Эйнштейна приглашали в Оксфорд в 1931 году прочитать три лекции по теории относительности.
Эту доску сохранили после его второй лекции 16 мая 1931 года
Эту доску сохранили после его второй лекции 16 мая 1931 года
Теория относительности - это такая интересная штука, согласно которой для каждой точки Вселенной время своё, в каждой точке Вселенной наблюдатель видит мир по-своему. Можно сказать, что каждый человек видит свою версию Вселенной и мы не видим всё одновременно из-за ограниченности скорости света. В данном видео объясняется пример как разные люди увидят события в разной последовательности. Очень интересно, посмотрите.
В 1916 году немецкий физик-теоретик Альберт Эйнштейн опубликовал ставшую впоследствии знаменитой общую теорию относительности. В течение многих лет учёные пытались доказать или опровергнуть верность предложенного уравнения, и сейчас исследователям Калифорнийского университета Лос-Анджелеса удалось выявить определённые неточности фундаментальной теории.
Главным фактором, который не учтён в теории относительности Эйнштейна, считаются условия гравитации в гигантской чёрной дыре, расположенной в центре нашей галактики. По мнению физика Андреа Геза, в условиях чёрной дыры неприменим закон тяготения Ньютона, а верность теории Эйнштейна стоит под большим вопросом.
Дело в том, что формула Эйнштейна, описывающая общую теорию относительности, не способна учесть непривычные условия гравитации внутри чёрной дыры. Она вовсе не объясняет законов притяжения этой области галактики, а значит имеет ряд неточностей. Согласно классической теории относительности, гравитация воспринимается нами как зависимость пространства и времени от материи. И если это фундаментальный закон физики, то он должен действовать по всей вселенной.
Для проверки формулы Эйнштейна учёные следят за поведением звезды S0-2, которая сейчас совершает полный оборот вокруг чёрной дыры. Один оборот звезды вокруг орбиты занимает 16 лет. Для объекта, который находится в непосредственной близости к чёрной дыре, теория смешения пространства и времени не работает, а значит достоверность теории Эйнштейна в таких условиях под вопросом. Исследователи продолжают наблюдения за звездой S0-2, чтобы сделать окончательные выводы.
Три или четыре? Бесконечность – не предел!
Нижеприведенные мысли пришли ко мне в ранние студенческие годы. То ли от безделья, то ли от успешной сдачи очередного экзамена по физике – точно уже не помню :-)
У меня есть два (пп.1,2) , как мне кажется, факта, которые я экстраполирую в п.3. При этом набор вводных данных для п.1, п.2 и п.3 подобны.
Итак,
П.1. Материальная точка движется по окружности с бесконечно большим радиусом. Для данной м.т. такое движение имеет лишь одну степень свободы и, что важно, осуществляется по траектории бесконечной длины (т.е. по окружности с бесконечно большим радиусом).
При этом все точки такой окружности лежат на «стандартной» плоскости, имеющей размер-ность 2 (все точки окружности можно описать двумя координатами – тут и далее используем прямоугольную систему координат).
П.2. Материальная точка движется по сфере с бесконечно большим радиусом. Для данной м.т. такое движение имеет уже две степени свободы и также осуществляется по траектории бесконечной длины (сфера с бесконечно большим радиусом = плоскость).
При этом все точки самой сферы лежат в пространстве, имеющем размерность 3.
П.3. Наконец, материальная точка движется в трехмерном пространстве. Экстраполируя данные пп.1,2 (размерность траектории бесконечной длины больше на 1, чем размерность движения м.т. по такой траектории) то получаем, что либо трехмерное пространство не бес-конечно, либо есть еще одно, четвертое, измерение, которое необходимо для описания множества точек трехмерной траектории бесконечной длины.
В мае 2019 года я попросил прокомментировать эту гипотезу доктора физико-математических наук, старшего научного сотрудника отдела теоретической астрофизики Астрокосмического центра Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук Шацкого Александра Александровича.
Суть его ответа такова: моя экстраполяция отнюдь небезупречна. Существует немало теорий, в которых вложенность пространств (1-мерного в 2-мерное, 2-мерного в 3-мерное и т.д.) не является необходимой. Например, теория Римана, на которой основана теория относительности Эйнштейна, основана лишь на 3-х пространственных и одном временном измерении, в других измерениях в ней в принципе нет необходимости. При этом, отмечает Александр Шацкий, в математике есть масса теорий, в которых наше 3+1-мерное пространство вложено в пространство более высокой размерности. Например, М-теория. Также, как и в теории Эйнштейна, в М-теории пока не найдено противоречий, но она более сложная, чем теория относительности, и поэтому менее популярна, и менее проверена. И до тех пор, пока наблюдения не опровергнут теорию Эйнштейна -- она будет признана основной в теоретической физике. А таких наблюдений еще пока не было ни одного, - заключает Шацкий.
От себя отмечу, что теория относительности Эйнштейна рассматривает пространство и время как единое образование, в котором временная координата играет столь же существенную роль, что и пространственные. Поэтому применение модели ОТО к привычной 3-мерной геометрической составляющей пространства не совсем корректно (мне пришлось немного углубиться в вопрос, почитать информацию в интернете:-).
Лишь в случае изотропности единое «пространство — время» «расщепляется» на «однородное пространство» и универсальное «мировое время». Реальная же Вселенная значительно сложнее изотропных моделей. А это значит, что четырехмерный мир теории относительности, соответствующий тому реальному миру, в котором мы живем, в общем случае на «проcтранство» и «время» не расщепляется в принципе.
Да, некоторые области пространства, где имеются достаточно мощные массы, вызывающие сильное искривление (например, пространство квазаров) действительно могут быть конеч-ными в смысле замкнутости. Но это ни в коей мере ничего не говорит о конечности или бесконечности Вселенной как целого.
Основу современных физических представлений о Вселенной составляет специальная теория относительности (СТО). Согласно СТО, пространственные и временные отношения между различными окружающими нас реальными объектами не являются абсолютными. Их характер целиком зависит от состояния движения данной системы. Поэтому можно утверждать, что свойства «конечности» и «бесконечности» пространства и времени являются относительными. В связи с этим сама постановка вопроса о бесконечности Вселенной в целом (в пространстве и во времени) при современном понимании бесконечности, наверняка, лишена физического смысла. Следует отметить, что ключевым здесь является словосочетание «современное понимание». Иными словами, уверен - продолжение следует :-)
Мысли о межзвездных перелётах уже давно вдохновляют учёных, инженеров и даже простых людей, но часто можно услышать рассуждения подобного рода: раз скорость света конечна и мы не можем её преодолеть, то даже до ближайшей звезды Проксима Центавра, до которой 4.2 световых года(это значит свет летит от неё к нам 4.2 года) нам не долететь за разумное время! Мы фактически в тюрьме нашей галактики и продвижение по вселенной выглядит крайне медленным и сложным =(
Подобные мысли печалят и даже пугают, но я хочу показать вам, что всё далеко не так ужасно! Люди не были бы людьми, если бы не находили выход из любых ситуаций.
Итак, давайте разбираться, для этого устроим мысленный эксперимент: есть ракета, летящая мимо нас с большой скоростью и ускоряющаяся, но так как скорость света максимальна, то, исходя из теории относительности мы видим, что чем ближе его скорость к скорости света, тем больше его "эффективная масса" и соответственно больше энергии нужно затратить на приближение к скорости света, а его длина и время замедляются относительно нас. К сожалению если я буду объяснять всю теорию относительности здесь, то выйдет слишком много, но вкратце и сииильно упрощённо, то если скорость света нельзя преодолеть, значит для её достижения нужна бессконечная энергия, а значит масса ускоряемого объекта должна увеличиваться вплоть до бесконечности. Если хотите могу сделать отдельный пост про эти эффекты с разбором некоторых наглядных экспериментов =).
НО это видит сторонний наблюдатель, а что же видит в это время человек в ракете?
Он наблюдает свою растущую скорость и ускоряющуюся вокруг него вселенную(время его часов замедляется относительно часов наблюдателя), а это значит, что реальная, эффективная скорость в отсчете ЕГО времени будет равна скорости фиксируемой им умноженная на то, во сколько раз время его относительно вселенной замедлилось.
Vр*Kt=Vэ (р- ракеты, э - эффективная, Kt - коэффициент замедления времени, равный 1/(1-V^2/C^2) )
Что это значит? На самом деле ничего сложного, эффективная скорость движения для человека в ракете в пересчёте на секунды наблюдателя МОЖЕТ быть больше скорости света, то есть пока у наблюдателя прошло, допустим 6 секунд жизни, у человека в ракете прошло лишь 2, но он всё это время двигался с какой-то скоростью, которую нужно согласно формуле домножить на 3, так она вполне может стать больше скорости света.(Примеры дальше)
Теперь нужно разобраться с массой, ведь что это получается, тянуть ракету становится всё сложнее с увеличением скорости! Да, это так... НО ТОЛЬКО ОТНОСИТЕЛЬНО НАБЛЮДАТЕЛЯ! Звучит очень нелогично, всё дело в том, что масса увеличивается во столько же раз, во столько замедляется время, своё время я пытался разобраться сам и....
Чот сложно(( Даже читать вслух страшно.
Обратимся для более простого объяснения к 2 закону Ньютона, производная импульса(mV) по времени(t) должна быть равна силе(F), но на таких больших скоростях вводят поправку на "увеличение массы", и равна она как раз замедлению времени в ракете относительно наблюдателя, итого
F=m*k*Vр/t*k, для зануд конечно стоит пояснить, что это не производные, сделано это для наглядности. Как видим, коэффициент сокращается и можно смело сказать, что в пересчете на время наблюдателя и используя скорость фиксируемую человеком в ракете этой вашей теории относительности вообще нет! Как всё сразу просто!
Формула приходит к виду F=m*Vэ/tр (m - масса ракеты, Vр - скорость эффективная, tн- время в ракете)
Конечно же это всё сложно переварить, но нам поможет график ускорения ракеты от времени наблюдателя при постоянной силе двигателей ракеты(1), также добавим на него для наглядности зависимость ускорения ВРЕМЕНИ наблюдателя относительно человека в ракете от скорости ракеты(2) и прямую(неожиданно, правда?)(3) произведения первого графика на второй(в каждой точке), это и есть наша эффективная скорость ракеты в космосе(по часам человека внутри ракеты)
Ну а теперь самое вкусное!) Примеры!
Василий захотел полететь на вахту на Проксима Центавру, до которой 4.2 световых года, для этого у него есть старенький ракетоносец завода Лада, который развивает скорость 95% скорости света.При такой скорости от время замедлится "всего" в 4.47 раза, эффективная скорость составит 4.25 c(скорость света), итого Васе понадобится около 361 земного дня, ещё 4 можно повалятся в постельке, приготовиться к работе, полюбоваться видами из иллюминатора...
А теперь ещё интереснее, что будет, если он ускорится не до 95%, а до 97% от скорости света? Ну вроде не так уж много изменится, да? Как бы не так, он долетит тогда уже за 273 дня, т.е. повысив как казалось скорость на чуть больше 2%, эффективная скорость выросла на 25%! И дальше ещё хуже, вплоть до сигнулярности в отметке C, а почему так происходит я уже показал)
Как видите для Василия это будет не таким уж долгим путешествием, хотя для людей, следящих за его полётом с Земли оно будет конечно же дольше. Так что если вдруг решите переселится в другую галактику, то знайте - время пролетит очень быстро, даже не заметите)))))
Надеюсь пост будет для вас полезен и вам станет гораздо легче, ведь теперь вы знаете, что человечество не заперто в законах физики, всё возможно! Стоит только захотеть =)
Взгляни на снимок чёрной дыры – первый в истории. Не так давно новость о кадре прогремела на весь мир. Но зачем нужно это изображение? Что с ним делать? И причём здесь общая теория относительности?
Очередное подтверждение общей теории относительности Эйнштейна.
Именно в этом и заключается результат двухгодичной работы учёных. Теория вполне могла быть опровергнута, а это значило бы, что известную нам физику нужно полностью пересматривать. Но опровержения не произошло.
Вот только общей теории всего так и не существует. С одной стороны, есть мир квантовой механики. В нём существуют фундаментальные частицы и три вида взаимодействия: электромагнитное, сильное и слабое. А с другой – ОТО, та самая общая теория относительности.
Она описывает четвёртое фундаментальное взаимодействие – гравитацию. Чёрные дыры, расширение Вселенной и даже путешествия во времени – это всё относится к ней. Объединить ОТО и квантовую механику до сих пор не удалось.
Как же проверяли ОТО и в чем заключалась работа?
На больших объектах типа нейтронных звёзд и чёрных дыр не действуют законы квантовой механики. Там работает общая теория относительности, которую Эйнштейн разработал ещё в прошлом веке. Но только в теории. Какое-то время даже сам Эйнштейн не верил в существование чёрных дыр.
В квантовых взаимодействиях используются частицы-переносчики, например, электромагнитные силы используют фотоны, сильное взаимодействие – глюоны, слабое – w и z бозоны. А вот гравитация в этом смысле особенна. Более того, если электричество взаимодействует только с заряженными частицами, то гравитация, похоже, взаимодействует со всем.
Все виды масс и энергий поддаются влиянию гравитации и создают гравитационные поля. Это и проверяли, и сопоставляли с расчётами учёные. Если это так, то по горизонту событий, его форме можно понять действует ли теория гравитации на практике. Учёные сначала создали математические модели. А затем они сопоставили модель с полученным изображением. И теория относительности всё также работает.
В чём противоречие между ОТО и квантовой механикой?
Гравитация не только не имеет в своём распоряжении частицы, которая переносила бы её. У гравитации нет отрицательных масс, которые способны были бы нейтрализовать положительные.
Есть ещё одна проблема – мир гравитации должен быть детерминирован, то есть конкретно определён. А в квантовой теории этого не происходит. Конечно, можно создать квантовую теорию гравитации с гравитоном – гипотетической частицей, переносящей гравитацию. Но попытки представить гравитон рушат всё и вот почему.
Представим эксперимент, который проводится на очень малых масштабах. В нём мы будем наблюдать большое количество виртуальных гравитонов между частицами. На малых масштабах энергии становятся все больше и больше. (Например, ядро атома разрушить гораздо сложнее, чем оторвать от него электрон).
На очень малых расстояниях «рой» гравитонов с огромной энергией должен создавать невероятную плотность энергии. Но вот тут и начинаются проблемы. Гравитация в теории должна взаимодействовать со всеми формами энергии. Так как мы генерируем бесконечно большое количество высокозаряженных частиц, они должны создавать сильнейшее гравитационное поле. Но если провести расчёты – это закончится веером бесконечностей, лезущих просто отовсюду.
Так что сопоставление квантовой теории и теории гравитации – всё ещё огромная нерешённая задача. Тем не менее, фото чёрной дыры – это определённо огромнейший прогресс в изучении Вселенной.
Сегодня астрономы Европейской Южной Обсерватории собираются представить миру первую в истории фотографию горизонта событий (проще говоря границы) черной дыры Стрелец А. Этот объект хоть и находится в самом центре нашей галактики Млечный путь, но от Земли до него целых 25 000 световых лет.
Событие достаточно громкое — вероятно, теория относительности на массивных объектах будет подтверждена или опровергнута.
В каком-то смысле чёрные дыры всё ещё объекты гипотетические. Но астрономы практически не сомневаются в их реальности — получено огромное количество косвенных доказательств их существования. Сфотографировать чёрную дыру (да и вообще увидеть) невозможно — эти объекты поглощают всё электромагнитное излучение. А это значит, что ни радиотелескоп, ни оптический не могут её увидеть.
Но чёрные дыры “выдаёт” их окружение. Их гравитация притягивает пыль и газ, поэтому на границе черной дыры материя образует аккреционный диск. Атомы там двигаются с невероятной скоростью. На таких скоростях материя настолько раскаляется, что начинает излучать рентгеновское и другие мощные излучения.
Учёные из Европейской южной обсерватории обещают нам показать тень чёрной дыры. По форме тени чёрной дыры, можно будет определить расходится ли теория гравитации с реальным положением дел.
Если тень будет иметь заранее смоделированную форму, то это будет означать, что общая теория относительности вблизи чёрной дыры сохраняется. А вот самые небольшие отклонения покажут, что теория гравитации Эйнштейна имеет определённые оговорки.
Это создаёт огромный простор для физиков теоретиков для создания новых теорий, в которые впишется поведение чёрных дыр.
Можно сказать происходит самый сумасшедший краш-тест во Вселенной. На кон поставлено будущее современной физики.
Официальный доклад учёных начнётся сегодня в 17:00 по московскому времени.
Ссылка на трансляцию:
https://www.youtube.com/watch?v=Dr20f19czeE&feature=youtu.be
Как думаешь, мы на пороге новых открытий?
Для всех поклонников футбола Hisense подготовил крутой конкурс в соцсетях. Попытайте удачу, чтобы получить классный мерч и технику от глобального партнера чемпионата.
А если не любите полагаться на случай и сразу отправляетесь за техникой Hisense, не прячьте далеко чек. Загрузите на сайт и получите подписку на Wink на 3 месяца в подарок.
Реклама ООО «Горенье БТ», ИНН: 7704722037
Навеяно просмотром фильма Интерстеллар. Моментом, который оставил самое сильное впечатление, стало разное течение времени, когда ща два часа, проведенных на некой планете, на Земле прошло 23 года.
Это фантастическая выдумка или с позиций теории относительности такое действительно теоретически возможно? И если да, то как это все осмыслить не физику, чтобы не взорвался мозг? Как может время "течь" по разному????