ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ НЕВЕРНА

Но…

1)                Оба рассуждения истинны,

поскольку нет абсолютного времени !!!!!

2) Если рассмотреть внимательнее ситуацию, то становится ясно, что никакого “равноправия” близнецов (или часов) нет: брат В, отправившийся в путешествие (правильнее, система отсчета , с которой связан брат В), претерпевал ускорения и замедления, поэтому система отсчета для брата В не является инерциальной. А парадокс близнецов связан с неявным допущением об инерциальности обеих систем отсчета.

          Если правильно решить задачу о путешествии одного из близнецов, учитывая его ускорения и замедления, то окажется, что “собственное время” для брата-путешественника (или для его часов) окажется меньшим, чем время, которое прошло для брата, оставшегося на Земле.

          Кто много путешествует, тот остается молодым. Прожитое время зависит от пути в пространстве - времени.

Сокращение длины быстродвижущихся тел: пусть мимо неподвижной линейки пролетает стержень с собственной длиной 1 м. Однако, когда стержень поравняется с линейкой, мы увидим, что его длина меньше 1 м.

При движении с околосветовыми скоростями видоизменяются также и законы динамики.

Изменение массы

          В СТО считается, что масса тела не является постоянной величиной, а зависит от скорости, с которой движется тело:

где m0 -масса покоя тела

Выводы:

1) Не можем разогнать тела до скорости света, т.к. если v®c, то m®µ

2) Существуют частицы- фотоны и нейтрино - у которых m0=0, и которые с самого рождения двигаются со скоростью света.

3) Если есть частицы с v>c (тахионы), то массе покоя должны приписать мнимое значение.

Наконец, приведем знаменитое соотношение Эйнштейна:

E=mc2. 

          Соотношение между массой и энергией следует понимать не как буквальную возможность превращения массы в энергию или наоборот, а лишь как основание для количественного сопоставления этих величин.

          Говорить о превращении массы в энергию можно, только связав массу с частицей, имеющей массу покоя, а энергию - с фотоном. Тогда при превращении фотона в пару частиц происходит “переход” энергии в массу этих частиц, и при аннигиляции пары частиц их масса “превращается в энергию фотона.

Гравитация.

Гравита́ция (всемирное тяготение, тяготение) — фундаментальное взаимодействие в природе, которому подвержены все тела, имеющие массу.

          До сих пор мы говорили, об инерциальных системах. Теперь рассмотрим, какие эффекты появляются при изучении неинерциальных систем.

                Проведем мысленный эксперимент.

Принцип эквивалентности - не существует никакого критерия, с помощью которого можно было бы отделить силы инерции от сил тяготения.

          Вопрос: можно ли в состоянии невесомости узнать, находитесь ли вы в падающем лифте или в межзвездном пространстве вне поля тяготения?

Гравитационное взаимодействие

Гравитационное взаимодействие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий в нашем мире. В рамках классической механики, гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя телами массы m1 и m2, разделённых расстоянием R есть

.

Здесь G — гравитационная постоянная, равная м3/(кг с2). Знак минус означает, что сила, действующая на тело, всегда противоположна по направлению радиус-вектору, направленному на тело, т. е. гравитационное взаимодействие приводит всегда к притяжению любых тел.

В рамках ньютоновской механики гравитационное взаимодействие является дальнодействующим. Это означает, что как бы массивное тело ни двигалось, в любой точке пространства гравитационный потенциал зависит только от положения тела в данный момент времени.

Кроме обычных проявлений гравитационного поля, есть, на первый взгляд, парадоксальные вещи.

Гравитация влияет на течение времени.

          В 1900г. Планк установил связь между энергией фотона (“элементарной частицей света”) Е и его частотой n:

E=hn 

Но E=mc2,

m=E/c2=hn/c2.

          Пусть луч света удаляется от Земли. Фотоны по мере удаления от Земли теряют свою кинетическую энергию, т.к. гравитационное поле Земли “тормозит” фотоны. Но скорость движения с фотонов измениться не может и согласно формуле Планка (E=hn ), уменьшение энергии уменьшает и частоту луча света. А уменьшение n автоматически означает увеличение периода Т (n=1/T), что эквивалентно замедлению времени.

Свет от источника, расположенного на равнине, придет к космонавту с меньшей частотой, чем свет от такого же источника, находящегося на горе. Космонавт сделает вывод, что в долине время течет медленнее, чем на вершине горы.

Вывод:

          Сильные гравитационные поля существенно замедляют время.

Чтобы легче запомнить полученный вывод, воспользуемся следующей аналогией (это не доказательство!!!). Массивное тело “искривляет” путь – он удлиняется, т.е. требуется больше времени, время замедляется (см. рисунок).

Во Вселенной существуют огромные космические объекты, где указанные эффекты заметны.

Пульсары – объекты с плотностью r=10 млн тонн/см3. Для этих объектов задержка времени - 10%, а вторая космическая скорость - ~100 000 км/сек. (На Земле вторая космическая скорость-11 км/сек.)

“Черные дыры” – объекты, для которых вторая космическая скорость = 300 000 км/сек, т.е. световой луч не может покинуть “черную дыру”. Задержка времени на черных дырах - 100%, это означает, что течение времени остановилось.

(Возникает вопрос, а как могли образоваться черные дыры? В момент коллапса исходного материала для образования дыр время “остановилось” и мгновение превратилось в бесконечность).