Знак относительности


В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности (СТО), которая объясняла, как интерпретировать движения между различными инерциальными системами отсчета – попросту говоря, объектами, которые движутся с постоянной скоростью по отношению друг к другу.

Эйнштейн объяснил, что когда два объекта двигаются с постоянной скоростью, следует рассматривать их движение друг относительно друга, вместо того чтобы принять один из них в качестве абсолютной системы отсчета.

Так что, если два космонавта, вы и, допустим, Герман, летите на двух космических кораблях и хотите сравнить ваши наблюдения, единственное, что вам нужно знать – это ваша скорость относительно друг друга.

Специальная теория относительности рассматривает лишь один специальный случай (отсюда и название), когда движение прямолинейно и равномерно. Если материальное тело ускоряется или сворачивает в сторону, законы СТО уже не действуют. Тогда в силу вступает общая теория относительности (ОТО), которая объясняет движения материальных тел в общем случае.


Теория Эйнштейна базируется на двух основных принципах:

1. Принцип относительности: физические законы сохраняются даже для тел, являющихся инерциальными системами отсчета, т. е. двигающимися на постоянной скорости относительно друг друга.  

2. Принцип скорости света: скорость света остается неизменной для всех наблюдателей, независимо от их скорости по отношению к источнику света. (Физики обозначают скорость света буквой с).

Одна из причин успеха Альберта Эйнштейна состоит в том, что он ставил экспериментальные данные выше теоретических. Когда в ряде экспериментов обнаружились результаты, противоречащие общепринятой теории, многие физики решили, что эти эксперименты ошибочны.

Альберт Эйнштейн был одним из первых, кто решил построить новую теорию на базе новых экспериментальных данных.

В конце 19 века физики находились в поиске таинственного эфира – среды, в которой по общепринятым предположениям должны были распространяться световые волны, подобно акустическим, для распространения которых необходим воздух, или же другая среда – твердая, жидкая или газообразная. Вера в существование эфира привела к убеждению, что скорость света должна меняться в зависимости от скорости наблюдателя по отношению к эфиру.

Альберт Эйнштейн отказался от понятия эфира и предположил, что все физические законы, включая скорость света, остаются неизменными независимо от скорости наблюдателя – как это и показывали эксперименты. 

Однородность пространства и времени


В Специальной теории относительности Эйнштейна постулируется фундаментальная связь между пространством и временем. Материальная Вселенная, как известно, имеет три пространственных измерения: вверх-вниз, направо-налево и вперед-назад. К нему добавляется еще одно измерение – временное. Вместе эти четыре измерения составляют пространственно-временной континуум.

Если вы двигаетесь с большой скоростью, ваши наблюдения относительно пространства и времени будут отличаться от наблюдений других людей, движущихся с меньшей скоростью.

На картинке ниже представлен мысленный эксперимент, который поможет понять эту идею. Представьте себе, что вы находитесь на космическом корабле, в руках у вас лазер, с помощью которого вы посылаете лучи света в потолок, на котором закреплено зеркало. Свет, отражаясь, падает на детектор, который их регистрирует. 

Знак относительности
Сверху – вы послали луч света в потолок, он отразился и вертикально упал на детектор. Снизу – для Германа ваш луч света двигается по диагонали к потолку, а затем – по диагонали к детектору

Допустим, ваш корабль двигается с постоянной скоростью, равной половине скорости света (0.5c). Согласно СТО Эйнштейна, для вас это не имеет значения, вы даже не замечаете своего движения.


Однако Герман, наблюдающий за вами с покоящегося звездолета, увидит совершенно другую картину. С его точки зрения, луч света пройдет по диагонали к зеркалу на потолке, отразится от него и по диагонали упадет на детектор.

Другими словами, траектория луча света для вас и для Германа будет выглядеть по-разному и длина его будет различной. А стало быть и длительность времени, которое требуется лазерному лучу для прохождения расстояния к зеркалу и к детектору, будет вам казаться различным. 

Это явление называется замедлением времени: время на звездолете, движущимся с большой скоростью, с точки зрения наблюдателя на Земле течет значительно медленнее. 

Этот пример, равно как и множество других, наглядно демонстрирует неразрывную связь между пространством и временем. Эта связь явно проявляется для наблюдателя, только когда речь идет о больших скоростях, близких к скорости света.

Эксперименты, проведенные со времени публикации Эйнштейном своей великой теории, подтвердили, что пространство и время действительно воспринимаются по-разному в зависимости от скорости движения объектов.

Объединение массы и энергии

В своей знаменитой статье, опубликованной в 1905 году, Эйнштейн объединил массу и энергию в простой формуле, которая с тех пор известна каждому школьнику: E=mc^2.


Знак относительности
©deviantART/ RowanPhoenix

Согласно теории великого физика, когда скорость материального тела увеличивается, приближаясь к скорости света, увеличивается и его масса. Т.е. чем быстрее движется объект, тем тяжелее он становится. В случае достижения скорости света, масса тела, равно как и его энергия, становятся бесконечными. Чем тяжелее тело, тем сложнее увеличить его скорость; для ускорения тела с бесконечной массой требуется бесконечное количество энергии, поэтому для материальных объектов достичь скорости света невозможно.

До Эйнштейна концепции массы и энергии в физике рассматривались по отдельности. Гениальный ученый доказал, что закон сохранения массы, как и закон сохранения энергии, являются частями более общего закона массы-энергии.

Благодаря фундаментальной связи между этими двумя понятиями, материю можно превратить в энергию, и наоборот – энергию в материю.

Источник: naked-science.ru

Можете ли вы помнить то, чего на самом деле не происходило?

В книге «Мир, полный демонов: наука — как свеча во тьме» Карл Саган утверждал, что имплантировать людям ложные воспоминания легко. Для начала оцените доверчивость человека. В пример Саган приводил людей, что по настоянию врачей или гипнотизеров начинали верить, что их похитили пришельцы или вспоминать жестокое обращение в детстве, которого никогда не было.


я этих людей грань между памятью и воображением размывалась, и события, не происходившие никогда, вшивались в память как реальные. Участники экспериментов даже могли детально описать вымышленные события, словно те происходили на самом деле. У ложных воспоминаний те же свойства, что у настоящих. Единственный способ различить их – найти доказательства для воспоминания, которое нуждается в «проверке». Ложные воспоминания селятся в головах людей с низким IQ, детей и тех, кто страдает от психических заболеваний (шизофрения). Если человек плохо отделяет вымысел от реальности, то ложные воспоминания могут зарождаться в его голове. Ложные воспоминания целых событий менее распространены, чем частичные (думать, что мы видели один дорожный знак вместо другого).

Воспоминания могут подтвердить, либо разрушить обвинение.

В США осудили мужчину за то, что он насиловал своих приемных дочек. Девушки уже в совершеннолетнем возрасте подали на него заявление. Мужчину посадили на пожизненное заключение. У девочек было нелегкое детство. По США прокатилась волна изнасилований, что наложило отпечаток на их сознание. Сёстры, после того как отчима посадили, сообщили, что тот проводил обряды с жертвоприношением, а останки животных хоронил на заднем дворе. Полицейские перекопали весь двор наизнанку, но так ничего и не нашли. Это было первым звоночком для освобождения ни в чем не повинного человека. После проведения ряда тестов и других проверок, девушек признали невменяемыми.


Элизабет Лофтус, психолог Калифорнийского университета в Ирвине, посвятила карьеру изучению ложных воспоминаний. В 1980-ом пригласила добровольцев для исследования. Лофтус придумала историю о грустной поездке в торговый центр, где те заблудились. Чтобы сделать события правдоподобнее, даже приплела их семьи. Треть испытуемых вспомнила событие Лофтус в деталях.

Амнезия, конфабуляция, парамнезия — заболевания, связанные с памятью. Амнезия – это частичная или полная потеря памяти. Парамнезия – это искажение воспоминаний. При конфабуляции же человек искажает воспоминания, добавляя в них вымысел. У больных парамнезией смешиваются прошлые и текущие события, реальные и выдуманные воспоминания. Это происходит потому, что человек придает большое значение событиям, которые происходили с ним в прошлом. Причина возникновения заболевания – стресс, переутомление. «Классические» нарушения – подмена негативных воспоминаний наиболее приятными воспоминаниями. Психологические причины – комплекс неполноценности или ощущение ущербности личности. В настоящее время не существует конкретного медикаментозного лечения.

Почему люди плохо помнят своё детство?

С возрастом в мозге человека происходит перезапись старых клеток на новые, в процессе чего стираются ранние воспоминания. Детский мозг не способен хранить обилие информации.


Воспоминания – это наша библиотека с картинками, с которой надо быть осторожным. Расширять её, тренировать мозг логическими задачами и т.д. Всё это улучшит качество памяти и чёткость воспоминаний.

Источник: pikabu.ru

Основополагающим постулатом «Специальной теории относительности» является утверждение, что собственная скорость любого материального объекта( инерциальной системы отсчета) не может быть больше скорости света, относительно любого другого материального объекта( инерциальной системы отсчета). Из этого постулата следует, что:
·         любые инерциальные системы отсчета совершенно равнозначны,
·         не существует никакой абсолютной инерциальной системы отсчета,
·         все физические явления в каждой отдельной инерциальной системе отсчета протекают совершенно одинаково,
·         находясь в любой инерциальной системе отсчета невозможно определить ее скорость в пространстве, без наблюдения внешних для этой системы объектов.

Этот постулат был выдвинут на основании одного единственного неудачного эксперимента по определению абсолютной скорости Земли в пространстве(по сути, а не по количеству концептуально идентичных опытов), известного как «Опыт Майкельсона-Морли».


радокс заключается в том, что Майкельсон и Морли пытались зарегистрировать скорость Земли относительно «среды» с помощью измерения характеристик световой волны, распространяющейся в этой «среде», не делая никаких предположений о степени взаимодействия «волны» со «средой», а вернее полагая степень этого взаимодействия максимальной.

Удивляет сам способ создания «теории», с опорой на один единственный постулат, который предлагается бездоказательно принять на веру, переводя, таким образом, все рассмотрение из категории научного Знания, в категорию «религиозной Веры».
Настораживает и агрессивность PR-компании, проведенной в поддержку «релятивистской теории», результатом которой стала «маргенализация» всех тех, кто так или иначе оспаривает положения этой «теории».

С другой стороны, для определения  собственной скорости Земли в пространстве, можно воспользоваться фактом конечности скорости распространения взаимодействий между любыми материальными объектами, таких как гравитационное, электромагнитное и т.д. Полагая, что скорость распространения гравитационных взаимодействий равна скорости света в вакууме, следует признать, что Земля в данный конкретный момент, испытывает силу притяжения направленную не к центру масс системы Земля — Солнца, а в точку, где центр масс был 9 минут назад.


ая, что вся Солнечная система движется относительно «реликтового излучения» со скоростью как минимум 627 км/с, можно сделать вывод, что сила притяжения Земли к Солнцу направлена в точку расположенную на расстоянии 338580 км от той точки, которую рассматривают при решении классической задачи двух тел, без учета эффекта запаздывания. Такое значительное отклонение от классической модели взаимодействия, да еще и действующее периодически на протяжении миллионов лет,  не могло не породить явных видимых явлений, которые невозможно объяснить с точки зрения классической теории. О том как возникают эти эффекты и какие видимые явления они вызывают можно посмотреть здесь… Основным видимым явлением от эффекта запаздывания взаимодействий, является эффект стабилизации всех взаимодействующих объектов движущейся системы, в одной плоскости. Именно с ним связана наблюдаемая дискообразная форма галактик и факт расположения всех планет Солнечной системы в плоскости эклиптики.  Наличие данного явления никак не зависит от инерциальной системы отсчета, из которой мы это явление наблюдаем. Даже если мы выбираем инерциальную систему отсчета, в которой Солнечная система покоится, явления вызванные эффектом запаздывания никуда не деваются, а продолжают действовать, точно так же как и Кариолисова сила, изменяющая русла рек. Значит скорость системы, от которой прямо зависит величина наблюдаемых эффектов, никак не может быть относительной, а является Абсолютной.


Раз есть возможность, наблюдая и измеряя конкретные параметры отклонений в поведении реальной системы в отличии, от ее же поведения в классической модели, без учета запаздывания, можно сделать вывод о направлении и модуле этой Абсолютной скорости. Однако, наличие в Природе, однозначно измеряемого параметра Абсолютной скорости, требует признать и существование Абсолютной системы координат и времени, относительно которой эта Абсолютная скорость и будет измеряться.

Существование Абсолютной системы координат и времени, явно противоречит следствию из основного постулата «Специальной теории относительности», что является доказательством ошибочности, как самого этого постулата, так и  вместе с ним, и всех следствий из него. А правильно будет так:

  • существует единственная, Абсолютная инерциальная системы отсчета,
  • любые другие инерциальные системы отсчета, по крайней мере, вторичны, по отношению к Абсолютной системе отсчета,
  • все физические, химические и прочие явления в каждой отдельной инерциальной системе отсчета протекают по-разному, в зависимости от Абсолютной скорости этой  инерциальной системы отсчета в Абсолютной системе отсчета,
  • находясь в любой инерциальной системе отсчета, можно определить ее Абсолютную скорость в пространстве, без наблюдения внешних для этой системы объектов, а только анализируя отклонения в траекториях движения объектов внутри самой системы, вызванных эффектом запаздывания.

Следует отметить, что указание на явления связанные с формированием галактик и Солнечной системы, приведены здесь только с целью иллюстрации грандиозности явлений, вызываемых эффектом запаздывания взаимодействий. Вывод же о существовании Абсолютной системы отсчета координат и времени, можно сделать исходя из одного только факта конечности скорости распространения взаимодействия между материальными объектами. Эффект запаздывания будет существовать вне зависимости от того, откуда мы его будем наблюдать, а значит и скорость этой системы объектов, та самая, что вызывает эффект запаздывания, может быть только Абсолютной.

Раз уж появилась возможность почувствовать под ногами твердую почву, на которую можно опереться, в отличии от зыбкой поверхности «релятивистского болота», может быть пришло время разогнать «релятивистский туман», который уже более 100 лет мешает рассматривать и понимать истинное устройство окружающего нас Мира? Может быть хватит уже, держать в основании всех научных знаний и теорий, «наимутнейший постулат», принимаемый исключительно на Веру, превращая истинную Науку, в «Новую религию»?

Вывод  о существовании Абсолютной системы отсчета координат и времени, сделанный на основании анализа окружающей нас действительности, может позволить отказаться от понятия Вера и в других, не связанных с наукой религиях. Речь о том, что мало того, что Абсолютная системы отсчета координат и времени сама по себе является некоторым Абсолютом, но и существует возможность, с помощью анализа окружающих нас объектов, вычислить конкретную точку начала координат этой Абсолютной системы – Центр всей Вселенной. А где, как не в Центре Вселенной должна находиться сверхъестественная, в нашем понимании сущность, управляющая всей Вселенной, если таковая сущность существует вообще?

Я далек от мысли, что такие не очень сложные соображения родились впервые именно в моей голове. В подтверждение того, что подобные мысли посещали и другие головы, может служить обилие различных циклопических сооружений, разбросанных по всей Земле, которые на поверку оказываются просто астрономическими обсерваториями. Для чего же строились эти обсерватории, неужели действительно для нужд крестьян, чтобы точнее определять сроки сева? А может быть, целью их строительства было более точное определение параметров орбит планет Солнечной системы, для вычисления координат точки Центра Вселенной? А каким же знаком можно обозначить такую точку? И как мы сами обозначаем центр системы координат, пересечением двух прямых? Так может быть Крест, как сакральный знак во многих религиях, имел изначальный смысл именно, как обозначение Центра Абсолютной Вселенской системы координат и времени, в котором находиться сверхъестественная, в нашем понимании сущность, управляющая всей Вселенной?

Главное, во все это уже не нужно верить, это нужно просто знать и понимать.

Источник: uhfnl.livejournal.com

Когда Эйнштейн упомянул о своем желании решить проблему гравитации, ему было сказано две вещи: первое, — что это просто невозможно сделать, а второе заключается в том, что никто не поверит ему, даже если бы он это сделал. В ответ он создал свое величайшее творение — Общую теорию относительности.

Общая теория относительности сделала для гравитации то, что даже Ньютон не смог сделать, — дала ей объяснение, показала закономерность, благодаря которой вещи падают, вращаются на орбите и искажают время. Фактически, создание общей теории относительности связано с противостоянием с Ньютоном и его представлениями о гравитации, которая им описывалась как таинственна сила, сближающая объекты. Хотя по правде говоря, даже сам Ньютон не понимал, как это работает, поскольку сила притяжения действует через пустое пространство, и горько критиковал свою собственную теорию гравитации.

Тем не менее, несмотря на вопросы, которые остались без ответа, формулы Ньютона для гравитации всё еще использовались в течение десятилетий, как основа для универсальных законов физики, чтобы точно предсказывать движения планет и даже отправить людей на Луну. Чтобы понять общую теорию относительности, нам нужно кратко взглянуть на ньютоновскую теорию тяготения и на то, где она не дотягивает.

Перо и шар для боулинга в вакууме, при отсутствии сопротивления воздуха, падают с одинаковой скоростью.

Ньютоновская гравитация была сформулирована главным образом для объяснения двух вещей. Первым был вопрос о том, почему объекты разного веса падают на землю одновременно. Обратите внимание на слово «падают», а не «брошены». Бросание объектов добавляет дополнительную энергию, которую объект не имел бы, если бы он был просто уронен. Например, если бы не сопротивление воздуха, перо и свинцовый шар при падении приземлились бы одновременно. Два камня разных размеров и веса также будут приземляться на землю одновременно.

Другой вопрос, который Ньютон попытался решить, — это орбиты небесных тел, почему Луна вращается вокруг Земли, а Земля — вокруг Солнца. В конечном счете, ответ Ньютона на это заключался в том, что гравитация — это сила, пропорциональная массе объекта. Чем больше масса объекта, тем сильнее его гравитационное притяжение.

Но, как мы уже упоминали ранее, проблема ньютоновской гравитации заключается в её действии на расстоянии. Силы зависят от массы объектов и от расстояния между ними. Проблема с этим в том, что сила не имеет носителя, она действует в пустом пространстве. Также проблема в том, что она нарушает «ограничение скорости» Вселенной: ничто не может двигаться быстрее скорости света. Если объект изменил свое положение во Вселенной, силы притяжения, с которой он действует на другие объекты, мгновенно изменились бы, нарушив это ограничение скорости.

В попытке решить проблему гравитации Эйнштейн впервые придумал Специальную теорию относительности, которая учитывала только объекты, движущиеся по прямой и с постоянной скоростью. Однако она не включала ускорения, и Эйнштейн стремился создать теорию, которая могла бы применяться более широко. Так родился термин Общая теория относительности.

В начале 1900-х Эйнштейн провел мысленный эксперимент. Он смотрел в окно и представлял себе человека, падающего с крыши. Когда человек падал, он чувствовал себя невесомым. Но что если бы этот человек был в падающем лифте? Лифт будет двигаться с той же скоростью, что и человек, который также почувствует себя невесомым.

Именно тогда Эйнштейн понял, что происходит. Вопреки теории Ньютона, не было никакой гравитационной силы, тянущей объекты вниз. Вместо этого пространство вокруг них было изогнуто, подталкивая оба объекта к земле. Оно толкало, а не притягивало, как это считалось в теории притяжения Ньютона. Последствия этого открытия были удивительными. Это означало, что пространство является гибким, его можно складывать и изгибать. Эйнштейн объединил пространство и время в так называемый пространственно-временной континуум.

Внедрение любой массы в пространство искажает окружающее её пространство.

В то время как естественное движение вещей состоит в том, чтобы следовать простейшему пути через пространство-время, масса изгибает окружающее её пространство так, что мы движемся к центрам большей массы. Это и есть сила, которую мы называем гравитацией.

Как это описывает орбиты планет и их лун? Ньютоновская гравитация говорит, что Солнце притягивает нас к себе, но мы не падаем на него, потому что Земля также одновременно движется в сторону по эллиптической орбите. Но согласно общей теории относительности, огромная масса Солнца искажает пространство вокруг себя, и это изогнутое пространство толкает Землю к Солнцу.

Большим шаром здесь является Солнце, превращающее пространство-время в чашу, которая заставляет Землю двигаться по круговой (точнее эллиптической) орбите.

Ни одно из этих изображений не является точным относительно того, как на самом деле выглядит кривизна пространства-времени — три измерения пространства, обернутые вокруг четвертого измерения (времени), — но наши умы не способны представить, как это будет выглядеть на самом деле. Поскольку мы живем в трех измерениях, мы можем представить себе только трехмерные ситуации.

Откуда мы знаем, что Общая теория относительности работоспособна? Доказательства этого есть во всей Вселенной. Теория не только объясняет нейтронные звезды и аномалии орбиты Меркурия, но и правильно предсказывает черные дыры и способность гравитации сгибать свет. Звездный свет, например, искривляется, когда проходит вблизи Солнца. Еще один интересный момент со светом заключается в том, что когда он отклоняется вокруг более компактных объектов, это приводит к нескольким изображениям этого объекта. Это обычно наблюдаемое явление называется гравитационным линзированием и помогает подтвердить общую относительность.

Знаете ли вы, что время также может быть искажено? Время замедляется ближе к объектам очень большой массы. Например, для тех, кто живет в высоком небоскребе, время течет быстрее, чем для находящихся на земле. Но, эта разница очень мала, разумеется.

Теория относительности также предсказывает, что в момент зарождения нашей Вселенной она была очень горячей и плотной, что в конечном итоге привело к Большому взрыву. С тех пор мы обнаружили, что наша Вселенная расширяется гораздо быстрее, чем предсказывал Эйнштейн.

Как выразился физик-теоретик Джон Уилер (John Wheeler), «пространство-время говорит материи, как двигаться, а материя говорит пространству-времени, как изгибаться».

Что касается опыта с двумя падающими объектами разной массы, теория относительности говорит, что они упали на пол одновременно, потому что на них не действует сила.

Применений общей теории относительности гораздо больше. Это был один из величайших даров Эйнштейна миру, и он продолжает проходить тестирование. Но это действительно рисует довольно странную картину Вселенной — ту, где червоточины могут существовать, и параллельные линии могут в конечном итоге расходиться. Мы до сих пор всё еще обсуждаем эту теорию. Мы продолжаем использовать слово «гравитация», и мы продолжаем думать с точки зрения ньютоновской гравитации, потому что это более понятно для нашего ума, чем изогнутое пространство-время.

Источник: medium.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.