Acum, fizica timpului

Întoarcerea lui Einstein la copilărie

În ciuda simplității externe, următoarea frază nu aparține la timp cărții copiilor:

Dacă, de exemplu, spun: "Acest tren ajunge la ora 7", vreau să spun ceva de genul acesta: "Găsirea săgeții mici a ceasului meu și sosirea trenului vor fi evenimente simultane".






Teoria relativității

Ce este timpul? Este dificil de determinat. Newton arogant a evitat această întrebare. În lucrarea monumentală menționată mai sus, el a scris: "Nu dau definiții ale timpului, locului sau mișcării, deoarece este deja bine cunoscut tuturor". Poate, și se știe, dar este dificil de înțeles. De asemenea, Einstein nu a dat o definiție a timpului, dar a explorat-o surprinzător, descoperind proprietăți complet neașteptate. El își continuă prezentarea în articolul său seminal despre teoria relativității în stilul unui pedant, ridicol de elementar și, uneori, chiar plictisitor:

În cazul în care la se află punctul A al ceasului, observatorul, care este în acest moment, poate determina valorile de timp care apar în imediata apropiere a evenimentului, găsirea poziției de săgeți pe ceas, în același timp originea acestor evenimente.

Omul de știință a făcut toate acestea din motive destul de specifice. Pentru a face progrese în cercetare, a fost necesar să rupem prejudecățile ascunse și concepțiile greșite care stăteau în subconștientul colegilor săi. Pentru aceasta, în primul rând a trebuit să dezvăluie aceste idei ca nefiind neapărat evident și, mai important, că nu corespundeau adevărului. El a apelat la cele mai fundamentale concepte - cele pe care le-ați învățat în copilărie, când ați reușit să determinați ceasul; concepte de timp absolut. Faptul că, chiar dacă ceasul nu merge bine, pot fi sincronizați cu ceilalți; că dacă tatăl îți spune să faci ceva acum. atunci semnificația acestui lucru este la fel pentru dvs. și pentru el.

Einstein a trebuit să înlăture din puzzle acele detalii care au fost inserate în el incorect.

Și a ajuns la concluzia că mai multe principii evidente, evidentă, nu corespund adevărului. Logica lui logică sa bazat pe fenomenele de electricitate - de aici titlul articolului. Dificultatea teoriei relativității nu a fost în complexitatea aparatului său matematic - articol Einstein folosește algebra doar elementar; dar în acele noțiuni distorsionate de timp și spațiu care aveau cititorii săi, cei mai mari oameni de știință din lume.

Încercați să vă forțați să vă gândiți din nou la timp și spațiu așa cum gândește un copil despre ele. Vă amintiți când ați crezut prima dată că viteza fluxului de timp este instabilă? Pentru mine, timpul literal "a zburat" în timpul sărbătorilor școlare sau în timpul distracției și aventurii. A fost extrem de lent în alergare atunci când vizitează un dentist (care nu credea în medicamente dureroase) sau când am fost în așteptare în magazin pentru mama mea încercând pe pantofi. The New York Times în 1929, citat de Einstein: „Cand stai cu o fată drăguță timp de două ore, se pare că ai un minut, dar dacă stai pe o sobă fierbinte timp de un minut, deși, se pare că au trecut două ore.“

Unde a venit cuvântul "relativitate" de aici? Pentru a înțelege acest lucru, opriți-vă pentru o secundă și răspundeți la întrebarea: care este viteza dvs. în acest moment?

Ai spus "Zero", pentru că acum stai? Poți să spui "Zero", așezat și într-un avion care zboară la o altitudine de 12.000 de metri. Semnul "Buckle Up" este pornit, iar stewardesa explică faptul că este interzisă călătoria pe un avion. În timp ce stați liniștit, viteza dvs. ar trebui să fie de 0 km / h.

Sau ați spus: "900 km / h" - pentru că avionul se mișcă la o asemenea viteză? Sau ai citit o carte pe o barca plutind pe apa la gura Amazonului, și dă răspunsul: „1670 km / h“, - așa cum este aproape de ecuator viteza de rotație a Pământului (40 000 km în 24 de ore)? Poate că știți suficientă astronomie pentru a raporta viteza rotației Pământului în jurul Soarelui - "30 km / s". Dacă vă mai amintiți despre viteza de rotație a Soarelui în jurul centrului Căii Lactee și viteza de Calea Lactee în univers (care poate fi determinat prin radiații cu microunde), se pare că le-ați rostit: „1500000 kmh.“






Care dintre aceste răspunsuri este corect? Bineînțeles, asta e tot. Viteza dvs. depinde de platforma de monitorizare pe care vă aflați. Fizicienii îl numesc un cadru de referință. Acest sistem poate fi Pământul, avionul, axa pământului, Soarele sau spațiul cosmic. Sau ceva între ele.

Când zburați într-un avion, puteți să nu fiți de acord cu cineva de pe Pământ cu privire la viteza mișcării voastre? Nu, acest dezacord ar părea proastă. Amândoi știți că sunteți imobil în raport cu avionul, dar călătoriți cu o viteză de 900 km / h relativ la Pământ. Ambele răspunsuri sunt corecte.

O nouă calitate izbitoare a relativității a fost faptul că nu numai viteza, ci și timpul depind de cadrul de referință. Timpul absolut, pe care l-ați învățat de la părinți și profesori, nu există. Nu veți primi numai citiri diferite în funcție de ce punct de referință alegeți - teren, avion, planetă Pământ sau spațiu cosmic; veți obține, de asemenea, o viteză diferită de timp. Aceasta înseamnă că intervalul dintre două evenimente, între cele două căpușe ale ceasului, nu este universal și absolut, ci depinde de cadrul de referință pe care îl alegeți.

În alte cărți despre teoria relativității, ați citit aparent că diferiții observatori care se mișcă la viteze diferite "se deosebesc în percepția realității". Nu e deloc așa. Chiar dacă este revendicată de cei mai mari fizicieni din lume, ei înțeleg că acest lucru nu este adevărat. (Recunosc, de asemenea, am căzut într-o astfel de capcană într-unul din articolele mele anterioare despre teoria relativității, atunci m-am gândit că acest lucru ar contribui la aducerea subiectului la cititori mai clar.) M-am înșelat.

Declarațiile despre "observatorii disidenți" au provocat o mai mare confuzie și dificultatea înțelegerii teoriei relativității față de aparatul matematic complex. Observatorii relativității nu sunt de acord între ei numai în ceea ce privește gradul de eroare cu privire la viteza de mișcare a cuiva în avion. Dar toți acești observatori știu că viteza este relativă, iar valoarea ei depinde de punctul de referință. De asemenea, ei știu (dacă au studiat cu atenție GRT) că același lucru este valabil și pentru timp. Strălucirea teoriei relativității constă în faptul că toți observatorii și peste tot sunt de acord între ei.

Când am întrebat despre viteza dvs., s-ar putea să fi descoperit că aceasta este o întrebare cu câteva tonuri și a refuzat să răspundă. V-ați gândit: "Viteza în legătură cu ce?" Mare. Ați înțeles corect direcția gândirii mele.

Decelerarea timpului

Einstein a arătat că timpul unui eveniment depinde de sistemul de referință: suprafața pământului, planul, planeta Pământ, soarele sau spațiul cosmic. Ora evenimentului va fi diferită. Pentru viteze mici (adică aproximativ 1.500.000 km / h sau mai puțin), această diferență va fi mică. Dar totuși există. Când cadrele de referință se deplasează rapid - aproape de viteza luminii, timpul începe să difere foarte mult. Ecuațiile pentru calculul timpului în diferite cadre de referință sunt simple. Acestea sunt pur și simplu formule algebrice care includ pătrate și rădăcini pătrate. Le citez în Anexa 1.

Să ne uităm la un exemplu numeric. Să presupunem că vă aflați într-o navă spațială care se deplasează cu o viteză de 97% din viteza luminii în raport cu Pământul. Să începem cu intervale de timp, deoarece formula de calcul al acestora este foarte accesibilă. Dacă luați o navă spațială pentru un cadru de referință, decalajul dintre următoarele zile de naștere va fi de un an. Dacă luăm Pământul ca cadru de referință, același interval va dura mai mult de un an, dar trei luni. În câteva momente vă voi arăta cum să faceți calculele corespunzătoare.

Iată ce va spune observatorul atent pe Pământ: "Intervalul de timp între două zile de naștere (două evenimente) în sistemul de referință al Pământului a fost de trei luni, iar în cadrul de referință al navei spațiale - un an". Observatorul de pe navă va spune același lucru. Observatorii nu sunt de acord cu privire la intervalele de timp mai mult decât pot să difere în estimarea vitezei mișcării obiectelor.

În ce cadru de referință sunteți personal? Aceasta este o chestiune de subtext. Cu toate acestea, în orice caz, încercați să răspundeți la aceasta.

Sunteți în toate sistemele. Aceste sisteme există numai pentru a determina mișcarea organismelor de referință în raport cu acestea. Puteți alege orice cadru de referință. Dacă viteza dvs. în unul dintre ele este zero (să zicem, dacă sunteți într-un avion), atunci acest sistem este numit propriul cadru de referință. În ceea ce privește cadrul propriu de referință al Soarelui (unde este în repaus), vă deplasați cu o viteză de 29 km / s, făcând o revoluție în jurul luminării în timpul anului.

Puteți să vă confundați în această chestiune dacă ați citit alte cărți despre dilatarea timpului relativist în care sunt date explicații precum "ceasurile în mișcare, așa cum ni se pare. merge mai încet decât al tău. Da, este, dar nu este adevărat. Tu nu numai că pari. că merg mai încet: ei merg mai încet - dacă măsurați progresul lor în cadrul dvs. de referință. În propriul cadru de referință ei merg mai repede decât în ​​a ta. Acesta nu este un paradox sau o contradicție. În orice caz, nu mai există o contradicție decât viteza mișcării unei persoane într-un avion - 0 km / h sau 900 km / h? Toți observatorii sunt de acord.

Zburați pe avioane sau chiar pe nave spațiale și trăiți mai mult în ceea ce privește cadrul de referință terestru. Cu toate acestea, nu veți simți o viață mai lungă. Doar când te miști, timpul trece mai lent. Ceasul va merge mai lent, dar inima ta va bate la fel de încet, vei gândi și vei crește mai lent. Deci nu veți observa nimic. Și aceasta este o proprietate uimitoare a relativismului. Încet încearcă nu numai ceasul. Totul este mai lent. De aceea spunem că viteza de timp se schimbă.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: