรณ์และไม่สามารถเกินได้ในทางใดทางหนึ่ง และหนึ่ง คำที่เป็นประโยชน์ซึ่งหมายถึงผลของการเพิ่มระยะห่างระหว่างข้อนิ้ว นี้เรียกว่า " ดอปเพลอร์เอฟเฟกต์» - ผลของการเพิ่มความยาวคลื่น ถ้าคลื่นเคลื่อนที่ตามวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ และผลของการลดความยาวคลื่น ถ้าวัตถุเคลื่อนที่เข้าหาคลื่น

นักวิชาการจึงพิจารณาตามทฤษฎีที่ถูกต้องเท่านั้น เหลือแต่โพรบ "สำหรับนม" ในขณะเดียวกันในทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ 20 มีหลายประเทศที่ผลิต เรดาร์วีนัส. ด้วยเรดาร์ของดาวศุกร์ สมมุติฐานของการเพิ่มความเร็วเชิงสัมพัทธภาพนี้สามารถตรวจสอบได้

อเมริกัน บี. เจ. วอลเลซในปี 1969 ในบทความ "การทดสอบเรดาร์ของความเร็วสัมพัทธ์ของแสงในอวกาศ" เขาวิเคราะห์การสังเกตเรดาร์แปดครั้งของดาวศุกร์ที่ตีพิมพ์ในปี 2504 การวิเคราะห์ทำให้เขาเชื่อว่าความเร็วของลำแสงวิทยุ ( ตรงกันข้ามกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ) จะเพิ่มความเร็วรอบการหมุนของโลกในทางพีชคณิต ต่อจากนั้นเขามีปัญหากับการตีพิมพ์เนื้อหาในหัวข้อนี้

เราแสดงรายการบทความที่เกี่ยวข้องกับการทดลองดังกล่าว:

1. เวอร์จิเนีย Kotelnikov et al. "การติดตั้งเรดาร์ที่ใช้ในเรดาร์ของ Venus ในปี 1961" วิศวกรรมวิทยุและอิเล็กทรอนิกส์ 7, 11 (2505) 2394

2. เวอร์จิเนีย Kotelnikov et al. "ผลลัพธ์ของ Venus radar ในปี 1961" อ้างแล้ว, p.1860.

3. เวอร์จิเนีย โมโรซอฟ, Z.G. Trunova "เครื่องวิเคราะห์สัญญาณอ่อนที่ใช้ในเรดาร์ของดาวศุกร์ในปี 2504" อ้างแล้ว, p.1880.

ข้อสรุปซึ่งกำหนดขึ้นในบทความที่สามนั้นสามารถเข้าใจได้แม้กระทั่ง Dunno ซึ่งเข้าใจทฤษฎีการล้มโดมิโนซึ่งระบุไว้ในตอนต้น

ในบทความที่แล้วในส่วนที่อธิบายเงื่อนไขในการตรวจจับสัญญาณที่สะท้อนจากดาวศุกร์มีข้อความดังต่อไปนี้: “ ส่วนประกอบแถบแคบเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นส่วนประกอบของสัญญาณสะท้อนที่สอดคล้องกับการสะท้อนจากตัวสะท้อนจุดคงที่ ...»

ที่นี่ "องค์ประกอบแถบความถี่แคบ" คือส่วนประกอบที่ตรวจพบของสัญญาณที่ส่งกลับจากดาวศุกร์ และจะตรวจพบหากพิจารณาดาวศุกร์ ... นิ่ง! เหล่านั้น. พวกไม่ได้เขียนโดยตรงว่า ตรวจไม่พบดอปเปลอร์เอฟเฟ็กต์พวกเขาเขียนว่าเครื่องรับจะรับรู้สัญญาณก็ต่อเมื่อไม่ได้คำนึงถึงการเคลื่อนที่ของดาวศุกร์ในทิศทางเดียวกับสัญญาณ กล่าวคือ เมื่อดอปเปลอร์เอฟเฟกต์เป็นศูนย์ตามทฤษฎีใด ๆ แต่เนื่องจากดาวศุกร์กำลังเคลื่อนที่ ดังนั้น ผลกระทบของความยาวคลื่นจึงไม่เกิดขึ้น ซึ่งถูกกำหนดโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพ

ที่น่าเศร้าใจอย่างยิ่งตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ ดาวศุกร์ไม่ได้ยืดอวกาศออกไป และมี "โดมิโน" มากมายในตอนที่สัญญาณมาถึงดาวศุกร์มากกว่าตอนที่มันปล่อยออกจากโลก ดาวศุกร์ก็เหมือนกับเต่าอคิลลีสที่สามารถคลานหนีจากขั้นบันไดที่คลื่นซัดเข้าหาเธอด้วยความเร็วแสง

เห็นได้ชัดว่านักวิจัยชาวอเมริกันทำเช่นเดียวกันโดยเห็นได้จากกรณีที่กล่าวถึงข้างต้นด้วย วอลเลซซึ่งไม่ได้รับอนุญาตให้เผยแพร่บทความเกี่ยวกับการตีความผลลัพธ์ที่ได้รับระหว่างการสแกนวีนัส ดังนั้น คณะกรรมาธิการเพื่อต่อสู้กับการปลอมแปลงจึงทำงานได้อย่างถูกต้อง ไม่เพียงแต่ในสหภาพโซเวียตเผด็จการเท่านั้น

โดยวิธีการที่ความยาวของคลื่นตามที่เราค้นพบตามทฤษฎีควรบ่งบอกถึงการลบวัตถุอวกาศออกจากผู้สังเกตและเรียกว่า เปลี่ยนสีแดงและเรดชิฟต์นี้ซึ่งค้นพบโดยฮับเบิลในปี พ.ศ. 2472 อยู่ภายใต้ทฤษฎีจักรวาลของบิกแบง

แสดงตำแหน่งของดาวศุกร์ ขาดนี้เหมือนกัน อคติและตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาเนื่องจากผลลัพธ์ที่ประสบความสำเร็จของตำแหน่งของดาวศุกร์ ทฤษฎีนี้ - ทฤษฎีของบิ๊กแบง - เช่นเดียวกับสมมติฐานของ "หลุมดำ" และเรื่องไร้สาระเชิงสัมพัทธภาพอื่น ๆ ก็เข้าสู่หมวดหมู่ของนิยายวิทยาศาสตร์ นิยายที่พวกเขามอบให้ รางวัลโนเบลไม่ใช่ในวรรณกรรม แต่เป็นฟิสิกส์ !!! พระราชกิจของพระองค์อัศจรรย์ยิ่งนัก!

ป.ล. เมื่อครบรอบ 100 ปีของ SRT และครบรอบ 90 ปีของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกัน ปรากฏว่าไม่มีทฤษฎีใดทฤษฎีหนึ่งหรือทฤษฎีอื่นที่ได้รับการยืนยันจากการทดลอง! เนื่องในโอกาสครบรอบโครงการ "หัววัดแรงโน้มถ่วง B (GP-B) ” มูลค่า 760 ล้านดอลลาร์ ซึ่งควรจะให้การยืนยันอย่างน้อยหนึ่งทฤษฎีที่ไร้สาระเหล่านี้ แต่ทั้งหมดจบลงด้วยความลำบากใจอย่างยิ่ง บทความหน้าว่าด้วยเรื่อง...

OTO ของ Einstein: "แต่ราชาก็เปลือยเปล่า!"

“ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2547 สมัชชาใหญ่แห่งสหประชาชาติได้ประกาศให้ปี พ.ศ. 2548 เป็นปีฟิสิกส์สากล สมัชชาได้เชิญ UNESCO (องค์การศึกษา วิทยาศาสตร์ และวัฒนธรรมแห่งสหประชาชาติ) จัดกิจกรรมฉลองปีโดยร่วมมือกับสมาคมกายภาพและกลุ่มผลประโยชน์อื่น ๆ ทั่วโลก...”- สาส์นจาก "แถลงการณ์สหประชาชาติ"

ยังจะ! – ปีหน้าเป็นวันครบรอบ 100 ปีของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ( หนึ่งร้อย) 90 ปีทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ( ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป) - หนึ่งร้อยปีแห่งชัยชนะอย่างต่อเนื่องของฟิสิกส์ใหม่ซึ่งล้มล้างฟิสิกส์นิวตันโบราณจากฐานดังนั้นเจ้าหน้าที่จากสหประชาชาติจึงคิดว่าจะมีการเฉลิมฉลองและการเฉลิมฉลองในปีหน้า อัจฉริยะที่ยิ่งใหญ่ที่สุดตลอดเวลาและประชาชนตลอดจนผู้ติดตามของพระองค์

แต่ผู้ติดตามรู้ดีกว่าคนอื่น ๆ ว่าทฤษฎี "ยอดเยี่ยม" ไม่ได้แสดงให้เห็นในทางใดทางหนึ่งมาเกือบร้อยปี: ไม่มีการทำนายปรากฏการณ์ใหม่บนพื้นฐานของพวกเขาและไม่มีคำอธิบายใด ๆ ที่ค้นพบแล้ว แต่ไม่ได้อธิบายโดย ฟิสิกส์นิวตันคลาสสิก ไม่มีอะไรเลย ไม่มีอะไร!

GR ไม่มีการยืนยันการทดลองเพียงครั้งเดียว!

เป็นที่รู้กันเพียงว่าทฤษฎีนั้นยอดเยี่ยม แต่ไม่มีใครรู้ว่ามันมีประโยชน์อย่างไร ใช่เธอทำตามสัญญาและอาหารเช้าเป็นประจำซึ่งแป้งที่ไม่ได้วัดถูกปล่อยออกมาและเป็นผลให้นวนิยายนิยายวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับหลุมดำซึ่งพวกเขาไม่ได้มอบรางวัลโนเบลในวรรณคดี แต่ในฟิสิกส์มีการสร้าง Colliders หนึ่งอัน หลังจากนั้นมา เครื่องวัดความโน้มถ่วงแบบอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์มากกว่าอีกรุ่นหนึ่งได้กำเนิดขึ้นทั่วโลก ซึ่งในการถอดความความหมายของขงจื๊อใน "สสารมืด" พวกเขาค้นหา แมวดำซึ่งยิ่งกว่านั้นไม่ได้อยู่ที่นั่นและไม่มีใครเห็น "สสารดำ" นั้นด้วย

ดังนั้นในเดือนเมษายน พ.ศ. 2547 โครงการที่มีความทะเยอทะยานจึงเปิดตัวซึ่งเตรียมการอย่างระมัดระวังเป็นเวลาประมาณสี่สิบปีและสำหรับขั้นตอนสุดท้ายซึ่งเปิดตัว 760 ล้านดอลลาร์ - "เครื่องวัดแรงโน้มถ่วง B (GP-B)". การทดสอบแรงโน้มถ่วงขควรจะไขลานไจโรสโคปที่มีความแม่นยำ (อีกนัยหนึ่ง - ด้านบน) ไม่มากไม่น้อยไปกว่ากาลอวกาศของไอน์สไตน์ในจำนวน 6.6 อาร์ควินาทีโดยประมาณสำหรับหนึ่งปีของการบิน - ทันเวลาสำหรับวันครบรอบปีที่ยิ่งใหญ่

ทันทีหลังจากการเปิดตัว พวกเขากำลังรอรายงานแห่งชัยชนะ ด้วยจิตวิญญาณของ "ฯพณฯ ผู้ช่วย" - "จดหมาย" ตาม Nth กิโลเมตร: "ส่วนโค้งวินาทีแรกของกาลอวกาศได้รับการกระทบกระเทือนเรียบร้อยแล้ว" แต่รายงานแห่งชัยชนะซึ่งผู้เชื่อในผู้ยิ่งใหญ่ การหลอกลวงแห่งศตวรรษที่ 20อย่างใดทุกอย่างไม่ควรได้รับ

และหากไม่มีรายงานชัยชนะ วันครบรอบบ้าบออะไรเล่า ฝูงศัตรูของคำสอนที่ก้าวหน้าที่สุดพร้อมปากกาและเครื่องคิดเลขกำลังรอที่จะถ่มน้ำลายใส่คำสอนอันยิ่งใหญ่ของไอน์สไตน์ ดังนั้นพวกเขาจึงลดลง "ปีฟิสิกส์สากล"เมื่อเบรก - เขาผ่านไปอย่างเงียบ ๆ และมองไม่เห็น

ไม่มีรายงานชัยชนะแม้ในทันทีหลังจากเสร็จสิ้นภารกิจในเดือนสิงหาคมของปีครบรอบ: มีเพียงข้อความว่าทุกอย่างเป็นไปตามแผน ทฤษฎีอันชาญฉลาดได้รับการยืนยันแล้ว แต่เราจะประมวลผลผลลัพธ์เพียงเล็กน้อยใน ปีจะมีคำตอบที่แน่นอน ไม่มีคำตอบหลังจากปีหรือสองปี ในท้ายที่สุด พวกเขาสัญญาว่าจะสรุปผลภายในเดือนมีนาคม 2553

และผลลัพธ์อยู่ที่ไหน? เมื่อค้นอินเทอร์เน็ต ฉันพบบันทึกที่น่าสงสัยนี้ใน LiveJournal ของบล็อกเกอร์คนหนึ่ง:

Gravity Probe B (GP-B) - หลังร่องรอย760 ล้านเหรียญสหรัฐ. $

ดังนั้น - ฟิสิกส์สมัยใหม่ไม่มีข้อสงสัยเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ดูเหมือนว่าทำไมเราจึงต้องมีการทดลองมูลค่า 760 ล้านดอลลาร์เพื่อยืนยันผลกระทบของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

ท้ายที่สุดนี่เป็นเรื่องไร้สาระ - เหมือนกับการใช้จ่ายเกือบพันล้านเพื่อยืนยันกฎของอาร์คิมิดีส อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาจากผลการทดลองแล้ว เงินจำนวนนี้ไม่ได้ถูกนำไปที่การทดลองเลย เงินถูกใช้เพื่อการประชาสัมพันธ์.

การทดลองดำเนินการโดยใช้ดาวเทียมที่ปล่อยเมื่อวันที่ 20 เมษายน พ.ศ. 2547 พร้อมกับอุปกรณ์สำหรับวัด Lense-Thirring effect (เป็นผลโดยตรงจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป) ดาวเทียม Gravity Probe B ถือไจโรสโคปที่แม่นยำที่สุดในโลกจนถึงวันนั้น รูปแบบของการทดลองอธิบายไว้อย่างดีในวิกิพีเดีย

ในช่วงเวลาของการรวบรวมข้อมูล คำถามเริ่มเกิดขึ้นเกี่ยวกับการออกแบบการทดลองและความแม่นยำของอุปกรณ์ ท้ายที่สุดแล้ว แม้จะมีงบประมาณมหาศาล อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อวัดเอฟเฟกต์ละเอียดพิเศษก็ไม่เคยได้รับการทดสอบในอวกาศ ในระหว่างการรวบรวมข้อมูล การสั่นสะเทือนถูกเปิดเผยเนื่องจากการเดือดของฮีเลียมใน Dewar มีการหยุดที่คาดไม่ถึงของไจโร ตามมาด้วยการหมุนขึ้นเนื่องจากความล้มเหลวในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายใต้อิทธิพลของอนุภาคจักรวาลที่มีพลัง มีความล้มเหลวของคอมพิวเตอร์และการสูญเสียอาร์เรย์ "ข้อมูลวิทยาศาสตร์" และผล "polhode" กลายเป็นปัญหาที่สำคัญที่สุด

แนวคิด "โพลโฮด"รากฐานย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 18 เมื่อ Leonhard Euler นักคณิตศาสตร์และนักดาราศาสตร์ที่โดดเด่นได้รับระบบสมการสำหรับการเคลื่อนที่อย่างอิสระของวัตถุแข็งเกร็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ออยเลอร์และผู้ร่วมสมัยของเขา (ดาล็องแบร์, ลากรองจ์) ได้ตรวจสอบความผันผวน (น้อยมาก) ในการวัดละติจูดของโลก ซึ่งเห็นได้ชัดว่าเกิดขึ้นเนื่องจากการสั่นของโลกเกี่ยวกับแกนหมุน (แกนขั้วโลก) ...

เครื่องวัดการหมุนวน GP-B ได้รับการขึ้นทะเบียนโดยกินเนสส์ว่าเป็นวัตถุทรงกลมมากที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างมา ทรงกลมทำจากแก้วควอทซ์และเคลือบด้วยฟิล์มบาง ๆ ของไนโอเบียมตัวนำยิ่งยวด พื้นผิวควอตซ์ได้รับการขัดเงาจนถึงระดับอะตอม

หลังจากการอภิปรายเกี่ยวกับค่าความโน้มถ่วงในแนวแกน คุณมีสิทธิที่จะถามคำถามโดยตรง: ทำไมไจโรสโคป GP-B ซึ่งได้รับการจดทะเบียนในหนังสือกินเนสส์ว่าเป็นวัตถุทรงกลมที่สุดจึงแสดงค่าความเค้นในแนวแกนด้วย แท้จริงแล้ว ในร่างกายทรงกลมที่สมบูรณ์แบบและเป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งแกนหลักทั้งสามของความเฉื่อยเหมือนกัน คาบโพลิโฮดรอบๆ แกนใดๆ เหล่านี้จะมีขนาดใหญ่เป็นอนันต์ และสำหรับวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติทั้งหมด ก็จะไม่มีอยู่จริง

อย่างไรก็ตาม โรเตอร์ GP-B ไม่ใช่ทรงกลมที่ "สมบูรณ์แบบ" ความเป็นทรงกลมและความเป็นเนื้อเดียวกันของพื้นผิวควอทซ์ที่หลอมละลายทำให้สามารถรักษาสมดุลของโมเมนต์ความเฉื่อยเมื่อเทียบกับแกนได้ถึงหนึ่งในล้านส่วน ซึ่งเพียงพอแล้วที่จะคำนึงถึงระยะเวลาโพลโฮลด์ของโรเตอร์และแก้ไขแทร็กที่จุดสิ้นสุด ของแกนโรเตอร์จะเคลื่อนที่

ทั้งหมดนี้ถูกคาดหวัง. ก่อนการปล่อยดาวเทียม พฤติกรรมของโรเตอร์ GP-B จะถูกจำลองขึ้น ความเห็นพ้องต้องกันโดยทั่วไปคือ เนื่องจากโรเตอร์เกือบจะสมบูรณ์แบบและเกือบจะเป็นเนื้อเดียวกัน พวกมันจะให้แทร็กโพลิจูดที่มีแอมพลิจูดน้อยมาก และเป็นระยะเวลาที่มากจนทำให้การหมุนของโพลโฮดของแกนจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตลอดการทดลอง

อย่างไรก็ตาม ตรงกันข้ามกับการคาดการณ์ที่ดี โรเตอร์ GP-B ในชีวิตจริงทำให้เห็นการเคลื่อนตัวในแนวแกนที่สำคัญได้ ด้วยรูปทรงเรขาคณิตทรงกลมที่เกือบจะสมบูรณ์แบบและองค์ประกอบที่สม่ำเสมอของโรเตอร์ จึงมีความเป็นไปได้สองประการ:

– การสลายตัวของพลังงานภายใน

– อิทธิพลภายนอกด้วยความถี่คงที่

ปรากฎว่าการรวมกันของพวกเขาใช้งานได้ แม้ว่าโรเตอร์จะสมมาตร แต่ก็เหมือนกับโลกที่อธิบายไว้ข้างต้น ไจโรสโคปยังคงยืดหยุ่นและยื่นออกมาที่เส้นศูนย์สูตรประมาณ 10 นาโนเมตร เนื่องจากแกนหมุนจะเลื่อนไป ส่วนนูนของพื้นผิวตัวถังก็จะเลื่อนตามไปด้วย เนื่องจากข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ ในโครงสร้างของโรเตอร์และข้อบกพร่องของขอบเขตระหว่างวัสดุฐานของโรเตอร์และการเคลือบด้วยไนโอเบียม พลังงานจากการหมุนจึงสามารถกระจายไปภายในได้ สิ่งนี้ทำให้ดริฟท์แทร็กเปลี่ยนไปโดยไม่เปลี่ยนโมเมนตัมเชิงมุมทั้งหมด (แบบเดียวกับที่ทำเมื่อหมุนไข่ดิบ)

หากผลกระทบที่ทำนายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปแสดงให้เห็นจริง ๆ แล้วสำหรับการค้นพบในแต่ละปี Gravity Probe B ในวงโคจร แกนหมุนของไจโรสโคปควรเบี่ยงเบน 6.6 อาร์ควินาที และ 42 อาร์คมิลลิวินาที ตามลำดับ

ไจโรสโคปสองตัวใน 11 เดือนเนื่องจากผลกระทบนี้ หันไปกี่สิบองศา, เพราะ ถูกคลายไปตามแกนของความเฉื่อยขั้นต่ำ

เป็นผลให้ไจโรสโคปได้รับการออกแบบมาเพื่อการวัด มิลลิวินาทีส่วนโค้งเชิงมุมได้สัมผัสกับผลกระทบที่ไม่ได้วางแผนไว้และข้อผิดพลาดหลายสิบองศา! ในความเป็นจริงมันเป็น ภารกิจล้มเหลวอย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ก็เงียบลง หากเดิมทีมีแผนจะประกาศผลสุดท้ายของภารกิจในปลายปี 2550 ก็จะเลื่อนออกไปเป็นเดือนกันยายน 2551 และจากนั้นเป็นเดือนมีนาคม 2553 ทั้งหมด

ดังที่ฟรานซิส เอเวอริตต์รายงานอย่างสนุกสนานว่า “เนื่องจากการทำงานร่วมกันของประจุไฟฟ้า “ถูกแช่แข็ง” ในไจโรสโคปและผนังห้อง (เอฟเฟกต์แพทช์)และก่อนหน้านี้ไม่ได้นับผลกระทบของการอ่านค่า ซึ่งยังไม่ได้รับการแยกออกจากข้อมูลที่ได้รับอย่างสมบูรณ์ ความแม่นยำในการวัดในขั้นตอนนี้จำกัดอยู่ที่ 0.1 อาร์ควินาที ซึ่งทำให้สามารถยืนยันด้วยความแม่นยำดีกว่า 1% ของเอฟเฟกต์ geodetic precession (6.606 อาร์ควินาทีต่อปี) แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่สามารถแยกและตรวจสอบปรากฏการณ์การเคลื่อนตัวของกรอบอ้างอิงเฉื่อยได้ (0.039 อาร์ควินาทีต่อปี) งานเร่งรัดกำลังดำเนินการเพื่อคำนวณและแยกสัญญาณรบกวนการวัด ... "

นั่นคือตามที่แสดงความคิดเห็นในคำสั่งนี้ ZCCW : “สิบองศาถูกลบออกจากสิบองศาและมิลลิวินาทีเชิงมุมยังคงอยู่โดยมีความแม่นยำหนึ่งเปอร์เซ็นต์ (จากนั้นความแม่นยำที่ประกาศจะยิ่งสูงขึ้นเพราะจำเป็นต้องยืนยันเอฟเฟกต์ Lense-Thirring สำหรับลัทธิคอมมิวนิสต์ที่สมบูรณ์) ที่สอดคล้องกัน ผลกระทบที่สำคัญโอโต…”

ไม่แปลกใจเลยที่ นาซาปฏิเสธมอบเงินช่วยเหลือเพิ่มเติมหลายล้านดอลลาร์แก่ Stanford สำหรับโปรแกรม "การวิเคราะห์ข้อมูลล่วงหน้า" ระยะเวลา 18 เดือน ซึ่งกำหนดไว้สำหรับช่วงเดือนตุลาคม 2551 - มีนาคม 2553

นักวิทยาศาสตร์ที่ต้องการได้รับ ดิบ(ข้อมูลดิบ) เพื่อการยืนยันโดยอิสระ เรารู้สึกประหลาดใจที่พบว่าแทนที่จะเป็น ดิบและแหล่งที่มา สวทพวกเขาได้รับเฉพาะ "ข้อมูลระดับที่สอง" “ระดับที่สอง” หมายความว่า “ข้อมูลได้รับการประมวลผลเล็กน้อย…”

ผลก็คือ ชาวสแตนฟอร์ดซึ่งขาดแคลนทุนทรัพย์ ได้เผยแพร่รายงานขั้นสุดท้ายเมื่อวันที่ 5 กุมภาพันธ์ ซึ่งอ่านว่า:

หลังจากหักค่าแก้ไขสำหรับผล geodetic ของดวงอาทิตย์ (+7 marc-s/yr) และการเคลื่อนที่ที่เหมาะสมของดาวนำทาง (+28 ± 1 marc-s/yr) ผลลัพธ์คือ −6.673 ± 97 marc-s/yr เพื่อนำไปเปรียบเทียบกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป −6,606 marc-s/yr ที่คาดการณ์ไว้

นี่คือความคิดเห็นของบล็อกเกอร์ที่ฉันไม่รู้จัก ซึ่งเราจะพิจารณาความคิดเห็นจากเสียงของเด็กชายที่ตะโกนว่า: " และราชาก็เปลือยเปล่า!»

และตอนนี้เราจะอ้างถึงคำกล่าวของผู้เชี่ยวชาญที่มีความสามารถสูงซึ่งมีคุณสมบัติที่ยากจะท้าทาย

Nikolay Levashov "ทฤษฎีสัมพัทธภาพเป็นรากฐานที่ผิดพลาดของฟิสิกส์"

Nikolai Levashov "ทฤษฎีของ Einstein, นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์, ปิดการทดลอง"

รายละเอียดเพิ่มเติมและ ข้อมูลต่างๆเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในรัสเซีย ยูเครน และประเทศอื่น ๆ ในโลกที่สวยงามของเรา คุณสามารถดำเนินการต่อได้ การประชุมทางอินเทอร์เน็ตจัดขึ้นอย่างต่อเนื่องบนเว็บไซต์ "Keys of Knowledge" การประชุมทั้งหมดเปิดและสมบูรณ์ ฟรี. ขอเชิญทุกท่านที่ตื่นและสนใจ...

ใครจะคิดว่าเสมียนไปรษณีย์ตัวเล็กๆจะเปลี่ยนไปรากฐานของวิทยาศาสตร์ในยุคนั้น? แต่สิ่งนี้เกิดขึ้น! ทฤษฎีสัมพัทธภาพของ Einstein บังคับให้เราต้องพิจารณามุมมองปกติของโครงสร้างของจักรวาลใหม่ และเปิดพื้นที่ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ใหม่ ๆ

ส่วนใหญ่ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ทำโดยการทดลอง: นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองซ้ำหลายครั้งเพื่อให้แน่ใจในผลลัพธ์ งานมักจะดำเนินการในมหาวิทยาลัยหรือห้องปฏิบัติการวิจัยของบริษัทขนาดใหญ่

อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง รูปภาพทางวิทยาศาสตร์โลกโดยไม่ต้องทำการทดลองจริงแม้แต่ครั้งเดียว เครื่องมือเพียงอย่างเดียวของเขาคือกระดาษและปากกา และเขาทำการทดลองทั้งหมดในหัวของเขา

แสงเคลื่อนไหว

(พ.ศ. 2422-2498) อ้างอิงข้อสรุปทั้งหมดของเขาจากผลลัพธ์ของ "การทดลองทางความคิด" การทดลองเหล่านี้สามารถทำได้ในจินตนาการเท่านั้น

ความเร็วของวัตถุที่เคลื่อนไหวทั้งหมดนั้นสัมพันธ์กัน ซึ่งหมายความว่าวัตถุทั้งหมดเคลื่อนที่หรืออยู่นิ่งโดยสัมพันธ์กับวัตถุอื่นบางชิ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ชายผู้ไม่เคลื่อนไหวเมื่อเทียบกับโลก ในขณะเดียวกันก็หมุนรอบดวงอาทิตย์ไปพร้อมกับโลก หรือสมมติว่าคน ๆ หนึ่งกำลังเดินไปตามขบวนรถไฟที่กำลังเคลื่อนที่ในทิศทางการเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 3 กม. / ชม. รถไฟกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 60 กม./ชม. เมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่นิ่งบนพื้น ความเร็วของคนจะเท่ากับ 63 กม./ชม. - ความเร็วของคนบวกกับความเร็วของรถไฟ หากเขาสวนทางกับการเคลื่อนไหว ความเร็วของเขาเมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่นิ่งจะเท่ากับ 57 กม./ชม.

ไอน์สไตน์แย้งว่าไม่สามารถพูดถึงความเร็วแสงด้วยวิธีนี้ได้ ความเร็วแสงคงที่เสมอไม่ว่าแหล่งกำเนิดแสงจะเข้าใกล้คุณ ถอยห่างจากคุณ หรือหยุดนิ่ง

ยิ่งเร็วยิ่งน้อย

ตั้งแต่เริ่มแรก ไอน์สไตน์ได้ตั้งสมมติฐานที่น่าประหลาดใจบางอย่าง เขาโต้แย้งว่าหากความเร็วของวัตถุเข้าใกล้ความเร็วแสง ขนาดของมันจะลดลง ในขณะที่มวลของมันกลับเพิ่มขึ้น ไม่มีวัตถุใดสามารถเร่งความเร็วให้เท่ากับหรือมากกว่าความเร็วแสงได้

ข้อสรุปอื่นของเขาน่าประหลาดใจยิ่งกว่าและดูเหมือนจะขัดกับสามัญสำนึก ลองจินตนาการว่าฝาแฝด 2 คน คนหนึ่งยังคงอยู่บนโลก ในขณะที่อีกคนหนึ่งเดินทางผ่านอวกาศด้วยความเร็วที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสง 70 ปีผ่านไปนับตั้งแต่เปิดตัวบนโลก ตามทฤษฎีของไอน์สไตน์ เวลาบนเรือเดินช้ากว่า และเวลาผ่านไปเพียงสิบปีเท่านั้น ปรากฎว่าหนึ่งในฝาแฝดที่ยังคงอยู่บนโลกมีอายุมากกว่าคนที่สองหกสิบปี เอฟเฟกต์นี้เรียกว่า " คู่ขัดแย้ง". ฟังดูเหลือเชื่อ แต่การทดลองในห้องปฏิบัติการได้ยืนยันว่าการขยายเวลาที่ความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสงนั้นมีอยู่จริง

การถอนตัวอย่างไร้ความปราณี

ทฤษฎีของ Einstein ยังรวมถึงสูตรที่มีชื่อเสียง E=mc 2โดยที่ E คือพลังงาน m คือมวล และ c คือความเร็วแสง ไอน์สไตน์อ้างว่ามวลสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานบริสุทธิ์ได้ อันเป็นผลจากการนำการค้นพบนี้ไปใช้ ชีวิตจริงพลังงานปรมาณูและระเบิดนิวเคลียร์ปรากฏขึ้น

ไอน์สไตน์เป็นนักทฤษฎี การทดลองที่ควรจะพิสูจน์ความถูกต้องของทฤษฎีของเขา เขาปล่อยให้คนอื่น การทดลองเหล่านี้หลายครั้งไม่สามารถทำได้จนกว่าจะมีเครื่องมือวัดที่แม่นยำเพียงพอ

ข้อเท็จจริงและเหตุการณ์

• ทำการทดลองต่อไปนี้: เครื่องบินซึ่งตั้งนาฬิกาที่แม่นยำมากบินขึ้นและบินรอบโลกด้วยความเร็วสูงจมลงที่จุดเดียวกัน นาฬิกาบนเครื่องบินช้ากว่านาฬิกาบนโลกเพียงเสี้ยววินาที
• หากลูกบอลถูกทิ้งในลิฟต์ที่ตกลงมาด้วยความเร่งของการตกอย่างอิสระ ลูกบอลนั้นจะไม่ตกลงมา แต่จะลอยอยู่ในอากาศเหมือนเดิม เนื่องจากลูกบอลและลิฟต์ตกลงมาด้วยความเร็วเท่ากัน
• ไอน์สไตน์พิสูจน์ว่าแรงโน้มถ่วงส่งผลต่อคุณสมบัติทางเรขาคณิตของกาลอวกาศ ซึ่งจะส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศนี้ด้วย ดังนั้น วัตถุสองชิ้นที่เริ่มเคลื่อนที่ขนานกันจะพบกันที่จุดหนึ่งในที่สุด

โค้งเวลาและพื้นที่

สิบปีต่อมา ในปี พ.ศ. 2458-2459 ไอน์สไตน์ได้พัฒนาทฤษฎีแรงโน้มถ่วงใหม่ซึ่งเขาเรียกว่า ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป. เขาแย้งว่าการเร่งความเร็ว (การเปลี่ยนแปลงความเร็ว) กระทำต่อร่างกายในลักษณะเดียวกับแรงโน้มถ่วง นักบินอวกาศไม่สามารถระบุได้ด้วยความรู้สึกของเขาเองว่าเขาถูกดึงดูดโดยดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ หรือจรวดเริ่มช้าลงหรือไม่

หากยานอวกาศเร่งความเร็วให้ใกล้เคียงกับความเร็วแสง นาฬิกาบนยานจะเดินช้าลง ยิ่งเรือเคลื่อนที่เร็วเท่าไร นาฬิกาก็ยิ่งเดินช้าลงเท่านั้น

ความแตกต่างจากทฤษฎีความโน้มถ่วงของนิวตันนั้นแสดงให้เห็นในการศึกษาวัตถุอวกาศที่มีมวลมหาศาล เช่น ดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์ การทดลองได้ยืนยันความโค้งของลำแสงที่ผ่านใกล้วัตถุที่มีมวลมาก โดยหลักการแล้ว สนามโน้มถ่วงที่รุนแรงเช่นนี้เป็นไปได้ที่แสงจะไปไม่ได้ไกลกว่านั้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า " หลุมดำ". ดูเหมือนว่ามีการพบ "หลุมดำ" ในระบบดาวบางดวง

นิวตันแย้งว่าวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์นั้นคงที่ ทฤษฎีของไอน์สไตน์ทำนายการหมุนรอบเพิ่มเติมอย่างช้าๆ ของวงโคจรของดาวเคราะห์ที่เกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของสนามโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ คำทำนายได้รับการยืนยันจากการทดลอง มันเป็นการค้นพบครั้งสำคัญอย่างแท้จริง กฎความโน้มถ่วงสากลของ Sir Isaac Newton ได้รับการแก้ไข

จุดเริ่มต้นของการแข่งขันอาวุธ

งานของไอน์สไตน์ได้มอบกุญแจสู่ความลึกลับมากมายของธรรมชาติ พวกเขามีอิทธิพลต่อการพัฒนาสาขาฟิสิกส์หลายแขนง ตั้งแต่ฟิสิกส์ของอนุภาคมูลฐานไปจนถึงดาราศาสตร์ ซึ่งเป็นศาสตร์แห่งโครงสร้างของจักรวาล

ไอน์สไตน์มีส่วนร่วมในชีวิตของเขาไม่เพียง แต่ในทางทฤษฎีเท่านั้น ในปี พ.ศ. 2457 เขาได้ดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการสถาบันฟิสิกส์ในกรุงเบอร์ลิน ในปี 1933 เมื่อพวกนาซีเข้ามามีอำนาจในเยอรมนี เขาในฐานะชาวยิวต้องออกจากประเทศนี้ เขาย้ายไปอยู่ที่สหรัฐอเมริกา

ในปี 1939 แม้จะต่อต้านสงคราม ไอน์สไตน์เขียนจดหมายถึงประธานาธิบดีรูสเวลต์เพื่อเตือนเขาว่ามีความเป็นไปได้ที่จะสร้างระเบิดที่มีอานุภาพทำลายล้างมหาศาล และนาซีเยอรมนีได้เริ่มพัฒนาระเบิดดังกล่าวแล้ว ประธานสั่งให้เริ่มงาน นี่เป็นจุดเริ่มต้นของการแข่งขันทางอาวุธ

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปพร้อมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเป็นผลงานที่ยอดเยี่ยมของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ผู้ซึ่งเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 ได้เปลี่ยนมุมมองของนักฟิสิกส์ที่มีต่อโลก ร้อยปีต่อมา ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นทฤษฎีหลักและสำคัญที่สุดของฟิสิกส์ในโลก และร่วมกับกลศาสตร์ควอนตัมอ้างว่าเป็นหนึ่งในสองรากฐานที่สำคัญของ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายถึงแรงโน้มถ่วงที่เป็นผลมาจากความโค้งของกาล-อวกาศ (รวมเป็นหนึ่งเดียวในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป) ภายใต้อิทธิพลของมวล ต้องขอบคุณทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป นักวิทยาศาสตร์ได้อนุมานค่าคงที่จำนวนมาก ทดสอบปรากฏการณ์ที่อธิบายไม่ได้มากมาย และเกิดสิ่งต่างๆ เช่น หลุมดำ สสารมืดและพลังงานมืด การขยายตัวของเอกภพ บิกแบง และอื่นๆ อีกมากมาย นอกจากนี้ GTR ยังคัดค้านความเร็วของแสง ดังนั้นจึงกักขังเราในบริเวณใกล้เคียง (ระบบสุริยะ) อย่างแท้จริง แต่ทิ้งช่องโหว่ไว้ในรูปแบบของรูหนอน - สั้น ๆ วิธีที่เป็นไปได้ผ่านกาลอวกาศ

พนักงานของมหาวิทยาลัย RUDN และเพื่อนร่วมงานชาวบราซิลตั้งคำถามเกี่ยวกับแนวคิดของการใช้รูหนอนที่เสถียรเป็นประตูสู่จุดต่างๆ ในกาลอวกาศ ผลการวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ใน Physical Review D. ซึ่งเป็นความคิดโบราณที่ค่อนข้างซ้ำซากจำเจ นิยายวิทยาศาสตร์. รูหนอน หรือ "รูหนอน" เป็นอุโมงค์ชนิดหนึ่งที่เชื่อมต่อจุดที่ห่างไกลในอวกาศ หรือแม้แต่สองจักรวาล ด้วยการทำให้กาลอวกาศโค้งงอ