Принципи от. Обща теория на относителността
ТЕОРИЯ НА ОТНОСИТЕЛНОСТТА
ТЕОРИЯ НА ОТНОСИТЕЛНОСТТАТеорията, предложена от Алберт Айнщайн, въз основа на постулата, че движението на едно тяло може да бъде определено само по отношение на движението на друг орган. Това доведе до концепцията за четириизмерно пространство-временен континуум, при който се разглеждат три пространствени измерения и времето. Специална теорияноминиран през 1905 г., е ограничен от описанието на събитията, тъй като те се срещат за наблюдатели в състояние на единно относително движение. Най-важните последици от тази теория са: (1) скоростта на светлината е постоянна за всички наблюдатели; (2) телесното тегло се увеличава с увеличаване на скоростта, въпреки че е забележим само при скорост, приближаващи скоростта на светлината; (3) маса (T)и енергия (Д)еквивалент / еквивалент, т.е. E \u003d TC 2,където от -скоростта на светлината (това показва, че масата се превръща в енергия, малката маса генерира много по-голяма енергия); (4) Компресията на Lorentz-Fitzgerald, т.е. телата се компресират чрез увеличаване на скоростта, значително само ако скоростта се подхожда; (5) Сравнително фиксиран наблюдател тече по-бавно за движещ се обект, "разширяване на времето". Обща теориязавършени през 1915 г., прилагани към наблюдатели, които не са в равномерно относително движение (и при ускоряване). Това показа зависимостта на пространството и гравитацията. Възможно е да се предложи идеята, че присъствието на материя в пространството го кара да бъде "извита", образувайки гравитационни полета, така че гравитацията става свойството на самото пространство. Светлината също се наведе под действието на масивни гравитационни полета, които могат да обяснят съществуването на черни дупки. вижте същоПространство-Време.
Теориите на относителността на Айнщайн се основават на постулат, че движението на едно тяло може да бъде определено само по отношение на движението на друго тяло. Например, (а) показва, че фиксиран наблюдател вижда червена кола, движеща се със скорост от 90 мили / час и синя кола със скорост от 70 мили / ч за синя машина. Въпреки това, червената машина се движи със скорост от 20 mph / час спрямо него. Допълнителни последствия от теорията на относителността показват, че скоростта на светлината е абсолютна. В (в), дори ако супермашата обръща стотици мили / час по-бързо, скоростта на излъчване на фаровете на двете машини е идентична, 186 000 мили / сек. Ядрените експлозии в) показват, че масата (t) и енергията (Е) са еквивалентни, т.е. e \u003d gps2. Ma Lazy Mass може да доведе до огромни количества енергия. Г) показва, че масата на тялото, която се приближава към скоростта на светлината, се увеличава, докато самата организъм е компресирана. Накрая (д) демонстрира .. времето на времето ^ mu-mesons от космически лъчи са нестабилни и в състояние на почивка за две наносекунди. Така те трябва да проникнат в атмосферата на земята само на около 600 метра, преди да се разпадат. Въпреки това, MJ Mezoni е излязъл в балонните камери (F) на 10 км под морското равнище. Според теорията на относителността, за предмети, чиято скорост е близо до скоростта на светлината, времето тече мед. Наблюдатели на Земята, така че изглежда, че бързо живял MU-MESON живее по-дълго от фиксиран.
Научен и технически енциклопедически речник.
Гледайте каква е "теорията на относителността" в други речници:
- (виж относителността на теорията). Физически енциклопедичен речник. М.: Съветска енциклопедия. Главен редактор на А. М. Прохоров. 1983 ... Физическа енциклопедия
теория на относителността - - [l.g.sumenko. Английски руски речник за информационните технологии. М.: GP Tsniis, 2003.] Тематични информационни технологии като цяла теория на релатора ... Директория за технически преводач
ТЕОРИЯ НА ОТНОСИТЕЛНОСТТА - физическа теория, основният смисъл на който трябва да бъде одобрен: във физическия свят всичко се дължи на структурата на пространството и промяната в нейната кривина. Разграничават частната и общата теория на относителността. В сърцето на частната теория ... ... Философия на науката: речник на основните термини
теория на относителността - ReliatyVumo Teorija СтатусТс t srititis fizika atitikmenys: angl. Теория на относителността VOK. Relativitätstheorie, F RUS. Теория на относителността, Фран. Théorie de la relativité, fizikos terminų žodynas
Вижте относителността на теорията. Философска енциклопедия. В 5 x t. m: съветска енциклопедия. Редактиран от F. V. Константинова. 1960 1970 ... Философска енциклопедия
Вижте относителността на теорията ... Велика съветска енциклопедия
Теория на относителността Външните граници: Теория на относителността Жанр Фантазия ... Уикипедия
Теория на относителността Айнщайн. - физическа теория, като се имат предвид пространствените времеви свойства на физическите процеси. Тези свойства зависят от полетата в тази област на времето. Теория, описваща свойствата на времето в сближаването, когато ... ... Концепции за съвременната природна наука. Речник на основните термини
- ... Уикипедия
Книги
- Теорията на относителността, случката yu.b .. Тази книга съдържа основните разпоредби и резултати от теорията на относителността, както и най-важните приложения (квантова теория на светлината, някои въпроси от теорията на ускорителите, енергията ...
Обща теория на относителността А. Айнщайн
В рамките на теорията, създадена в продължение на десет години, от 1906 до 1916 г. А. Айнщайн се обърна към проблема с фрагментите, които отдавна привлича вниманието на учените. Следователно общата теория на относителността често се нарича теория на тежестта. Той описва нови зависимости от пространствените времеви отношения от материалните процеси. Тази теория вече се основава на две, но на три постулати:
- Първа постулат Обща теория на относителността - насочен принцип на относителносттакойто одобрява инварианарията на законите на природата във всякакви референтни системи, както безупречно, така и без инерскостност с ускорение или забавяне. Той предполага, че е невъзможно абсолютният характер на не само скоростта, но и ускорението, което има специфично значение във връзка с фактора, неговото определяне.
- Втори постулат- Принцип на постоянство на скоростта на светлината - остава непроменена.
- Трето постулиране- Принципа на еквивалентност на инертни и гравитационни маси. Този факт е известен в класическата механика. Така в закона на световни, формулирани от Нютон, силата на тежестта винаги е пропорционална на масата на това тяло, за което действа. Но във втория закон на Нютон силата, съобщавайки за ускорението на тялото, също е пропорционално на нейната маса. В първия случай говорим за гравитационната маса, която характеризира способността на тялото да привлече в друго тяло, във втория случай - за инертната маса, която характеризира поведението на тялото под действието на външните сили, \\ t е мярка за инертност на тялото. Но в случай на свободен спад в тялото, ускорението g \u003d 9.8 m / s 2 не зависи от масата. Той е установен в експериментите си, но Галилея. По-точна еквивалентност на тези маси е създадена през 1890 г. от унгарския физик Л. Етвин. Днес тези заключения се потвърждават с висока степен на точност - до 10 -12.
След създаването на специална теория на относителността, Айнщайн мислеше дали гравитационните свойства се променят, ако техните инерционни свойства зависят от скоростта на движение. Теоретичният анализ, проведен от учен, позволи да се заключи, че физиката не знае как да разграничи ефекта на тежестта от ефекта на ускорението. С други думи, кинематичните ефекти, произтичащи от гравитационните сили, са еквивалентни на ефектите, които възникват при действието на ускорение. Така че, ако ракетата излезе с ускорение 2 г.Екипажът на ракетата ще се почувства така, сякаш е в двойна гравитация на земята. По подобен начин, наблюдател в затворен асансьор няма да може да определи дали асансьорът се движи ускорително или вътре в асансьора са силите на тежестта. Тя се основава на принципа на еквивалентност, че принципът на относителността е обобщен.
Най-важното заключение на общата теория на относителността е идеята, че промяната в геометричните (пространствени) и темпорални характеристики на тела се осъществява не само при движение с високи скорости, както е доказано от специалната теория на относителността, но и в силна гравитационна полета. Заключението прави неразривно общата теория за относителността с геометрията, но общоприетата геометрия на евклидея не е подходяща за това.
Геометрията ейклидиан е аксиоматична, постъпява от пет аксиома и предполага една и съща, еднаквост на пространството, което се счита за плоско. Но постепенно много математици спряха да задоволят тази геометрия, тъй като петият постулат не е очевиден. Говорим за одобрение, че чрез точка, лежаща извън прав, може да се извърши само едно право, успоредно на това. Тази аксиома е свързана с декларация за сумата на ъглите на триъгълника, винаги равна на 180 °. Ако замените тази ос, можете да изградите нова геометрия, различна от геометрията на евклидея, но точно както вътрешно последователна. Това е, което са направили през XIX век, независимо от руския математик Н. Лобачевски, немски Б. Риман и унгарско I. Поео. Риман използва Axomo върху невъзможността да се проведе дори единствената паралелна права. Лобачовски и болката пристъпи от факта, че чрез точката извън права линия можете да извършите безброй директно, успоредно на това. На пръв поглед тези изявления звучат абсурдни. В самолета те всъщност са погрешни. Но може да има и други повърхности, върху които има нови постулати.
Представете си, например, повърхността на сферата. Върху нея, най-краткото разстояние между двете точки не подлежи на права линия (няма права линия на повърхността на сферата) и върху дъгата на голям кръг (така наречената обиколка, радиусите на които са равни на радиуса на сферата). По света, подобно на най-късата, или, както се наричат, геодезическите линии са меридиани. Известно е, че всички меридиани се пресичат в поляците и всеки от тях може да се счита за пряк паралел с всеки меридиан. На сферата се извършва нейната сферична геометрия, при която твърдението е вярно, че сумата от ъглите на триъгълника е винаги по-голяма от 180 °. Представете си триъгълник, оформен от двама меридиани и екватор. Ъглите между меридианите и екватора са 90 °, а ъгълът между меридианите с върха в полюса се добавя към тяхната сума. В сферата, в това, няма никакво или директно замък.
Има и повърхности, за които се оказва вярно постулат на Риман. Това е отана повърхност, наричана още псевдосфера. По него сумата на ъглите на триъгълника е винаги по-малка от 180 ° и е невъзможно да се извърши единствено един паралел с това.
След като Айнщайн разбра за съществуването на тези геометрии, имаше съмнения относно евклидовия характер на реалното пространство. Стана ясно, че е усукано. Как може да си представим кривината на пространството, която казва общата теория на относителността? Представете си много фин лист каучук и ние приемаме, че това е космически модел. Поставете големите и малки топки - модел звезди и планети. Топките ще уволнят гумения лист, толкова по-голяма е повече тяхната маса, която ясно показва зависимостта на кривината на пространството-време от телесното тегло. Така земята създава около себе си извито пространствено време, което се нарича област на гроба. Това е, което прави всички тела на земята. Но по-нататък ще бъдем от планетата, толкова по-слаб ще бъде действието на това поле. На много дълги разстояния, полето ще бъде толкова слаба, че телата ще спрат да падат върху земята, и затова кривината на пространството-време ще бъде толкова незначителна, че те могат да бъдат пренебрегнати и да бъдат разгледани в пространството.
Под пространството на кривината не е необходимо да се разбира кривината на равнината като евклидовата сфера, в която външната повърхност е отлична от вътрешната. От вътрешната страна на повърхността му изглежда вдлъбната, извън - изпъкнала. От гледна точка на геометриите, които не са детски, двете страни на извитата равнина са едни и същи. Кривината на пространството не се появява визуално и се разбира като отстъпление на неговия метрик от евклидоан, който може да бъде точно описан на езика на математиката.
Теорията на относителността е установила не само кривината на пространството под действието на тежестта, но и забавяне на течение на времето в силни гравитационни полета. Дори слънцето, доста малко в пространствените стандарти на звездата, засяга темпото на времето, което тече, забавяйки го близо до себе си. Ето защо, ако изпратим радиосигнал до някакъв момент, пътят към който минава до слънцето, радиопоръчът ще отнеме повече време, отколкото когато няма начин по пътя на този сигнал. Закъснението на сигнала, когато преминава близо до слънцето, е около 0,0002 стр. Извършени са такива експерименти, считани от 1966 г., като рефлектор е използван като повърхности на планетите (живак, venus) и оборудване на междупланетни станции.
Една от най-фантастичните прогнози за общата теория на относителността - пълен път спрете в много силно поле. Времето за забавяне е по-голямо, толкова по-силно. Времето за забавяне се проявява в гравитационно офсет от червена светлина: по-силният, толкова по-голям е дължината на вълната и честотата му се намалява. При определени условия дължината на вълната може да бърза към безкрайност и честотата му е нула.
С светлината, излъчвана от слънцето, тя може да се случи, ако нашият блясък внезапно потъна и се превърна в топка с радиус от 3 км или по-малко (радиусът на слънцето е 700 000 км). Поради тази компресия, силата на повърхността, от която идва светлината, тя ще се увеличи, така че гравитационното червено преместване ще бъде наистина безкрайно. Слънцето просто ще стане невидимо, нито един от фотон няма да излезе от границите му.
Веднага да кажем, че със слънцето никога няма да се случи. В края на съществуването си, след няколко милиарда години, тя ще изпита много трансформации, централният му регион може значително да се свие, но все още не толкова. Но други звезди, чиито маси са три или повече от масата на слънцето, в края на живота си, те наистина изпитват, най-вероятно бързото катастрофалното компресиране под действието на собствената им тежест. Това ще ги доведе до състоянието на черната дупка.
Черна дупка - това е физическо тяло, което създава такава силна гравитация, че червената смяна на светлината, излъчена близо до него, може да се свърже с безкрайност. За да направите черна дупка, тялото трябва да бъде притиснато към радиуса, който не надвишава съотношението на телесното тегло към масата на слънцето, умножена по 3 км. Тази критична стойност на радиуса се нарича гравитационен радиус Тяло.
Физиците и астрономите са съвсем сигурни, че черните дупки съществуват в природата, въпреки че все още не могат да бъдат открити. Трудностите на астрономическите търсения са свързани с самата природа на тези необичайни предмети. В края на краищата те просто не се виждат, тъй като няма да блестят, те няма да излъчват нищо в космоса и следователно в пълния смисъл на думата са черни. Само за редица непреки знаци може да се надяваме да забележите черна дупка, например в системата на двойна звезда, където нейният партньор би бил обикновена звезда. От наблюдения на видимата звезда в общото поле, такава двойка може да бъде оценена от масата на невидимата звезда и ако тази стойност надвишава масата на слънцето в три или повече пъти, ще бъде възможно да се каже, че са открили черна дупка. Сега има няколко добре проучени двойни звезди, в които масата на невидимия партньор се оценява на 5-8 маса на слънцето. Най-вероятно това са черни дупки, но астрономите, преди да изяснят тези оценки предпочитат да се обаждат на тези обекти с кандидати за черни дупки.
Гравитационното забавяне във времето, измерването и свидетелските показания служи на червено изместване, много значително близо до неутронните звезди, а в гравитационния радиус на черната дупка е толкова голямо, че от гледна точка на външния наблюдател, просто замръзване. За тяло, което попада в областта на черна дупка с маса, равна на три маса на слънцето, падане от разстояние от 1 милион км до гравитационен радиус отнема само около час. Но от часовника, който ще бъде далеч от черната дупка, свободното падане на тялото в полето му се простира във времето до безкрайност. Колкото по-близо до тялото на инцидента ще се доближи до гравитационния радиус, толкова по-забавен ще бъде представен на дистанционния наблюдател. Тялото, наблюдавано отдалечено, безкрайно ще се приближи до гравитационния радиус и никога не го достига. И на определено разстояние от този радиус, тялото е завинаги замразяване - за външен наблюдател, времето спря, точно както се вижда замразен момент на падащото тяло върху стопната рамка.
Идеите за пространството и времето, образуващи се в теорията на относителността на Айнщайн, са най-последователните. Но те са макроскопични, тъй като разчитат на опита на изучаването на макроскопични обекти, дълги разстояния и големи периоди от време. При изграждането на теориите, които описват явленията на Microvorld, тази геометрична картина, която включва непрекъснатост на пространството и времето (пространствено-времев континуум) е прехвърлен в нова област без никакви промени. Експерименталните данни, противоречащи на прилагането на теорията на относителността в микроурежа, все още не е. Но много развитието на квантовите теории може да изисква преразглеждане на идеите за физическото пространство и времето.
Вече някои учени говорят за възможността за съществуването на квантово пространство, основната дължина L. Инжектиране на тази концепция, науката ще може да избегне много трудности на съвременните квантови теории. Ако съществуването на тази дължина се потвърди, тя ще стане друга основна константа по физика. От наличието на интервал на интервал също следва наличието на квантово време, равно на l / c, което ограничава точността на определяне на интервали от време.
Общата теория на относителността счита, че не-тематичните референтни системи и одобрява възможността за тяхното идентифициране със инерции (ако има тежест на тежестта). Айнщайн формулира същността на основния принцип на тази теория, както следва: "Всички референтни системи са еквивалентни на описването на природата (формулирането на общите закони), в която не са били." По-точно, общият принцип на относителността предполага, че всеки закон на физиката е еднакво вярно и приложим в неинерционни референтни системи в присъствието на тежест и при инерционни референтни системи, но в отсъствие.
Последиците от общата теория на относителността:
1. Равенството на инертната и гравитационната маса е една от важните резултати от ОТО, което разглежда също всички референтни системи, а не само инерционно.
2. Кривирането на светлинния лъч в полето показва, че скоростта на светлината в такова поле не може да бъде постоянна, но варира в посока на едно място на друго.
3. Завъртете елиптичната орбита на планетите, движещи се около слънцето (например живак - 43 ° за век).
4. Забавяне на времето в областта на масивните или супер-деликатни тела.
5. Промяна на честотата на светлината, когато се движи в гравитационното поле.
Най-значимият резултат е създаването на зависимостта на пространствените свойства на околния свят от местоположението и плътността на масите.
В заключение, отбелязваме, че редица заключения от общата теория на относителността са качествено различни от заключенията на Нютоносската теория на тежестта. Най-важните от тях са свързани с съществуването на черни дупки, сингулярии на пространството-време (места, където официално, на теорията, съществуването на частици и полета в обичайната форма, известна на нас) и с присъствието на гравитационни вълни ( гравитационно радиация). Ограниченията на общата теория на тежестта на Айнщайн се дължат на факта, че тази теория не е квантова; И гравитационните вълни могат да се разглеждат като поток от определени квантитрони.
Няма други ограничения върху приложимостта на теорията на относителността, въпреки че тя е била многократно изразена предположения, че на много ниски разстояния концепцията за точка на точка, и теорията за относителността може да не е приложима. Съвременните квантови теории за фундаментални взаимодействия (електромагнитни, слаби и силни взаимодействия) се основават на геометрията на теорията на относителността на пространството. От тези теории с най-висока точност квантовата електродинамика на лептоните. Експериментите, използвани за обосноваване на теорията за относителността през първите десетилетия на неговото съществуване многократно многократно се повтарят с висока точност. Сега този вид експерименти имат предимно исторически интерес, тъй като основният масив от потвърждение на общата теория на относителността е данните, свързани с взаимодействията на релативистичните елементарни частици.
Казва се, че прозрението дойде в Алберт Айнщайн в един миг. Ученият твърди, че е качил на трамвая Берну (Швейцария), погледна към уличните часовници и изведнъж осъзна, че ако трамвайът вече е приет на скоростта на света, тогава в своето възприятие този часовник би бил спрян - и времето щеше да спре не е наоколо. Това го доведе до формулирането на един от централните постулати на относителността - че различните наблюдатели възприемат валидността по различни начини, включително такива основни ценности като разстояние и време.
Говорейки от научен език, в този ден Айнщайн осъзна, че описанието на всяко физическо събитие или явление зависи от това референтни системив който се намира наблюдателят. Ако пътническият трамвай, например, капки очила, тогава за нея ще паднат вертикално, и за пешеходец на улицата, очилата ще паднат през парабола, докато трамвайните се движат, докато чашите падат. Всяка от тях има собствена референтна система.
Но въпреки че описанията на събитията по време на прехода от една референтна система към другия се променят, има и универсални неща, които остават непроменени. Ако вместо описание на падащите точки, задайте въпроса за закона на природата, причинявайки падането им, отговорът на него ще бъде един и същ за наблюдателя в стационарната координатна система и за наблюдателя в движещата се координатна система. Законът за разпределеното движение е еднакво функциониращ на улицата и в трамвая. С други думи, докато описанието на събитията зависи от наблюдателя, законите на природата не зависят от него, т.е., тъй като е обичайно да се говори на научния език, са инвариант.Това е принцип на относителността.
Подобно на всяка хипотеза, принципът на относителността трябва да бъде проверен чрез корелация с истински природни явления. От принципа на относителността Айнщайн донесе две отделни (макар и свързани) теории. Специална или частна теория на относителността Той идва от ситуацията, че законите на природата са сами за всички референтни системи, движещи се с постоянна скорост. Обща теория на относителносттаразпределя този принцип за всяка референтна система, включително тези, които се движат с ускорение. Специалната теория на относителността е публикувана през 1905 г., а общата теория на относителността е по-сложна от гледна точка на математическия апарат е завършен от Айнщайн до 1916 г.
Специална теория на относителността
Повечето парадоксални и противоречащи на интуитивните идеи за света на ефектите, възникнали при шофиране със скорост, близо до скоростта на светлината, се предвижда именно специална теория на относителността. Най-известният от тях е ефектът от забавянето на часовете, или ефект на забавяне на времето. Гледането, движещо се спрямо наблюдателя, стана по-бавно от точно същия часовник в ръцете си.
Времето в координатната система, движеща се със скорости, близки до скоростта на светлината, по отношение на наблюдателите и пространствената дължина (дължината) на предмети по оста на посоката на движение - напротив, е компресирана. Този ефект, известен като lorentz Fitzgerald.Той е описан през 1889 г. от ирландския физик Джордж Фицджералд, 1851-1901 и допълнен през 1892 г. от холандския ръст Лоренц (Hendrick Lorentz, 1853-1928). Намаляването на Лоренц-Фицджералд обяснява защо опитът на Микелсън-Морли при определянето на скоростта на земното движение във външното пространство чрез измерванията на "есентния вятър" даде отрицателен резултат. По-късно Айнщайн включваше тези уравнения в специална теория на относителността и допълва подобна реализационна формула за маса, според която телесното тегло също се увеличава, когато телесната скорост се приближава към скоростта на светлината. По този начин, при скорост от 260 000 км / s (87% от скоростта на светлината), масата на обекта от гледна точка на наблюдателя, разположена в референтната система за преоткриване, ще се удвои.
Тъй като Айнщайн, всички тези прогнози, сякаш противоречат на здравия разум, те изглеждаха изцяло и пряко експериментално потвърждение. В един от най-значимите експерименти, учени на Университета в Мичиган поставиха ултра точен атомният часовник на борда на самолета, който имаше редовни трансатлантически полети и след завръщането си на летището, тяхното свидетелство беше изкривено. Оказа се, че часовникът в самолета постепенно изостава от контрола все повече и повече (ако е така, можете да го поставите, когато говорим за фракциите на секунда). През последния половин век учените изследват елементарни частици на огромни хардуерни комплекси, които се наричат \u200b\u200bускорители. В тях пакети от заредени субатомни частици (като протони и електрони) се ускоряват до скорост близо до скоростта на светлината, след това различни ядрени цели са чисти. В такива експерименти ускорителите трябва да вземат предвид увеличаването на масата на ускорените частици - в противен случай резултатите от експеримента просто няма да се поддадат на разумно тълкуване. И в този смисъл специалната теория на относителността отдавна е преминал от изхвърлянето на хипотетични теории в областта на приложните инженерни инструменти, която се използва на равнище със законите на механиката на Нютон.
Връщайки се в законите на Нютон, бих искал да отбележа, че специалната теория на относителността, въпреки че външно противоречи на законите на класическата нютонова механика, всъщност почти точно възпроизвежда всички обичайни уравнения на законите на Нютон, ако се прилага към описанието на тела, движещи се със скорост, значително по-малка от скоростта на светлината. Това означава, че специалната теория на относителността не отменя нютонианската физика, но се разширява и допълва.
Принципът на относителността също така помага да се разбере защо е скоростта на светлината, а не друга, играе такава важна роля в този модел на структурата на света - този въпрос се изисква от много от тези, които за пръв път са се сблъскали с теорията на относителност. Скоростта на светлината се откроява и играе специална роля на универсална константа, защото се определя от естествения закон за науката. По силата на принципа на относителността, скоростта на светлината във вакуум ° С. Същото във всяка референтна система. Струваше се, че противореча на здравия разум, защото се оказва, че светлината от движещия се източник (с каквато и да е скорост, която той се движи) и става дума за наблюдателя едновременно. Това обаче е така.
Поради особената си роля в законите на природата, скоростта на светлината заема централно място и в общата теория на относителността.
Обща теория на относителността
Общата теория на относителността се прилага за всички референтни системи (и не само се движат с постоянна скорост спрямо тях) и изглежда математически много по-трудно от специалността (разликата на единадесет години се дължи между тяхното публикуване). Тя включва и специален случай на специална теория на относителността (и следователно законите на Нютон). В същото време общата теория на относителността върви много по-далеч от всичките му предшественици. По-специално, тя дава ново тълкуване на тежестта.
Общата теория на относителността прави световното четириизмерно: времето се добавя към трите пространствени измерения. Всичките четири измерения са неразделни, така че не става дума за пространственото разстояние между два обекта, както се случва в триизмерния свят, но около интервали между пространството между събитията, които съчетават отдалечеността си един от друг - както във времето, така и в времето пространство. Това означава, че пространството и времето се считат за четириизмерни пространствено-времеви континуум или просто, космическо време. В този континуум наблюдателите се движат един спрямо друг, може дори да вярват в това дали са настъпили две събития едновременно - или един предшестващ другия. За щастие за нашия лош ум, преди нарушаване на причинните отношения, делото не достига - т.е. съществуването на координатни системи, в които две събития възникват не по едно и също време в различни последователности, дори и общата теория на относителността не позволява.
Законът на Световния Нютон ни казва, че има сила на взаимно привличане между две тела във Вселената. От тази гледна точка Земята се върти около слънцето, тъй като силите на взаимното привличане действат между тях. Общата теория на относителността обаче ни кара да разглеждаме това явление иначе. Според тази теория тежестта е следствие от деформацията ("кривината") на еластичната тъкан на пространството-време под влиянието на масата (с по-тежкото тяло, например слънцето, по-силното време "започва" то и повече, съответно, нейното гравитационно поле). Представете си стегната кърпа (един вид батут), който е поставен масивна топка. Платното се деформира от теглото на топката и цветето под формата на фуния се образува около него. Според общата теория на относителността, земята се превръща в слънцето като малка топка, минаваща се движена около конуса на фунията, образувана в резултат на "работа" пространство-време пространство с тежък балон - слънцето. И фактът, че ни се струва от силата на тежестта, всъщност е всъщност чисто външното проявление на кривината на пространството и изобщо не в нютоновото разбиране. Към днешна дата най-доброто обяснение на естеството на тежестта, което ни дава общата теория на относителността, не е намерена.
Трудно е да се провери общата теория на относителността, тъй като в конвенционалните лабораторни условия резултатите му почти съвпадат с факта, че прогнозира закона на глобалния нютон. Въпреки това бяха произведени няколко важни експеримента и техните резултати позволяват да се помисли за потвърдена теорията. В допълнение, общата теория на относителността помага да се обясни явленията, които наблюдаваме в космоса - например незначителни отклонения на живак от стационарна орбита, необяснимо от гледна точка на класическата механика на Нютон, или кривината на електромагнитното излъчване на далечни Звезди, когато минава в непосредствена близост до Слънцето.
Всъщност резултатите, които прогнозират общата теория на относителността, са забележимо различни от резултатите, предвидени от законите на Нютон, само в присъствието на повърхностни гравитационни полета. Това означава, че за пълна проверка на общата теория на относителността или ултра-измерващите измервания на много масивни обекти или черни дупки, към които не са обичайни интуитивни идеи. Така развитието на нови експериментални методи за проверка на теорията на относителността остава една от най-важните задачи на експерименталната физика.
ОТО и RTH: Някои акценти
1. В безброй книги - монографии, учебници и популярни научни публикации, както и в различни видове статии - читателите са свикнали да виждат споменаването на общата теория на относителността (от) като едно от най-големите постижения на нашия век, Чудесна теория, за необходимите инструменти на съвременната физика и астрономия. Междувременно от статията А. А. Логънов, те научават, че според него е необходимо да се откаже, че е лошо, несъвместимо и противоречиво. Ето защо, според замяната на друга теория и, специално конструирана от А. А. Логънов и неговите служители на релативистичната теория на гравитацията (RTG).
Възможно ли е такава ситуация, когато много се сгрешат в оценката на съществуващите и проучени повече от 70 години, и само няколко души, водени от А. А. Логънов наистина разбра, че трябва да се изхвърли? Повечето читатели очакват отговор: това е невъзможно. Всъщност, мога само да отговоря в обратния начин: и "такъв" може би не става въпрос за религия, а за науката.
Основателите и пророците на различни религии и глаголи създават и създават своите "свещени книги", чието съдържание е обявено за истината в последната инстанция. Ако някой се съмняваше, толкова по-лош за него, той става еретик с последствията, произтичащи от тук, често дори кървава. И това е по-добре да не се мисли изобщо, а да вярваме, след известната формула на един от църковните лидери: "Вярвам, за нелепо". Научният светоглед е радикално противоположна: не изисква нищо, което да поеме вярата, ви позволява да се съмнявате в всичко, не разпознава догмата. Под влиянието на нови факти и съображения, това е възможно не само, но е необходимо, ако е оправдано, да се промени неговата гледна точка, да замени несъвършената теория по-съвършена или да кажем, по някакъв начин обобщават старата теория. Подобна ситуация и по отношение на личности. Основателите на вероизповеданията се считат за непогрешими и например католици дори жив човек - "царуването" папа - декларирано непогрешимо. Науката не знае рядкост. Големи, понякога дори изключителни, уважавани, които физици (ще бъдат да се говори за физици) преживяват велики представители на своята професия, особено такива титани като Исак Нютон и Алберт Айнщайн, нямат нищо общо с канонизацията на светиите, с обожание. И големите физици са хора и всички хора имат своите слабости. Ако говорим за науката, която ни интересува само тук, тогава най-големите физици са далеч от винаги и не във всичко, което са прави, зачитането им и признаването на тяхната заслуга не се основава на непогрешимост, а за факта, че те успя да обогати науката прекрасни постижения, вж. и по-дълбоко от техните съвременници.
2. Сега е необходимо да се спрете за изискванията за фундаментални физически теории. Първо, такава теория трябва да бъде завършена в областта на неговата приложимост, или, тъй като мога да говоря условно за краткост, трябва да бъде последователно. Второ, физическата теория трябва да бъде адекватна на физическата реалност или, по-просто, да бъдат координирани с експерименти и наблюдения. Могат да бъдат споменати други изисквания, предимно спазването на законите и правилата на математиката, но всичко това е предназначено.
Нека обясним примера на класическата, нерелативистична механика - механиката на Нютон, приложена към най-простите по принцип проблемът с движението на някои "точка" частица. Както знаете, ролята на такава частица в задачите на Небесната механика може да играе цяла планета или с сателит. До момента t 0. Частицата е в точката А. С координати x Ia.(t 0.) и има скорост v Ia.(t 0.) (тук i. \u003d L, 2, 3, за позицията на точката в пространството се характеризира с три координати, а скоростта е вектор). След това, ако цялата сила, действаща върху частица, законите на механиката ви позволяват да определите ситуацията Б. и скорост на частиците V I. Във всеки следващ момент от времето t.Това означава, че намират доста определени ценности x Ib.(t.) и V. IB.(t.). И какво ще се случи, ако бяха използвани законите на механиката, не дадоха недвусмислен отговор и нека кажем, в нашия пример предсказаме, че частицата в момента t. може да бъде или в точката Б.или в напълно различна точка ° С.? Ясно е, че такава класическа (некупка) теория би била непълна, или според посочената терминология, непоследователна. Тя или ще трябва да се добави, което го прави недвусмислено или да изхвърли. Механиката на Нютон, както е посочено, е последователно - въпросите в областта на нейната компетентност и приложимост, дава недвусмислени и добре дефинирани отговори. Удовлетворява механиката на Нютон и второто изискване - резултатите, получени върху него (и по-специално координатните стойности x I.(t.) и скорост v I. (t.)) В съответствие с наблюденията и експериментите. Ето защо цялата небесна механика - описание на движението на планетите и техните спътници - докато времето беше изцяло основано, и с пълен успех, на нютонов механиката.
3. Но през 1859 г. Левиер установи, че движението, което е най-близо до планетата на слънцето - Меркурий е малко по-различно от прогнозния механик на Нютон. По-специално беше, че перихелият е точката на елиптична орбита на планетата, която е най-близо до слънцето - се превръща в ъглова скорост на 43 ъглови секунди за един век, който се различава от този, който трябва да се очаква, когато се вземат предвид всички известни смущения от други планети и техните сателити. Още по-рано, ливъриджът и Адамс бяха изправени пред подобна, всъщност ситуацията, когато анализираме движението на уран - най-отдалеченото от слънцето от слънцето от всички известни по това време. И те намериха обяснение на преценката на изчисленията с наблюдения, което предполага, че още по-отдалечената планета е повлияна от движението на Уран, наречено Нептун. През 1846 г. Нептун наистина е бил открит на прогнозирано място и това събитие заслужено заслужава да бъде триумф на нютоноанската механика. Съвсем естествено е, че лостът се опита да обясни и спомена аномалия в движението на Меркурий чрез съществуването на неизвестна планета - в този случай, някои планета вулкан се движи още по-близо до слънцето. Но за втори път, "Focus се провали" - не съществува вулкан. След това започнаха да се опитват да променят нютонския свят на световния растеж, според който гравитационната сила при прилагането на слънцето - планетата варира от закона
където ε е малко количество. Между другото, подобно приемане се използва (макар и без успех) и днес да се обясни някои от неясните въпроси на астрономията (ние говорим за проблема със скритата маса; виж например, цитиран под книгата на автора "на физиката и Астрофизика ", стр. 148). Но така, че хипотезата да е нараснала в теорията, е необходимо да се пристъпи от някои принципи, да се уточни стойността на параметъра ε, изграждане на серийна теоретична схема. Това не бе успешно и въпросът за превръщането на перихелия живак остана отворен до 1915 година. Тогава на върха на Първата световна война, когато само такива няколко души се интересуват от абстрактни проблеми на физиката и астрономията, Айнщайн завърши (след около 8 години стресови усилия), създаването на обща теория на относителността. Осветеният този последен етап при изграждането на фондацията OTO е в три кратки статии, докладвани и написани през ноември 1915 година. Във втория, докладван на 11 ноември, Айнщайн въз основа на ОТО изчислява допълнително в сравнение с Нютонейската ротация Перигелия Меркурий, която се оказа равна (в радиана за един оборот на планетата около слънцето)
и ° С. \u003d 3 · 10 10 cm · С-1 - скорост на светлината. Когато се премества в последния израз (1), се използва третият закон на Кеплер
| а. 3 = | ГМ. ☼ | T. 2 |
| 4π 2. |
където T. - периода на преобразуване на планетата. Ако във формула (1) заменете най-известните стойности на всички стойности, както и да произвеждате елементарно преизчисляване от радианите за оборот, за да се обърнете в ъглови секунди (знак ") за един век, тогава ще стигнем до стойността ψ \u003d 42 ".98 / век. Наблюденията се събират с този резултат с точност, постигната сега около ± 0 ".1 / век (Айнщайн в първата му работа използва по-малко точни данни, но в грешките получават пълното съгласие на теорията с наблюденията). Формула (1) е дадена по-горе, на първо място, нейната простота е ясна, толкова често липсва в математически сложни физически теории, включително в много случаи и в OTO. Второ, това е най-важното, от (1) е ясно, че въртенето на перигелия следва от OTO, без да е необходимо да се привличат нови неизвестни постоянни или параметри. Следователно резултатът, получен от Айнщайн, стана истински триумф на OTO.
В най-доброто от мен известните биографии на Айнщайн говорят и подкрепят мнението, че обяснението на превръщането на Perieglia Mercury е "най-силно емоционално събитие за целия научен живот на Айнщайн и може би в целия му живот". Да, това беше "звезден час" Айнщайн. Но това е за себе си. Поради редица причини (достатъчно е да се спомене войната) за правото на достъп до световната арена, както тази теория, така и нейният създател "звезда-час" стана друго събитие, което се случи 4 години по-късно - през 1919 г. Това е това В същата работа, в която е получена формулата (1), Айнщайн прави важна прогноза: лъчите на светлината, преминаващи близо до слънцето, са длъжни да бъдат извити и тяхното отклонение трябва да бъде
|
(2) |
където r. - близкото разстояние между гредата и центъра на слънцето, и r. ☼ \u003d 6.96 · 10 10 cm - радиусът на слънцето (по-точно радиус на слънчевата фотофефера); Така максималното отклонение, което може да се наблюдава, е 1,75 ъглова секунди. Без значение колко такъв ъгъл (около този ъгъл, възрастен е видим от разстояние от 200 км), той може да се измерва вече по това време оптичният метод чрез фотографиране на звезди в небето в околността на Слънцето. Такива наблюдения са произведени от две английски експедиции по време на пълно слънчево затъмнение на 29 май 1919 година. Ефектът от радиационните отклонения в слънчевата област е инсталиран с цялата сигурност и е в съгласие с формула (2), въпреки че точността на измерванията, дължаща се на ефекта, е малка. Обаче отклонението е два пъти по-малко от съгласно (2), т.е. на 0 ".87, е изключено. Последното е много важно, защото отклонението е 0 ".87 (кога r. = r. ☼) вече може да бъде получено от нютоновата теория (възможността за отклонение на светлината в самата област на тежестта все още е отбелязана от Нютон, а изразът за ъгъла на отклонение, два пъти по-малък, отколкото съгласно формулата (2), беше получено през 1801 г.; друго нещо е, че това предсказание е, че е забравено и Айнщайн не знае за него). На 6 ноември 1919 г. резултатите от експедициите бяха докладвани в Лондон на съвместна среща на Кралското общество и Кралското астрономическо общество. Какво впечатлиха, от това, което J.J. Thomson каза на тази среща: "Това е най-важният резултат, получен във връзка с теорията на тежестта след времето на Нютон ... тя представлява едно от най-големите постижения на човешката мисъл."
Ефекти от слънчевата система, както видяхме, много малки. Това се обяснява с факта, че гравитационното поле на слънцето (да не говорим за планетите) е слабо. Последният означава, че нютонов гравитационен потенциал на слънцето
Спомнете си сега резултатът, известен от училищния курс на физиката: за кръгови орбити планети | φ ☼ | \u003d V 2, където V е скоростта на планетата. Следователно, слабостта на гравитационното поле може да се характеризира с по-визуален параметър v 2 / ° С. 2, които за слънчевата система, както видяхме, не надвишава стойността на 2.12 · 10 - 6. На земята орбита V \u003d 3 · 10 6 cm · C - 1 и V 2 / ° С. 2 \u003d 10 - 8, за близки спътници на Земята V ~ 8 · 10 5 cm · C - 1 и V 2 / ° С. 2 ~ 7 · 10 - 10. Следователно, проверка на споменатите последици от ефектите дори с точност от 0,1% сега, т.е. с грешка, която не надвишава 10 - 3 от измерената стойност (да речем, отклонения от светлинни лъчи в слънчевото поле), прави все още не позволявайте изчерпателно да се проверяват от реда на поръчката
За измерванията с желаната точност, казват, че отклоненията на лъчите в соларната система могат да сънуват само. Вече се обсъждат проектите на съответните експерименти. Във връзка със сложната физика и те казват, че да бъдат тествани главно само за слабо гравитационно поле. Но ние (аз във всеки случай) някак си дори не забеляза едно важно обстоятелство за дълго време. След пускането на 4 октомври 1957 г. на първия сателит на земята космическата навигация започна да се развива бързо. За устройства за кацане на Марс и Венера, с обхват близо до фобос и т.н. Вече е необходимо да се изчисли точността на измерватели (с разстояния от земята от столяричния метра), когато последиците от OTO са доста значителни . Следователно, изчисленията сега се провеждат въз основа на изчислителни схеми, които органично се вземат предвид. Спомням си как преди няколко години един говорител - специалист по космоса навигация - дори не разбра въпросите ми за точността на проверката от. Той отговори: Ние вземат под внимание от нашите инженерни изчисления, в противен случай е невъзможно да се работи, всичко се оказва правилно, какво друго да желаете? Възможно е да се желае, разбира се, много, но забравете, че абстрактната теория вече не е абстрактна, но не се използва и с "инженерни изчисления" също.
4. В светлината на очертания критик, от А. А. Логънов, изглежда особено невероятно. Но в съответствие с онези, които бяха казали в началото на тази статия, е невъзможно да се спомене тази критика без анализ. Още по-невъзможно е да се изразява решение за RTG предложената от А. Логънов, релативистичната теория на тежестта.
За съжаление е абсолютно невъзможно да се извърши такъв анализ на страниците на научните и популярни публикации. В статията си А. А. Логънов, основно, декларира само и коментари за позицията си. Не мога да изляза тук и I.
Така че, ние вярваме, че OTO е последователна физическа теория - всичко е правилно и ясно зададените въпроси, разрешени в областта на неговата приложимост, съответно дава недвусмислен отговор (последният се отнася по-специално от забавянето на сигналите по време на местоположението на планети). Тя не страда от математически или логически дефекти. Необходимо е обаче да се обяснят, че е необходимо по-горе при използването на местоимението "ние". "Ние", разбира се, аз сам, но и всички тези съветски и чуждестранни физици, с които трябваше да обсъждам, и в някои случаи критикуват А. А. Логънов. Великата Галилеи преди четири век каза: по въпросите на науката, мнението на човек е по-скъпо от мненията на хиляди. С други думи, научните спорове не са решени с мнозинство. Но, от друга страна, е съвсем очевидно, че мнението на много физици, общо казано, значително по-убедително, или е по-добре да се каже, по-надеждно и претегляне, мненията на една физика. Ето защо преходът от "аз" на "ние" е важен тук.
Ще бъде полезно и подходящо, надявам се да направя още коментари.
Защо А. А. Логънов толкова много не харесва? Основната причина е, че в ОТО, общо казано, няма концепция за енергията и инерцията в обичайното на електродинамиката на формата и, говорейки с думи, има отказ "от представянето на гравитационното поле като класическо поле като класическо поле от тип Фарадей-Максуел, който има добре дефинирана енергийно импулсна плътност. Да, последният в известен смисъл е вярно, но е обяснено от факта, че "в риманна геометрия като цяло, няма необходима симетрия по отношение на смени и обръщания, т.е. няма ... група за движение на пространството. Геометрията на същото пространство на пространството според OTO е риманна геометрия. Ето защо, по-специално, лъчите на светлината се отклоняват от права линия, преминавайки близо до слънцето.
Едно от най-големите постижения на математиката на миналия век е създаването и развитието на Лобачевски, Бояй, Гаус, Риман и техните последователи на геометрия на не-дете. Тогава възникнах: каква е геометрията на физическото пространство, в което живеем? Както беше споменато, според това, тази геометрия на Невклидова, Риманкова, а не псевдо-детска геометрия Минковски (за тази геометрия, описана по-подробно в член А. А. Логунова). Тази геометрия на Минковски се появи, може да се каже, продуктът на специалната теория на относителността (сервизната станция) и да замени абсолютното време и абсолютното пространство на Нютон. Последният пряко преди създаването на сто през 1905 г. се опитваше да се идентифицира с фиксирания естер на Лоренц. Но от Лоренц етер, както от абсолютно фиксирана механична среда, защото те отказаха, че всички опити забелязване на присъствието на тази среда не бяха увенчани с успех (имам предвид опита на Мишелсън и някои други експерименти). Хипотезата, че физическото пространство-време задължително е точно пространството на Минковски, което A. A. logun е прието като фундаментално, е много широкообхватно. В известен смисъл е подобен на хипотезата за абсолютното пространство и механичния етер и, както изглежда, тя остава и остава напълно ненужна, докато не показват никакви аргументи, основани на наблюдения и експерименти. И такива аргументи поне сега са напълно отсъстващи. Връзки в аналогия с електродинамика и идеали на прекрасни физици от миналия век Фарадай и Максуел няма убедителни в това отношение, не притежават.
5. Ако говорим за разликата между електромагнитното поле и, следователно, електродинамика и гравитационното поле (разделено от теорията на такова поле), тогава е необходимо да се отбележи следното. Изборът на референтна система е унищожен (да се обърне на нула) дори локално (в малка площ), не е възможно цялото електромагнитно поле. Следователно, ако енергийната плътност на електромагнитното поле
| W. = | Д. 2 + Х. 2 |
| 8π. |
(Д. и Х. - Напрежението на електрическите и магнитните полета, съответно, е различно от нула в определена референтна система, тя ще бъде различна от нула и във всяка друга референтна система. Гравитационното поле, грубо казано, много по-силно зависи от избора на референтната система. Така че, хомогенно и постоянно гравитационно поле (т.е., полето на тежестта причинява ускорение г. Частиците, поставени в него, независимо от координатите и времето), могат да бъдат напълно "унищожени" (обратно до нула) чрез прехода към равномерно ускорената референтна система. Това обстоятелство, представляващо основното физическо съдържание на "принципа на еквивалентност", за първи път е отбелязано от Айнщайн в статията, публикувана през 1907 г. и е първата по пътя за създаване от OTO.
Ако гравитационното поле отсъства (по-специално, причиненото от тях ускорение г. Също така нула), тя е нула и плътността на енергията, съответстваща на нея. Ясно е, че по въпроса за плътността на енергията (и импулс) теорията на гравитационното поле трябва да се различава радикално от теорията на електромагнитното поле. Такова изявление не се променя поради факта, че в общия случай гравитационното поле не може да бъде "унищожен", като избира референтна система.
Айнщайн го разбираше преди 1915 г., когато приключи създаването на. Така че през 1911 г. той пише: "Разбира се, е невъзможно да се замени всяка тежест, която да замени системата на системата без гравитационна област, точно както не можете да превърнете всички точки на произволно движеща се среда към релативистичната среда трансформация." Но откъс от чл. 1914: "Предварително ще направим още една бележка, за да премахнем недоразумението за предложението. Поддръжка на обичайната съвременна теория на относителността (става въпрос за сто - V. L. G.) с известно право на разговори "очевидната" скорост на материалната точка. Той може да избере референтната система, така че точката на материала да има скорост, равна на нула в настоящия момент. Ако има система от материални точки, които имат различни скорости, тя вече не може да влезе в такава референтна система, така че скоростта на всички материални точки по отношение на тази система е нула. По същия начин, физикът, който е в наша гледна точка, може да се обади на "очевидното" гравитационно поле, тъй като съответният избор на ускоряване на референтната система, той може да постигне това в определен момент от пространството-времето, което гравитационното поле се прилага към нула. Въпреки това е забележително, че жалбата на нула на гравитационното поле чрез трансформация в общия случай не може да бъде постигната за разширени гравитационни полета. Например, гравитационното поле на Земята не може да бъде равен на нула, като се избере подходяща референтна система. " И накрая, още през 1916 г., отговаряйки на критиките от ОТО, Айнщайн отново подчерта същото: "по никакъв начин, също така е невъзможно да се каже, че областта на тежестта е обяснена до чиста кинематично:" кинематично, не Динамичното разбиране на тежестта е невъзможно. Не можем да получим никакво гравитационно поле, като просто ускорим една Галилея координатна система спрямо другата, тъй като по този начин е възможно да се получат полета само от определена структура, която обаче трябва да се подчинява на същите закони като всички други гравитационни области. Това е друга формулировка на принципа на еквивалентност (конкретно за прилагане на този принцип за гравитацията). "
Невъзможността за "кинематично разбиране" на тежестта в комбинация с принципа на еквивалентност и да предизвика прехода към геометрията на псевдо-детската геометрия на Минковски към риманна геометрия (в тази геометрия, пространствено време, като цяло, различна от нулевата кривина; наличието на такива кривина и отличава "истинското" гравитационно поле от "кинематично"). Физическите характеристики на гравитационното поле се определят, повторете го и радикалната промяна в ролята на енергията и импулса в ОТО в сравнение с електродинамиката. В същото време, както използването на риманна геометрия, така и невъзможността да се прилагат енергични изображения, познати от електродинамиката, не възпрепятстват, както вече подчертано, фактът, че напълно недвусмислените стойности за всички наблюдавани стойности могат да бъдат изчислени от и могат да бъдат изчислени да бъдат изчислени (ъгъл на отклонение на светлинните лъчи, промени в орбитите в планетите и двойните пулсари и др.).
Вероятно ще си струва да се отбележи, че фактът, че от електродинамиката може да бъде формулиран и в обичайното на електродинамиката, използвайки концепцията за енергийната плътност на импулсите (за това вижте цитираната статия от Ya. Б. Зелдович и LP Grischuk. Въпреки това, въведеното това пространство на Минковски е чисто фиктивно (ненаблюдаемо) и ние говорим само за същото oto, написано в нестандартна форма. Междувременно е повторяем, АА Логънов смята, че Минковските реално физическо пространство, използвано от него в релативистична теория на тежестта (RTG) и следователно наблюдаваното пространство.
6. В това отношение вторият от въпросите, който се появява в статията на заглавието, е особено важен: дали физическата реалност е отговорна? С други думи, какво казва опит - Върховният съдия в решаването на съдбата на всяка физическа теория? Този проблем - експерименталната проверка на OTO е посветена на многобройни статии и книги. Заключението е напълно дефинирано - всички съществуващи експериментални данни или наблюдения или потвърждават OTO или не противоречат. Въпреки това, както вече посочихме, проверката се извършва и се случва главно само в слабо гравитационно поле. Освен това всеки експеримент има ограничена точност. При тежки гравитационни полета (грубо казано, в случая, когато съотношението | φ | / ° С. 2 не е достатъчно; Виж по-горе) от достатъчно изцяло тестван. За тази цел е възможно практически да се използват само астрономически методи, свързани с много далечно пространство: изучаване на неутронни звезди, двойни пулсари, "черни дупки", експанзия и сгради на Вселената, както казват "в големи" - на огромни помещения се измерват чрез милиони и милиарди светлини години. Много в тази посока вече е направено и е направено. Достатъчно е да се споменат проучванията на двойния Pulsar PSR 1913 + 16, за който (както като цяло за неутронни звезди) параметър | φ | / ° С. 2 вече около 0.1. Освен това в този случай е възможно да се определи ефектът от поръчката (v / ° С.) 5, свързани с емисиите на гравитационни вълни. През следващите десетилетия има още повече възможности за проучване на процесите в силни гравитационни полета.
Ръководство в тези вълнуващо изследване е първото от всичко. В същото време обсъждат и други възможности - други, както понякога казват, алтернатива, теория на гравитацията. Например, в ОТО, както в теорията на Световната Нютон, гравитационна константа Г. Наистина се счита за постоянна стойност. Една от най-известните теории за тежестта, обобщаването (или по-точно, разширяване) от, е теорията, в която гравитационната "постоянна" вече се счита за нова скаларна функция - количеството зависи от координатите и времето. Наблюденията и измерванията обаче показват, че възможните относителни промени Г. С течение на времето, много малък - грим, очевидно, не повече от Stamllard годишно, т.е. гД. / dt.| / Г. < 10 – 11 год – 1 . Но когда-то в прошлом изменения Г. Може да играе роля. Имайте предвид, че дори независимо от въпроса за непостоянството Г. Предположението за съществуване в реално пространство-време, в допълнение към гравитационното поле g ik.Също така, някакво скаларно поле ψ е насочена към багажника в съвременната физика и космология. В други алтернативни теории на гравитацията (за тях вижте горепосоченото по-горе в бележката 8 на книгата K. Will) варира или обобщено по различен начин. Срещу съответния анализ, разбира се, е невъзможно да се възрази, защото това не е догма, а физическа теория. Нещо повече, ние знаем, че от водещата теория очевидно трябва да бъде обобщена на квантовата площ, която все още не е достъпна за известни гравитационни експерименти. Естествено, няма да кажем всичко това тук.
7. А. А. Логънов, излизащ от критики от всички повече от 10 години, вече изгражда някаква алтернатива - теорията на гравитацията се отличава от OTO. В същото време по време на работа се променя много, а възможността на теорията (това е RTG) е особено подробна в статията, която заема около 150 страници и съдържа около 700 само номерирани формули. Очевидно е, че подробният анализ на RTG е възможен само на страниците на научните списания. Само след като такова разоръжаване може да се каже, дали RTH може да бъде последователно, независимо дали съдържа математически противоречия и т.н. Доколкото мога да разбера, RTG се различава от избора на само част от решенията от OTO - всички решения на диференциалния RTG Уравненията удовлетворяват уравненията от одобряване на авторите на RTG, а не обратното. В същото време съществува заключение, че във връзка с глобалните проблеми (решения за цялото пространство или неговите големи площи, топология и др.) Разлики между RTG и от ОТО, общо казано, радикално. Що се отнася до всички експерименти и наблюдения, произведени в слънчевата система, доколкото разбирам, RTG не може да противоречи от. Ако е така, е невъзможно да се предпочита RTG (в сравнение с OTO) въз основа на добре познати експерименти в слънчевата система. Що се отнася до "черните дупки" и вселената, авторите на RTH твърдят, че техните заключения са по същество различни от заключенията от всички заключения, но всички специфични данни за наблюдение, които се посочват в полза на RTG, не са ни непознати за нас. В такава ситуация, RTG AA logunova (ако RTH наистина се различава от това, че по същество, и не само от метода за представяне и избор на един от възможните класове координатни условия; виж статия Ya. B. Zeldovich и LP Grischuk) може да се разглеждат само като един от допустимите, по принцип, алтернативни теории за тежестта.
Някои читатели могат да избегнат тип резервации: "Ако е така", "ако RTH е наистина различен от Oto." Искате ли да застраховам грешките по този начин? Не, не се страхувам да направя грешка вече заради убеждението, че има само една гаранция за безспорност - да не работи изобщо и в този случай да не обсъждат научни въпроси. Друго нещо е това уважение към науката, познаването на нейния характер и история насърчават грижата. Категоризацията на същото изявление не винаги посочва наличието на истинска яснота и като цяло тя не допринася за създаването на истина. RTH A. A. Logunova в съвременната си форма е формулирана съвсем наскоро и все още не се обсъжда подробно в научната литература. Ето защо, естествено, нямам окончателно мнение за това. Освен това в научно и популярно списание не могат да бъдат обсъждани редица нововъзникващи въпроси и неподходящи. В същото време, разбира се, поради големия интерес на читателите към теорията на тежестта, покритието на достъпното ниво на този кръг от въпроси, включително дискусия, на страниците на "науката и живота" изглежда оправдан.
Така че, ръководен от мъдрия "принцип на най-благоприятния", RTH трябва да се счита за алтернативна теория за тежестта, нуждаеща се от подходящ анализ и дискусия. За тези, които правят тази теория (RTH) като тази, тя интереса, никой не притеснява (и, разбира се, не трябва да се намесват) да го развиват, да предлагат възможни начини за експериментална проверка.
В същото време, говорим за това, което в момента е неудържимо в нещо, няма причина. Освен това обхватът на приложимостта е много широк и точността му е много висока. Така, според нас, обективна оценка на съществуващото състояние на нещата. Ако говорим за вкусове и интуитивни, и вкусове и интуиция в науката играят значителна роля, въпреки че не могат да бъдат номинирани като доказателство, тогава те ще трябва да преминат от "ние" на "аз". Така че колкото повече трябваше да се справя с общата теория на относителността и критиката, толкова повече ще имам впечатлението за изключителната си дълбочина и красота.
Всъщност, както е посочено през уикенда, разпространението на списание "Наука и живот" № 4, 1987 е равно на 3 милиона 475 хиляди копия. През последните години циркулацията е само няколко десетки хиляди копия, надвишаващи 40 хиляди само през 2002 година (прибл. - A. M. Krain).
Между другото, през 1987 г., той отбелязва 300 години след първата публикация на голямата книга на Нютон "Математическо начало на естествената философия". Въведение в историята на създаването на тази работа, да не го споменем сама, много поучителна. Същото се отнася и за всички дейности на Нютон, от които не са специалисти не са толкова лесни за посрещане. Мога да препоръчам за тази цел много добра книга S. I. Вавилов "Исак Нютон", трябва да бъде преиздаване. Нека да спомена моята статия, написана за Нютонската годишнина, публикувана в списанието "Uspekhi физически науки", vol. 151, No. 1, 1987, p. 119.
Дадена е величината на съвременните измервания (ливъриджът се появява на завоя с 38 секунди). Ще напомним за яснота, че слънцето и луната са видими от земята под ъгъл от около 0.5 ъглови степени - 1800 ъглови секунди.
A. Pals "Финият е Господ ..." Науката и живота на Алберт Айнщайн. Оксфорд Унив. Преса, 1982 г. Би било препоръчително да се публикува руския превод на тази книга.
Последният е възможен по време на пълно слънчеви затъмнения; Снимането на същата част на небето, кажете, след шест месеца, когато слънцето се премести в небесната сфера, ние получаваме картина за сравнение, а не изкривена чрез отклонение на лъчите под влиянието на гравитационното поле на Слънцето.
За подробности трябва да изпратя в статията по YA. Б. Зелдович и Л. Гришкук, наскоро публикувани в "успехите на физическите науки" (Vol. 149, стр. 695, 1986), както и към литературата, цитирана там, По-специално в статията Л. Д. Фаддеева ("Успехи на физически науки", том. 136, стр. 435, 1982).
Виж бележка под линия 5.
Виж К. ще. "Теория и експеримент в гравитационна физика." M., Energoidat, 1985; Виж също V. Л. Гинцбург. За физиката и астрофизиката. М., Science, 1985 и литература, посочени там.
А. А. Логънов и М. А. Месиеришвили. "Основи на релативистичната теория на гравитацията". Списание "Физика на елементарни частици и атомно ядро", том 17, брой 1, 1986
В творбите на А. А. Логънов Има и други изявления и е вярно, че за момента на забавяне на сигнала по време на местоположението, да речем, живак от земята, стойността е различна от следното от следното от RTG. По-точно, твърди се, че Ото не дава недвусмислено прогнозиране на времето за забавяне на сигналите, т.е. от непоследователното (виж по-горе). Въпреки това, такова заключение е, както ни се струва, плодът на недоразумение (това е посочено, например, в цитираната статия от YA. Б. Зелдович и LP Grischuk, виж кадри 5): различни резултати в OTO използват различни Координатните системи се получават само защото свободните планети се сравняват в различни орбити и следователно имат различни периоди на обращение около Слънцето. Наблюдавано от Земята, страничното време на сигналите по време на местоположението на определена планета, според Oto и RTH, съвпадат.
Виж бележка под линия 5.
Детайли за любопитство
 |
Отклонение на светли и радиовълни в гравитационното поле на Слънцето. Обикновено като идеализиран модел на слънцето е взет статичен сферичен симетричен радиус. R. ~ 6.96 · 10 10 см, масата на слънцето М. ~ 1.99 · 10 30 kg (332958 пъти повече маса на земята). Отклонението на светлината е максимално за лъчи, което едва докосва слънцето, т.е. кога R. ~ R. ☼ и равни: φ ≈ 1 ".75 (ъглови секунди). Този ъгъл е много малък - възрастен мъж е видим на около такъв ъгъл от разстояние от 200 км и следователно точността на измерване на гравитационната кривина на лъча доскоро е ниска. Последните оптични измервания, направени по време на слънчевото затъмнение на 30 юни 1973 г., са имали грешка от около 10%. Днес, благодарение на появата на радио интерферометри "със супер-дълга база" (повече от 1000 км), точността на измерването на ъглите се е увеличила драстично. Радиопрельорите ви позволяват надеждно да измервате ъгловите разстояния и промените в ъглите на поръчката 10 до 4 ъглови секунди (~ 1 нанорадски).
Фигурата показва отклонението само на един от лъчите, идващи от далечен източник. В действителност и двата лъча са усукани.
Гравитационен потенциал
През 1687 г. се появява фундаменталната работа на "Математическо начало на естествената философия на Нютон" (вж. "Наука и живот" № 1, 1987), която е формулирана от закона на глобалното. Този закон се посочва, че силата на привличане между две съществени частици е пряко пропорционална на техните маси. М. и м. и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието r. Между тях:
| Е. = Г. | Mm. | . |
| r. 2 |
Коефициент на пропорционалност Г. Той започна да се нарича гравитационна константа, е необходимо да се хармонизират размерите в дясната и лявата част на Нютонова формула. Все още Нютон с много висока точност за времето му показа това Г. - стойността е постоянна и следователно законът открито е универсален.
Две атрактивни точки М. и м. Фигура в формулата на Нютон е еднаква. С други думи, можем да предположим, че и двете служат като източници на гравитационното поле. Въпреки това, в специфични задачи, по-специално в небесната механика, една от двете маси често е много малка в сравнение с другата. Например, масата на земята М. ≈ 6 · 10 24 кг много по-малко от масата на слънцето М. ☼ ≈ 2 · 10 30 кг или, да кажем масата на сателита м. ≈ 10 3 kg няма значение спрямо масата на Земята и следователно практически няма ефект върху движението на Земята. Такава много, че самата не смущава гравитационното поле, но сякаш сонда, на която тази област действа, се нарича процес. (По същия начин в електродинамиката, има понятие за "съдебно зареждане", което помага за откриване на електромагнитно поле.) Тъй като пробната маса (или съдебната такса) носи малък принос към полето, За такава маса, полето става "външно" и може да характеризира стойността, наречена интензивност. По същество ускоряване на свободното падане г. - Това е напрежението на земното поле. Вторият закон на нютонейската механика е тогава уравнението на движението на тестовата маса м.. Например, това е така, че предизвикателствата на балистиката и небесната механика да бъдат решени. Обърнете внимание, че за повечето такива задачи теорията на Нютон и днес има доста достатъчна точност.
Напрежението, както и сила, е вектор на вектор, т.е. в триизмерно пространство, той се определя от три номера - компоненти по взаимно перпендикулярни десертални оси х., w., z.. При промяна на координатната система - и такива операции често често се срещат във физически и астрономически задачи - департайците на векторните координати се превръщат в някои, макар и не са трудни, но често емик. Следователно, вместо интензивността на вектора на полето, би било удобно да се използва съответната скаларна стойност, от която характеристиките на захранването на полето - напрежението ще бъде с помощта на някаква проста рецепта. И такава скаларна стойност съществува - тя се нарича потенциал и преходът към напрежение се извършва чрез просто диференциация. От това следва, че нютонов гравитационен потенциал, създаден от масата М.Разочарование
откъде трябва да има равенство: φ | \u003d V 2.
По математика теорията на Нютон понякога се нарича "потенциална теория". По едно време теорията на потенциала на Нютонов служи като модел за теорията на електроенергията, а след това идеите за физическото поле, образувани в електродинамиката на Максуел, на свой ред стимулира появата на общата теория на относителността на Айнщайн. Преходът от релативистичната теория на тежестта на Айнщайн към частна случай на теорията на Newtonian Gravity просто съответства на площта на малки стойности на безразмерния параметър | φ / ° С. 2 .
Теорията на относителността е представена от Алберт Айнщайн в началото на 20-ти век. Каква е нейната същност? Помислете за акцентите и разбираемия език. Desccate.
Теорията на относителността на практика елиминира непоследователните и противоречия на физиката на 20-ти век, направена в корена, за да промени идеята за структурата на пространството и експериментално потвърдена в многобройни експерименти и изследвания.
Така Tee падна базата на всички съвременни фундаментални физически теории. По същество това е майка на съвременната физика!
За да започнем, си струва да се отбележи, че има 2 теории на относителността:
- Специалната теория на относителността (сервизната станция) - разглежда физическите процеси в равномерно движещи се обекти.
- Общата теория на относителността (OTO) описва ускоряващи обекти и обяснява произхода на такъв феномен като гравитация и съществуване.
Ясно е, че сто се появява по-рано и по същество е част от. За нея и да поговорим първо.
Сто прости думи
Теорията се основава на принципа на относителността, според който всички закони на природата са същите относителни за фиксирани и преместване с постоянна скорост на тел. И на такава привидно проста мисъл следва, че скоростта на светлината (300 000 m / s във вакуум) е еднаква за всички тела.
Например, представете си, че сте получили космически кораб от далечно бъдеще, което може да лети с огромна скорост. На носа на корабите е монтиран лазерен пистолет, способен да стреля напред.
Що се отнася до кораба, такива частици летят със скоростта на светлината, но относително фиксиран наблюдател, те изглеждат да летят по-бързо, тъй като и двете скорости се сумират.
Но наистина не се случва! Наблюдател на трета страна вижда фотони, летящи 300 000 m / s, сякаш скоростта на космическия кораб не е добавена към тях.
Необходимо е да запомните: спрямо всяко тяло скоростта на светлината ще бъде непроменена, без значение колко бързо се премества.
От това има невероятни промени в въображението като забавяне на времето, надлъжното намаление и зависимостта на телесното тегло на скоростта. Прочетете повече за най-интересните последици от специалната теория на относителността, прочетете в статията по-долу.
Същността на общата теория на относителността (OTO)
За да го разберете по-добре, трябва да комбинираме два факта:
- Ние живеем в четириизмерно пространство
Прояви и време е проявите на една и съща същност, наречена "Spatio-временният консимум". Това е 4-размерено пространство-време с X, Y, Z и T координира осите.
Ние, хората, не могат да възприемат 4 измервания еднакво. По същество виждаме само прогнозите на настоящия четириизмерен обект в пространството и времето.
Какво е интересно, теорията на относителността не твърди, че телата се променят при шофиране. 4-мерните обекти винаги остават непроменени, но с относителното движение на тяхната прожекция може да се промени. И ние го възприемаме като забавяне във времето, размера на рязане и т.н.
- Всички тела попадат в постоянна скорост, а не ускоряват
Нека прекараме ужасен мисъл. Представете си, че шофирате в затворена кабина на асансьор и сте в състояние на безтегловност.
Тази ситуация може да възникне само по две причини: или сте в космоса, или свободно падайте заедно с кабината под действието на земната гравитация.
Без да надникне от кабината, е абсолютно невъзможно да се разграничат два от тези случаи. Само в един случай летите равномерно и в друго със ускорение. Ще трябва да предположите!
Може би самият Алберт Айнщайн се размишляваше върху въображаемия асансьор и имаше една невероятна мисъл: ако тези два случая е невъзможно да се направи разграничение, това означава, че спадът, дължащ се на гравитацията, също е равномерно движение. Само равномерното движение е в четириизмерно пространство-време, но в присъствието на масивни тела (например) тя е извита и равномерното движение се проектира в обичайното триизмерно пространство под формата на ускорено движение.
Нека разгледаме още по-прост, въпреки че не е напълно правилен пример за кривината на двуизмерното пространство.
Може да се си представим, че всяко огромно тяло под него създава някаква форма на фуния. Тогава други тела, летящи, няма да могат да продължат движението си по права линия и да променят траекторията си според извитите на извитото пространство.
Между другото, ако тялото няма толкова енергия, тогава движението му обикновено може да бъде затворено.
Заслужава да се отбележи, че от гледна точка на движещите се тела те продължават да се движат по права линия, защото нищо не чувстват, че ги кара да ги обърнат. Те просто влязоха в извитото място и не осъзнават себе си, за да имат индикационна траектория.
Трябва да се отбележи, че 4 измервания са усукани, включително време, затова си струва да се лекува тази аналогия.
Така в общата теория на относителността гравитацията изобщо не е, а само следствие от кривината на пространството-време. В момента тази теория е работната версия на произхода на гравитацията и е идеално в съответствие с експериментите.
Невероятни последици от
Леки лъчи могат да бъдат разбъркани в близост до масивни тела. Наистина, в пространството има далечни обекти, които "скриват" след други, но светлите лъчи са обгърнати, така че светлината да дойде при нас.
Според по-силната гравитация, толкова по-баверното време тече. Този факт е задължително взет под внимание при работа на GPS и Glonass, защото техните сателити имат точен атомен часовник, който кърлежи малко по-бързо, отколкото на земята. Ако този факт не е взет под внимание, след ден, грешката на координатите ще бъде 10 км.
Благодарение на Алберт Айнщайн можете да разберете къде се намира библиотеката или магазинът в близост.
И накрая, Ото предсказва съществуването на черни дупки, около която гравитацията е толкова силна, че времето, близко до просто спиране. Следователно, светлината, която беше в черната дупка, не може да я остави (отразена).
В центъра на черната дупка, поради огромната гравитационна компресия, обект се образува с безкрайно висока плътност и такава, изглежда, че не може.
По този начин, от може да доведе до много противоречиви заключения, за разлика от, така че по-голямата част от физиците не го приемат напълно и продължават да търсят алтернатива.
Но много неща и тя успява да предскаже успешно, например неотдавнашното сензационно откритие потвърди теорията за относителността и отново припомни великия учен с изсушения език. Обичайте науката, прочетете Викинаука.
Имаше този свят да бъде дълбока тъмнина.
Нека светлината да бъде! И сега Нютон се появи.
Епиграм XVIII век.
Но Сатана не чакаше отмъщението.
Айнщайн дойде - и всичко беше както преди.
Епиграм XX век.
Теория на спящата теория на относителността
Постулат (Axiom) - основното изявление, което е в основата на теорията и се приема без доказателства.
Първо постулат: Всички закони на физиката, описващи всички физически явления, трябва да имат същия вид във всички инерционни референтни системи.
Същият постулат може да бъде формулиран в противен случай: при всякакви инерционни референтни системи всички физически явления при същите първоначални условия текат същото.
Втори постулат: Във всички инерционни референтни системи скоростта на светлината във вакуум е еднаква и не зависи от скоростта на движение като източник и светлинния приемник. Тази скорост е максималната скорост на всички процеси и движения, придружени от прехвърлянето на енергия.
Законът за връзката на масата и енергетиката
Релативистична механика - Раздел на механиката, изучаваща законите на движение на тела със скорост близо до скоростта на светлината.
Всяко тяло, благодарение на факта на своето съществуване, има енергия, която е пропорционална на масата на почивка.
Каква е теорията за относителността (видео)
Последиците от теорията на относителността
Относителността на едновременността. Едновременността на две събития е роднина. Ако събитията, настъпили в различни точки, са едновременно в една инерционна референтна система, те не могат да бъдат едновременно в други инерционни референтни системи.
Намаляване на дължината. Дължината на тялото, измерена в референтната система K ", в която тя почива, е по-голяма в референтната система K, по отношение на която k" се движи при скоростта v по оста на ос:
Бавно време. Интервалът, измерен по часове, фиксиран в инерционната референтна система K ", по-малко от период от време, измерен в инерционна референтна система K, по отношение на която K" се движи при скорост V:
Теория на относителността
материал от книгата Стивън Хокинг и Леонард Млодинова "Най-късата история на времето"
Относителност
Основният постулат на Айнщайн, наричан принцип на относителността, се казва, че всички закони на физиката трябва да бъдат еднакви за всички свободно движещи се наблюдатели, независимо от тяхната скорост. Ако скоростта на светлината е постоянна стойност, тогава всеки свободно движещ се наблюдател трябва да записва същата стойност, независимо от скоростта, с която тя се приближава към източника на светлина или се отстранява от него.
Изискването, така че всички наблюдатели да се съберат в оценката на скоростта, принуждавайки понятието за време. Според теорията на относителността наблюдателят, пътуващ по влака, и този, който стои на платформата, ще се различава в оценката на изминатото от светлината разстояние. И тъй като скоростта е разстоянието, разделено на времето, единственият начин за наблюдателите да стигнат до споразумение спрямо скоростта на светлината, също е да се разпръснат в оценката на времето. С други думи, теорията за относителността сложи край на идеята за абсолютно време! Оказа се, че всеки наблюдател трябва да има своя собствена мярка от време и че идентичните часове на различни наблюдатели не се показват непременно едно и също време.
Казвайки, че пространството има три измерения, имаме предвид, че позицията на точката в нея може да бъде прехвърлена с помощта на три номера - координати. Ако въведем времето в нашето описание, получаваме четириизмерно пространство.
Друга известна следствие от теорията на относителността е еквивалентността на масата и енергията, изразена от известния Einstein e \u003d MC2 уравнение (където е-енергия, m е масата на тялото, С е скоростта на светлината). Поради еквивалентността на енергията и масата, кинетичната енергия, която материалният обект се дължи на движението, увеличава нейната маса. С други думи, обектът става по-трудно да се ускори.
Този ефект е от съществено значение само за тела, които се движат със скорост, близо до скоростта на светлината. Например, със скорост от 10% от скоростта на светлината, телесното тегло ще бъде само 0,5% повече, отколкото в покой, но при скорост, която съставлява 90% от скоростта на светлината, масата вече е повече от два пъти по-голяма от два пъти дълъг, колкото и нормален. Тъй като светлината се приближава светлината, масата на тялото се увеличава по-бързо, така че е необходима повече енергия за ускоряване. Според теорията на относителността, обектът никога няма да може да постигне скоростта на светлината, тъй като в този случай масата му би станала безкрайна, а по силата на еквивалентността на масата и енергията за това ще изисква безкрайна енергия. Ето защо теорията за относителността завинаги носи всяко обичайно тяло да се движи със скорост на по-малко светлинна скорост. Само леки или други вълни, които нямат собствени маси, са способни да се движат със скоростта на светлината.
Извито пространство
Общата теория за относителността на Айнщайн се основава на революционно предположение, че тежестта не е често срещана сила, а следствие от факта, че пространството-време не е плосък, както е обичайно да се мисли по-рано. В общата теория на относителността пространството-време е извито или усукано с маса и енергия, поставена в нея. Телата, подобни на земята, се движат с извити орбити, а не под действието на силата, наричани тежест.
Тъй като геодезичната линия е най-кратката линия между две летища, навигацията водят самолети по такива маршрути. Например, можете, следвайте свидетелството на компаса, да мудете 5966 километра от Ню Йорк до Мадрид почти строго на изток по географския паралел. Но ще трябва да покриете само 5802 километра, ако летите до голям кръг, първо североизток и след това постепенно се обръщате на изток и по-нататък на югоизток. Вид на тези два маршрута на картата, където повърхността на Земята е изкривена (представена от плоска), измама. Преместването на "право" на изток от една точка към друга на повърхността на земното кълбо, всъщност не се движите по права линия, по-точно, не по най-кратка, геодезична линия.
Ако траекторията на космическия кораб, която се движи в пространството по права линия, е да се прави правилно на двуизмерната повърхност на земята, която се оказва, че е извита.
Според общата теория на относителността гравитационните полета трябва да бъдат извита светлина. Например, теорията прогнозира, че близо до слънчевите лъчи на светлината трябва да бъдат леко навити в неговата посока под влиянието на масата на осветителните тела. Така светлината на далечната звезда, която се случва до слънцето, ще отхвърли малък ъгъл, защото наблюдателят на земята ще види звездата, която не е изцяло там, където е в действителност.
Припомнете си, че според основната постулация на специалната теория на относителността, всички физически закони са еднакви за всички свободно движещи се наблюдатели, независимо от тяхната скорост. Грубо казано, принципът на еквивалентност разпространява това правило върху тези наблюдатели, които не са свободни, но под действието на гравитационното поле.
В достатъчно малки площи на пространството е невъзможно да се прецени дали сте в покой в \u200b\u200bгравитационното поле или се движете с постоянно ускорение в празно пространство.
Представете си, че сте в асансьора в средата на празното пространство. Няма гравитация, няма "топ" и "низа". Вие плувате свободно. След това асансьорът започва да се движи с постоянно ускорение. Изведнъж се чувствате тегло. Това е, притискате към една от стените на асансьора, която сега се възприема като пода. Ако вземете ябълка и го освободете, тя ще падне на пода. Всъщност, сега, когато се движите с ускорение, вътре в асансьора всичко ще се случи точно по същия начин, сякаш лифтът изобщо не се движи, но ще почива в хомогенно гравитационно поле. Айнщайн осъзна, че точно като, че е във влака, не можеш да кажеш, си струва или равномерно движенията и, в асансьора, не можете да определите дали се движи с постоянно ускорение или е в хомогенна гравитационна поле. Резултатът от това разбиране е принципът на еквивалентност.
Принципът на еквивалентност и даденият пример за неговото проявление ще бъде справедлив само ако инертната маса (включена в втория закон на Нютон, която определя коя ускорение е приложена към прилаганото към него орган) и гравитационната маса (включена в закона на тежестта на Нютон , което определя гравитационната стойност на стойността) същността на едно и също нещо.
Използването на Einstein еквивалент на инертни и гравитационни маси за сключване на принципа на еквивалентност и в крайна сметка цялата обща теория на относителността е пример за постоянно и последователно развитие на логическите заключения в историята на човешката мисъл.
Бавно време
Друго предсказване на общата теория на относителността е, че близо до масивните тела, като земята, трябва да забавят курса.
Сега, след като се запознах с принципа на еквивалентност, можем да проследим хода на аргумента на Айнщайн, изпълняващ друг психически експеримент, който показва защо тежестта влияе на времето. Представете си ракета, летяща в космоса. За удобство предполагаме, че тялото му е толкова голямо, че светлината е необходима цяла секунда да мине отгоре надолу. И накрая, да предположим, че в ракетата има два наблюдателя: един - на върха, тавана, а другата - по-долу, на пода, и и двете са оборудвани със същите часовници, водещи отброяването на секунди.
Да предположим, че горният наблюдател, който чака отброяването на часовника, веднага изпраща долния светлинен сигнал. Следващия път, когато изпраща втория сигнал. Според нашите условия една секунда ще се нуждае от всеки сигнал, за да достигне до по-ниския наблюдател. Тъй като горният наблюдател изпраща две светлини с интервал за една секунда, по-ниският наблюдател ще ги регистрира със същия интервал.
Какво ще се промени, ако в този експеримент, вместо да плува свободно в космоса, ракетата ще стои на земята, преживяване на тежестта? Според теорията на Нютон, гравитацията няма да повлияе на състоянието на нещата: ако наблюдателят ще предаде сигнали отгоре, тогава наблюдателят ще бъде на дъното на същия интервал. Но принципът на еквивалентност предсказва различно развитие на събитията. Какво точно ще можем да разберем дали в съответствие с принципа на еквивалентност психически заменя действието на тежестта чрез постоянно ускорение. Това е един от примерите за това как Айнщайн използва принципа на еквивалентност при създаването на новата теория на гравитацията.
Така че, да предположим, че нашата ракета се ускорява. (Предполагаме, че тя ускорява бавно, така че скоростта му да не се приближава към скоростта на светлината.) Тъй като корпусът на ракетата се движи, първият сигнал ще трябва да премине по-малко разстояние от преди (преди ускорението) и ще пристигне на по-ниския наблюдател, преди да ми даде секунда. Ако ракетата се движи с постоянна скорост, тогава вторият сигнал ще пристигне точно същия по-рано, така че интервалът между двата сигнала ще остане равна на една секунда. Но по време на изпращането на втория сигнал поради ускорението на ракетата се движи по-бързо, отколкото в момента на изпращане на първия, така че вторият сигнал ще премине по-малко разстояние от първия и да харчи още по-малко време. Наблюдателят по-долу, позовавайки се на часовника, ще реши, че интервалът между сигналите е по-малък от една секунда и не е съгласен с горния наблюдател, който твърди, че е изпратил сигнали точно през секунда.
В случай на ускоряваща ракета, този ефект вероятно не трябва да бъде особено изненадан. В крайна сметка, ние просто го обяснихме! Но помнете: принципът на еквивалентност казва, че същото нещо се случва, когато ракетата се намира в гравитационното поле. Ето защо, да, ако ракетата не се ускори, но например стои на началната маса на повърхността на земята, сигналите, изпратени от горния наблюдател на интервала в секунда (според часовника) ще дойдат до по-ниския наблюдател с по-малък интервал (по своя час). Това е наистина невероятно!
Гравитацията променя времето на потока. Точно както специалната теория на относителността ни казва, че времето върви по различен начин за наблюдателите, движещи се един спрямо друг, общата теория на относителността обявява, че има време за наблюдатели, разположени в различни гравитационни полета. Според общата теория на относителността, по-ниският наблюдател регистрира по-кратък интервал между сигналите, защото повърхността на земята времето тече по-бавно, тъй като гравитацията е по-силна тук. Колкото по-силно е гравитационното поле, толкова повече този ефект.
Нашите биологични часовници също реагират на промени във времето. Ако някой от близнаците живее на върха на планината, а другият - край морето, първият ще расте по-бързо от втория. В този случай разликата в вековете ще бъде незначително, но тя ще се увеличи значително, тъй като един от близнаците ще продължи дълго пътуване на космически кораб, който ускорява скоростта близо до светлината. Когато скитникът се върне, той ще бъде много по-млад от брат си останал на земята. Този случай е известен като парадокс на близнаци, но той е само парадокс за тези, които държат идеята за абсолютно време. Няма уникално абсолютно време в теорията на относителността - за всеки човек има своя собствена мярка от време, която зависи от това къде е и как се движи.
С появата на ултра-прецизни навигационни системи, които получават сигнали от сателити, разликата в хода на часовника на различни височини е придобила практическа стойност. Ако инструментът игнорира прогнозите за общата теория на относителността, грешката при определянето на местоположението може да достигне няколко километра!
Появата на общата теория на относителността в основата промени ситуацията. Пространството и времето намериха статута на динамични субекти. Когато телата са преместени или сили, те причиняват кривина на пространството и времето, а структурата на пространството-време, от своя страна, влияе върху движението на телата и действията на силите. Пространство и време не само засягат всичко, което се случва във вселената, но и зависи от всичко това.
Време близо до черната дупка
Представете си безстрашен астронавт, който остава на повърхността на разгъната звезда по време на катастрофална компресия. В един момент, на часовника си, да кажем в 11:00 часа, звездата ще бъде притисната към критичен радиус, зад който гравитационното поле е подобрено толкова много, че е невъзможно да се измъкне от него. Сега да предположим, че според инструкциите астронавтът трябва да изпрати сигнал към космически кораб, който е в орбита на някаква фиксирана разстояние от центъра на звездата. Тя започва да предава сигналите в 10:59:58, т.е. за две секунди до 11:00 часа. Какво ще регистрира екипажа на борда на космическия кораб?
Преди това, след като направих психически експеримент с прехвърлянето на светлинни сигнали в ракетата, ние се уверихме, че тежестта се забавя времето и как е по-силен, толкова по-важен ефект. Астронавтът на звездната повърхност се намира в по-силно гравитационно поле от колегите си в орбита, така че една секунда на часовника си ще продължи повече от секундата на часовника. Тъй като астронавтът, заедно с повърхността, се движи в центъра на звездата, полето, действащо върху него, става все по-силно, така че интервалите между неговите сигнали, приемали на борда на космическия кораб, постоянно се удължават. Това време на разтягане ще бъде много незначително до 10:59:59, така че за астронавтите в орбитата интервалът между сигналите минаваше в 10:59:58 и при 10: 59: 59: 59, много гнезди ще надхвърли секунда. Но сигналът изпрати в 11:00 часа, корабът няма да чака.
Всичко, което ще се случи на повърхността на звездата между 10:59:59 и 11:00 часа на часовника на астронавта, тя се простира на часовника на космическия кораб до безкрайния период от време. С подхода към 11:00, интервалите между пристигането на последователни хребети и депресията, излъчвани от излъчените от звездите, са все по-дълги; Същото се случва и с интервали между астронавтните сигнали. Тъй като честотата на радиацията се определя от броя на хребетите (или депресия), идващи във втори, все по-ниска честота на звездната радиация ще бъде записана на космическия кораб. Звездната светлина ще стане все по-зачервена и едновременно трептене. В крайна сметка звездата ще гарантира, че ще бъде направена невидима за наблюдателите на космически кораб; Всичко, което остава, е черна дупка в пространството. Въпреки това, действието на звездата на космическия кораб ще продължи и ще продължи да обжалва в орбита.