Теория относительности

2
67
views

Во времена Ньютона физики представляли себе ми­ровое пространство как огромное «вместилище», запол­ненное различными небесными телами, между которыми действуют силы взаимного притяжения. Таким образом, теория тяготения Ньютона касалась только чисто внеш­ней стороны явлений, связанных с гравитацией, и была лишь первым приближением к истине.

С точки зрения классической физики, как принято теперь называть физику Ньютона, пространство обладает лишь чисто геометрическими свойствами, например, про­тяженностью, объемом и т. п. Взаимодействие же тел, силы, действующие между ними, не имеют к свойствам самого пространства никакого отношения.

«Причину… свойств силы тяготения, — писал сам Нью­тон в одном из своих трудов, — я до сих пор не мог вы­вести из явления, гипотез же я не измышляю».

Первый шаг к более глубокому пониманию пробле­мы был сделан великим русским математиком Н. И. Ло­бачевским, который показал, что геометрия окружаю­щего пас мира может быть совсем не такой простой и очевидной, как это представлялось раньше.

Как известно, наука о геометрических отношениях возникла еще в глубокой древности в связи с практи­ческими потребностями людей в области строительства и землемерия. На рубеже III и IV вв. до н. э. знамени­тый древнегреческий математик Евклид систематизиро­вал и изложил накопленные к тому времени геометри­ческие знания. Геометрия Евклида — это геометрия того мира, в котором мы живем. Она описывает геометриче­ские отношения между предметами, с которыми мы встречаемся па каждом шагу. Евклидова геометрия яв­ляется основой механики, техники, геодезии, без нее немыслимо решение многих астрономических вопросов. На протяжении длительного времени не было известно пи одного факта, который хотя бы в какой-то степени ей противоречил. Поэтому многие столетия геометрия Евк­лида представлялась незыблемой и единственно воз­можной.

В основе евклидовой геометрии лежат так назы­ваемые «аксиомы»: некоторое число исходных поло­жений, которые заранее принимаются истинными и из которых логическим путем выводятся все остальные заключения. Среди этих аксиом есть одна, так называе­мый пятый постулат, которая посвящена вопросу о параллельности и которая хорошо известна каждому школьнику.

Пятый постулат утверждает, что через точку, расположенную вне прямой линии, можно провести лишь един­ственную прямую, параллельную данной. Это утверж­дение, согласующееся с нашим повседневным опытом, в течение длительного времени считалось вполне оче­видным и не вызывало никаких сомнений. Правда, не­однократно делались попытки доказать пятый постулат, вывести его из других аксиом; однако эти попытки не приносили успеха, хотя подобными исследованиями за­нимались такие выдающиеся математики, как Лагранж, Лаплас, Даламбер, Фурье, Гаусс и многие другие.

Лобачевский также заинтересовался пятым постула­том и подобно другим ученым решил проверить его спра­ведливость. Однако, в отличие от своих предшествен­ников, Лобачевский пошел несколько иным путем. Он воспользовался способом, напоминающим хорошо из­вестный в элементарной математике метод доказатель­ства «от противного». Другими словами, Лобачевский задался целью построить такую геометрию, исходные по­ложения которой были бы во всем тождественны обыч­ным, но в которой утверждение Евклида о параллельных прямых не имело бы места. Ничего не меняя в «обыч­ной», евклидовой геометрии, ученый взял за исходное все ее основные аксиомы, но присоединил к ним новый пятый постулат. Он предположил, что через точку, ле­жащую вне прямой, можно провести сколько угодно ли­ний, ей параллельных.

Лобачевский рассуждал так: если подобное предпо­ложение неверно, оно неизбежно приведет к противоре­чию, и утверждение Евклида о параллельных прямых будет тем самым доказано. Ученый начал строить но­вую геометрию, смело вступив в мир неизведанных гео­метрических отношений. Он углублялся в него все даль­ше и дальше, на каждом шагу ожидая встретить иско­мое противоречие. Но оно почему-то не возникало.

В конце концов, Лобачевский пришел к удивитель­ному выводу. Он понял, что никакого противоречия и не будет, что молено построить вполне непротиворечивую геометрию и без утверждения Евклида о параллельных линиях.

Это была поистине гениальная идея. Если учесть, что Лобачевский высказал ее в эпоху безраздельного гос­подства евклидовой геометрии, станет ясно, какими широкими взглядами, какой научной смелостью надо было обладать, чтобы прийти к подобному заключению. Этот подвиг в какой-то степени можно сравнить с подвигом Коперника, построившего гелиоцентрическую систему мира в эпоху господства геоцентрической системы Пто­лемея.

Открытие Лобачевского совершило подлинный пере­ворот в математических представлениях. Оно не только указало принципиально новые пути для развития самой математики, но и дало чрезвычайно важный толчок к новому пониманию роли математических и, в частности, геометрических методов в изучении окружающего нас мира.

Если евклидова геометрия не единственная возмож­ная геометрическая система, то вполне вероятно, что и геометрические свойства Вселенной могут выходить за рамки этой системы…

Интересно также отметить, что геометрия Лобачев­ского отражает определенные физические отношения, су­ществующие в реальном мире. Более того, как показал советский ученый, академик В. А. Фок, геометрия Лоба­чевского может быть успешно применена при изучении свойств атома водорода.

Следующий шаг к более глубокому пониманию строе­ния Вселенной и внутренней природы тяготения был сделан в начале текущего столетия Альбертом Эйн­штейном в его, так называемой общей теории относи­тельности.

Основная идея этой теории состояла в том, что свой­ства пространства объявлялись неразрывно связанными со свойствами материи.

Однажды какой-то предприимчивый газетный репор­тер обратился к Эйнштейну с просьбой изложить суть его теории в одной фразе и так, чтобы это было понятно широкой публике. «Раньше полагали, — ответил на это Эйнштейн, — что если бы из Вселенной исчезла вся ма­терия, то пространство и время сохранились бы; теория относительности утверждает, что вместе с материей ис­чезли бы также пространство и время».

Эйнштейн пришел к выводу, что силы тяготения непо­средственно связаны с физическими свойствами самого пространства. Оказалось, что любое тело не просто су­ществует в пространстве само по себе, но изменяет

«вокруг себя» его геометрию. Пространство искривляется и световой луч в нем будет распространяться уже не по прямой, а по изогнутой линии. Попробуем пояснить это с помощью хотя и несколько грубой, но зато на­глядной аналогии. Представьте себе резиновую плен­ку, натянутую на обруч, и лежащий на ней маленький металлический шарик. Если толкнуть шарик, он пока­тится по поверхности пленки и «прочертит» прямую линию.

Поместим теперь в центре пленки большой металли­ческий шар. Под его тяжестью пленка прогнется, по­верхность ее искривится. Если теперь снова пустить по пленке маленький шарик, то па этот раз, благодаря на­личию углубления, он опишет линию, искривленную в направлении большого шара. Так и любое небесное тело, искривляя пространство вокруг себя, должно как бы притягивать к себе световые дуги.

Таковы выводы общей теории относительности. Но как проверить их на опыте? Само собой разумеется, что осуществить подобный эксперимент в лабораторных усло­виях практически невозможно. Ведь для того, чтобы от­клонение светового луча оказалось достаточно замет­ным, на него необходимо воздействовать чрезвычайно большой тяготеющей массой.

К счастью, подобный эксперимент «ставит» сама при­рода. Благодаря обращению Земли вокруг Солнца, земной наблюдатель видит, что наше дневное светило пере­мещается на фоне более далеких звезд. Вследствие это­го то одна, то другая звезда оказывается на небе вблизи края солнечного диска и ее световые лучи по дороге к Земле проходят рядом с Солнцем. Если искривление про­странства вблизи Солнца действительно имеет место, то световой луч должен отклониться от прямой линии. Тог­да для земного наблюдателя звезда несколько сместится относительно своего обычного положения на небе.

Принципиальная идея подобного эксперимента весь­ма проста. Однако его практическое осуществление на­талкивается на весьма серьезные технические трудности.

Поэтому получить точную количественную оценку яв­ления до сих пор не удалось. Однако сам факт отклоне­ния световых лучей в результате искривления простран­ства полностью подтвержден наблюдениями.

Подобный же результат не так давно был получен группой советских ученых Астрофизического института Академии наук Казахской ССР и для мира галактик. В основу этого исследования была положена идея, ана­логичная идее только что описанного эксперимента с отклонением солнечным притяжением световых лучей далеких звезд. Только на этот раз и в роли космиче­ского объекта, посылающего лучи, и в роли отклоняю­щего «тела» должны были выступать целые галактики.

Представьте себе, что две галактики расположились приблизительно вдоль луча зрения. Если общая теория относительности верна и в галактических масштабах, то световые лучи более далекой галактики, проходя «ря­дом» с ближней, должны испытывать определенное ис­кривление. В результате мы будем видеть дальнюю га­лактику в несколько искаженном виде.

Расчеты показали, что если дальняя галактика имеет, например, правильную сферическую форму, то после ис­кажения ее лучей «линзой» тяготения она будет пред­ставляться нам несколько вытянутой. Но, как показы­вает астрономическая статистика, вытянутые галактики чрезвычайно редки, так как они, видимо, являются не­устойчивыми.

Исходя из этих теоретических предпосылок, ученые тщательно проанализировали имеющиеся в распоря­жении современной науки фотографические изобра­жения  галактик.  В  результате этой работы  удалось

обнаружить шестнадцать галактик, расположенных на одном луче зрения с другими, более близкими галакти­ками, и имеющих предсказанную форму.

Однако надо было еще доказать, что это не является просто случайным совпадением. С этой целью был про­веден дополнительный проверочный подсчет. По степени искажения форм сферических галактик можно вычис­лить массы «искажающих» более близких галактик, ко­торые в свое время были определены независимым ме­тодом. Проведенное подобным способом сравнение об­наружило хорошее совпадение.

Таким образом, основной вывод общей теории отно­сительности об искривлении пространства в области больших масс можно считать доказанным и для метагалактических масштабов.

Итак, пространство Вселенной, т. е. пространство, в котором мы живем, искривлено. В повседневной жизни мы этого практически не ощущаем, поскольку нам обыч­но приходится иметь дело со сравнительно небольшими расстояниями. Однако при переходе к космическим мас­штабам искривленность пространства приобретает суще­ственное значение. С кривизной тесно связаны многие геометрические свойства пространства и, в частности, его конечность и бесконечность.

2 КОММЕНТАРИИ

  1. А зачем он Альберт Энштейн точку абсолютного покоя отрицал? Ну это то, что во вселенной существует что либо, относительно которого все движется, а относительно этого движущегося она эта точка, никуда никогда не перемещается при этом, а значит она не относительна относительно движущихся относительно ее вселенских тел, или другими словами ее относительность относительно них условна, а не реальна. Вот спросите себя сами, знал все о вселенной Альберт Эйнштейн на сколько прооцентов?! на столько 0,000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001%? Или же гораздо меньше при этом?! Так тогда почему же он утверждать начал, что он все познал, и что вся его теория при этом не является при этом не мнимой теорией относительности Альберта Эйнштейна, а не наоборот?!! Почему он хотел несомневаться в своих размышлениях, а не поступил наоборот?!!

  2. Вот доказательство неправильности сформированных Альбертом Эйнштейном принципов присутствующих в его им сформированной теории относительности. По им сформулированной теории относительности: малое движущееся тело воздействует на большое неподвижно расположенное тело=(?)=большое движущееся тело воздействует на малое неподвижное рсположенное тело, соответственно относительно того пространства в котором они оба находятся. Но в реальности по причине неравенства сил инерции и инертности, в отношении поведения этих тел, как малого, так и большого, которые в обоих этих случаях как в первом случае, когда малое движущееся тело воздействует на неподвижно расположенное большое тело, и наоборот, в случае когда большое движущееся тело воздействует на находившееся неподвижно малое тело, неравны между собой, а то есть, при воздействии на большой его скорости малое тело на поверхность неподвижно расположенного большого тела, само может полностью разбиться, и неуспев быстро разогнать при этом большое тело, по причине большей силы инертности присутствующей при этом в большом теле, и даже проникнуть при этом внутрь большого тела, произведя выбоину на его внешной поверхности, и наоборот когда большое движущееся тело, движущееся с такой же его скоростью, какой была скорость в предыдущем случае движущегося малого тела, при оказании им его воздействия на ту же точку того же самого но уже неподвижно расположенного при этом малого тела, отталкнет быстро разогнав при этом малое тело, ударившись в него, по причине малой силы инертности, присутствующей в этот раз уже у малого тела, и отчего оба эти тела, как малое, так и большое, могут остаться при этом полностью невридимыми!!! Потому что в их обоих случаях в первом и втором, коэффициент соотношения силы инерции к силе инертности взаимодействующих между собой этих двух тел неравен в его значении, а так же потому, что силы инертности и инерции присутствующие в первом случае и во втором, полностью заменяют друг друга у этих тел одна другую, на обратно противоположную силу по ее свойствам. А тоесть инертность-это не инерция, и наоборот инерция-это не инертность, а в теории относительности Альберта Эйнштейна позволено, якобы считать их одними и теми же силами! Благодарю вас, и желаю вам счастья!!!

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here