Альберт Эйнштейн + Исследования

Этот прорыв основан на явлении квантовой запутанности, которое Эйнштейн называл "пугающим действием на расстоянии". Теперь это "действие" может привести к революции в области коммуникаций и вычислений, предоставляя новый способ передачи данных без риска перехвата.

Возможности, которые открывает телепортация, безграничны. От создания непроницаемых для хакеров коммуникационных сетей до новых методов лечения, позволяющих "телепортировать" лекарства непосредственно к больным клеткам.

Научитесь видеть мир по-новому, благодаря удивительным открытиям в науке, космосе и технологиях, которые мы делимся с вами каждый день!
Присоединяйтесь к каналу Наука Космос Технологии! 🐼

Содержание поста. Введение. Эйнштейн о ходе часов в 1905 и в 1915 гг. Паули о ходе движущихся и неподвижных часов. Отечественные физики о замедлении времени для движущегося объекта. Трактовки хода часов, противоречащие принятым в СТО. Заключение.

Введение
Этот пост продолжает серию по объяснению парадоксов СТО. В первом посте серии я показал причины разработки СТО. Во втором посте рассмотрел парадокс о замедлении времени в движущемся объекта (на примере поезда и платформы).  Специалисты по СТО трактуют выводы этой теории различно, что необычно для строго научной теории. Об этом и будет данный пост применительно к выводу СТО о замедлении времени. В нём будет много цитат специалистов по СТО. Поэтому я поясняю используемую ими терминологию. В СТО движущиеся и неподвижные объекты часто заменяют системами координат с часами и обозначают как инерциальные системы отсчёта, часто как системы отсчёта и просто как системы. Часто вместо времени используют показания часов.

Эйнштейн о ходе часов в 1905 и в 1915 гг.
В начале разработки СТО (в 1905 г.) Эйнштейн делает вывод о реальности замедления времени для движущегося объекта (движущихся часов) [49, с. 93]. Этот парадокс я описал на примере поезда (движущегося объекта) и платформы (неподвижного). Парадокс состоит а том, что для людей, находящихся на платформе, часы в поезде (рис. 1) отстают от часов на платформе. Время в движущейся системе (для движущегося объекта) замедляется. Так нас учили и учат сейчас, начиная со школы (рис. 1).

Так как все объекты в природе движутся, то неподвижными в СТО считают те, где находятся наблюдатели. Поэтому Эйнштейн вместо неподвижных объектов (систем) вводит понятие несопутствующих систем, которые имеет скорость, отличную от изучаемых движущихся объектов (систем). Их иногда называют условно неподвижными. Позднее (в 1915 г.) А. Эйнштейн предлагает иную формулировку замедления времени:

Но большинство физиков придерживаются первого вывода Эйнштейна, что замедление времени в поезде реально. И это излагается в учебниках по физике, даже по вновь введённой дисциплине «Концепции современного естествознания», а также в научно - популярных изданиях. Акцент во многих случаях делается на достоверности и применимости на практике (без достаточных оснований). Я не цитирую их и не делаю на них ссылок из-за большого числа и доступности таких изданий. Я цитирую известных специалистов, значительно повлиявших на признание СТО как эпохального явления.

Паули о ходе движущихся и неподвижных часов
Известный физик-теоретик Паули (1921г.), несмотря на изменение Эйнштейном трактовки замедления времени, считает замедление хода часов реальным: «Таким образом, часы, движущиеся со скоростью V, при измерении в единицах времени системы К идут медленнее … , чем покоящиеся часы. Это следствие из преобразований Лоренца, неявно содержащееся уже в исследованиях Лоренца и Пуанкаре, было ясно выявлено Эйнштейном» [68, с. 29].

Отечественные физики о замедлении времени для движущегося объекта
Многие отечественные физики считают замедление хода часов для движущихся объектов реальным явлением.
А. В. Угаров аналитически выводит, что замедление времени, это реальное значение времени в движущемся объекте [39, с. 46-48] (например, в поезде). Но после этого: «Следует подчеркнуть, что изменение хода часов, которое мы получили, не имеет ни малейшего отношения к какому- либо нарушению темпа хода часов в той или иной системе» [39, с. 65,71]. То есть разница в ходе часов получается в результате расчётов по формулам Лоренца. Какой смысл тогда в использовании ф-л Лоренца?
Я. П. Терлецкий: «…промежуток времени, отмеченный неподвижными часами, оказывается большим, чем промежуток времени, отмеренный движущимися часами. Но это и означает, что движущиеся часы отстают от неподвижных, т. е. их ход замедляется. …Полученное замедление являемся вполне реальным..» [38, с. 41].

Д.В. Скобельцын одновременно с признанием реальности замедления времени в движущейся системе отмечает: «Если обе системы (А и В) тождественны, то результат такого сравнения точно предсказывается специальной теорией относительности. Каждому из наблюдателей (А и В) представляется (только представляется – замеч. авт.), что время в другой системе «течет» медленнее» [36, с. 166]. Но это представление основано на расчёте по формулам Лоренца.

Трактовки хода часов, противоречащие принятым в СТО
К. Ланцош предлагает формулировку парадокса часов, противоречащую всем, начиная с Лоренца: «Наблюдатель в быстро движущемся поезде смотрит в окно и рассматривает людей на платформе. Он поражен, обнаружив, как быстро они стареют. Сверяя со своими часами, он заметит: «Ну и ну! У них даже борода отрастает за десять минут». Однако обратим этот эксперимент. Кто-то из стоящих на платформе достает свои часы и смотрит за пассажирами поезда. Вы думаете, он скажет: «Как это они умудряются сохранять свою молодость? Они могут не бриться годами и выглядеть свежими!». Ничего подобного. Он скажет: «Черт возьми. До чего же быстро они стареют! Не проходит и десяти минут, как у них отрастает борода!» [22, с. 70]. То есть все процессы в иной системе отсчёта идут быстрее. Время ускоряется, а не замедляется, космонавт стареет быстрее близнеца- землянина.

Применительно к ходу часов К. Ланцош также обосновал совсем иное, чем  другие: «…кажется, что часы в движущемся поезде идут медленнее, чем часы на платформе... В действительности различия в измерениях времени возникают совсем не потому, что часы идут по-разному; часы во всех системах отсчета идут совершенно одинаково» [22, с. 69]. Различия в «течении» времени для движущегося и неподвижного объектов он объясняет тем, что его измерения выполняются в каждом движущемся предмете по мировым линиям, которые представляют собой его путь в четырехмерном пространстве-времени [22, с. 69]. При этом он не указывает, что различие в мировых линиях основывается на признании разного хода часов в поезде и на платформе. Фейнман также считал, что для движущегося объекта всё изменяется в соответствии с СТО, но только из-за изменения масштаба времени [2]. Внешне же (по часам) изменений не заметно.
Заключение
Анализ литературных источников и приведённые высказывания выявляют, что существует различное толкование соотношения хода неподвижных и движущихся часов – замедления времени в движущемся объекте:
1. Время замедляется реально.
2. Время для движущегося и неподвижного объектов не изменяется, изменение получается пересчётом времени по формулам Лоренца.
3.  Имеет место двойственный подход к этому: сначала аналитически выводится замедление времени, через несколько десятков страниц указывается, что это получается из-за пересчёта времени по формулам Лоренца.
4. Часы идут везде одинаково, а время замедляется (Ланцош и Фейнман).
5. Для наблюдателя в любой системе время в иной замедляется.
6. Для наблюдателя в любой системе время в иной ускоряется (Ланцош). Это получается, если источник и приёмник света устанавливать там, где находится наблюдатель. Но ведь расположение и мнение наблюдателя не влияет на реальный характер действия закономерностей.
Из всего этого следует, что:
1. Замедление времени зависит от расположения приборов.
2. Замедление времени противоречит принципу относительности, так как в движущемся и неподвижном объектах ход часов подчиняется разным законам. Поэтому Ланцош и Фейнман явно, а некоторые (после последнего вывода Эйнштейна) мельком утверждают, что часы идут одинаково.
3.Если замедления времени нет, то как можно опытным путём подтвердить то, чего нет?
4.Получается сомнение в объективности вывода о замедлении времени. Но ведь это следует из постоянства и максимальности скорости света, что вроде бы подтверждается и опытным путём, но прямого опыта до сих пор не проведено.

Источники. 1. Ссылки на источники 22, 36, 38, 39, 49, 68 указаны по списку источников в книге «Кузьмин М. В. Объяснение парадоксов. От Зенона до Эйнштейна и далее. – М.: Изд. Бит-принт, 2021».
2. Фейнман Р. Характер физических законов: Пер. с англ. – М.: «Наука», 1987.

В интернете популярна цитата, приписываемая нобелевскому лауреату: «Есть только два способа прожить жизнь. Первый — будто чудес не существует. Второй — будто кругом одни чудеса». Мы разобрались, говорил ли физик что-либо подобное.

Спойлер для ЛЛ: нет никаких подтверждений того, что автором данной цитаты является Эйнштейн

Фразу о присутствии в жизни чудес с указанием на авторство Эйнштейна можно встретить на сайтах с подборками цитат и афоризмов, в статьях с крылатыми фразами физика и в мотивационной литературе. Высказыванием также делятся пользователи соцсетей («ВКонтакте», Facebook*, Instagram*) и блог-платформ.

Альберт Эйнштейн умер в 1955 году, и за почти 70 лет, прошедших с момента его смерти, все его известные работы, письма и другие тексты были тщательно изучены, большинство из них оцифрованы и опубликованы в открытом доступе. Согласно завещанию физика, значительная часть его архивов была передана Еврейскому университету в Иерусалиме. Похожие ресурсы с оцифрованными работами и письмами созданы сотрудниками Принстонского университета и Калифорнийского технологического университета в США. Несмотря на то что разбираемое высказывание популярно не только в русскоязычном, но и в англоязычном сегменте интернета (в формулировке «There are only two ways to live your life. One is as though nothing is a miracle. The other is as though everything is a miracle»), ни в одной из этих баз данных ничего подобного «Проверено» обнаружить не удалось.

В некоторых русскоязычных источниках указано, что цитата взята из книги Эйнштейна «Мир, каким я его вижу». Впервые она была издана на немецком языке в 1934 году, а через год переведена на английский. Ни в одной из этих версий найти разбираемую цитату или что-либо близкое к ней по смыслу не удалось.

В 2011 году Принстонский университет издал сборник The Ultimate Quotable Einstein, в котором собраны высказывания учёного. Составители также включили в книгу раздел с цитатами, приписываемыми учёному ошибочно. Среди них — фраза о двух способах прожить жизнь.

Портал The Quote Investigator, специализирующийся на исследовании авторства расхожих цитат, обнаружил, что нобелевскому лауреату высказывание начали приписывать ещё при жизни. Американский географ Гилберт Фаулер Уайт в своих заметках 1942 года упоминал эту фразу, указывая в качестве её автора именно Эйнштейна. Можно было бы предположить, что физик мог произнести эти слова в разговоре с Уайтом, поскольку учёные жили в одно время, однако «Проверено» не удалось подтвердить, что они были знакомы. Поэтому более вероятным кажется, что Уайт просто ошибся с авторством цитаты.

Эйнштейну регулярно (и бездоказательно) приписывают афоризмы о жизни и науке. Соперничать с учёным в количестве цитат, разошедшихся под его именем, но не принадлежащих ему, может разве что американский писатель Марк Твен. «Проверено» уже разбирало ошибочно приписанные Эйнштейну высказывания о том, что «только дурак нуждается в порядке — гений господствует над хаосом», «только две вещи бесконечны: Вселенная и человеческая глупость» и «самая большая глупость — делать то же самое и надеяться на другой результат».

Таким образом, нет никаких подтверждений того, что Эйнштейн имеет какое-либо отношение к цитате о двух способах прожить жизнь, зависящих от веры человека в чудеса. Впрочем, в отличие от многих других подобных случаев, приписывать это высказывание нобелевскому лауреату начали не в интернете, а ещё при жизни учёного.

*Российские власти считают компанию Meta Platforms Inc., которой принадлежат социальные сети Facebook и Instagram, экстремистской организацией, её деятельность на территории России запрещена.

Фото на обложке: Archivo General de la Nación, Public domain, via Wikimedia Commons

Наш вердикт: неверная атрибуция цитаты

Другие проверки

Ещё нас можно читать в Телеграме, в Фейсбуке и во Вконтакте

В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла)

Аудиоверсии проверок в виде подкастов c «Коммерсантъ FM» доступны в «Яндекс.Подкасты», Apple Podcasts, «ЛитРес», Soundstream и Google.Подкаст

В отличие от физических теорий, описывающих три фундаментальных взаимодействия в физике — электромагнитное, сильное и слабое - общая теория относительности была проверена только в условиях слабой гравитации.

Отклонения гравитации от общей теории относительности ни в коем случае не исключаются и не проверяются повсюду во Вселенной. Но по мнению физиков-теоретиков отклонения должны быть.

Согласно теории, первоначально предложенной Жоржем Леметром и широко принятой астрономическим сообществом, наша вселенная возникла в результате Большого взрыва. Другие сингулярности скрываются внутри черных дыр: пространство и время перестают там иметь значение, в то время как плотность энергии и давление, становятся бесконечными. Это сигнализирует о том, что теория Эйнштейна здесь терпит неудачу и должна быть заменена более фундаментальной.

Наивно полагать, что пространственно-временные сингулярности должны быть разрешены с помощью квантовой механики , которая применима в очень малых масштабах.

Квантовая физика опирается на две простые идеи: точечные частицы не имеют смысла; и принцип неопределенности Гейзенберга, который гласит, что никогда нельзя знать значение определенных пар величин с абсолютной точностью — например, положение и скорость частицы. Это происходит потому, что частицы следует рассматривать не как точки, а как волны; в малых масштабах они ведут себя как волны материи.

Теория охватывающая как общую теорию относительности, так и квантовую физику, должна быть свободна от подобных патологий. Однако все попытки объединить общую теорию относительности и квантовую физику неизбежно влекут за собой отклонения от теории Эйнштейна.

Следовательно, гравитация Эйнштейна не может быть окончательной теорией гравитации. Действительно, вскоре после введения общей теории относительности Эйнштейном в 1915 году Артур Эддингтон, наиболее известный тем, что подтвердил эту теорию во время солнечного затмения 1919 года , начал искать альтернативы, просто чтобы посмотреть, как все могло бы быть.

Теория Эйнштейна выдержала все проверки на сегодняшний день, точно предсказывая различные результаты, начиная от прецессии орбиты Меркурия и заканчивая существованием гравитационных волн . Итак, где скрываются эти отклонения от общей теории относительности?

Столетие исследований дало нам стандартную космологическую модель, известную как модель "Лямбда-си-ди-эм" (ΛCDM (аббревиатура от Lambda-Cold Dark Matter) . Здесь Λ обозначает либо знаменитую космологическую постоянную Эйнштейна, либо таинственную темную энергию с аналогичными свойствами.

Темная энергия была введена астрономами ad hoc (латинская фраза, означающая «для данного случая», «специально для этого»), чтобы объяснить ускорение космического расширения. Несмотря на чрезвычайно хорошую подгонку космологических данных до недавнего времени, модель ΛCDM является поразительно неполной и неудовлетворительной с теоретической точки зрения.

За последние пять лет ученые столкнулись с серьезной напряженностью в наблюдениях . Постоянная Хаббла, которая определяет возраст и масштаб расстояний во Вселенной, может быть измерена в ранней Вселенной с использованием космического микроволнового фона (т.н. реликтовое излучение), а в поздней Вселенной с использованием сверхновых в качестве стандартных свечей.

Эти два измерения дают несовместимые результаты . Что еще более важно, природа основных компонентов модели ΛCDM — темной энергии, темной материи и поля, управляющего инфляцией ранней Вселенной (очень короткий период чрезвычайно быстрого расширения, зарождающий семена галактик и скоплений галактик) — остается загадкой.

С точки зрения наблюдений, наиболее убедительной причиной изменения гравитации является ускорение Вселенной, обнаруженное в 1998 году с помощью сверхновых типа Ia , яркость которых уменьшается из-за этого ускорения. Модель ΛCDM, основанная на общей теории относительности, постулирует чрезвычайно экзотическую темную энергию с отрицательным давлением, пронизывающую вселенную.

Проблема в том, что эта темная энергия не имеет физического обоснования. Ее природа совершенно неизвестна, хотя было предложено множество моделей . Предлагаемой альтернативой темной энергии является космологическая постоянная Λ, которая, согласно квантово-механическим (но сомнительным) расчетам , должна быть огромной.

Однако вместо этого Λ должна быть невероятно точно настроена, чтобы соответствовать космологическим наблюдениям. Если темная энергия существует, наше незнание ее природы вызывает глубокую тревогу.

Может ли быть так, что вместо этого проблемы возникают из-за неправильных попыток подогнать космологические наблюдения к общей теории относительности, например, втиснуть человека в слишком маленькие брюки? Что мы наблюдаем первые отклонения от общей теории относительности, в то время как таинственной темной энергии просто не существует?

Эта идея, впервые предложенная исследователями из Неаполитанского университета, приобрела огромную популярность, в то время как противоборствующий лагерь "темной энергии" остается активным.

Как мы можем это определить? Отклонения от гравитации Эйнштейна ограничены экспериментами в солнечной системе , недавними наблюдениями за гравитационными волнами и загоризонтными изображениями черных дыр .

В настоящее время существует много литературы по теориям гравитации, альтернативным общей теории относительности, восходящая к ранним исследованиям Эддингтона 1923 года. Очень популярной альтернативой является так называемая скалярно-тензорная гравитация. Концептуально она очень проста, поскольку вводит только один дополнительный компонент (скалярное поле, соответствующее простейшей, бесспиновой частице) в геометрическое описание гравитации Эйнштейна. Однако последствия этого далеки от тривиальных. Поразительным явлением является " эффект хамелеона ", состоящий в том факте, что эта теория может маскироваться под общую теорию относительности в средах с высокой плотностью (таких как звезды или Солнечная система), в то же время сильно отклоняясь от нее в космологической среде с низкой плотностью.

В результате дополнительное (гравитационное) поле фактически отсутствует, маскируясь, как хамелеон, и ощущается только в самых больших (космологических) масштабах.

В настоящее время спектр альтернатив гравитации Эйнштейна резко расширился. Даже добавление единственного массивного скалярного возбуждения (а именно частицы с нулевым спином) к гравитации Эйнштейна - и сохранение полученных уравнений, чтобы избежать некоторых известных фатальных несоответствий, — привело к гораздо более широкому классу теорий Хорндески и последующим обобщениям.

Спойлер для ЛЛ: не говорил.

Этот совет с указанием авторства Альберта Эйнштейна встречается на многих сайтах с подборками цитат известных личностей и афоризмов. Её размещают на своих страницах пользователи социальных сетей (Twitter, Facebook*, Instagram*, «ВКонтакте»), популярна она и на блог-платформах («Дзен», LiveJournal). В интернете можно найти множество картинок с этой фразой. Её используют и современные авторы, издающие книги о мотивации и саморазвитии. СМИ включают это высказывание в подборки цитат знаменитого физика.

Со дня смерти Альберта Эйнштейна прошло уже почти 70 лет, и за это время все известные работы, письма и другие тексты учёного были изучены, большинство из них оцифровано. Согласно завещанию физика, значительная часть из них хранится в Еврейском университете в Иерусалиме, в электронном архиве которого представлена крупнейшая коллекция текстов, написанных Эйнштейном. Похожие базы данных с оцифрованными работами и письмами собраны в Принстонском и Калифорнийском технологическом университетах (США). «Проверено» не удалось найти там англоязычную версию этой цитаты («Out of clutter, find simplicity; from discord make harmony; and finally in the middle of difficulty lies opportunity»), которая распространена в англоязычном сегменте интернета не меньше, чем её перевод — в русскоязычном.

В 2011 году Принстонский университет издал сборник The Ultimate Quotable Einstein, где были собраны все известные высказывания учёного, причём как реальные, так и приписываемые ему ошибочно. Именно в разделе с последними и находится эта цитата. Составители указывают, что первый совет (найти простоту) — это, вероятно, перифраз многочисленных высказываний физика на схожие темы, второй (найти гармонию) восходит к древнеримскому поэту Горацию, а третий — просто выражение, которое было в ходу в течение многих веков.

Наши коллеги из проекта The Quote Investigator, специализирующегося на проверке атрибуции цитат, нашли, по всей вероятности, первый случай, когда эти рекомендации были упомянуты в связи с именем Эйнштейна. В 1979 году американский физик Джон Арчибальд Уилер опубликовал в журнале Newsweek статью, посвящённую знаменитому учёному, где написал: «В работе Эйнштейна было три дополнительных правила, которые крайне важны в нашей науке, в наших проблемах и в наше время. Во-первых, среди беспорядка найдите простоту. Во-вторых, среди раздора найдите гармонию. В-третьих, в трудности найдите возможность». Тем не менее Уилер не приписывал это высказывание самому Эйнштейну, скорее, передавая собственные впечатления от исследований коллеги. Позже в том же году он снова перечислил эти правила применительно к работе Эйнштейна в интервью изданию Cosmic Search, но и в тот раз не утверждал, что высказывание принадлежит самому нобелевскому лауреату.

Вероятно, впоследствии эту фразу стали приписывать Эйнштейну, поскольку восприняли слова Уилера как цитату, а затем о его роли в появлении афоризма и вовсе забыли. Тем не менее эти советы не встречаются ни в одном из оцифрованных архивов с текстами, принадлежащими Эйнштейну, поэтому нет никаких оснований полагать, что нобелевский лауреат когда-либо писал или произносил что-либо подобное. Да и Уилер, впервые связавший эту фразу с именем своего знаменитого коллеги, судя по более широкому контексту, скорее описывает свои впечатления от работ Эйнштейна, нежели приписывает ему это высказывание.

*Российские власти считают компанию Meta Platforms Inc., которой принадлежат социальные сети Facebook и Instagram, экстремистской организацией, её деятельность на территории России запрещена.

Фото на обложке: Comet Photo AG (Zürich), CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Наш вердикт: неверная атрибуция цитаты

Другие проверки

Ещё нас можно читать в Телеграме, в Фейсбуке и во Вконтакте

В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла)

Аудиоверсии проверок в виде подкастов c «Коммерсантъ FM» доступны в «Яндекс.Подкасты», Apple Podcasts, «ЛитРес», Soundstream и Google.Подкасты