Paradokser i den spesielle relativitetsteorien. Paradokser i relativitetsteorien

Imaginære paradokser ved SRT. Tvillingparadoks

Det er fortsatt mange diskusjoner om dette paradokset i litteraturen og på Internett. Mange av løsningene (forklaringene) har blitt foreslått og blir fortsatt foreslått, hvorfra det trekkes konklusjoner både om ufeilbarligheten til STR og dens falskhet. For første gang ble oppgaven som fungerte som grunnlag for formuleringen av paradokset uttalt av Einstein i hans banebrytende arbeid i henhold til den spesielle (private) relativitetsteorien "Om elektrodynamikken til bevegelige kropper" i 1905:

"Hvis det er to synkront løpende klokker ved punkt A og vi flytter en av dem langs en lukket kurve med konstant hastighet inntil de kommer tilbake til A (...), da vil disse klokkene, ved ankomst til A, henge etter i forhold til klokkene som forble urørlige...”

Senere fikk denne oppgaven sine egne navn: "klokkeparadoks", "Langevin paradoks" og "tvillingparadoks". Sistnevnte navn ble sittende fast, og i dag finnes formuleringen oftere ikke med klokker, men med tvillinger og romflyvninger: Hvis en av tvillingene flyr på et romskip til stjernene, viser han seg ved retur å være yngre enn broren som forble på jorden.

Mye sjeldnere diskuteres en annen avhandling, formulert av Einstein i det samme arbeidet og umiddelbart etter det første, om etterslepet til klokkene ved ekvator fra klokkene ved jordens pol. Betydningen av begge avhandlingene er sammenfallende:

«... en klokke med en balanserer plassert på jordens ekvator, bør gå noe saktere enn nøyaktig den samme klokken plassert ved polet, men ellers plassert under de samme forholdene."

Ved første øyekast kan denne uttalelsen virke merkelig, fordi avstanden mellom klokkene er konstant og det er ingen relativ hastighet mellom dem. Men faktisk er endringen i takten på klokken påvirket av øyeblikkelig hastighet, som, selv om den kontinuerlig endrer retning (tangensiell hastighet på ekvator), men totalt gir de det forventede etterslepet til klokken.

Et paradoks, en tilsynelatende motsetning i spådommene til relativitetsteorien, oppstår hvis den bevegelige tvillingen anses å være den som ble igjen på jorden. I dette tilfellet bør tvillingen som nå har fløyet ut i verdensrommet forvente at broren som blir igjen på jorden vil være yngre enn ham. Det er det samme med klokker: fra synspunktet til klokken ved ekvator, bør klokken ved polen anses å bevege seg. Dermed oppstår en selvmotsigelse: hvem av tvillingene vil være yngst? Hvilken klokke vil vise tiden med etterslep?

Oftest gis vanligvis en enkel forklaring på paradokset: de to referansesystemene som vurderes er faktisk ikke like. Tvillingen som fløy ut i verdensrommet var ikke alltid i treghetsreferanserammen under sin flytur; i disse øyeblikkene kan den ikke bruke Lorentz-ligningene. Det er det samme med klokker.

Derfor bør konklusjonen trekkes: "klokkeparadokset" kan ikke formuleres riktig i STR; den spesielle teorien gir ikke to gjensidig utelukkende spådommer. Komplett løsning Problemet ble oppnådd etter opprettelsen av den generelle relativitetsteorien, som løste problemet nøyaktig og viste at i de beskrevne tilfellene faktisk henger bevegelige klokker etter: klokken til den avgående tvillingen og klokken ved ekvator. «Tvillingenes paradoks» og klokker er derfor et vanlig problem i relativitetsteorien.

Klokkeforsinkelsesproblem ved ekvator

Vi stoler på definisjonen av begrepet "paradoks" i logikk som en selvmotsigelse som er et resultat av logisk formelt korrekt resonnement, som fører til gjensidig motstridende konklusjoner (Enciplopedic Dictionary), eller som to motsatte utsagn, for hver av dem er det overbevisende argumenter ( Logisk ordbok). Fra denne posisjonen er "tvilling, klokke, Langevin-paradokset" ikke et paradoks, siden det ikke er to gjensidig utelukkende spådommer av teorien.

La oss først vise at oppgaven i Einsteins arbeid om klokken ved ekvator er fullstendig sammenfallende med oppgaven om etterslep av bevegelige klokker. Figuren viser konvensjonelt (ovenfra) en klokke ved polen T1 og en klokke ved ekvator T2. Vi ser at avstanden mellom klokkene er uendret, det vil si at mellom dem, ser det ut til, er det ingen nødvendig relativ hastighet som kan erstattes i Lorentz-ligningene. La oss imidlertid legge til en tredje klokke T3. De er plassert i ISO-polen, som T1-klokken, og kjører derfor synkront med dem. Men nå ser vi at klokken T2 helt klart har en relativ hastighet i forhold til klokken T3: først er klokken T2 nær klokken T3, så beveger den seg bort og nærmer seg igjen. Derfor, fra synspunktet til den stasjonære klokken T3, henger den bevegelige klokken T2:

Fig.1 En klokke som beveger seg i en sirkel henger etter en klokke som befinner seg i midten av sirkelen. Dette blir mer tydelig hvis du legger til stasjonære klokker nær banen til de bevegelige.

Derfor henger også klokken T2 etter klokken T1. La oss nå flytte klokken T3 så nær banen T2 at på et tidspunkt startøyeblikk Med tiden vil de være nærme. I dette tilfellet får vi en klassisk versjon av tvillingparadokset. I den følgende figuren ser vi at klokkene T2 og T3 først var på samme punkt, deretter begynte klokkene ved ekvator T2 å bevege seg bort fra klokkene T3 og kom etter en tid tilbake til startpunktet langs en lukket kurve:

Fig.2. Klokken T2 som beveger seg i en sirkel er først plassert ved siden av den stasjonære klokken T3, beveger seg deretter bort og nærmer seg dem etter en tid igjen.

Dette er helt i samsvar med formuleringen av den første avhandlingen om klokkeforsinkelse, som fungerte som grunnlaget for "tvillingparadokset." Men klokkene T1 og T3 er synkrone, derfor er klokken T2 også bak klokken T1. Dermed kan begge tesene fra Einsteins arbeid like mye tjene som grunnlag for formuleringen av "tvillingparadokset".

Mengden av klokkeforsinkelse i dette tilfellet bestemmes av Lorentz-ligningen, som vi må erstatte den tangentielle hastigheten til den bevegelige klokken. Faktisk, på hvert punkt av banen, har klokken T2 hastigheter som er like store, men forskjellige i retning:

Fig.3 En bevegelig klokke har en konstant skiftende hastighetsretning.

Hvordan passer disse forskjellige hastighetene inn i ligningen? Veldig enkelt. La oss plassere vår egen faste klokke på hvert punkt i banen til klokken T2. Alle disse nye klokkene er synkronisert med klokkene T1 og T3, siden de alle er plassert i samme faste ISO. Klokken T2, hver gang den passerer den tilsvarende klokken, opplever et etterslep forårsaket av den relative hastigheten like forbi disse klokkene. I løpet av et øyeblikkelig tidsintervall i henhold til denne klokken, vil også klokken T2 henge etter med en øyeblikkelig liten tid, som kan beregnes ved hjelp av Lorentz-ligningen. Her og videre vil vi bruke samme notasjon for klokken og dens avlesninger:

Det er åpenbart det øvre grense integrasjon er avlesningene til klokken T3 i det øyeblikket klokkene T2 og T3 møtes igjen. Som du kan se, avlesningene til T2-klokken< T3 = T1 = T. Лоренцев множитель мы выносим из-под знака интеграла, поскольку он является константой для всех часов. Введённое множество часов можно рассматривать как одни часы - «распределённые в пространстве часы». Это «пространство часов», в котором часы в каждой точке пространства идут синхронно и обязательно некоторые из них находятся рядом с движущимся объектом, с которым эти часы имеют строго определённое относительное (инерциальное) движение.

Som vi kan se er det oppnådd en løsning som er fullstendig sammenfallende med løsningen til den første oppgaven (opp til mengder av fjerde og høyere orden). Av denne grunn kan følgende diskusjon anses å gjelde for alle typer formuleringer av "tvillingparadokset".

Variasjoner over temaet "tvillingparadokset"

Klokkeparadokset, som nevnt ovenfor, betyr at spesiell relativitet ser ut til å gi to innbyrdes motstridende spådommer. Faktisk, som vi nettopp beregnet, henger en klokke som beveger seg rundt en sirkel etter en klokke som ligger i midten av sirkelen. Men klokken T2, som beveger seg i en sirkel, har all grunn til å hevde at de er i sentrum av sirkelen som den stasjonære klokken T1 beveger seg rundt.

Ligningen for banen til den bevegelige klokken T2 fra synspunktet til den stasjonære klokken T1:

x, y - koordinater til den bevegelige klokken T2 i referansesystemet til de stasjonære;

R er radiusen til sirkelen beskrevet av den bevegelige klokken T2.

Åpenbart, fra synspunktet til den bevegelige klokken T2, er avstanden mellom den og den stasjonære klokken T1 også lik R til enhver tid. Men det er kjent det sted punkter like langt fra en gitt er en sirkel. Følgelig, i referanserammen til den bevegelige klokken T2, beveger den stasjonære klokken T1 seg rundt dem i en sirkel:

x 1 2 + y 1 2 = R 2

x 1, y 1 - koordinatene til den stasjonære klokken T1 i den bevegelige referanserammen;

R er radiusen til sirkelen beskrevet av den stasjonære klokken T1.

Fig.4 Fra synspunktet til den bevegelige klokken T2, beveger den stasjonære klokken T1 seg rundt dem i en sirkel.

Og dette betyr igjen at fra den spesielle relativitetsteoriens synspunkt bør klokken også i dette tilfellet henge etter. I dette tilfellet er det åpenbart omvendt: T2 > T3 = T. Det viser seg at den spesielle relativitetsteorien faktisk gir to gjensidig utelukkende spådommer T2 > T3 og T2< T3? И это действительно так, если не принять во внимание, что теор ия была создана для инерциальных систем отсчета. Здесь же движущиеся часы Т2 не находятся в инерциальной системе. Само по себе это не запрет, а лишь указание на необходимость учесть это обстоятельство. И это обстоятельство разъясняет общая теор ия относительности . Применять его или нет, можно определить enkel opplevelse. I en treghetsreferanseramme påvirkes ikke kropper av noen ytre krefter. I et ikke-treghetssystem og i henhold til prinsippet om ekvivalens til den generelle relativitetsteorien, virker treghetskraften eller tyngdekraften på alle legemer. Følgelig vil pendelen i den avvike, alle løse kropper vil ha en tendens til å bevege seg i én retning.

Et slikt eksperiment nær en stasjonær klokke T1 vil gi et negativt resultat, vektløshet vil bli observert. Men ved siden av klokken T2 som beveger seg i en sirkel, vil en kraft virke på alle legemer som har en tendens til å kaste dem bort fra den stasjonære klokken. Vi tror selvfølgelig at det ikke er andre graviterende kropper i nærheten. I tillegg roterer ikke T2-klokken som beveger seg i en sirkel av seg selv, det vil si at den beveger seg ikke på samme måte som Månen rundt Jorden, som alltid vender mot samme side. Observatører i nærheten av klokkene T1 og T2 i referanserammene deres vil se et objekt på uendelig vis fra dem alltid i samme vinkel.

En observatør som beveger seg med klokken T2 må derfor ta hensyn til det faktum at hans referanseramme ikke er treg, i samsvar med bestemmelsene i den generelle relativitetsteorien. Disse bestemmelsene sier at en klokke i et gravitasjonsfelt eller i et tilsvarende treghetsfelt bremser ned. Derfor, i forhold til den stasjonære (i henhold til de eksperimentelle forholdene) klokken T1, må han innrømme at denne klokken er i et gravitasjonsfelt med lavere intensitet, derfor går den raskere enn hans egen og en gravitasjonskorreksjon bør legges til dens forventede avlesninger .

Tvert imot, en observatør ved siden av den stasjonære klokken T1 sier at den bevegelige klokken T2 er i feltet for treghetstyngdekraften, derfor beveger den seg langsommere og gravitasjonskorreksjonen bør trekkes fra dens forventede avlesninger.

Som vi ser, falt oppfatningen til begge observatørene helt sammen om at klokken T2, som beveger seg i opprinnelig forstand, vil henge etter. Følgelig gir den spesielle relativitetsteorien i sin "utvidede" tolkning to strengt konsistente spådommer, som ikke gir grunnlag for å proklamere paradokser. Dette er en vanlig oppgave som har ganske spesifikk løsning. Et paradoks i SRT oppstår bare hvis bestemmelsene blir brukt på et objekt som ikke er gjenstand for den spesielle relativitetsteorien. Men, som du vet, kan en feil premiss føre til både et riktig og et falskt resultat.

Eksperiment som bekrefter SRT

Det skal bemerkes at alle disse imaginære paradoksene som er diskutert tilsvarer tankeeksperimenter basert på en matematisk modell kalt den spesielle relativitetsteorien. Det faktum at disse forsøkene i denne modellen har løsningene som er oppnådd ovenfor, betyr ikke nødvendigvis at i virkelige fysiske eksperimenter vil de samme resultatene oppnås. Den matematiske modellen av teorien har bestått mange års testing og ingen motsetninger er funnet i den. Dette betyr at alle logisk riktige tankeeksperimenter uunngåelig vil gi resultater som bekrefter det.

I denne forbindelse er eksperimentet av spesiell interesse, som er generelt akseptert under reelle forhold for å vise nøyaktig samme resultat som det som ble vurdert tankeeksperiment. Dette betyr direkte det matematisk modell Teorien reflekterer og beskriver riktig fysiske prosesser.

Dette var det første eksperimentet som testet etterslepet til en bevegelig klokke, kjent som Hafele-Keating-eksperimentet, utført i 1971. Fire klokker laget med cesium-frekvensstandarder ble plassert på to fly og reiste verden rundt. Noen klokker reiste østover, andre sirklet jorden inn vestover. Forskjellen i tidshastigheten oppsto på grunn av den ekstra rotasjonshastigheten til jorden, og påvirkningen av gravitasjonsfeltet på flyhøyden sammenlignet med jordens nivå ble også tatt i betraktning. Som et resultat av eksperimentet var det mulig å bekrefte den generelle relativitetsteorien og måle forskjellen i hastigheten til klokkene om bord på to fly. Resultatene ble publisert i tidsskriftet Vitenskap i 1972.

Litteratur

1. Putenikhin P.V., Tre feil ved anti-SRT [før man kritiserer en teori, bør den studeres godt; det er umulig å tilbakevise den upåklagelige matematikken til en teori ved å bruke sine egne matematiske midler, bortsett fra ved stille å forlate postulatene - men dette er en annen teori; velkjente eksperimentelle motsetninger i SRT brukes ikke - eksperimentene til Marinov og andre - de må gjentas mange ganger], 2011, URL:
http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/antisto.shtml (åpnet 10/12/2015)

2. Putenikhin P.V., Så paradokset (tvillinger) er ikke lenger! [animerte diagrammer - løse tvillingparadokset ved hjelp av generell relativitetsteori; løsningen har en feil på grunn av bruken av det omtrentlige ligningspotensialet a; tidsaksen er horisontal, avstandsaksen er vertikal], 2014, URL:
http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/ddm4-oto.shtml (åpnet 10/12/2015)

3. Hafele-Keating-eksperiment, Wikipedia, [overbevisende bekreftelse av SRT-effekten på bremsen av en klokke i bevegelse], URL:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Hafele_-_Keating Experiment (åpnet 10.12.2015)

4. Putenikhin P.V. Imaginære paradokser ved SRT. Tvillingparadokset, [paradokset er imaginært, åpenbart, siden dets formulering er laget med feilaktige antakelser; korrekte spådommer om spesiell relativitet er ikke motstridende], 2015, URL:
http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/paradox-twins.shtml (åpnet 10/12/2015)

PARADOKSER AV RELATIVITETSTEORIEN

Hovedparadokset spesiell teori relativitet ligger i det faktum at vi i det store og hele, takket være denne teorien, ikke kan bestemme essensen av bevegelse som sådan. I følge Einstein førte ideen om betingelsesløst å bevare relativitetsprinsippet uten å knytte dette prinsippet til eteren til det faktum at selv bevegelsen til et foton ble på en eller annen måte usikker.

Å postulere konstanten til lyshastigheten i et vakuum indikerer allerede eksistensen av et absolutt koordinatsystem assosiert med vakuum. Derfor strider påstanden om at lysets hastighet i et vakuum er en konstant verdi, at den ikke er avhengig av bevegelsen til noe system, selve relativitetsteorien. Denne motsetningen ligger i det faktum at det til og med er teoretisk umulig for oss å assosiere noe system med et bevegelig foton hvis vi fortsetter å tenke i termer av den spesielle relativitetsteorien. I dette tilfellet vil resten av verden på en eller annen måte bli flyktig.

Av denne grunn vil vi nedenfor analysere nøkkelrelasjonene til den spesielle relativitetsteorien.

Lengden på en viss stang som beveger seg i retning av dens lengde, i henhold til konklusjonene til Lorentz, legitimert av Einstein, avtar som en funksjon av bevegelseshastigheten i samsvar med forholdet.

L′ = LO √1 – v2/c2

Dette uttrykket tar ikke hensyn til stangens bevegelse i forhold til et annet koordinatsystem. Det viser seg at denne bevegelsen er i seg selv, selv om det er en viss uklar lengde på LO. Man kan anta at dette er lengden på en absolutt ubevegelig stang, men vi vet ikke en måte å beskrive tilstanden til ubevegelig.

Hvis vi antar slik Lorentz gjorde (bevegelse er bevegelse i forhold til den ubevegelige eteren), så må vi anta eksistensen av en absolutt ubevegelig stav sammen med den ubevegelige eteren. Det må sies at Lorentz, da han utviklet sin modell, gikk ut fra det faktum at materie er en viss substans av elektromagnetiske felt. Under disse forholdene får Lorentz-transformasjonen for lengden av en viss bevegelig stang en viss betydning, som vil være tydelig etter at egenskapene er vurdert fysisk vakuum(eter) og elektromagnetiske strukturer av alle bestanddeler (elementærpartikler) som danner stoff (stoff).

Einstein utvidet Lorentz-transformasjonen av lengden på en bevegelig stang til masse og tid, noe som fundamentalt endret essensen av den foreslåtte Lorentz-transformasjonen. Så noe utrolig skjedde. Siden (ifølge Einstein) eteren ikke eksisterer, betyr dette at dette uttrykket blir et utsagn om at en bevegelig stang trekker seg sammen i retning av sin bevegelse.

Er det ikke sant, paradokset har manifestert seg tilstrekkelig. Vi er ikke i stand til på en eller annen måte å beskrive bevegelsen, men vi hevder at konsekvensen av bevegelsen er en reduksjon i lengden på stangen. Utelukkelsen av konseptet "absolutt ubevegelig system" førte til slutt til et logisk paradoks, som i hovedsak er en blindvei i tankeutviklingen på grunn av feil bruk av matematikk.

Her er et tydelig eksempel på dette.

Siden det ikke stilles krav til utformingen av stangen i dette tilfellet, kan vi ta et enkelt foton som en bevegelig "stav". La oss glemme et øyeblikk at et foton ikke kan være i stasjonær tilstand. Dette er akseptabelt siden vi kun er interessert i den bevegelige "stangen". Dessuten beveger "stangen" seg med lysets hastighet.

Einsteins ligning for L′ gir oss absolutt null lengde på denne "staven". Derfor, ifølge den spesielle relativitetsteorien, skal lengden på fotonet (for oss) alltid være null. Men dette er umulig å forestille seg under noen tenkelige forutsetninger. Dette er rett og slett absurd! Det er også umulig (selv teoretisk) å anta null hastighet på fotonet. Hvis vi gjør dette ved å koble oss til koordinatsystemet til det bevegelige fotonet, vil vi finne at lengden på fotonet under denne antakelsen blir lik uendelig. Dette er også absurd.

I mellomtiden krever praksis en dypere forståelse av essensen av fotonet, en klar forståelse av mekanismen for dets bevegelse, en rimelig forståelse av tidspunktet for dets eksistens, dets evne til å passere gjennom visse stoffer som vi kaller "transparente". Derfor bør vi akseptere at de gitte eksemplene på "absurditeten" til noen konklusjoner fra relativitetsteorien bør tjene som grunnlag for oss å sette oppgaven med å lage en ny modell av fotonet.

Følgende uttrykk beskriver endringen i massen til et legeme i bevegelse.

"Slik at bevegelsesligningene til en kropp inn relativistisk mekanikk var invariante med hensyn til Lorentz-transformasjonen, er det nødvendig å ta hensyn til at i et bevegelig system den relativistiske massen til kroppen

hvor mO er massen til kroppen i systemet i forhold til det den er i ro."

Dette sitatet er lånt fra en oppslagsbok om fysikk (I.M. Dubrovsky, B.V. Egorov, K.P. Ryaboshapka "Handbook on Physics", AN Ukrainsk SSR, Institutt for metallfysikk, Kiev, "Naukova Dumka", 1986).

Igjen ser vi høy level abstrakt forståelse av bevegelse.

For eksempel, i banen til jordens satellitt merkes ikke effekten av tyngdekraften. Men dette betyr ikke at kroppsvekten har sluttet å eksistere. Dette betyr ikke at kroppsvekten har endret seg på noen måte. Massen til en kropp vil ikke endre seg selv når denne ender opp på månen, der tyngdekraften er fem ganger mindre enn på jorden. Betingelsene for samspillet mellom massene endres, men ikke noe mer.

I følge lovene i klassisk mekanikk er masse et mål på tregheten til en kropp eller et system av kropper. Denne egenskapen manifesterer seg bare under samspillet mellom kropper eller under enhver endring i tilstanden til koordinatsystemet knyttet til denne kroppen eller med dette kroppssystemet. Derfor er det fullstendig meningsløst å snakke om hvilemassen til en gitt eller hvilken som helst annen kropp eller et hvilket som helst system.

Snarere kan vi anta at hvilemassen til en kropp eller et system av kropper ganske enkelt er fraværende, siden det er helt umulig å oppdage eller på en eller annen måte måle denne massen. I tillegg kan koordinatsystemet knyttet til kroppen bevege seg i rommet i forhold til eteren, som under visse forhold manifesterer seg i eksperimentet i form av visse fysiske effekter, inkludert i kjente eksperimenter. Ved en slik bevegelse av koordinatsystemet knyttet til kroppen oppstår det effekter som ikke er direkte relatert til kroppens og/eller systemets masse. Men dette vil være effektene av interaksjon av et stoff som beveger seg i forhold til eteren med selve eteren (fysisk vakuum).

Effekter av denne typen oppstår for eksempel ved kollaps av bobler dannet i en væske som følge av kavitasjonseksitasjon. Sammenbruddet av boblene skjer med så høy hastighet at stoffet begynner å kollapse til en plasmatilstand. Fenomenet luminescens under disse prosessene, observert i disse tilfellene, begynte å bli kalt "sonoluminescens", selv om disse prosessene ikke har noe å gjøre med noen form for luminescens. Plasmaet som frigjøres under en slik ødeleggelse av stoffet varmer væsken så mye at hvis disse prosessene ikke tas i betraktning, vil koeffisienten nyttig handling(termodynamisk) er mye større enn enhet. Men hvis det ble sjekket Total væske ved innløpet og utløpet av systemet, vil det vise seg at massebalansen (eller Kirchhoffs lov for væskestrøm) ikke holder i dette tilfellet.

Et absolutt ubevegelig system kan bare være et system knyttet til en absolutt ubevegelig eter (fysisk vakuum), uten at det blir helt umulig å beskrive bevegelse korrekt. Med andre ord, uten å involvere egenskapene til det fysiske vakuumet, er det umulig å forstå den fysiske essensen av ikke bare massen til en kropp som en viss egenskap ved materie generelt, men også materie spesielt. Dessuten, uten å involvere egenskapene til det fysiske vakuumet, blir selve bevegelsen uforståelig i sin essens, uansett hvor mye vi snakker om relativiteten til denne bevegelsen (relativitet i betydningen bevegelse i forhold til andre kropper eller andre systemer av kropper).

Anta at vi vurderer bevegelsen til en massiv kropp i forhold til vilkårlig system(ifølge Einstein, så langt unna eventuelle ytre kropper og/eller masser at deres eksistens kan neglisjeres). På grunn av vår maktesløshet til å beskrive i det minste noen bevegelser, blir omberegning av massen til denne kroppen, som er i ensartet og rettlinjet bevegelse i det angitte systemet, ikke annet enn en matematisk og logisk øvelse som ikke gjenspeiler noe i virkeligheten. Dessuten avsløres en logisk feil umiddelbart. Kroppen vår "fjernt fra alle systemer" er plassert i koordinatsystemet i forhold til det den beveger seg. Derfor er systemet i ro. Men vi er ikke i stand til å fastslå eller identifisere dette.

Som et eksempel som demonstrerer feilen i disse transformasjonene av verdien av massen til en bevegelig kropp, la oss analysere noen eksperimentelle data, som (det antas) klart bekrefter gyldigheten av den spesielle relativitetsteorien. Vi skal snakke om emisjonen av fotoner under nedbrytningen av nøytrale π-mesoner (πO-mesoner).

I eksperimentet forfaller πO mesoner (pioner), som beveger seg med en hastighet på v = 0,99975 s, der c er lysets hastighet i vakuum, til fotoner (ί-kvanter), som selv beveger seg med lysets hastighet. I eksperimentet er det virkelig ingen tillegg av hastigheter i henhold til ligningene til klassisk newtonsk fysikk - hastigheten til pioner legger seg ikke opp til hastigheten til fotonene. Det er hele eksperimentet, som tilsynelatende bekrefter det første postulatet til relativitetsteorien.

Siden jeg er interessert i masseegenskapene til pioner, vil vi huske verdien av hastigheten på deres bevegelse før starten av forfallet og begynne vår undersøkelse. Og vi vil begynne denne undersøkelsen med den aksepterte strukturen til protoner.

Det er generelt akseptert at bombardering av kjernefysiske partikler med andre høyenergipartikler (for eksempel høyenergielektroner) produserer mindre partikler som visstnok inngår som bestanddeler i strukturen til protonet (eller annen partikkel). Etter min mening er dette en mekanistisk konstruksjon av modellen fysiske partikler, som ikke gjenspeiler den sanne tilstanden.

Hvis jeg for eksempel tar et avisark og river det i de minste biter, vil ingen våge å si at disse restene utgjør partikler av avisarket, som det tidligere avisarket kan "settes sammen" av igjen. Fra disse utklippene er det selvsagt mulig å reprodusere et nytt avisark ved bruk av en teknologisk prosess for resirkulering av resirkulerbare materialer. Men det nye avisarket vil være annerledes enn originalarket. For eksempel vil det være mørkere på grunn av tilbakeholdelse av trykkfarge fra originalarket i det nye arket. Men dette eksemplet er gitt for å understreke irreversibiliteten til noen fysiske transformasjoner.

La oss gå tilbake til protonet.

Det antas at hvert proton består av tre til fine partikler– kvarker. Et proton inneholder to forskjellige typer(eller to smaker) av kvarker: to u-kvarker (fra engelske og oppover), hver med en elektrisk ladning på ⅔e (e - ladningen til elektronet), og en d-kvark (fra engelsk og ned - ned) med en ladning på ⅓e. Massene av kvarker er ukjente, men de antas å være betydelig mer enn en tredjedel av massen til et proton. Dette forklares med det faktum at kvarker er sterkt bundet og derfor mest av masse kompenseres av bindingsenergi. Samtidig er karakteren av samspillet mellom kvarker ikke godt forstått. Samspillet som "limer" kvarkene sammen anses som veldig sterkt. [Her vil jeg utelate beskrivelsen av gluoner, som "limer" kvarker sammen].

De fleste partikkelfysikere er av den oppfatning at interaksjonen mellom kvarker øker ettersom avstanden mellom dem øker. Av denne grunn (hvis dette er sant) er det umulig å "rive fra hverandre" kvarkforbindelsen. I dette tilfellet kan kvarker ikke eksistere isolert, dvs. Det er umulig å dele et proton i dets tre komponentdeler (!).

Imidlertid (!), tre kvarker kombineres ikke nødvendigvis. Det er akseptabelt (!) å "forene" par av kvarker. Slike formasjoner kalles pioner (π-mesoner). Avhengig av ladningen som er tildelt dem, skilles π+ mesoner, π‾ mesoner og nøytrale πО mesoner. Nøytrale pioner er veldig ustabile. Den gjennomsnittlige tiden for deres eksistens (levetid) er omtrent 10‾16 sekunder. Deretter forfaller disse pionene til gammakvanter (fotoner) ...

Det er her jeg vil begrense min utflukt til moderne ideer om strukturen til protonet. Det virker for meg som om de beskrevne kvarkene minner mye om utklipp av et avisark, bildet av som ble brukt i eksemplet. Men jeg "kom" til πO mesoner for å vurdere paradokset som oppstår med denne tilnærmingen knyttet til deres masse.

Massen til kjernen til ethvert atom kan beregnes omtrentlig ut fra verdien molar masse av dette stoffet. I dette tilfellet vil dimensjonen til en slik beregning være [kg]. Det spesifiserte valget av dimensjon for massen til et atom betyr at atomet, i henhold til bestemmelsene i den spesielle relativitetsteorien, kan betraktes som en eller annen stasjonær partikkel med spesifikke egenskaper.

Ellers blir massen av pioner målt. Det kan bare måles i [MeV]. Dette betyr at pioner kan og bør betraktes som partikler som kun eksisterer i bevegelse. På den annen side ser det ut til at peoner er noen integrert del atomkjerner. Derfor, uansett hva massen til pionen er målt i, den, som på komponent atomkjerner, må alle bestemmelser i relativitetsteorien gjelde. Vi har med andre ord rett til å regne om massen til en pion i bevegelse til massen til en stasjonær pion i samsvar med bestemmelsene i relativitetsteorien.

Hvis vi utfører en slik beregning av hvilemassen til pionen, vil vi få verdien av denne massen som omtrent ^ 0,02 av den målte bevegelsesmassen. Du kan øve og regne om [MeV] til [kg] og omvendt. Du kan sammenligne den oppnådde verdien med verdien av massen til et stasjonært atom, og så videre. Jeg tror at disse beregningene i det minste vil overraske oss.

Hovedsaken er fortsatt annerledes. I følge relativitetsteorien, for å akselerere et legeme til lysets hastighet (eller nær det), må en viss energi tilføres denne kroppen fra utsiden. Følgelig, (i henhold til bestemmelsene i den spesielle relativitetsteorien) reflekterer verdiene av pionmasser i [MeV] oppnådd i eksperimentet 98 % verdien av energien som vi fortalte dem under eksperimentet (når de "mottok" pioner ). Vi måler med andre ord hovedsakelig mengden egen innsatså lage πO-mesoner, og ikke disse partiklene i seg selv.

Dette er paradokset ved å bruke relativitetsteorien for å beskrive mikroverdenen. Siden πO-mesoner og andre partikler fortsatt produseres under laboratorieforhold, må noen andre metoder som ikke er knyttet til relativitetsteorien brukes for å beskrive dem.

Tilhengere av relativitetsteorien vil protestere mot meg. Etter deres mening forvrengte jeg alt, siden når vi analyserte parametrene L og m (henholdsvis parametrene LO og mO), burde vi ha snakket om betydningen av de samme parametrene når vi korrelerte dem med forskjellige koordinatsystemer.

Men situasjonen skal ikke avhenge av om det er en observatør i systemet eller ikke. Og min egen masse i systemet assosiert med et foton som beveger seg mot meg vil være lik uendelig, og lengden min for dette fotonet vil være lik null. Dette er absolutt tull.

Dermed betyr denne "vridningen" fra Einsteins side en abstrakt anvendelse av matematikk som ikke har noe med prosessens fysikk å gjøre. Hvis vi forestiller oss bevegelsen til et foton som absolutt bevegelse, dvs. bevegelse nettopp i miljøet til eteren (fysisk vakuum), da vil det ikke oppstå noen forbløffende situasjoner.

Nå kan vi gå tilbake til analysen av andre bestemmelser i den spesielle relativitetsteorien.

Den neste viktige parameteren som må analyseres nøye er tidsparameteren.

"^ Relativistisk endring av tid" ifølge Einstein oppstår også på grunn av anvendelsen av Lorentz-transformasjoner til firedimensjonalt rom Minkowski. Einstein, for K′-systemet som beveger seg langs x′-aksen sammenfallende med x-aksen til K-systemet, ga følgende relasjon for relativistisk tid.

T - (v/c)2x

Siden i dette tilfellet blir tiden som sådan hevet til det absolutte og presentert som fysisk parameter, som eksisterer i seg selv, bør man forstå fra et filosofisk synspunkt semantikken til dette konseptet.

Tilsynelatende, med et visst forslag fra Einstein, i det moderne filosofiske systemet for å forstå verden, er tid uløselig knyttet til begrepet rom.

I moderne filosofisk doktrine er det rom og tid som fremstår som hovedformene for materiens eksistens, som dens integrerte egenskaper. Romlige relasjoner uttrykker geometrisk rekkefølge samtidig eksisterende arrangementer og materielle formasjoner, og tidsrelasjoner preger hendelsenes rekkefølge, varigheten av disse prosessene og hendelsene. Og generelt sett er det ingen som bryr seg om at i en slik sammenheng eksisterer tid bare i den forstand som en person legger inn i den.

Ved å akseptere dette synspunktet, basert på bestemmelsene i relativitetsteorien, får vi at "rom-tid"-systemet blir et slags "gummi"-system, i stand til å "flyte" fra en kvalitet til en annen. I dette tilfellet avhenger alt i hovedsak av observatørens posisjon i forhold til enhver del av rom-tid-systemet. Dette forårsaker allerede en viss protest, siden det for forskjellige observatører oppnås forskjellige naturlover i forhold til samme prosess.

Men vi vet allerede at i henhold til handlingen til det første postulatet til relativitetsteorien om egenskapene til bevegelse (bare i forhold til et annet system enn det fysiske vakuumet), er det ikke mulig å beskrive "bevegelse generelt." Dette skaper en uoverkommelig barriere for beskrivelsen av "rom-tid".

La oss nå analysere det funksjonelle forholdet mellom rom og tid. Med en slik analyse oppdager vi umiddelbart at tid er lengden av en bestemt prosess, og glemmer ofte vår direkte deltakelse i å kontrollere varigheten av denne prosessen. For materie, som vi vanligvis kaller livløs, eksisterer tid bare i den forstand som en person legger inn i den.

For eksempel blir levetiden til et "fritt" nøytron (utenfor et atom) målt av en person. Og det er omtrent 16 sekunder. Revolusjonstidspunktet for jorden rundt solen er igjen målt av mennesket og er 365 dager. På den annen side kan et nøytron i et atom eksistere i milliarder av våre menneskeår. I dette tilfellet ser det ikke ut til at tiden eksisterer for ham. Det samme kan sies om galaksen, om universet.

Det er med andre ord umulig å utvide det vanlige, hverdagslige begrepet "tid" til prosesser som skjer uten unntak. Men hvis det for eksempel var mulig å bevise på en eller annen måte (logisk, matematisk eller eksperimentelt) at rotasjonen av galaksen i det kosmiske rommet avtar, så kunne vi i dette tilfellet snakke om slutten på livet til vår galakse i noen fjern tid, igjen målt av mennesker.

Ifølge moderne vitenskap modeller i undergrunnen Solen kommer termonukleær reaksjon, ifølge hvilken levetiden (eksistensen) til armaturet er begrenset. Imidlertid, ifølge en annen modell, som ikke vil bli diskutert i dette arbeidet, eget liv Sol inn moderne forhold kan fortsette på ubestemt tid, fordi iht ny modell I soldypet foregår det helt andre prosesser som ikke har noe med termonukleære reaksjoner å gjøre. Disse prosessene i seg selv skaper forutsetningene for solens endeløse eksistens.

Den begrensede eksistensen til lyset vårt kan påvirkes av den ytre situasjonen, som vil forstyrre balansen mellom massene i solens tarmer og føre til dens nye fødsel så snart supernova. I dette tilfellet vil hun over tid bli født på ny og planetsystemet omtrent i samme parametere. Dette interessant spørsmål Jeg kan vie tilstrekkelig oppmerksomhet i fremtiden.

Alt det ovennevnte lar oss si at tid, som en riktig parameter for solen, ikke eksisterer for lyset vårt, men for solsystemet den, som en viss parameter, kan bestemmes ut fra tilstanden til den endelige eksistensen av solsystemet. Og det er ikke noe paradoks i dette.

Så, for livløs natur (selv om dette begrepet er ganske vilkårlig), kan begrepet "tid" bare brukes når vi - mennesker - kan snakke om endeligheten av eksistensen av en spesifikk materiell formasjon sammenlignet med menneskelig liv. Tid er derfor relativ i absolutt og fullstendig ikke-einsteinsk forstand. Den gjenspeiler bare varigheten av en prosess, målt av en person, fra det øyeblikket denne prosessen oppstår (på et kritisk punkt av en kombinasjon av omstendigheter, eller ved et bifurkasjonspunkt) til det øyeblikket ressursene til denne prosessen er oppbrukt eller til neste bifurkasjonspunkt.

Men når vi begynner å vurdere levende organismer, blir tidens betydning ganske spesifikk, fylt med visse funksjoner. På et tidspunkt var jeg i stand til å vise og forklare behovet for en mekanisme for å "telle tidens gang" inne i hver levende organisme - fra encellede organismer til mennesker. Denne "mekanismen" er analysert i min bok "Psychology of the Living World", som så langt bare eksisterer i i elektronisk format. Betydningen av denne "tidstelling"-mekanismen bestemmes av behovet for hver organisme for å løse problemet med å overleve.

Dette er i sin tur mulig under forutsetning av kontinuerlig anerkjennelse av omgivelsene. Miljøet kan i prinsippet aldri gjentas, og i hvert øyeblikk oppstår en helt ny situasjon, dvs. alt har egenskapen til å endre seg i en analog – kontinuerlig – form. For å løse problemet med "anerkjennelse" er det nødvendig å huske alt som skjedde før dette - nåværende - øyeblikket: du trenger minne om hendelser, fenomener, prosesser, så vel som innsatsen som er gjort for å løse problemet med å overleve. Dette sikres ikke bare av det aktive minnet til hver organisme, men også av tidssynkroniseringen av hvert minne med det nåværende øyeblikket.

Synkronisering av relasjoner, fenomener og forbindelser, på grunn av gjenkjennelsesmekanismen, som minner om tidligere iverksatte tiltak for å løse problemet med overlevelse, dannelsen av nye adaptive funksjoner (mekaniske, fysiologiske) gjennom bruk av tenkemekanismen, er nødvendig og tilstrekkelig tilstandå bevare livet til denne personen.

I denne ordningen, som sikrer effektiviteten til tenkemekanismen, er tidstelling funksjonelt nødvendig. Denne tidstellingen utføres imidlertid i en analog, kontinuerlig form. I levende organismer (fra encellede organismer til mennesker inklusive), utføres "telling av tidens gang" kontinuerlig på grunn av kontinuitet livsprosess. Denne "tellingen av tid" er ikke assosiert med noen sykliske prosesser utenfor kroppen. Dette er ordningen med gjenkjennelsesprosessen som jobber mot bakgrunnen av "chronos" - "tidsteller".

Her er det bare nødvendig å merke seg at behovet for en slik mekanisme skyldes behovet for å forutsi ikke bare utviklingen av situasjonen, men også resultatene av ens egne handlinger. Uten å ta dette i betraktning, er det rett og slett umulig å forstå essensen av tenkemekanismen. I tillegg er det nødvendig å tydelig forstå umuligheten av å implementere tenkemekanismen i fravær av en "tidsteller".

Derfor bør det understrekes. Når vi begynner å vurdere levende organismer, blir betydningen av tid som en indre faktor i en levende organisme ganske spesifikk, fylt med visse funksjoner. I tillegg etablerer hver organisme uavhengig sin egen personlige syklisitet av sine fysiologiske prosesser, og knytter ofte disse syklusene til fysiske sykluser som forekommer i omverdenen. På grunnlag av dette ble en person født med en følelse av tid som en fysisk parameter, helt knyttet til de daglige fysiske syklusene "dag-natt" og til de årlige syklusene med skiftende årstider. Men en person er ikke i stand til å bekrefte eksistensen av en slik ekstern parameter.

På dette grunnlaget, med en enorm grad av tillit og ansvar, kan vi hevde at vår vanlige forståelse av tid, som en prosess, som en fysisk parameter som eksisterer utenfor menneskets bevissthet, ikke er anvendelig for livløs materie. Jeg sier det igjen. Tid er en subjektiv faktor som bare eksisterer innenfor en bestemt organisme. Følgelig har Einsteins konklusjon om relativismen til tid når en kropp beveger seg generelt mistet sin mening og innhold.

Det åpenbare i det som er blitt sagt bekreftes av det faktum at mennesket (og enhver annen levende organisme) har tilpasset den sykliske repetisjonen av ytre fysiske prosesser (inkludert måling av fremdriften til disse prosessene) for å løse sine indre, biologiske problemer, som også er løses syklisk. En person, etter å ha fullført en slik prosedyre for å "tilpasse" den ytre verden til kroppens indre tilstand, utvidet sin oppfatning av ytre sykliske prosesser til resten fysisk verden. Han utpekte mekanismen for denne overføringen som tid. Vi kan også si dette: etter å ha gjort en slik erstatning, tok en person feil av effekten for den opprinnelige årsaken til fenomenet.

Dermed er det ikke mulig å fysisk "velge" på en eller annen måte tidsparameteren på grunn av dets fysiske fravær. Jeg vil gjerne merke i forbifarten at bevegelsen av en levende organisme med lysets hastighet (eller mer, som er mulig i prinsippet) vil påvirke løpet av fysiologiske prosesser i denne organismen. Dette (utad) vil akselerere aldringsprosessen mange ganger - i geometrisk proporsjon til målet for å overskride lysets hastighet, men dette vil fortsatt ikke ha noe å gjøre med parameteren "tid".

Den gitte paradoksale konklusjonen om semantikken til parameteren "tid" er imidlertid den eneste riktige. Hvis denne posisjonen ikke blir akseptert, vil vi aldri kunne forstå essensen av organismenes livsprosess, vi vil aldri kunne forstå tenkningens lover, lovene for mental utvikling, og så videre.

Dermed er A. Einsteins konklusjoner om den relativistiske endringen i tid under bevegelsen av (kropper) ikke bare en feil, men en vrangforestilling som førte vitenskapen inn på feil utviklingsvei. Dessuten kan jeg anta at dette ble gjort ganske bevisst, dvs. relativitetsteorien er rett og slett en bløff.

Det finnes imidlertid eksempler på fysiske eksperimenter der det ifølge forskere er mulig å registrere endringer i hastigheten på prosesser som vi vanligvis forbinder med tidens gang. Jeg vil sitere og vurdere noen eksperimenter av denne typen der effekten av tidsrelativisme ble (utad) manifestert.

En atomklokke ble installert og startet på flyet, d.v.s. en klokke der oscillasjonssyklusen på atomnivå registreres ved utslipp av y-kvanter. Samtidig ble en klokke med nøyaktig samme driftsprinsipp lansert på jorden. Flyet lettet og returnerte etter en tid. Klokkene installert på flyet (det vil si de som tok flyturen) var alltid bak de som ble liggende på bakken.

"Vi kunne (og forresten, dette har blitt gjort) løfte en atomklokke opp i luften og, ved retur av flyet, sammenligne tiden som den flygende klokken vil vise med den som vises av nøyaktig den samme klokken som står på bakken. Erfaring sier at klokken som har gjort reisen alltid henger etter. Så hva skal vi gjøre med relativitetsprinsippet: på en eller annen måte lage det på nytt eller kaste det fullstendig over bord, slik noen av dets overivrige motstandere foreslår? (Jeg bemerker at tvisten om relativitet i dette tilfellet oppsto på grunn av symmetrien i situasjonen. O. Yu.). Verken det ene eller det andre!

Beregninger av klokkeetterslep fra en observatør på bakken er gyldige så lenge flyet beveger seg jevnt (dvs. i en rett linje og uten bremsing), men må korrigeres hvis det, som i virkeligheten, må gjøre en sving for å returnere til Torino. Bare under svingen vil klokkeforsinkelsen øke enda mer, symmetrien som ble diskutert vil bli brutt, og det tilsynelatende paradokset vil forsvinne” (T. Regge “Studies on the Universe”, M. “Mir”, 1985, s. 15 – 16).

Den første, viktigste innvendingen mot tolkningen av resultatene av det beskrevne eksperimentet er at "tid" refererer til det fysiske fenomenet syklisk repetisjon av en prosess - vibrasjoner av atomgitteret. Med like stor suksess bør vi utpeke sykliske prosesser av enhver art - fra svingningene til en mekanisk pendel (bare en liten vekt på en streng), til rotasjonen av jorden rundt solen, og så videre.

Jordens bevegelse i verdensrommet er kompleks, avhengig av stor kvantitet faktorer. Dette er ikke bare rotasjonen av jorden rundt sin akse. Og ikke bare bevegelsen rundt solen. Det er også bevegelse sammen med solsystemet og så videre. Følgelig, i henhold til den beskrevne logikken, eksisterer tiden i hvert tilfelle ikke bare i en annen form, men også i et annet tempo. I hvert av systemene som jorden "deltaker" i, flyter i henhold til relativitetsteorien. individuell tid, siden hvert system har sine egne sykliske prosesser.

Vi burde på en eller annen måte føle denne "polyfonien" av tid. For eksempel kan klokkene våre løpe annerledes hvis vi beveget oss langs jordoverflaten langs meridianer sammenlignet med tid hvis vi beveget oss langs paralleller. Men ingenting av dette eksisterer, og kan ikke eksistere, siden det vi leter etter - den fysiske parameteren tid - ikke kan eksistere.

Den andre innvendingen mot tolkningen av de eksperimentelle resultatene er knyttet til det faktum at tid, som en fysisk parameter, hvis den eksisterer i denne egenskapen, ikke bør avhenge av målemetoder. Vi, ved å måle noen sykliske prosesser med en hvilken som helst metode, sammenligner dem på en eller annen måte med andre sykliske prosesser. Men selve eksistensen av noen sykliske prosesser (naturlige eller menneskeskapte) beviser ennå ikke tilstedeværelsen (eksistensen) av tid. Fra denne posisjonen følger det at ytre påvirkninger på de observerte sykliske prosessene, som fortsatt er uklare for oss, ikke på noen måte kan bevise en endring i tid, så vel som tilstedeværelsen av selve tiden.

Mest sannsynlig er vi forpliktet til å anta noe helt annet. Hvis det er forhold når hastigheten på vanlige og tidligere stabile sykliske prosesser endrer seg, står vi derfor overfor en situasjon der noen egenskaper til omverdenen vises, som vi tidligere ikke tok hensyn til. I denne forbindelse er eksperimentet med "flygende" klokker beskrevet ovenfor beslektet med et eksperiment med klokker installert i forskjellige høyder i forhold til jordens overflate.

Ifølge Einstein er begge eksperimentene forklart av ulike årsaker. Den første av dem er gjennom handlingen til den spesielle relativitetsteorien - på grunn av den relativistiske endringen i løpet av tiden. Den andre er handlingen til den generelle relativitetsteorien - tyngdekraftens påvirkning. Etter min mening merkes i begge tilfeller effekten av den "eteriske vinden", dvs. hva Michelson og Morley ikke klarte å oppdage. Riktignok manifesterer den eteriske vinden seg på forskjellige måter i disse eksperimentene.

I det første tilfellet skyldes endringen i atomklokkesyklusen en spesiell form for eksitasjon av det fysiske vakuumet, som i tillegg oppstår når man beveger seg i et system knyttet til jordens system. Klokker installert i forskjellige høyder i forhold til jorden er under forhold preget av en annen form for vakuumeksitasjon assosiert med tyngdekraften, som er forskjellig i verdi ved forskjellige høyder i forhold til jordoverflaten.

I de beskrevne tilfellene (eksemplene) betyr en endring i løpet av en klokke ikke en endring i tidens gang, men bare en endring i eksitasjonssyklusen til et atom eller en endring i en annen vibrasjon, som er for oss en standard for å måle visse intervaller mellom hendelser. Det er alt.

Men i disse tilfellene (som i alle andre) bør du rett og slett glemme Einstein.

PARADOKSER I DEN SPESIELLE RELATIVITETSTEORIEN. I dette tilfellet betyr ordet "paradokser" de konklusjonene fra SRT som, selv om de er helt korrekte i hovedsak og bekreftet av eksperimenter, likevel motsier intuitive ideer basert på klassisk fysikk.

To konklusjoner fra postulatene til SRT (forresten eksperimentelt bekreftet) har alltid vakt spesiell interesse, selv om man i praksis nesten aldri møter dem eksplisitt (disse effektene er implisitt inneholdt i enhver relativistisk formel).

Saken er at disse konklusjonene ved første øyekast ikke i det hele tatt kan samsvare med virkeligheten.

1. Den mest kjente - tvillingparadokset er vanligvis formulert som følger. La tvillingbror A dra på romflukt til en stjerne X, som ligger i en avstand på for eksempel 20 lysår fra oss. Hastigheten til stjerneskipet er nær lysets hastighet: v = 0,9Med. Etter å ha nådd stjernen på omtrent 22,3 år (i henhold til klokken), snur skipet og flyr tilbake. Således, ifølge vaktholdet til bror A, som foretok denne flyturen, ca T= 44,6 år. Den andre tvillingbroren B ventet på at bror A skulle komme tilbake på jorden. Ved rampen til stjerneskipet ble bror A møtt av en avfeldig gammel mann som måtte vente på et møte i mer enn 100 år.

Egentlig er det ikke noe paradoks her ennå. Faktisk, når du beveger deg i hastighet v = 0,9c Lorentz-faktoren er lik g » 2,3 og på grunn av effekten av tidsutvidelse har det gått en tid lik g i henhold til klokken til en jordisk observatør T"103 år gammel.

Et paradoks oppstår når man prøver å snu resonnementet. Tross alt, fra synet til bror A (en stasjonær observatør), beveger bror B seg, og mer tid går på hans vakt. Men fra bror Bs synspunkt flytter bror A, og ifølge hans vakt mer tid bør gå. Dermed må bror A returnere eldre. Det ser ut til at SRT-formlene er symmetriske med hensyn til erstatningen v på - v. Hva er i veien?

Dette paradokset løses som følger. Faktum er at verdenslinjene til brødrene A og B er forskjellige. En av dem (B) er i ro, den andre (A) beveger seg med konstant hastighet, som i et bestemt øyeblikk endres til det motsatte, noe som bare er mulig under bremsing og påfølgende akselerasjon romskip(som tilsvarer bevegelse i en ikke-treghet referanseramme). Dermed beveger bror A seg fra jorden og til jorden, i ro først i forhold til ett treghetssystem, og deretter i forhold til et annet, og går underveis for en kort stund inn i et ikke-treghetssystem. Samtidig er bror B i ro i forhold til den samme treghetsrammen. Det kan sees at A og B er i forskjellige fysiske forhold, og dette løser paradokset. En nøyaktig beregning viser at fra noen av brødrenes synspunkt, vil den som er stasjonær i forhold til jorden eldes mer.

I akseleratorer "lever" kortlivede partikler som beveger seg med hastigheter nær lysets hastighet mye lenger enn "hvilende" partikler

2. En annen effekt er Lorentz-sammentrekningen av lengde og paradoksene knyttet til den.

La det være to treghetsreferanserammer - S"Og S. I system S"stiv stanglengde D x" hviler langs aksen x og du må bestemme lengden i systemet S, i forhold til hvilken stangen beveger seg med en hastighet v. For å måle lengden på en stang i en hvilken som helst treghetsramme i forhold til hvilken stangen beveger seg langs lengdeaksen, må man samtidig observere endene. Dette er et nøkkelpoeng, som mangelen på forståelse noen ganger fører til paradokser.

I SRT er det nødvendig å skille det observatøren ser fra det han vet, som i ettertid. Det en observatør ser eller fotograferer på et gitt tidspunkt kalles bildet av verden i det øyeblikket. Dette konseptet er praktisk talt ikke veldig viktig, men teoretisk sett er det veldig vanskelig, fordi hva observatøren ser i dette øyeblikket, er en blanding av hendelser som skjedde lenger og lenger i fortiden og lenger og lenger i verdensrommet.Hvis du ser på nattehimmelen full av stjerner, så varierer avstandene til disse stjernene fra flere til hundretusenvis av lysår. år, derfor ser observatøren lyset fra disse stjernene sendes ut inn annen tid og samtidig nå øyet, det vil si han. ser hendelser til forskjellige tider.

Konseptet med et verdenskart er mer nyttig. Det kan representeres som et kart over hendelser i en seksjon av 4-dimensjonalt Minkowski-rom ved et plan med konstant tid t = t 0. Et verdenskart er som et tredimensjonalt øyeblikkelig fotografi i naturlig størrelse tatt samtidig overalt, et frossent øyeblikk i observatørens romlige referansesystem. Et slikt verdenskart kan realiseres ved felles fotografier tatt av hjelpeobservatører lokalisert ved romlige gitternoder i et gitt treghetssystem, som hver fotograferer omgivelsene på et forhåndsbestemt tidspunkt t = t 0, og så sys bildene sammen.

Når de sier at lengden på en kropp i et system S lik en slik og en slik verdi, vi snakker om om verdenskartet, dvs. på samtidig fiksering av posisjonene til endene av stangen på et gitt tidspunkt. Hva øyet faktisk ser når man observerer en kropp i bevegelse er et helt annet og lite viktig spørsmål.

Å utlede formelen for å redusere lengden på Lorentz-transformasjonen fra systemet S til systemet S" er skrevet for koordinatøkninger:

D xў0 = g(D x 0 – v D x 1), D xў1 = g(D x 1 – v D x 0).

I den andre formelen må du sette D x 0 = 0 (samtidig fiksering av endene av stangen i systemet S!). Så D xў1 = gD x 1. Hvis vi angir D xў1 = L 0 og D x 1 = L, Det

L = L 0/g

(g – Lorentz-faktor).

Alle paradokser med lengdekontraksjon er selvfølgelig assosiert med symmetrien til effekten: hvis observatøren er i S ser en reduksjon i lengden, så kommer observatøren inn S"bør se det samme. Fra "paradoksene" til STR kan en viktig konklusjon trekkes: Uansett hvilket resultat som oppnås ved korrekt resonnement i en eller annen treghetsreferanseramme, er det sant i enhver annen treghetsreferanseramme.

Når den brukes riktig, tillater ikke SRT noen "paradokser".

Noen tilsynelatende åpenbare ting viser seg å ikke være så åpenbare innenfor rammen av SRT. For eksempel ser det ut til at hvis langs aksen x flyr en kube av en gitt størrelse, så må den, på grunn av Lorentz-sammentrekningen laboratoriesystem se flatt ut i bevegelsesretningen, og blir til et parallellepiped. En detaljert beregning viser imidlertid at dette ikke er tilfelle: den synlige kuben endrer ikke størrelsen og roterer kun i en viss vinkel i forhold til aksen x. Dette resultatet ("usynlighet av Lorentz-sammentrekning") ble oppnådd bare femti år etter opprettelsen av STR.

Alexander Berkov

Ved første øyekast var ikke patentkontoret det mest lovende
stedet hvor den største revolusjonen siden Newton kunne begynne

sjon i fysikk. Men denne tjenesten hadde også sine fordeler. Fort
etter å ha behandlet patentsøknadene som rotet til skrivebordet hans,
Einstein lente seg tilbake i stolen og fordypet seg i barndomsminner.
nia. I ungdommen leste han «Naturvitenskapelige bøker for folket»
Aaron Bernstein, "et verk jeg leste med tilbakeholdt pust"
Albert husket. Bernstein ba leseren forestille seg det
det følger parallelt med elektrisk støt når den overføres
med ledning. I en alder av 16 stilte Einstein seg selv spørsmålet: hvordan ville han være?
Hvordan ser en lysstråle ut hvis du kunne fange den? Han husket:
"Dette prinsippet ble født fra et paradoks som jeg kom over i
16 år gammel: hvis jeg jager en lysstråle med hastighet c (lyshastighet
i et vakuum), må jeg observere en slik lysstråle som romlig
oscillerende elektromagnetisk felt i hvile. Derimot,
det ser ut til at noe slikt ikke kan eksistere - erfaringen sier det, og
Det er hva Maxwells ligninger sier." Som barn trodde Einstein det
hvis du beveger deg parallelt med en lysstråle med lysets hastighet, så lyset
vil virke frossen, som en frossen bølge. Imidlertid ingen
Jeg så ikke det frosne lyset, så noe var tydeligvis galt.

På begynnelsen av det nye århundre var det to søyler i fysikk, hvorpå
alt hvilte på alt: Newtons teori om mekanikk og gravitasjon og
Maxwells teori om lys. På 1860-tallet, den skotske fysikeren James
Clark Maxwell beviste at lys består av pulserende elektrisk
triske og magnetiske felt, som hele tiden forvandles til hverandre.
Einstein skulle til sitt store sjokk oppdage det
disse to søylene motsier hverandre, og en av dem måtte
kollapse.

I Maxwells ligninger oppdaget han løsningen på en gåte som
forfulgte ham i 10 år. Einstein fant noe i dem
hva Maxwell selv gikk glipp av: ligningene beviste at lys ble overført
beveger seg med konstant hastighet, mens det var absolutt ingen
Det som betyr noe er hvor fort du prøvde å ta igjen ham. Lysets hastighet
s var den samme i alle treghetssystemer referanse (det vil si
referansesystemer som beveger seg med konstant hastighet). sto
enten du er på stedet, reiser med tog eller sitter på et sus
komet, vil du definitivt se en lysstråle suser foran deg
med konstant hastighet. Det spiller ingen rolle hvor fort du beveget deg
Hvis du gjorde det selv, vil du ikke kunne løpe fra lyset.

Denne tilstanden førte raskt til fremveksten av mange pa-
radox. Se for deg et øyeblikk en astronaut som prøver å ta igjen strålen
Sveta. En astronaut tar av på et romskip, og nå haster det
hode mot hode med en lysstråle. En observatør på jorden som var vitne
kroppen av denne hypotetiske jakten, ville hevde at astronauten og strålen
lysene beveger seg side om side. Imidlertid ville astronauten ha sagt noe annet, og
nemlig: en lysstråle ble båret frem fra ham, som om en kosmisk
skipet var i ro.

Spørsmålet Einstein stilte var:
Hvordan kan to personer ha så forskjellige tolkninger?
samme hendelse? I følge Newtons teori kan en lysstråle alltid
men å ta igjen; i Maxwells verden var dette umulig. Einstein
plutselig gikk det opp for meg at allerede i fysikkens grunnleggende prinsipper
Det var en grunnleggende feil. Einstein husket det i vår
1905 «det brøt ut en storm i hodet mitt». Han fant til slutt
løsning: tiden går med forskjellige hastigheter avhengig av
bevegelsesfart. I utgangspunktet, jo fortere du går, jo saktere går du.
tiden beveger seg. Tid er ikke absolutt, slik Newton en gang trodde.
I følge Newton er tiden ensartet gjennom hele universet og varigheten
ett sekund på jorden vil være identisk med ett sekund på Jupiter
eller Mars. Klokken er absolutt synkronisert med hele universet.
Imidlertid, ifølge Einstein, går forskjellige klokker i universet med forskjellige hastigheter.
høye hastigheter.

Hjem > Dokument

"Paradokser"

generell relativitetsteori

Som i den spesielle relativitetsteorien, tillater "paradokser" generelt sett ikke bare å avvise resonnement basert på den såkalte " sunn fornuft"(vanlig hverdagserfaring), men også for å gi en korrekt, vitenskapelig forklaring på "paradokset", som som regel er en manifestasjon av en dypere forståelse av naturen. Og denne nye forståelsen er gitt. ny teori, spesielt generell relativitetsteori.

"Tvillingparadokset"

Når man studerer SRT, bemerkes det at "tvillingparadokset" ikke kan forklares innenfor rammen av denne teorien. La oss huske essensen av dette "paradokset". En av tvillingbrødrene flyr av gårde på et romskip og, etter å ha fullført reisen, vender han tilbake til jorden. Avhengig av størrelsen på akselerasjonene som astronauten vil oppleve under start, snuoperasjon og landing, kan klokken hans henge betydelig etter. jorden timer. Det er også mulig at han ikke vil finne på jorden verken broren sin eller generasjonen han forlot på jorden ved starten av sin flytur, siden det vil gå mer enn titalls (hundrevis) år på jorden. Dette paradokset kan ikke løses innenfor rammen av STR, siden de betraktede FR-ene ikke er like i rettigheter (som påkrevd i STR): et romfartøy kan ikke betraktes som et ISO, siden det beveger seg kl. separate områder banene er ujevne.

Bare innenfor rammen av generell relativitet kan vi forstå og forklare "tvillingparadokset" på en naturlig måte, basert på bestemmelsene i generell relativitet. Dette problemet skyldes den lave hastigheten på klokkene i bevegelse

CO (eller i et tilsvarende gravitasjonsfelt).

La to «tvilling»-observatører først være på jorden, som vi vil betrakte som en treghets-CO. La observatør "A" forbli på jorden, og den andre "tvilling" observatøren "B" skyter ut på et romskip, flyr inn i de ukjente vidder av verdensrommet, snur skipet sitt og returnerer til jorden. Hvis bevegelse i verdensrommet skjer jevnt, vil tvilling "B" under start, sving og landing oppleve overbelastning, siden den beveger seg med akselerasjon. Disse ujevne bevegelsene til kosmonaut "B" kan sammenlignes med tilstanden hans i et tilsvarende gravitasjonsfelt. Men under disse forholdene (i ISO uten gravitasjonsfelt eller i et tilsvarende gravitasjonsfelt), oppstår en fysisk (og ikke kinematisk, som i SRT) nedbremsing av klokkehastigheten. I generell relativitet ble det oppnådd en formel som fikk et spesifikt uttrykk gjennom gravitasjonspotensialet:

hvorfra det tydelig sees at klokkefrekvensen avtar i et gravitasjonsfelt med potensial (det samme gjelder for en tilsvarende akselerert bevegelig CO, som i vårt problem er et romskip med en "tvilling" "B").

Dermed vil klokken på jorden vise en lengre tidsperiode enn klokken på romfartøyet når den returnerer til jorden. Vi kan vurdere en annen versjon av problemet, og vurderer "tvillingen" "B" for å være ubevegelig, så vil "tvillingen" "A", sammen med jorden, bevege seg bort og nærme seg "tvillingen" "B". Analytisk beregning i dette tilfellet fører også til resultatet oppnådd ovenfor, selv om det ser ut til at dette ikke burde ha skjedd. Men faktum er at for å holde "romskipet" ubevegelig, er det nødvendig å introdusere holdefelt, hvis tilstedeværelse vil forårsake det forventede resultatet representert av formel (1).

La oss gjenta nok en gang at "tvillingparadokset" ikke har noen forklaring i den spesielle relativitetsteorien, som bare bruker like treghetsreferanser. I følge SRT må "tvillingen" "B" for alltid bevege seg jevnt og rettlinjet bort fra observatør "A". I populærlitteratur omgår de ofte det "akutte" øyeblikket når de forklarer paradokset, og erstatter den fysisk varige svingen til romfartøyet "tilbake til jorden" med dens øyeblikkelige vending, noe som er umulig. Men med denne "villedende manøveren" i resonnement eliminerer de akselerert bevegelse skipet snur og da viser begge SO-ene (“Earth” og “Ship”) seg å være like og treghet, der bestemmelsene i SRT kan brukes. Men en slik teknikk kan ikke betraktes som vitenskapelig.

Avslutningsvis bør det bemerkes at "tvillingparadokset" i hovedsak er en variant av effekten som kalles en endring i frekvensen av stråling i et gravitasjonsfelt (periode oscillerende prosess omvendt proporsjonal med frekvensen; hvis perioden endres, endres frekvensen også)

Avbøyning av lysstråler som passerer nær solen

Dermed etterlater resultatene av vår ekspedisjon liten tvil om at lysstråler avbøyes nær solen og at avbøyningen, hvis den tilskrives virkningen av solens gravitasjonsfelt, tilsvarer kravene i Einsteins generelle relativitetsteori.

F. Dyson, A. Eddington, K. Davidson 1920

Ovenstående er et sitat fra rapporten fra forskere som observerte en total solformørkelse 9. mai 1919 for å oppdage effekten av avbøyning av lysstråler forutsagt av generell relativitet da de passerte nær graviterende legemer. Men la oss komme inn på en liten historie om dette problemet. Som kjent, takket være den udiskutable autoriteten til den store Newton, på 1700-tallet. hans doktrine om lysets natur seiret: i motsetning til hans samtidige og ikke mindre kjente nederlandske fysiker Huygens, som betraktet lys som en bølgeprosess, gikk Newton ut fra den korpuskulære modellen, ifølge hvilken lyspartikler, som materielle (materielle) partikler samhandler med miljøet der kropper beveger seg og tiltrekkes i henhold til tyngdelovene, konstruert av Newton selv. Derfor må lette blodlegemer avvike fra sin lineære bevegelse nær graviterende legemer.

Newtons problem ble teoretisk løst i 1801 av den tyske vitenskapsmannen Seldner. En kvantitativ beregning spådde avbøyningsvinkelen til lysstråler når de passerte nær solen med en verdi på 0,87".

I generell relativitet er en lignende effekt også forutsagt, men dens natur antas å være forskjellig. Allerede med SRT er partikler av lys - fotoner - massefrie partikler, derfor er den newtonske forklaringen i dette tilfellet helt uegnet. Einstein nærmet seg dette problemet fra den generelle ideen om at et gravitasjonslegeme endrer geometrien til det omkringliggende rommet, og gjør det ikke-euklidisk. I buet rom-tid fri bevegelse(som er lysets bevegelse) skjer langs geodesiske linjer, som ikke vil være rette i euklidisk forstand, men vil være de korteste linjene i buet romtid. Teoretiske beregninger ga et resultat dobbelt så stort som det oppnådd etter Newtons hypotese. Så eksperimentell observasjon avbøyningen av lysstråler nær overflaten av solen kan løse problemet med den fysiske påliteligheten til hele den generelle relativitetsteorien.

Effekten av generell relativitetsteori kan kontrolleres ved avbøyning av lysstråler av gravitasjonsfeltet bare i tilfelle når lys fra en stjerne passerer nær overflaten av solen, der dette feltet er sterkt nok til å påvirke geometrien til rom-tid betydelig. . Men under normale forhold er det umulig å observere en stjerne nær solskiven på grunn av det sterkere lyset fra solen. Det er derfor forskerne brukte fenomenet en total solformørkelse, når solskiven er dekket av månens skive. Einshtein foreslo å fotografere det circumsolar rommet i løpet av minuttene av en total solformørkelse. Fotografer deretter den samme delen av himmelen igjen når solen er langt unna. Sammenligning av begge fotografiene vil avsløre skiftet i stjernenes posisjon. Einsteins teori gir følgende uttrykk for størrelsen på denne vinkelen:

, (2)

Hvor M- Solens masse. R- Solens radius, G-gravitasjonskonstant, MED- lysets hastighet.

Allerede de første observasjonene av denne effekten (1919) ga et helt tilfredsstillende resultat: med en feil på 20 % viste vinkelen seg å være 1,75". Det var fortsatt nødvendig å øke nøyaktigheten av resultatet. Men en total solformørkelse kan ikke gjentas når vi vil. Til tross for at formørkelser forekommer flere ganger i året, men ikke alltid der det er forhold for observasjon, og været (skyer) ikke alltid var gunstig for forskere. I tillegg ble nøyaktigheten av observasjoner påvirket ved diffraksjon av lys, som forvrengte bildet av stjernen. Og likevel var det mulig å øke nøyaktigheten og redusere feilen til 10%. Situasjonen endret seg betydelig da radiointerferometre ble opprettet, takket være bruken av disse observasjonsfeilen redusert til 0,01 "(dvs. 0,5 % av 1,75").

På 70-tallet Avbøyningen av radiostråler fra kvasarer (stjerneformasjoner, hvis natur ikke er tilstrekkelig studert) ZS273 og ZS279 ble målt.

Målingene ga verdier på 1",82±0",26 og 1",77±0",20, som samsvarer godt med spådommene til generell relativitet.

Så observasjonen av avviket til lys (elektromagnetiske) bølger fra retthet (i betydningen euklidisk geometri) når de passerer i nærheten av massive himmellegemer indikerer klart den fysiske påliteligheten til generell relativitet.

Merkurs perihelion rotasjon

A. Einstein, mens han utviklet generell relativitet, forutså tre effekter, hvis forklaring og deres kvantitative estimater ikke var sammenfallende med det som kunne oppnås på grunnlag av Newtons gravitasjonsteori. To av disse effektene (det røde skiftet av spektrallinjer som sendes ut av massive stjerner og avbøyningen av lysstråler når de passerer nær overflaten av solen og andre himmellegemer) er diskutert ovenfor. La oss vurdere den tredje forutsagt av Einstein gravitasjonseffekt-rotasjon av periheliumet til planetene i solsystemet. Basert på observasjonene av Tycho Brahe og Keplers lover, slo Newton fast at planetene kretser rundt Solen i elliptiske baner. Einsteins teori gjorde det mulig å oppdage en mer subtil effekt - rotasjonen av orbitale ellipser i deres plan.

Uten å gå inn i strenge matematiske beregninger, vil vi vise hvordan du kan estimere de forventede verdiene av orbitale rotasjoner. For å gjøre dette bruker vi den såkalte dimensjonale metoden. I denne metoden, basert på teoretiske betraktninger eller eksperimentelle data, fastsettes mengdene som bestemmer prosessen som vurderes. Fra disse mengdene er det satt sammen algebraisk uttrykk, som har dimensjonen til ønsket mengde, som sistnevnte er likestilt med. I oppgaven vår velger vi som definerende mengder:

1) Den såkalte gravitasjonsradiusen til solen, som for sola (og andre himmellegemer) beregnes ved formelen

2) Gjennomsnittlig avstand mellom planeten og solen

(for Mercury er det 0,58
)

3) Gjennomsnittlig vinkelhastighet for planetens revolusjon rundt solen

Ved å bruke den dimensjonale metoden vil vi komponere følgende verdi (det skal bemerkes at den dimensjonale metoden krever intuisjonen til forskeren, god forståelse fysikk, som som regel oppnås ved gjentatt trening og løsning av lignende problemer):

Hvor
definerer vinkelhastighet bevegelse av perihelium av planetens bane.

For Mercury
(for jorden
). For å forestille deg rotasjonsvinkelen til planetens perihelium, husk at et buesekund er vinkelen der en penny-mynt er "synlig" fra en avstand på 2 km!

Bevegelsen av periheliumet til planeten Merkur ble først observert lenge før opprettelsen av generell relativitetsteori av den franske astronomen Le Verrier (1800-tallet), men bare Einsteins teori ga en konsistent forklaring på denne effekten. Interessant nok var forskere i stand til å "reprodusere" dette himmelfenomenet ved å observere bevegelsen til kunstige jordsatellitter. Siden rotasjonsvinkelen til periheliumet er proporsjonal med halvhovedaksen til satellittens bane, dens eksentrisitet og omvendt proporsjonal med satellittens omløpsperiode, kan man ved å velge de riktige verdiene for disse mengdene gjøre = 1500 "på 100 år, og dette er mer enn 30 ganger vinkelrotasjonen til banen for Merkur. Oppgaven blir imidlertid betydelig mer komplisert, siden bevegelsen til en kunstig satellitt påvirkes av luftmotstand, den ikke-sfæriske formen og Jordens heterogenitet, tiltrekning til månen, etc. Og likevel bekrefter observasjon av tusenvis av kunstige satellitter, skutt inn i verdensrommet nær jorden i løpet av de siste mer enn 30 årene, klart spådommene om generell relativitet.

Beregning av "radius" av universet

Blant de ulike modellene av universet som vurderes i generell relativitet, er det den såkalte modellen av det stasjonære universet, først vurdert av A. Einstein selv. Verden viser seg å være begrenset (men grenseløs!), den kan representeres i form av en ball (overflaten på ballen har ingen grense!). Da blir det mulig å bestemme "radiusen" til et slikt univers. For å gjøre dette, la oss anta at den totale energien til det sfæriske universet utelukkende skyldes gravitasjonsinteraksjonen mellom partikler, atomer, stjerner, galakser og stjerneformasjoner. I følge STR er den totale energien til et stasjonært legeme lik
, Hvor M- massen til universet, som kan relateres til dets "radius" så
, - den gjennomsnittlige tettheten av materie fordelt jevnt over hele verdensvolumet. Gravitasjonsenergi sfærisk kropp radius kan beregnes elementært og lik:

Når vi neglisjerer numeriske koeffisienter av enhetsrekkefølgen, setter vi likhetstegn mellom begge uttrykkene for energi, og vi oppnår for "radiusen" til universet neste uttrykk:

Godta (som tilsvarer observasjoner)

vi får for "radius" av verden neste verdi:

Denne verdien bestemmer den synlige "horisonten" av verden. Utenfor denne sfæren er det ingen materie og ikke noe elektromagnetisk felt. Men nye problemer oppstår umiddelbart: hva med rom og tid, eksisterer de utenfor sfæren? Alle disse spørsmålene har ikke blitt løst; vitenskapen vet ikke noe sikkert svar på slike spørsmål.

Universets "endelighet" i modellen under vurdering fjerner det såkalte "fotometriske paradokset": nattehimmelen kan ikke være lys (som den burde være hvis universet er uendelig og antallet stjerner også er uendelig), siden antall stjerner (i henhold til modellen under vurdering) ) selvfølgelig på grunn av verdens endelige volum, og på grunn av absorpsjonen av energien til elektromagnetiske bølger i interstellare rom Himmelbelysningen blir lav.

Modellen til det stasjonære universet er den aller første modellen av verden, som nevnt ovenfor, foreslått av skaperen av General Relativity selv. Imidlertid allerede på begynnelsen av 20-tallet. Den sovjetiske fysikeren og matematikeren A.A. Friedman ga en annen løsning på Einsteins ligninger i generell relativitet og mottok to utviklingsalternativer for det såkalte ikke-stasjonære universet. Noen år senere bekreftet den amerikanske forskeren Hubble Friedmans avgjørelser ved å oppdage universets utvidelse. Ifølge Friedman, avhengig av den gjennomsnittlige tettheten av materie i universet, vil den nå observerte ekspansjonen enten fortsette for alltid, eller etter at de galaktiske formasjonene bremser ned og stopper, vil prosessen med komprimering av verden begynne. Innenfor rammen av denne boken kan vi ikke diskutere dette temaet videre og henvise nysgjerrige lesere til tilleggslitteratur. Vi kom inn på dette problemet fordi modellen av et ekspanderende univers lar oss eliminere det fotometriske paradokset som er diskutert ovenfor, mens vi stoler på andre grunner. På grunn av universets utvidelse og fjerning av stjerner fra jorden, bør dopplereffekten observeres (i dette tilfellet en reduksjon i frekvensen av innkommende lys) - det såkalte røde skiftet av lysfrekvensen (ikke å forveksle med en lignende effekt assosiert ikke med bevegelsen til lyskilden, men med dens gravitasjonsfelt). Som et resultat av Doppler-effekten blir energien til lysstrømmen betydelig svekket, og bidraget fra stjerner som ligger utenfor en viss avstand fra jorden er praktisk talt lik null. For tiden er det generelt akseptert at universet ikke kan være stasjonært, men vi brukte en slik modell på grunn av dens "enkelhet", og den resulterende "radiusen" av verden motsier ikke moderne observasjoner.

"Svarte hull"

La oss si med en gang at "svarte hull" ennå ikke er eksperimentelt oppdaget i universet, selv om det er opptil flere dusin "kandidater" for dette navnet. Dette skyldes det faktum at en stjerne som har blitt til et "svart hull" ikke kan oppdages av strålingen (derav navnet "svart hull"), siden den har et gigantisk gravitasjonsfelt ikke gir noen elementærpartikler, eller elektromagnetiske bølger forlat overflaten din. Mange teoretiske studier er skrevet på "svarte hull"; fysikken deres kan bare forklares på grunnlag av generell relativitet. Slike objekter kan oppstå i sluttfasen av en stjernes utvikling, når (ved en viss masse, minst 2-3 solmasser) lystrykket fra stråling ikke kan motvirke gravitasjonskompresjon og stjernen opplever "kollaps", dvs. blir til et eksotisk objekt - et "svart hull". La oss beregne minimumsradiusen til en stjerne, fra hvilken dens "kollaps" er mulig. For at en materiell kropp skal forlate overflaten til en stjerne, må den overvinne tyngdekraften. Dette er mulig hvis kroppens egen energi (hvileenergi) overstiger potensiell energi tyngdekraften, som kreves av bevaringsloven total energi. Du kan skape en ulikhet:

Basert på ekvivalensprinsippet står den samme kroppsmassen til venstre og høyre. Derfor, nøyaktig til en konstant faktor, får vi radiusen til en stjerne som kan bli til et "svart hull":

Denne verdien ble først beregnet av den tyske fysikeren Schwarzschild tilbake i 1916, til ære for ham kalles denne verdien Schwarzschild-radius, eller gravitasjonsradius. Solen kan bli til et "svart hull" med samme masse, med en radius på bare 3 km; Til himmellegeme, lik jordens masse, er denne radiusen bare 0,44 cm.

Siden i formelen for
, lysets hastighet kommer inn, så har dette himmelobjektet en rent relativistisk natur. Spesielt siden General Relativity angir fysisk nedbremsing av klokker i et sterkt gravitasjonsfelt, bør denne effekten være spesielt merkbar nær et "svart hull." For en observatør som befinner seg utenfor gravitasjonsfeltet til det "svarte hullet", vil en stein som fritt faller ned på det "svarte hullet" nå Schwarzschild-sfæren i en uendelig lang tidsperiode. Mens klokken til "observatøren" som faller sammen med steinen fortsatt viser den endelige (riktige) tiden. Beregninger basert på bestemmelsene i generell relativitet fører til det faktum at gravitasjonsfeltet til et "svart hull" ikke bare er i stand til å bøye banen til en lysstråle, men også til å fange lysfluksen og tvinge den til å bevege seg rundt " svart hull” (dette er mulig hvis lysstrålen passerer i en avstand på ca. 1,5, men en slik bevegelse er ustabil).

Hvis den kollapsede stjernen hadde vinkelmomentum, dvs. rotert, bør det "svarte hullet" beholde dette rotasjonsmomentet. Men da burde gravitasjonsfeltet rundt denne stjernen ha en virvelkarakter, som vil manifestere seg i romtidens unike egenskaper. Denne effekten kan gjøre det mulig å oppdage et "svart hull".

De siste årene har muligheten for "fordampning" av "svarte hull" vært diskutert. Dette skyldes samspillet mellom gravitasjonsfeltet til en slik stjerne og det fysiske vakuumet. I denne prosessen bør kvanteeffekter allerede merkes, dvs. Generell relativitetsteori viser seg å være forbundet med fysikken til mikroverdenen. Som vi ser, viser det eksotiske objektet som er forutsagt av generell relativitet - et "svart hull" - seg å være en forbindelse mellom tilsynelatende fjerne objekter - mikrokosmos og universet.

Litteratur for videre lesning

1.Braginsky V.B., Polnarev A.G. Amazing Gravity M., Mir, 1972.