Sanotaan, että loppiainen tuli Albert Einsteinille hetkessä. Tiedemies väitetysti ajoi raitiovaunulla Bernissä (Sveitsi), katsoi katukelloa ja tajusi yhtäkkiä, että jos raitiovaunu nyt kiihtyisi valonnopeuteen, hänen käsityksensä mukaan tämä kello pysähtyisi - eikä aikaa olisi. Tämä johti hänet muotoilemaan yhden suhteellisuusteorian keskeisistä postulaateista - että eri tarkkailijat näkevät todellisuuden eri tavalla, mukaan lukien sellaiset perustavanlaatuiset suureet kuin etäisyys ja aika.

Tieteellisesti sanottuna sinä päivänä Einstein tajusi, että minkä tahansa fyysisen tapahtuman tai ilmiön kuvaus riippuu viitejärjestelmät missä tarkkailija sijaitsee. Jos esimerkiksi raitiovaunumatkustaja pudottaa lasinsa, niin hänelle ne putoavat pystysuunnassa alaspäin, ja kadulla seisovalle jalankulkijalle lasit putoavat paraabelina, koska raitiovaunu liikkuu samalla kun lasit putoavat. Jokaisella on oma viitejärjestelmänsä.

Mutta vaikka tapahtumien kuvaukset muuttuvat, kun siirrytään viitekehyksestä toiseen, on myös universaaleja asioita, jotka pysyvät muuttumattomina. Jos lasien putoamisen kuvailemisen sijaan kysytään luonnonlakia, joka saa ne putoamaan, niin vastaus siihen on sama tarkkailijalle kiinteässä koordinaatistossa ja tarkkailijalle liikkuvassa koordinaattijärjestelmässä. Hajautetun liikenteen laki pätee yhtä lailla sekä kadulla että raitiovaunussa. Toisin sanoen, vaikka tapahtumien kuvaus riippuu tarkkailijasta, luonnonlait eivät riipu hänestä, eli kuten tieteellisellä kielellä sanotaan, ne ovat muuttumaton. Tämä on mitä suhteellisuusperiaate.

Kuten mikä tahansa hypoteesi, suhteellisuusperiaatetta piti testata korreloimalla se todellisten luonnonilmiöiden kanssa. Einstein johti kaksi erillistä (vaikkakin toisiinsa liittyvää) teoriaa suhteellisuusperiaatteesta. Erityinen tai yksityinen suhteellisuusteoria lähtee siitä, että luonnonlait ovat samat kaikille vakionopeudella liikkuville vertailukehyksille. Yleinen suhteellisuusteoria laajentaa tämän periaatteen kaikkiin viitekehykseen, mukaan lukien ne, jotka liikkuvat kiihtyvällä vauhdilla. Erityinen suhteellisuusteoria julkaistiin vuonna 1905, ja matemaattisesti monimutkaisempi yleinen suhteellisuusteoria valmistui Einsteinin toimesta vuoteen 1916 mennessä.

Erityinen suhteellisuusteoria

Suurin osa paradoksaalisista ja intuitiivisten maailmakäsitysten vastaisista vaikutuksista, jotka syntyvät lähellä valonnopeutta liikkuessa, on ennustettu nimenomaan erityisellä suhteellisuusteorialla. Tunnetuin näistä on kellon hidastusvaikutus tai aikalaajennusvaikutus. Tarkkailijaan nähden liikkuva kello käy hänestä hitaammin kuin täsmälleen sama kello hänen käsissään.

Lähellä valonnopeutta liikkuvassa koordinaatistossa aika venyy suhteessa tarkkailijaan, kun taas liikkeen suunnan akselilla olevien esineiden avaruudellinen laajuus (pituus) päinvastoin puristuu. Tämä vaikutus, joka tunnetaan nimellä Lorentz-Fitzgeraldin supistuminen, kuvasi vuonna 1889 irlantilainen fyysikko George Fitzgerald (George Fitzgerald, 1851-1901) ja täydensi vuonna 1892 hollantilainen Hendrick Lorentz (1853-1928). Lorentz-Fitzgeraldin supistuminen selittää, miksi Michelson-Morley-koe, jolla määritettiin Maan nopeus ulkoavaruudessa mittaamalla "eetterituulta", antoi negatiivisen tuloksen. Myöhemmin Einstein sisällytti nämä yhtälöt erityiseen suhteellisuusteoriaan ja täydensi niitä vastaavalla massan muunnoskaavalla, jonka mukaan myös kappaleen massa kasvaa, kun kehon nopeus lähestyy valon nopeutta. Joten nopeudella 260 000 km / s (87% valon nopeudesta) kohteen massa lepäävän vertailukehyksen tarkkailijan näkökulmasta kaksinkertaistuu.

Einsteinin ajoista lähtien kaikki nämä ennustukset, vaikka ne näyttäisivätkin terveen järjen vastaisilta, ovat täysin ja suoraan kokeellisesti vahvistettuja. Yhdessä paljastavimmista kokeista Michiganin yliopiston tutkijat asettivat erittäin tarkat atomikellot matkustajakoneeseen, joka teki säännöllisiä transatlanttisia lentoja, ja jokaisen kotilentoasemalle palattuaan he vertasivat lukemiaan kontrollikelloon. Kävi ilmi, että koneen kello oli vähitellen yhä enemmän jäljessä ohjauksesta (jos saa sanoa, kun se tulee sekunnin murto-osista). Viimeisen puolen vuosisadan ajan tiedemiehet ovat tutkineet alkuainehiukkasia valtavissa laitteistokomplekseissa, joita kutsutaan kiihdyttimiksi. Niissä varautuneiden subatomisten hiukkasten (kuten protonien ja elektronien) säteet kiihdytetään lähellä valonnopeutta, minkä jälkeen ne ammutaan erilaisiin ydinkohteisiin. Tällaisissa kiihdyttimien kokeissa on otettava huomioon kiihdytettyjen hiukkasten massan kasvu - muuten kokeen tulokset eivät yksinkertaisesti sovellu järkevään tulkintaan. Ja tässä mielessä erityinen suhteellisuusteoria on pitkään siirtynyt hypoteettisten teorioiden luokasta sovellettavien suunnittelutyökalujen alalle, jossa sitä käytetään Newtonin mekaniikan lakien kanssa.

Palatakseni Newtonin lakeihin, haluaisin korostaa, että erityinen suhteellisuusteoria, vaikka se onkin ulkoisesti ristiriidassa klassisen Newtonin mekaniikan lakien kanssa, toistaa lähes täsmälleen kaikki tavalliset Newtonin lakien yhtälöt, jos sitä käytetään kuvaamaan kappaleita, jotka liikkuvat nopeus huomattavasti pienempi kuin valon nopeus. Toisin sanoen erityinen suhteellisuusteoria ei kumoa newtonilaista fysiikkaa, vaan laajentaa ja täydentää sitä.

Suhteellisuusperiaate auttaa myös ymmärtämään, miksi valon nopeudella, ei jollain muulla, on niin tärkeä rooli tässä maailman rakennemallissa - tämän kysymyksen kysyvät monet niistä, jotka kohtasivat ensimmäisen kerran suhteellisuusteorian. Valon nopeus erottuu joukosta ja sillä on erityinen rooli universaalina vakiona, koska se määräytyy luonnontieteen lain mukaan. Suhteellisuusperiaatteen perusteella valon nopeus tyhjiössä c on sama missä tahansa viitejärjestelmässä. Tämä näyttää olevan vastoin tervettä järkeä, koska käy ilmi, että valo liikkuvasta lähteestä (riippumatta siitä, kuinka nopeasti se liikkuu) ja paikallaan olevasta lähteestä saavuttaa tarkkailijan samanaikaisesti. Näin kuitenkin on.

Valon nopeudella on erityisroolinsa vuoksi luonnonlaeissa keskeinen paikka yleisessä suhteellisuusteoriassa.

Yleinen suhteellisuusteoria

Yleistä suhteellisuusteoriaa sovelletaan jo kaikkiin viitekehykseen (eikä vain niihin, jotka liikkuvat tasaisella nopeudella suhteessa toisiinsa), ja se näyttää matemaattisesti paljon monimutkaisemmalta kuin erityiseltä (mikä selittää yhdentoista vuoden eron niiden julkaisemisen välillä). Se sisältää erikoistapauksena erikoissuhteellisuusteorian (ja siten Newtonin lait). Samaan aikaan yleinen suhteellisuusteoria menee paljon pidemmälle kuin kaikki edeltäjänsä. Erityisesti se antaa uuden tulkinnan painovoimasta.

Yleinen suhteellisuusteoria tekee maailmasta neliulotteisen: kolmeen avaruudelliseen ulottuvuuteen lisätään aika. Kaikki neljä ulottuvuutta ovat erottamattomia, joten emme enää puhu kahden kohteen välisestä avaruudellisesta etäisyydestä, kuten kolmiulotteisessa maailmassa, vaan tapahtumien välisistä aika-avaruusväleistä, jotka yhdistävät niiden etäisyyden toisistaan ​​- molemmat ajassa ja avaruudessa. Toisin sanoen avaruutta ja aikaa pidetään neliulotteisena aika-avaruuden jatkumona tai yksinkertaisesti aika-avaruus. Tällä jatkumolla toistensa suhteen liikkuvat tarkkailijat voivat jopa olla eri mieltä siitä, tapahtuivatko kaksi tapahtumaa samaan aikaan – vai edelsikö toinen toista. Meidän köyhän mielemme onneksi se ei johda syy-suhteiden rikkomiseen - eli koordinaattijärjestelmien olemassaoloon, joissa kaksi tapahtumaa ei tapahdu samanaikaisesti ja eri järjestyksessä, edes yleinen suhteellisuusteoria ei salli.

Newtonin universaalin painovoiman laki kertoo meille, että minkä tahansa kahden kappaleen välillä universumissa on molemminpuolinen vetovoima. Tästä näkökulmasta katsottuna Maa pyörii Auringon ympäri, koska niiden välillä on molemminpuolista vetovoimaa. Yleinen suhteellisuusteoria kuitenkin pakottaa meidät katsomaan tätä ilmiötä eri tavalla. Tämän teorian mukaan painovoima on seurausta aika-avaruuden elastisen kudoksen muodonmuutoksesta ("kaarevuudesta") massan vaikutuksesta (tässä tapauksessa mitä raskaampi kappale, esimerkiksi aurinko, sitä enemmän avaruus-aikaa) "taipuu" sen alle ja vastaavasti, mitä vahvempi sen painovoimakenttä). Kuvittele tiukasti venytetty kangas (eräänlainen trampoliini), jonka päälle asetetaan massiivinen pallo. Kangas muotoutuu pallon painon alla ja sen ympärille muodostuu suppilomainen syvennys. Yleisen suhteellisuusteorian mukaan maa pyörii Auringon ympäri kuin pieni pallo, joka pyörii suppilon kartion ympärille, joka muodostuu raskaan pallon - Auringon - avaruus-ajan "lävistyksen" seurauksena. Ja se, mikä meistä näyttää painovoimalta, on itse asiassa puhtaasti ulkoinen ilmentymä aika-avaruuden kaarevuudesta, eikä ollenkaan voima newtonilaisessa mielessä. Tähän mennessä ei ole löydetty parempaa selitystä painovoiman luonteelle kuin yleinen suhteellisuusteoria antaa meille.

Yleisen suhteellisuusteorian testaus on vaikeaa, koska sen tulokset ovat normaaleissa laboratorio-olosuhteissa lähes identtisiä Newtonin yleisen gravitaatiolain ennusteiden kanssa. Siitä huolimatta tehtiin useita tärkeitä kokeita, joiden tulosten perusteella voimme katsoa teorian vahvistetuksi. Lisäksi yleinen suhteellisuusteoria auttaa selittämään ilmiöitä, joita havaitsemme avaruudessa, kuten elohopean pienet poikkeamat kiinteältä kiertoradalta, jotka ovat selittämättömiä klassisen newtonilaisen mekaniikan kannalta, tai kaukaisista tähdistä tulevan sähkömagneettisen säteilyn taipumista sen kulkiessa läheltä. aurinkoon.

Itse asiassa yleisen suhteellisuusteorian ennustamat tulokset eroavat huomattavasti Newtonin lakien ennustamista tuloksista vain supervoimakkaiden gravitaatiokenttien läsnä ollessa. Tämä tarkoittaa, että yleisen suhteellisuusteorian täydellinen testi vaatii joko erittäin massiivisten esineiden ultratarkkoja mittauksia tai mustia aukkoja, joihin mikään tavallisista intuitiivisista ideoistamme ei sovellu. Joten uusien kokeellisten menetelmien kehittäminen suhteellisuusteorian testaamiseksi on edelleen yksi kokeellisen fysiikan tärkeimmistä tehtävistä.

GR ja RTG: Painopiste

1. Lukemattomissa kirjoissa - monografioissa, oppikirjoissa ja populaaritieteellisissä julkaisuissa sekä erilaisissa artikkeleissa - lukijat ovat tottuneet näkemään viittaukset yleiseen suhteellisuusteoriaan (GR) yhtenä vuosisadamme suurimmista saavutuksista. teoria, joka on modernin fysiikan ja tähtitieteen korvaamaton työkalu. Samaan aikaan he oppivat A. A. Logunovin artikkelista, että hänen mielestään yleinen suhteellisuusteoria tulisi hylätä, että se on huono, epäjohdonmukainen ja ristiriitainen. Siksi yleinen suhteellisuusteoria vaatii korvaamisen jollain toisella teorialla ja erityisesti A. A. Logunovin ja hänen yhteistyökumppaneidensa rakentamalla relativistisella painovoimateorialla (RTG).

Onko mahdollista, että monet ihmiset ovat erehtyneet arvioidessaan yleistä suhteellisuusteoriaa, joka on ollut olemassa ja jota on tutkittu yli 70 vuotta, ja vain harvat ihmiset A. A. Logunovin johdolla todella huomasivat, että yleinen suhteellisuusteoria tulisi hylätä? Useimmat lukijat odottavat todennäköisesti vastausta: se on mahdotonta. Itse asiassa voin vastata vain päinvastoin: "sellainen" on periaatteessa mahdollista, koska emme puhu uskonnosta, vaan tieteestä.

Eri uskontojen ja uskontunnustusten perustajat ja profeetat loivat ja luovat edelleen omia "pyhiä kirjojaan", joiden sisältö julistetaan lopulliseksi totuudeksi. Jos joku epäilee, mikä pahempaa hänelle, hänestä tulee harhaoppinen seuraukset, usein jopa veriset. Ja on parempi olla ajattelematta ollenkaan, vaan uskoa noudattaen yhden kirkon johtajan tunnettua kaavaa: "Uskon, koska se on absurdia." Tieteellinen maailmankuva on pohjimmiltaan päinvastainen: se edellyttää, ettei mitään pidä itsestäänselvyytenä, antaa sinun epäillä kaikkea, ei tunnusta dogmeja. Uusien tosiasioiden ja pohdiskelujen vaikutuksesta ei ole vain mahdollista, vaan myös tarpeellista, jos se on perusteltua, muuttaa näkökulmaa, korvata epätäydellinen teoria täydellisemmällä tai vaikka yleistää jollain tavalla vanhaa teoriaa. Yksilöillä tilanne on samanlainen. Uskontojen perustajia pidetään erehtymättöminä, ja esimerkiksi katolilaisten keskuudessa jopa elävä henkilö - "hallittava" paavi - julistetaan erehtymättömäksi. Tiede ei tunne erehtymätöntä. Sillä suurella, joskus jopa poikkeuksellisella kunnioituksella, jota fyysikot (puhun fyysikoista varmuuden vuoksi) ammattinsa suuria edustajia kohtaan, erityisesti sellaisia ​​titaaneja kuin Isaac Newtonia ja Albert Einsteinia kohtaan, ei ole mitään tekemistä pyhien kanonisoinnin kanssa. jumalointi. Ja suuret fyysikot ovat ihmisiä, ja kaikilla ihmisillä on heikkoutensa. Jos puhumme tieteestä, joka kiinnostaa meitä täällä, niin suurimmat fyysikot eivät olleet kaukana aina eivätkä kaikessa oikein, heidän kunnioitus ja heidän ansioidensa tunnustaminen ei perustu erehtymättömyyteen, vaan siihen, että he onnistuivat rikastuttamaan tiedettä merkittäviä saavutuksia, nähdä pidemmälle ja syvemmälle kuin heidän aikalaisensa.

2. Nyt on tarpeen keskittyä fysikaalisten perusteorioiden vaatimuksiin. Ensinnäkin tällaisen teorian on oltava täydellinen sovellettavuuden osalta, tai, kuten mielivaltaisesti sanon lyhyyden vuoksi, sen on oltava johdonmukainen. Toiseksi fysikaalisen teorian on oltava fyysisen todellisuuden mukainen tai yksinkertaisemmin sanottuna johdonmukainen kokeiden ja havaintojen kanssa. Voidaan mainita muitakin vaatimuksia, ennen kaikkea matematiikan lakien ja sääntöjen noudattaminen, mutta kaikki tämä on implisiittistä.

Selvitetään, mitä on sanottu klassisen, ei-relativistisen mekaniikan - Newtonin mekaniikka - sovellettuna yksinkertaisimpaan periaatteessa jonkin "pistehiukkasen" liikkeen ongelmaan. Kuten tiedetään, tällaisen hiukkasen rooli taivaanmekaniikan ongelmissa voi olla koko planeetalla tai sen satelliittilla. Anna tällä hetkellä t0 hiukkanen on pisteessä A koordinaattien kanssa x iA(t0) ja sen nopeus v iA(t0) (täällä i= l, 2, 3, koska pisteen sijaintia avaruudessa kuvaa kolme koordinaattia ja nopeus on vektori). Sitten, jos kaikki hiukkaseen vaikuttavat voimat tunnetaan, mekaniikan lakien avulla voimme määrittää sijainnin B ja hiukkasnopeus v i milloin tahansa myöhemmässä vaiheessa t eli löytää tarkasti määriteltyjä määriä xiB(t) ja v iB(t). Ja mitä tapahtuisi, jos käytetyt mekaniikan lait eivät antaisi yksiselitteistä vastausta ja vaikkapa esimerkissämme ennustivat, että hiukkanen tällä hetkellä t voi olla joko pisteessä B tai täysin eri pisteessä C? On selvää, että tällainen klassinen (ei-kvantti) teoria olisi epätäydellinen tai mainitun terminologian mukaan epäjohdonmukainen. Sitä olisi joko täydennettävä, jotta se olisi yksiselitteinen, tai hylättävä kokonaan. Newtonin mekaniikka, kuten sanottiin, on johdonmukaista - se antaa yksiselitteisiä ja melko varmoja vastauksia kysymyksiin, jotka ovat sen pätevyyden ja sovellettavuuden alalla. Newtonin mekaniikka täyttää myös toisen mainitun vaatimuksen - sen perusteella saadut tulokset (ja erityisesti koordinaattien arvot x i(t) ja nopeus v i (t)) ovat havaintojen ja kokeiden mukaisia. Siksi kaikki taivaanmekaniikka - planeettojen ja niiden satelliittien liikkeen kuvaus - perustui toistaiseksi täysin ja täydellisellä menestyksellä newtonilaiseen mekaniikkaan.

3. Mutta vuonna 1859 Le Verrier havaitsi, että Aurinkoa lähinnä olevan planeetan liike - Merkurius on hieman erilainen kuin Newtonin mekaniikka ennusti. Tarkemmin sanottuna kävi ilmi, että perihelion - planeetan elliptisen kiertoradan piste, joka on lähinnä aurinkoa - pyörii kulmanopeudella 43 kaarisekuntia vuosisadassa, mikä poikkeaa siitä, mitä voitaisiin odottaa, kun otetaan huomioon kaikki tunnetut häiriöt muista. planeetat ja niiden satelliitit. Jo aikaisemmin Le Verrier ja Adams kohtasivat olennaisesti samanlaisen tilanteen analysoidessaan Auringosta kaukaisimman planeetan, tuolloin tunnetun Uranuksen, liikettä. Ja he löysivät selityksen laskelmien ja havaintojen väliselle erolle, mikä viittaa siihen, että Uranuksen liikkeeseen vaikuttaa vieläkin kauempana oleva Neptunus-niminen planeetta. Vuonna 1846 Neptunus todellakin löydettiin ennustetusta paikasta, ja tätä tapahtumaa pidetään ansaitusti newtonilaisen mekaniikan voittona. Aivan luonnollisesti Le Verrier yritti selittää mainitun Merkuriuksen liikkeen poikkeavuuden vielä tuntemattoman planeetan olemassaololla - tässä tapauksessa tietyllä planeetalla Vulcan, joka liikkuu vieläkin lähemmäksi aurinkoa. Mutta toisella kerralla "temppu epäonnistui" - Vulcania ei ole olemassa. Sitten he alkoivat yrittää muuttaa Newtonin yleisen painovoiman lakia, jonka mukaan painovoima, jota sovelletaan aurinko-planeettajärjestelmään, muuttuu lain mukaan.

missä ε on pieni määrä. Muuten, samanlaista tekniikkaa käytetään (tosin tuloksetta) nykyään selittämään joitain hämäriä tähtitieteen kysymyksiä (puhumme piilomassan ongelmasta; katso esimerkiksi kirjailijan kirja "Fysiikasta ja astrofysiikasta", lainattu alla , s. 148). Mutta jotta hypoteesi kehittyisi teoriaksi, on lähdettävä joistakin periaatteista, osoitettava parametrin ε arvo ja rakennettava johdonmukainen teoreettinen kaavio. Kukaan ei onnistunut tässä, ja kysymys Merkuriuksen perihelionin pyörimisestä pysyi avoimena vuoteen 1915 asti. Juuri silloin, ensimmäisen maailmansodan keskellä, kun niin harvat olivat kiinnostuneita fysiikan ja tähtitieteen abstrakteista ongelmista, Einstein sai päätökseen (noin 8 vuoden kovan työn jälkeen) yleisen suhteellisuusteorian luomisen. Tämä viimeinen vaihe yleisen suhteellisuusteorian perustan rakentamisessa käsiteltiin kolmessa lyhyessä artikkelissa, jotka raportoivat ja kirjoitettiin marraskuussa 1915. Toisessa niistä, raportoitu 11. marraskuuta, Einstein laski yleisen suhteellisuusteorian perusteella Merkuriuksen perihelionin lisäkierron verrattuna Newtonin periheliin, joka osoittautui yhtä suureksi (radiaaneina planeetan yhtä kierrosta kohti aurinko)

ja c= 3 10 10 cm s –1 on valon nopeus. Viimeiseen lausekkeeseen (1) siirryttäessä käytettiin Keplerin kolmatta lakia

a 3 =	GM ☼	T 2
	4π 2

missä T on planeetan kiertoaika. Jos korvaamme kaikkien suureiden tunnetuimmat nyt arvot kaavaan (1) ja teemme myös alkeellisen uudelleenlaskelman radiaaneista kierrosta kohti kiertoon kaarisekunneissa (merkki ″) vuosisadassa, niin päästään arvoon Ψ = 42″,98 / vuosisata. Havainnot yhtyvät tähän tulokseen nykyisellä tarkkuudella noin ± 0″,1 / vuosisata (Einstein käytti ensimmäisessä työssään vähemmän tarkkoja tietoja, mutta virherajoissa hän sai täydellisen yksimielisyyden teorian ja havaintojen välillä). Kaava (1) on annettu yllä ensinnäkin sen yksinkertaisuuden vuoksi, joka niin usein puuttuu matemaattisesti monimutkaisista fysikaalisista teorioista, mukaan lukien monissa tapauksissa yleisessä suhteellisuusteoriassa. Toiseksi, ja mikä tärkeintä, kohdasta (1) on selvää, että perihelionin rotaatio seuraa yleisestä suhteellisuusteoriasta ilman, että siihen tarvitaan uusia tuntemattomia vakioita tai parametreja. Siksi Einsteinin saamasta tuloksesta tuli todellinen yleisen suhteellisuusteorian voitto.

Parhaissa Einsteinin elämäkerroissa, joita tiedän, ilmaistaan ​​ja perustellaan mielipide, että Merkuriuksen periheelin pyörimisen selitys oli "voimakkain tunnetapahtuma Einsteinin koko tieteellisessä elämässä ja ehkä koko hänen elämänsä aikana". Kyllä, se oli Einsteinin hienoin tunti. Mutta vain hänelle. Useista syistä (riittää mainita sodan), jotta GR itse pääsi maailman näyttämölle sekä tämän teorian että sen luojan kannalta, toisesta tapahtumasta, joka tapahtui 4 vuotta myöhemmin, vuonna 1919, tuli "huippupiste" työssä, jossa kaava (1) saatiin, Einstein teki tärkeän ennusteen: Auringon läheltä kulkevien valonsäteiden on taivutettava ja niiden poikkeaman on oltava

α = 4GM ☼ = 1″,75 r ☼ , c 2 r r

(2)

missä r on lähin etäisyys säteen ja Auringon keskipisteen välillä, ja r☼ = 6,96 10 10 cm on Auringon säde (tarkemmin sanottuna auringon fotosfäärin säde); näin ollen suurin havaittavissa oleva poikkeama on 1,75 kaarisekuntia. Olipa tällainen kulma kuinka pieni tahansa (noin tässä kulmassa aikuinen näkyy 200 km:n etäisyydeltä), se voitiin jo tuolloin mitata optisella menetelmällä valokuvaamalla tähtiä taivaalla Auringon läheisyydessä. . Tällaisia ​​havaintoja teki kaksi brittiläistä tutkimusmatkaa täydellisen auringonpimennyksen aikana 29. toukokuuta 1919. Säteen poikkeaman vaikutus aurinkokentässä todettiin kaikella varmuudella ja on yhtäpitävä kaavan (2) kanssa, vaikka mittausten tarkkuus vaikutuksen pienuudesta johtuen oli alhainen. Kuitenkin poikkeama, joka on puolet kohdan (2) mukaisesta, eli 0,87, jätettiin pois. Jälkimmäinen on erittäin tärkeä, koska poikkeama 0″.87 (ja r = r☼) voidaan saada jo Newtonin teoriasta (niin Newton pani merkille valon taipumisen mahdollisuuden gravitaatiokentässä, ja poikkeutuskulman lauseke, puolet kaavan (2) mukaisesta, saatiin vuonna 1801; toinen asia on että tämä ennustus unohdettiin eikä Einstein tiennyt siitä). 6. marraskuuta 1919 tutkimusmatkojen tuloksista raportoitiin Lontoossa Royal Societyn ja Royal Astronomical Societyn yhteisessä kokouksessa. Millaisen vaikutelman he tekivät, käy selvästi ilmi, mitä tätä kokousta johtanut J. J. Thomson sanoi: "Tämä on tärkein painovoimateorian yhteydessä saavutettu tulos Newtonin ajoista lähtien... Se edustaa yhtä ihmisen suurimmista saavutuksista. ajatteli."

Kuten olemme nähneet, yleisen suhteellisuusteorian vaikutukset aurinkokunnassa ovat hyvin pieniä. Tämä selittyy sillä, että Auringon (planeetoista puhumattakaan) gravitaatiokenttä on heikko. Jälkimmäinen tarkoittaa, että Auringon Newtonin gravitaatiopotentiaali

Muistetaan nyt koulun fysiikan kurssista tunnettu tulos: planeettojen ympyräradoille |φ ☼ | = v 2 , missä v on planeetan nopeus. Siksi gravitaatiokentän heikkoutta voidaan luonnehtia kuvaavammalla parametrilla v 2 / c 2 , joka aurinkokunnan osalta, kuten olemme nähneet, ei ylitä 2,12 10 - 6 . Maan kiertoradalla v = 3 10 6 cm s - 1 ja v 2 / c 2 \u003d 10 - 8, läheisille maasatelliiteille v ~ 8 10 5 cm s - 1 ja v 2 / c 2 ~ 7 10 - 10 . Siksi mainittujen yleisen suhteellisuusteorian vaikutusten todentaminen, jopa nyt saavutetulla 0,1 prosentin tarkkuudella, eli virheellä, joka ei ylitä 10 - 3 mitatusta arvosta (esimerkiksi valonsäteiden poikkeama aurinkokentässä), ei vielä mahdollista yleisen suhteellisuusteorian kattavaa todentamista tilauksen ehtojen tarkkuudella

Voi vain haaveilla mittaamisesta vaaditulla tarkkuudella, esimerkiksi aurinkokunnassa olevien säteiden taipumisesta. Vastaavien kokeiden hankkeista kuitenkin keskustellaan jo. Fyysikot sanovat sanotun yhteydessä, että yleinen suhteellisuusteoria on varmistettu pääasiassa vain heikolla gravitaatiokentällä. Mutta me (minä joka tapauksessa) emme jotenkin edes huomanneet yhtä tärkeää seikkaa melko pitkään aikaan. Ensimmäisen maasatelliitin laukaisun jälkeen 4. lokakuuta 1957 avaruusnavigointi alkoi kehittyä nopeasti. Laskeutumisinstrumenteille Marsille ja Venukselle lentäessään lähellä Phobosta jne. tarvitaan jo jopa metrin tarkkuudella laskettavia laskelmia (sadan miljardin metrin etäisyyksillä Maasta), kun yleisen suhteellisuusteorian vaikutukset ovat varsin merkittävä. Siksi laskelmia tehdään nyt yleisen suhteellisuusteorian orgaanisesti huomioiden laskennallisten kaavioiden pohjalta. Muistan, kuinka muutama vuosi sitten yksi puhuja - avaruusnavigoinnin asiantuntija - ei edes ymmärtänyt kysymyksiäni yleisen suhteellisuusteorian testauksen tarkkuudesta. Hän vastasi: otamme huomioon yleisen suhteellisuusteorian teknisissä laskelmissamme, muuten on mahdotonta toimia, kaikki osoittautuu oikein, mitä muuta voisit haluta? Tietysti voi toivoa paljon, mutta ei pidä unohtaa, että yleinen suhteellisuusteoria ei ole enää abstrakti teoria, vaan sitä käytetään "tekniikan laskelmissa".

4. Edellä esitetyn valossa A. A. Logunovin BRT-kritiikki vaikuttaa erityisen yllättävältä. Mutta tämän artikkelin alussa sanotun mukaisesti tätä kritiikkiä ei voida hylätä ilman analysointia. Vielä suuremmassa määrin, ilman yksityiskohtaista analyysiä, on mahdotonta tehdä arviota A. A. Logunovin ehdottamasta RTG:stä - relativistisesta painovoimateoriasta.

Valitettavasti on täysin mahdotonta suorittaa tällaista analyysiä populaaritieteellisten julkaisujen sivuilla. Artikkelissaan A. A. Logunov itse asiassa vain julistaa ja kommentoi kantaansa. En voi tehdä muuta keinoa täällä.

Joten uskomme, että GR on johdonmukainen fysikaalinen teoria – GR antaa yksiselitteisen vastauksen kaikkiin oikein ja selkeästi esitettyihin kysymyksiin, jotka ovat sallittuja sen sovellettavuusalueella (jälkimmäinen viittaa erityisesti signaalien viiveaikaan, kun planeettojen paikantaminen). Se ei kärsi yleisestä suhteellisuusteoriasta eikä matemaattisista tai loogisista puutteista. On kuitenkin tarpeen selventää, mitä edellä tarkoitetaan käytettäessä pronominia "me". "Me" olen tietysti minä itse, mutta myös kaikki ne Neuvostoliiton ja ulkomaiset fyysikot, joiden kanssa minun piti keskustella yleisestä suhteellisuusteoriasta ja useissa tapauksissa sen kritiikistä A. A. Logunovilta. Suuri Galileo sanoi neljä vuosisataa sitten: Tieteellisissä asioissa yhden mielipide on arvokkaampi kuin tuhannen mielipide. Toisin sanoen tieteellisiä kiistoja ei ratkaista äänten enemmistöllä. Mutta toisaalta on aivan ilmeistä, että monen fyysikon mielipide on yleisesti ottaen paljon vakuuttavampi tai paremmin sanottuna luotettavampi ja painavampi kuin yhden fyysikon mielipide. Siksi siirtyminen "minästä" "meihin" on tärkeä tässä.

Toivon, että on hyödyllistä ja tarkoituksenmukaista esittää vielä muutama huomautus.

Miksi AA Logunov ei pidä GR:stä niin paljon? Pääsyynä on se, että yleisessä suhteellisuusteoriassa ei yleisesti ottaen ole käsitettä energiasta ja liikemäärästä meille sähködynamiikasta tutussa muodossa ja hänen mukaansa kieltäydytään "esittämästä gravitaatiokenttää klassisena kenttänä. Faraday-Maxwell-tyyppiä, jolla on hyvin määritelty energia-liikemäärätiheys. Kyllä, jälkimmäinen on tietyssä mielessä totta, mutta se selittyy sillä, että "Riemannin geometriassa ei yleensä ole välttämätöntä symmetriaa siirtymien ja kiertojen suhteen, eli ei ole .. . tila-aika-liikeryhmä." Yleisen suhteellisuusteorian mukaan aika-avaruuden geometria on Riemannilainen geometria. Siksi erityisesti valonsäteet poikkeavat suorasta linjasta, joka kulkee lähellä aurinkoa.

Yksi viime vuosisadan suurimmista matematiikan saavutuksista oli Lobachevskyn, Bolyain, Gaussin, Riemannin ja heidän seuraajiensa ei-euklidisen geometrian luominen ja kehittäminen. Sitten heräsi kysymys: mikä on fyysisen aika-avaruuden geometria, jossa elämme? Kuten todettiin, GR:n mukaan tämä geometria on ei-euklidinen, riemannilainen eikä Minkowskin pseudoeuklidinen geometria (tämä geometria on kuvattu tarkemmin A. A. Logunovin artikkelissa). Tämä Minkowskin geometria oli, voisi sanoa, erikoissuhteellisuusteorian (SRT) tuote ja korvasi Newtonin absoluuttisen ajan ja absoluuttisen avaruuden. Jälkimmäinen, juuri ennen SRT:n luomista vuonna 1905, yritettiin tunnistaa Lorentzin kiinteään eetteriin. Mutta Lorentz-eetteri, joka oli täysin liikkumaton mekaaninen väliaine, hylättiin, koska kaikki yritykset havaita tämän väliaineen läsnäolo epäonnistuivat (tarkoitan Michelsonin koetta ja joitain muita kokeita). Hypoteesi, että fyysinen aika-avaruus on välttämättä juuri Minkowskin avaruus, jonka A. A. Logunov hyväksyy perustavanlaatuiseksi, on hyvin kauaskantoinen. Se on tavallaan analoginen absoluuttista avaruutta ja mekaanista eetteriä koskevien hypoteesien kanssa, ja meistä näyttää siltä, ​​että se pysyy ja pysyy täysin perusteettomana, kunnes jotkut havaintoihin ja kokeisiin perustuvat väitteet osoittavat sen puoleen. Ja tällaiset perustelut ovat ainakin tällä hetkellä täysin poissa. Viittaukset analogiaan sähködynamiikan kanssa ja viime vuosisadan merkittävien fyysikkojen Faradayn ja Maxwellin ihanteisiin eivät ole vakuuttavia tässä suhteessa.

5. Jos puhumme sähkömagneettisen kentän ja siten sähködynamiikan ja gravitaatiokentän erosta (GR on juuri sellaisen kentän teoria), tulee huomioida seuraava. Referenssijärjestelmän valinnalla on mahdotonta tuhota (nollata) edes paikallisesti (pienellä alueella) koko sähkömagneettista kenttää. Siksi, jos sähkömagneettisen kentän energiatiheys

W =	E 2 + H 2
	8π

(E ja H- sähkö- ja magneettikenttien intensiteetti) on nollasta poikkeava missä tahansa vertailukehyksessä, silloin se on nollasta poikkeava missä tahansa muussa vertailukehyksessä. Gravitaatiokenttä, karkeasti sanottuna, riippuu paljon voimakkaammin vertailukehyksen valinnasta. Joten tasainen ja vakio gravitaatiokenttä (eli gravitaatiokenttä, joka aiheuttaa kiihtyvyyttä g siihen sijoitetut, koordinaateista ja ajasta riippumattomat hiukkaset) voidaan "tuhota" kokonaan (muuttaa nollaan) siirtymällä tasaisesti kiihtyvään vertailujärjestelmään. Tämän seikan, joka on "ekvivalenssiperiaatteen" pääasiallinen fyysinen sisältö, Einstein totesi ensimmäisenä vuonna 1907 julkaistussa artikkelissa, joka oli ensimmäinen tiellä yleisen suhteellisuusteorian luomiseen.

Jos gravitaatiokenttää ei ole (erityisesti sen aiheuttama kiihtyvyys g on yhtä suuri kuin nolla), silloin sitä vastaavan energian tiheys on myös nolla. Tästä on selvää, että energian tiheyden (ja liikemäärän) kysymyksessä gravitaatiokentän teorian täytyy poiketa radikaalisti sähkömagneettisen kentän teoriasta. Tällainen väite ei muutu siitä syystä, että gravitaatiokenttää ei yleensä voida "tuhata" vertailukehyksen valinnalla.

Einstein ymmärsi tämän jo ennen vuotta 1915, jolloin hän sai päätökseen yleisen suhteellisuusteorian luomisen. Niinpä hän kirjoitti vuonna 1911: "Tietenkin on mahdotonta korvata mitään gravitaatiokenttää sellaisen järjestelmän liiketilalla, jossa ei ole gravitaatiokenttää, aivan kuten on mahdotonta muuttaa mielivaltaisesti liikkuvan väliaineen kaikkia pisteitä lepäämään keino relativistiseen muutokseen." Ja tässä on ote artikkelista vuodelta 1914: "Teemme ensin vielä yhden huomautuksen poistaaksemme ilmeisen väärinkäsityksen. Tavallisen modernin suhteellisuusteorian (puhumme SRT:stä - V.L.G.) kannattaja tietyllä oikeudella kutsuu aineellisen pisteen "näennäistä" nopeutta. Hän voi nimittäin valita vertailukehyksen siten, että materiaalipisteen nopeus tarkasteluhetkellä on nolla. Jos on olemassa ainepisteiden järjestelmä, joilla on erilaiset nopeudet, niin hän ei voi enää ottaa käyttöön sellaista vertailujärjestelmää, että kaikkien materiaalipisteiden nopeudet tähän järjestelmään nähden katoavat. Vastaavasti fyysikko, joka seisoo meidän näkökulmastamme, voi kutsua gravitaatiokenttää "näennäiseksi", koska sopivalla vertailukehyksen kiihtyvyyden valinnalla hän voi saavuttaa sen, että gravitaatiokenttä katoaa tietyssä aika-avaruuden pisteessä. On kuitenkin huomionarvoista, että gravitaatiokentän katoamista muunnoksen kautta ei yleensä voida saavuttaa laajennetuilla gravitaatiokentillä. Esimerkiksi Maan gravitaatiokenttää ei voida tehdä nollaksi valitsemalla sopiva viitekehys." Lopuksi jo vuonna 1916 Einstein korosti samaa yleistä suhteellisuusteoriaa koskevaan kritiikkiin vastaten: "Millään ei voida myöskään väittää, että gravitaatiokenttä on jossain määrin selitetty puhtaasti kinemaattisesti: "kinemaattinen, ei-dynaaminen painovoiman ymmärtäminen” on mahdotonta. Emme voi saada mitään gravitaatiokenttää yksinkertaisesti kiihdyttämällä yhtä Galilean koordinaattijärjestelmää suhteessa toiseen, koska tällä tavalla on mahdollista saada vain tietyn rakenteen omaavia kenttiä, joiden on kuitenkin noudatettava samoja lakeja kuin kaikkien muiden gravitaatiokenttien. Tämä on toinen vastaavuusperiaatteen muotoilu (erityisesti tämän periaatteen soveltamiseksi painovoimaan).

Gravitaation "kinemaattisen ymmärryksen" mahdottomuus yhdistettynä ekvivalenssiperiaatteeseen aiheuttaa GR:ssä siirtymisen Minkowskin pseudoeuklidisesta geometriasta Riemannin geometriaan (tässä geometriassa aika-avaruudella on yleisesti ottaen ei- nollakaarevuus; tällaisen kaarevuuden olemassaolo erottaa "todellisen" gravitaatiokentän "kinemaattisesta"). Gravitaatiokentän fysikaaliset ominaisuudet määräävät, toistakaamme, radikaalin muutoksen energian ja liikemäärän roolissa yleisessä suhteellisuusteoriassa verrattuna sähködynamiikkaan. Samanaikaisesti sekä riemannilaisen geometrian käyttö että mahdottomuus soveltaa sähködynamiikasta tuttuja energiakäsitteitä ei estä, kuten edellä jo korostettiin, sitä, että yleisestä suhteellisuusteoriasta seuraa ja voidaan laskea melko yksiselitteisiä arvoja kaikille havaittaville. määrät (valosäteiden taipumakulma, muutokset planeettojen ja kaksoispulsarien kiertoradalla jne. jne.).

Olisi luultavasti hyödyllistä huomata se tosiasia, että yleinen suhteellisuusteoria voidaan myös muotoilla tavalliseen muotoon sähködynamiikasta käyttämällä energia-momenttitiheyden käsitettä (katso tästä Ya. B. Zeldovichin ja L. P. Grischukin lainattu artikkeli. Tässä tapauksessa Minkowski-avaruus on puhtaasti fiktiivinen (havainnoimaton), ja puhumme vain samasta yleisestä suhteellisuusteoriasta, joka on kirjoitettu epätyypilliseen muotoon. Sillä välin toistamme tämän, A. A. Logunov arvioi käyttämänsä Minkowski-avaruuden. relativistisessa painovoimateoriassa (RTG) on todellinen fyysinen ja siten havaittava tila.

6. Tässä suhteessa toinen tämän artikkelin otsikossa esiintyvistä kysymyksistä on erityisen tärkeä: vastaako yleinen suhteellisuusteoria fyysistä todellisuutta? Toisin sanoen, mitä kokemus sanoo - ylin tuomari minkä tahansa fyysisen teorian kohtalosta päättäessä? Lukuisia artikkeleita ja kirjoja on omistettu tälle ongelmalle - yleisen suhteellisuusteorian kokeelliselle todentamiselle. Tässä tapauksessa johtopäätös on melko varma - kaikki saatavilla olevat kokeiden tai havaintojen tiedot joko vahvistavat tai eivät ole ristiriidassa sen kanssa. Kuitenkin, kuten olemme jo huomauttaneet, yleisen suhteellisuusteorian verifiointi suoritettiin ja tapahtuu pääasiassa vain heikossa gravitaatiokentässä. Lisäksi kaikilla kokeilla on rajoitettu tarkkuus. Voimakkaissa gravitaatiokentissä (karkeasti sanottuna, jos suhde |φ| / c 2 ei ole pieni; katso yllä) GR:ää ei ole vielä täysin varmennettu. Tätä tarkoitusta varten on nyt mahdollista käyttää käytännössä vain hyvin kaukaiseen avaruuteen liittyviä tähtitieteellisiä menetelmiä: neutronitähtien, kaksoispulsareiden, "mustien aukkojen", universumin laajenemisen ja rakenteen tutkimista, kuten sanotaan, "suuressa". " - valtavissa avaruudessa miljoonilla ja miljardeilla valovuosilla mitattuna. Tähän suuntaan on jo tehty ja tehdään paljon. Riittää, kun mainitaan binääripulsarin PSR 1913+16 tutkimukset, jolle (samoin kuin neutronitähdille yleensä) parametri |φ| / c 2 on jo noin 0,1. Lisäksi tässä tapauksessa oli mahdollista paljastaa järjestysvaikutus (v / c) 5 liittyy gravitaatioaaltojen lähettämiseen. Tulevina vuosikymmeninä avautuu entistä enemmän mahdollisuuksia prosessien tutkimiseen vahvoilla gravitaatiokentillä.

Ohjaustähti näissä henkeäsalpaavissa tutkimuksissa on ennen kaikkea yleinen suhteellisuusteoria. Samalla tietysti keskustellaan myös joistakin muista mahdollisuuksista - muista, kuten joskus sanotaan, vaihtoehtoisista painovoimateorioista. Esimerkiksi yleisessä suhteellisuusteoriassa, kuten myös Newtonin universaalissa gravitaatioteoriassa, gravitaatiovakio G todellakin pidetty vakiona. Yksi tunnetuimmista painovoimateorioista, yleistävä (tai tarkemmin sanottuna laajentava) yleinen suhteellisuusteoria, on teoria, jossa gravitaatio "vakiota" pidetään jo uutena skalaarifunktiona - suurena, joka riippuu koordinaateista ja ajasta. Havainnot ja mittaukset osoittavat kuitenkin, että mahdolliset suhteelliset muutokset G ajan mittaan ovat hyvin pieniä - ilmeisesti niitä on enintään sadan miljardisosa vuodessa, eli | dG / dt| / G < 10 – 11 год – 1 . Но когда-то в прошлом изменения G voisi olla roolissa. Huomaa, että jopa pysymättömyydestä huolimatta G oletus olemassaolosta todellisessa aika-avaruudessa gravitaatiokentän lisäksi gik, myös jokin skalaarikenttä ψ on nykyajan fysiikan ja kosmologian pääsuunta. Muissa vaihtoehtoisissa gravitaatioteorioissa (joista ks. edellä alaviitteessä 8 mainittu C. Willin kirja) yleistä suhteellisuusteoriaa modifioidaan tai yleistetään eri tavalla. Vastaavaa analyysiä ei tietenkään voi vastustaa, koska GR ei ole dogmi, vaan fysikaalinen teoria. Lisäksi tiedämme, että yleinen suhteellisuusteoria, joka on ei-kvanttiteoria, on ilmeisesti yleistettävä kvanttialueelle, joka on edelleen saavuttamattomissa tunnetuilla gravitaatiokokeilla. Kaikkea ei tietenkään voi tässä tarkemmin käsitellä.

7. A. A. Logunov on yleisen suhteellisuusteorian kritiikistä lähtien rakentanut yli 10 vuoden ajan jotain vaihtoehtoista painovoimateoriaa, joka eroaa yleisestä suhteellisuusteoriasta. Samaan aikaan paljon on muuttunut työn aikana, ja tällä hetkellä hyväksytty teoriaversio (tämä on RTG) on erityisen yksityiskohtainen artikkelissa, joka vie noin 150 sivua ja sisältää vain noin 700 numeroitua kaavaa. On selvää, että RTG:n yksityiskohtainen analyysi on mahdollista vain tieteellisten lehtien sivuilla. Vasta tällaisen analyysin jälkeen on mahdollista sanoa, onko RTG johdonmukainen, sisältääkö se matemaattisia ristiriitoja jne. Ymmärtääkseni RTG eroaa GR:stä valitsemalla vain osan GR-ratkaisuista - kaikki RTG-differentiaaliyhtälöiden ratkaisut täyttävät GR-yhtälöt, mutta RTG:n kirjoittajien mukaan ei päinvastoin. Samalla päätellään, että globaalien kysymysten (koko aika-avaruuden tai sen suurten alueiden ratkaisut, topologia jne.) osalta erot RTG:n ja GR:n välillä ovat yleisesti ottaen radikaaleja. Mitä tulee kaikkiin aurinkokunnassa tehtyihin kokeisiin ja havaintoihin, niin ymmärtääkseni RTG ei voi olla ristiriidassa yleisen suhteellisuusteorian kanssa. Jos näin on, on mahdotonta suosia RTG:tä (GR:n sijaan) aurinkokunnassa tehtyjen tunnettujen kokeiden perusteella. Mitä tulee "mustoihin aukkoihin" ja maailmankaikkeuteen, RTG:n kirjoittajat väittävät, että heidän johtopäätöksensä eroavat merkittävästi yleisen suhteellisuusteorian päätelmistä, mutta emme ole tietoisia mistään erityisestä havaintodatasta, joka todistaisi RTG:n puolesta. Tällaisessa tilanteessa A. A. Logunovin RTG (jos RTG todella eroaa GR:stä olennaisesti, eikä vain esittämistavan ja yhden mahdollisen koordinaattiehtoluokan valinnan suhteen; katso Ya. B. Zeldovichin ja L. P. artikkelia. Grischuk) voidaan pitää vain yhtenä hyväksyttävistä periaatteessa vaihtoehtoisista painovoimateorioista.

Jotkut lukijat voivat saada varoituksen varauksilla, kuten: "jos näin on", "jos RTG todella eroaa GR:stä". Yritänkö tällä tavalla vakuuttaa virheitä vastaan? Ei, en pelkää tehdä virhettä jo sillä vakaumuksella, että erehtymättömyydellä on vain yksi takuu - olla tekemättä työtä ollenkaan, ja tässä tapauksessa olla keskustelematta tieteellisistä asioista. Toinen asia on, että tieteen kunnioittaminen, sen luonteen ja historian tuntemus kannustavat varovaisuuteen. Lausuntojen kategorisuus ei aina osoita aidon selkeyden olemassaoloa, eikä se yleensä edistä totuuden vahvistamista. A. A. Logunovin RTG nykyaikaisessa muodossaan muotoiltiin melko äskettäin, eikä sitä ole vielä käsitelty yksityiskohtaisesti tieteellisessä kirjallisuudessa. Siksi minulla ei tietenkään ole lopullista mielipidettä asiasta. Lisäksi populaaritieteellisessä lehdessä useista esiin nousevista asioista ei voida keskustella, ja ne ovat sopimattomia. Samaan aikaan tietysti lukijoiden suuresta kiinnostuksesta gravitaatioteoriaa kohtaan tämän aihealueen, myös kiistanalaisten, käsitteleminen Tieteen ja Elämän sivuilla vaikuttaa oikeutetulta saavutettavalla tasolla.

Joten viisaan "suosituimman kansakunnan periaatteen" ohjaamana RTG:tä tulisi tällä hetkellä pitää vaihtoehtoisena painovoimateoriana, joka vaatii asianmukaista analyysia ja keskustelua. Niille, jotka pitävät tästä teoriasta (RTG) ja jotka ovat siitä kiinnostuneita, kukaan ei estä (eikä tietenkään saa estää) sen kehitystä ehdottaen mahdollisia tapoja kokeelliseen todentamiseen.

Samanaikaisesti ei ole syytä väittää, että GTR olisi tällä hetkellä jossain määrin horjunut. Lisäksi yleisen suhteellisuusteorian käyttöalue näyttää olevan hyvin laaja ja sen tarkkuus on erittäin korkea. Tämä on mielestämme objektiivinen arvio nykyisestä asioiden tilasta. Jos puhumme mausta ja intuitiivisista asenteista, ja mauilla ja intuitiolla on tieteessä merkittävä rooli, vaikka niitä ei voi esittää todisteena, niin tässä on siirryttävä "meistä" "minään". Joten mitä enemmän minulla on ollut ja joudun edelleen käsittelemään yleistä suhteellisuusteoriaa ja sen kritiikkiä, sitä vahvemmaksi saan vaikutelman sen poikkeuksellisesta syvyydestä ja kauneudesta.

Todellakin, kuten julkaisussa mainitaan, "Science and Life" -lehden nro 4, 1987 levikki oli 3 miljoonaa 475 tuhatta kappaletta. Viime vuosina levikki oli vain muutamia kymmeniätuhansia kappaleita, yli 40 tuhatta vain vuonna 2002. (huom - A. M. Krainev).

Muuten, vuonna 1987 tulee kuluneeksi 300 vuotta Newtonin suuren kirjan Luonnonfilosofian matemaattiset periaatteet ensimmäisestä julkaisusta. Tutustuminen tämän teoksen luomishistoriaan, puhumattakaan itsestään, on erittäin opettavaista. Sama pätee kuitenkin kaikkeen Newtonin toimintaan, johon ei-asiantuntijoiden ei ole niin helppoa tutustua meihin. Voin suositella tähän tarkoitukseen erittäin hyvää S. I. Vavilovin kirjaa "Isaac Newton", se pitäisi julkaista uudelleen. Mainitsen myös Newtonin vuosipäivän kunniaksi kirjoittamani artikkelin, joka on julkaistu Uspekhi fizicheskikh nauk -lehdessä, osa 151, nro 1, 1987, s. 119.

Käännöksen suuruus on annettu nykyaikaisten mittausten mukaan (Le Verrier käänsi 38 sekuntia). Muista selvyyden vuoksi, että Aurinko ja Kuu ovat näkyvissä Maasta kulmassa, joka on noin 0,5 kaariastetta - 1800 kaarisekuntia.

A. Pals "Hieno on Herra..." Albert Einsteinin tiede ja elämä. Oxfordin yliopisto Press, 1982. Tästä kirjasta olisi tarkoituksenmukaista julkaista venäjänkielinen käännös.

Jälkimmäinen on mahdollista täydellisten auringonpimennysten aikana; kuvaamalla samaa taivaan osaa, vaikkapa kuusi kuukautta myöhemmin, kun aurinko on siirtynyt taivaanpallolle, saadaan vertailuksi kuva, joka ei vääristy säteiden painovoimakentän vaikutuksen alaisena taipumisen seurauksena Auringon.

Yksityiskohtia varten minun on viitattava Ya. B. Zeldovichin ja L. P. Grishchukin artikkeliin, joka julkaistiin äskettäin Uspekhi fizicheskikh naukissa (Uspekhi fizicheskikh nauk) (nide 149, s. 695, 1986), sekä siellä mainittuun kirjallisuuteen , erityisesti L. D. Faddeevin artikkeliin ("Uspekhi fizicheskikh nauk", voi. 136, s. 435, 1982).

Katso alaviite 5.

Katso K. Will. "Teoria ja kokeilu gravitaatiofysiikassa". M., Energoiedat, 1985; katso myös V. L. Ginzburg. Tietoja fysiikasta ja astrofysiikasta. M., Nauka, 1985, ja siellä mainittu kirjallisuus.

A. A. Logunov ja M. A. Mestvirishvili. "Relativistisen painovoimateorian perusteet". Aikakauslehti "Alkuainehiukkasten ja atomiytimen fysiikka", v. 17, numero 1, 1986

A. A. Logunovin teoksissa on muita väitteitä, ja nimenomaan katsotaan, että signaalin viiveajalle, kun esimerkiksi Merkurius sijaitsee Maasta, RTG:stä saatu arvo on erilainen kuin GR:stä seuraava. Tarkemmin sanottuna väitetään, että yleinen suhteellisuusteoria ei anna yksiselitteistä ennustetta signaalien viiveajasta, eli yleinen suhteellisuusteoria on epäjohdonmukainen (katso edellä). Tällainen johtopäätös on kuitenkin mielestämme väärinkäsityksen hedelmä (tämä on osoitettu esimerkiksi Ya.:n siteeraamassa artikkelissa, jossa verrataan eri kiertoradoilla sijaitsevia planeettoja, joiden ympärillä on eri kierrosjaksot aurinko. Maasta tietyn planeetan sijainnissa havaitut signaalin viiveajat GR:n ja RTG:n mukaan ovat samat.

Katso alaviite 5.

Lisätietoa uteliaille

Valon ja radioaaltojen poikkeama Auringon gravitaatiokentässä. Yleensä idealisoituna Auringon mallina staattinen pallosymmetrinen sädepallo R☼ ~ 6,96 10 10 cm, aurinkomassa M☼ ~ 1,99 10 30 kg (332958 kertaa Maan massa). Valon poikkeama on suurin säteillä, jotka tuskin koskettavat aurinkoa, eli klo R ~ R☼ , ja yhtä suuri kuin: φ ≈ 1″,75 (kaarisekuntia). Tämä kulma on hyvin pieni - suunnilleen tässä kulmassa aikuinen näkyy 200 km:n etäisyydeltä, ja siksi säteiden painovoimakaarevuuden mittaustarkkuus ei ollut korkea viime aikoihin asti. Viimeisten optisten mittausten, jotka tehtiin auringonpimennyksen aikana 30. kesäkuuta 1973, virhe oli noin 10 %. Nykyään "erittäin pitkällä perusviivalla" (yli 1000 km) olevien radiointerferometrien tulon ansiosta kulmien mittaustarkkuus on kasvanut dramaattisesti. Radiointerferometreillä voidaan mitata luotettavasti kulmaetäisyyksiä ja kulman muutoksia luokkaa 10 - 4 kaarisekuntia (~ 1 nanoradiaani).

Kuvassa näkyy vain yhden kaukaisesta lähteestä tulevan säteen taipuma. Todellisuudessa molemmat palkit ovat kaarevia.

GAVITAATIOPOTENTIAALI

Vuonna 1687 ilmestyi Newtonin perusteos "Luonnonfilosofian matemaattiset periaatteet" (katso "Tiede ja elämä" nro 1, 1987), jossa muotoiltiin universaalin gravitaatiolaki. Tämä laki sanoo, että minkä tahansa kahden materiaalihiukkasen välinen vetovoima on suoraan verrannollinen niiden massaan. M ja m ja kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön r heidän välillään:

F = G	mm	.
	r 2

Suhteellisuustekijä G tuli tunnetuksi gravitaatiovakiona, on tarpeen sovittaa mitat Newtonin kaavan oikean ja vasemman osan välillä. Jopa Newton itse, aikansa erittäin suurella tarkkuudella, osoitti sen G- arvo on vakio ja siksi hänen löytämänsä painovoimalaki on universaali.

Kaksi houkuttelevaa pistemassaa M ja m näkyvät yhtä lailla Newtonin kaavassa. Toisin sanoen voimme ajatella, että molemmat toimivat gravitaatiokentän lähteinä. Kuitenkin erityisissä ongelmissa, erityisesti taivaanmekaniikassa, toinen kahdesta massasta on usein hyvin pieni verrattuna toiseen. Esimerkiksi maan massa MЗ ≈ 6 10 24 kg on paljon pienempi kuin Auringon massa M☼ ≈ 2 10 30 kg tai vaikkapa satelliitin massa m≈ 10 3 kg ei voi verrata Maan massaan, joten sillä ei käytännössä ole vaikutusta Maan liikkeeseen. Sellaista massaa, joka ei itsessään häiritse gravitaatiokenttää, vaan toimii eräänlaisena anturina, johon tämä kenttä vaikuttaa, kutsutaan testimassaksi. (Samalla tavalla sähködynamiikassa on käsite "testivaraus", eli sellainen, joka auttaa havaitsemaan sähkömagneettisen kentän.) Koska testimassalla (tai testivarauksella) on mitätön osuus kenttään, Tällaisessa massassa kenttä muuttuu "ulkoiseksi" ja sitä voidaan luonnehtia suurella, jota kutsutaan jännitykseksi. Pohjimmiltaan vapaan pudotuksen kiihtyvyys g on maan vetovoimakentän voimakkuus. Newtonin mekaniikan toinen laki antaa sitten pistetestimassan liikeyhtälöt m. Näin ratkaistaan ​​esimerkiksi ballistiikan ja taivaan mekaniikan ongelmat. Huomaa, että useimpiin näistä ongelmista Newtonin gravitaatioteoria on nykyäänkin riittävän tarkka.

Jännitys, kuten voima, on vektorisuure, eli kolmiulotteisessa avaruudessa sen määrää kolme numeroa - komponentteja keskenään kohtisuorassa karteesisessa akseleissa X, klo, z. Koordinaatistoa vaihdettaessa - ja tällaiset operaatiot eivät ole harvinaisia ​​fysikaalisissa ja tähtitieteellisissä ongelmissa - vektorin karteesiset koordinaatit muunnetaan jollain, vaikkakaan ei monimutkaisella, mutta usein hankalalla tavalla. Siksi vektorin kenttävoimakkuuden sijasta olisi tarkoituksenmukaista käyttää sitä vastaavaa skalaariarvoa, josta kentän ominaisuus - voimakkuus - saataisiin jollain yksinkertaisella reseptillä. Ja tällainen skalaariarvo on olemassa - sitä kutsutaan potentiaaliksi, ja siirtyminen jännitteeseen tapahtuu yksinkertaisella erottelulla. Tästä seuraa, että massan luoma Newtonin gravitaatiopotentiaali M, on yhtä suuri kuin

mistä seuraa yhtälö |φ| = v 2.

Matematiikassa Newtonin gravitaatioteoriaa kutsutaan joskus "potentiaaliteoriaksi". Aikoinaan Newtonin potentiaalin teoria toimi mallina sähköteorialle, ja sitten Maxwellin sähködynamiikassa muodostuneet ajatukset fyysisestä kentästä puolestaan ​​stimuloivat Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian syntyä. Siirtymä Einsteinin relativistisesta gravitaatioteoriasta Newtonin gravitaatioteorian erikoistapaukseen vastaa tarkasti dimensiottoman parametrin pienten arvojen aluetta |φ| / c 2 .

Suuri avoin salaisuus

Alexander Grishaev, ote artikkelista " Universaalin painovoiman spillikinit ja sydämet»

"Brittiläiset eivät puhdista aseitaan tiileillä: vaikka he eivät puhdistaisi meidän aseita, muuten, varjelkoon, ne eivät sovellu ampumiseen ..." - N. Leskov.

8 parabolista peiliä ADU-1000 vastaanotto- ja lähetysantennikompleksista - osa Deep Space Communications -keskuksen Pluton-vastaanottokompleksia ...

Syvän avaruuden tutkimuksen muodostumisen ensimmäisinä vuosina monet Neuvostoliiton ja Amerikan planeettojen väliset asemat menetettiin valitettavasti. Vaikka laukaisu tapahtui ilman vikoja, kuten asiantuntijat sanovat, "normaalitilassa", kaikki järjestelmät toimivat normaalisti, kaikki ennalta suunnitellut ratakorjaukset menivät normaalisti, viestintä ajoneuvojen kanssa katkesi yhtäkkiä.

Asia meni siihen pisteeseen, että seuraavassa lanseerausta suotuisassa "ikkunassa" lanseerattiin samoja laitteita samalla ohjelmalla erissä, peräkkäin takaa - toivoen, että ainakin yksi saadaan voittajaksi. loppu. Mutta missä se on! Oli tietty Syy, joka katkaisi yhteydenpidon planeettojen lähestymisestä, mikä ei antanut myönnytyksiä.

Tietysti he olivat hiljaa siitä. Tyhmälle yleisölle kerrottiin, että asema kulki esimerkiksi 120 tuhannen kilometrin päässä planeetalta. Näiden viestien sävy oli niin iloinen, että tahattomasti ajatteli: "Kaverit ampuvat! Satakaksikymmentä tuhatta ei ole huono asia. Voisiko sentään ohittaa kolmesataatuhatta! Annat uusia, tarkempia laukaisuja! Kenelläkään ei ollut aavistustakaan draaman intensiteetistä - siitä, että siellä on jotain tutkijaa ei ymmärtänyt.

Lopulta päätimme kokeilla tätä. Signaali, jolla viestintä suoritetaan, olkoon se tiedossasi, on pitkään esitetty aaltojen - radioaaltojen - muodossa. Helpoin tapa kuvitella, mitä nämä aallot ovat, voi olla "dominoefekti". Viestintäsignaali etenee avaruudessa putoavan dominoaallon tavoin.

Aallon etenemisnopeus riippuu kunkin rystysyksilön putoamisnopeudesta, ja koska kaikki rystyset ovat samat ja putoavat samaan aikaan, aallonnopeus on vakioarvo. Fysiikan luiden välistä etäisyyttä kutsutaan "aallonpituus".

Esimerkki aallosta on "dominoefekti"

Oletetaan nyt, että meillä on taivaankappale (kutsutaanko sitä Venukseksi), joka on merkitty tässä kuvassa punaisella doodlella. Oletetaan, että jos painamme alkuperäistä rystystä, jokainen seuraava rystys putoaa seuraavaan sekunnissa. Jos meiltä Venukseen mahtuu täsmälleen 100 laattaa, aalto saavuttaa sen, kun kaikki 100 laattaa putoavat peräkkäin, kuluttaen kukin yhden sekunnin. Yhteensä meiltä tuleva aalto saavuttaa Venuksen 100 sekunnissa.

Näin on, jos Venus seisoo paikallaan. Ja jos Venus ei pysy paikallaan? Sanotaan, että kun 100 rystystä putoaa, Venuksellamme on aikaa "ryömiä" etäisyydelle, joka on yhtä suuri kuin useiden rystysten välinen etäisyys (useita aallonpituuksia), mitä sitten tapahtuu?

Akateemikot päättivät, mitä jos aalto ohittaa Venuksen juuri sen lain mukaan, jota alakoululaiset käyttävät tehtävissä, kuten: ”Kohteesta alkaen MUTTA juna lähtee suurella nopeudella a km/h, ja pisteestä B samaan aikaan jalankulkija poistuu nopeudella b samaan suuntaan, kuinka kauan kestää, että juna ohittaa jalankulkijan?

Silloin akateemikot ymmärsivät, että oli tarpeen ratkaista niin yksinkertainen ongelma nuoremmille opiskelijoille, ja sitten asiat sujuivat ongelmitta. Ilman tätä kekseliäisyyttä emme näkisi planeettojen välisen astronautiikan erinomaisia ​​saavutuksia.

Ja mikä tässä on niin ovelaa, Dunno, tieteissä kokematon, nostaa kätensä?! Ja päinvastoin, tieteissä kokenut Znayka huutaa: vartioi, pidä roistoa kiinni, tämä on pseudotiedettä! Todellisen, oikean tieteen mukaan oikein tämä tehtävä tulisi ratkaista täysin eri tavalla! Emmehän me ole tekemisissä minkäänlaisten hitaiden kettu-kävelyhöyrylaivojen kanssa, vaan Venuksen jälkeen valonnopeudella ryntäävän signaalin kanssa, joka, vaikka kuinka nopeasti sinä tai Venus juokseisit, tavoittaa sinut silti valon nopeudella! Lisäksi, jos kiirehdit häntä kohti, et tapaa häntä aikaisemmin!

Suhteellisuusteorian periaatteet

- Se on kuin, - Dunno huudahtaa, - käy ilmi, että jos kappaleesta B minä, joka olen tähtilaivassa pisteessä A kerro heille, että laivalla on alkanut vaarallinen epidemia, johon minulla on lääke, minun on turha kääntyä heitä vastaan, koska emme muuten tapaa ennen, jos minulle lähetetty avaruusalus liikkuu valon nopeudella? Ja tätä se tarkoittaa - voin puhtaalla omallatunnolla jatkaa matkaani asiaan C toimittaa kuorma vaippoja apinoille, joiden on määrä syntyä tasan ensi kuussa?

- Aivan oikein, - Znayka vastaa sinulle, - jos olisit polkupyörällä, sinun pitäisi mennä kuten katkonainen nuoli osoittaa - kohti autoa, joka jätti sinut. Mutta jos kevyen nopeuden ajoneuvo liikkuu sinua kohti, ei ole väliä, liikutko sitä kohti vai poistutko siitä vai pysytkö paikallaan - kokousaikaa ei voi muuttaa.

- Miten niin, - Dunno palaa dominoillemme, - alkavatko rystyset pudota nopeammin? Se ei auta - se on vain arvoitus Akhilleuksen saavuttamisesta kilpikonnan kanssa. Akhilleus juoksee kuinka nopeasti tahansa, kestää silti jonkin aikaa kilpikonnan kulkeman lisämatkan suorittamiseen.

Ei, täällä kaikki on viileämpää - jos valonsäde tavoittaa sinut, sinä liikkuessasi venytät tilaa. Laita samat dominot kumisiteelle ja vedä siitä - punainen risti siinä liikkuu, mutta myös rystyset liikkuvat, rystysten välinen etäisyys kasvaa, ts. aallonpituus kasvaa ja siten sinun ja aallon aloituspisteen välillä on aina sama määrä luita. Miten!

Juuri minä hahmottelin Einsteinin perusteet Suhteellisuusteoriat, ainoa oikea tieteellinen teoria, jonka mukaan subluminaalisen signaalin kulku tulee ottaa huomioon, myös laskettaessa viestintätiloja planeettojenvälisten luotainten kanssa.

Keskitytään yhteen asiaan: relativistisissa teorioissa (ja niitä on kaksi: SATA– erityinen suhteellisuusteoria ja yleinen suhteellisuusteoria- yleinen suhteellisuusteoria) valon nopeus on absoluuttinen eikä sitä voi ylittää millään tavalla. Ja yksi hyödyllinen termi rystysten välisen etäisyyden lisäämisen vaikutukselle on nimeltään " Doppler-ilmiö» - aallonpituuden lisäysvaikutus, jos aalto seuraa liikkuvaa kohdetta, ja aallonpituutta pienentävä vaikutus, jos kohde liikkuu aaltoa kohti.

Joten akateemikot katsoivat ainoan oikean teorian mukaan, että vain "maidolle" jäivät koettimet. Samaan aikaan 1900-luvun 60-luvulla useat maat tuottivat Venuksen tutka. Venuksen tutkalla tämä nopeuksien relativistisen lisäyksen postulaatti voidaan varmistaa.

amerikkalainen B. J. Wallace Vuonna 1969 hän analysoi artikkelissa "Suhteellisen valonnopeuden tutka avaruudessa" kahdeksan vuonna 1961 julkaistua Venuksen tutkahavaintoa. Analyysi vakuutti hänet siitä, että radiosäteen nopeus ( suhteellisuusteorian vastaisesti) lisätään algebrallisesti Maan pyörimisnopeuteen. Myöhemmin hänellä oli ongelmia tätä aihetta koskevien materiaalien julkaisemisen kanssa.

Luettelemme mainituille kokeille omistetut artikkelit:

1. V.A. Kotelnikov ym. "Venuksen tutkassa vuonna 1961 käytetty tutka-asennus" Radio Engineering and Electronics, 7, 11 (1962) 1851.

2. V.A. Kotelnikov et al. "Venus-tutkan tulokset vuonna 1961" Ibid., s. 1860.

3. V.A. Morozov, Z.G. Trunova "Heikko signaalianalysaattori, jota käytettiin Venuksen tutkassa vuonna 1961" Ibid., s. 1880.

löydöksiä, jotka on muotoiltu kolmannessa artikkelissa, ovat ymmärrettäviä jopa Dunnolle, joka on ymmärtänyt teorian putoavista dominoista, joka on esitetty täällä alussa.

Viimeisessä artikkelissa, osassa, jossa he kuvasivat Venuksesta heijastuneen signaalin havaitsemisen ehtoja, oli seuraava lause: " Kapeakaistainen komponentti ymmärretään kaikusignaalin komponentiksi, joka vastaa heijastusta kiinteän pisteen heijastimesta ...»

Tässä "kapeakaistainen komponentti" on Venuksesta palautetun signaalin havaittu komponentti, ja se havaitaan, jos Venusta pidetään ... liikkumaton! Nuo. kaverit eivät kirjoittaneet sitä suoraan Doppler-ilmiötä ei havaita, he sen sijaan kirjoittivat, että vastaanotin tunnistaa signaalin vain, jos Venuksen liikettä signaalin kanssa samaan suuntaan ei oteta huomioon, ts. kun Doppler-ilmiö on nolla minkä tahansa teorian mukaan, mutta koska Venus liikkui, niin aallonpitenemisen vaikutusta ei siis tapahtunut, mitä suhteellisuusteoria määräsi.

Suhteellisuusteorian suureksi suruksi Venus ei venyttänyt avaruutta, ja signaalin saapuessa Venukseen oli paljon enemmän "dominoja" kuin sen laukaisun aikana Maasta. Venus onnistui Akhilleuskilpikonnan tavoin ryömimään pois aaltojen portailta, jotka ottivat hänet kiinni valonnopeudella.

Ilmeisesti amerikkalaiset tutkijat tekivät samoin, kuten edellä mainittu tapaus osoittaa Wallace, joka ei saanut julkaista paperia Venus-skannauksen aikana saatujen tulosten tulkinnasta. Joten pseudotiedettä taistelevat toimikunnat eivät toimineet kunnolla ainoastaan ​​totalitaarisessa Neuvostoliitossa.

Muuten, aaltojen pidentymisen, kuten havaitsimme, teorian mukaan pitäisi osoittaa avaruusobjektin poistamista havainnolta, ja sitä kutsutaan ns. punasiirtymä, ja tämä punasiirtymä, jonka Hubble löysi vuonna 1929, on alkuräjähdyksen kosmogonisen teorian taustalla.

Venuksen sijainti osoitti poissaolo Tämä sama puolueellisuus, ja siitä lähtien, Venuksen sijainnin onnistuneiden tulosten jälkeen, tämä teoria - Alkuräjähdyksen teoria - kuten hypoteesit "mustista aukoista" ja muusta relativistisesta hölynpölystä, siirtyy tieteiskirjallisuuden luokkaan. Fiktio, josta he eivät jaa Nobel-palkintoja kirjallisuudessa, vaan fysiikassa!!! Ihmeellisiä ovat sinun tekosi, Herra!

P.S. SRT:n 100-vuotispäivänä ja sen kanssa samaan aikaan yleisen suhteellisuusteorian 90-vuotispäivänä kävi ilmi, että kumpikaan teoria ei ollut kokeellisesti vahvistettu! Vuosipäivän kunniaksi projekti "Gravity Probe B (GP-B) ” 760 miljoonan dollarin arvoinen, jonka piti antaa ainakin yksi vahvistus näille naurettaville teorioille, mutta kaikki päättyi suureen hämmennykseen. Seuraava artikkeli kertoo siitä...

Einsteinin OTO: "Mutta kuningas on alasti!"

”YK:n yleiskokous päätti kesäkuussa 2004 julistaa vuoden 2005 kansainväliseksi fysiikan vuodeksi. Yleiskokous kutsui UNESCOn (YK:n koulutus-, tiede- ja kulttuurijärjestö) järjestämään toimintaa vuoden juhlimiseksi yhteistyössä fyysisten yhdistysten ja muiden eturyhmien kanssa ympäri maailmaa...”- Viesti "YK:n tiedotteesta"

Silti tekisi! – Ensi vuonna tulee kuluneeksi 100 vuotta erityissuhteellisuusteorian perustamisesta. SATA), 90 vuotta yleisestä suhteellisuusteoriasta ( yleinen suhteellisuusteoria) - sata vuotta jatkuvaa uuden fysiikan voittoa, joka kaatoi arkaaisen newtonilaisen fysiikan jalustalta, niin ajattelivat YK:n virkamiehet, ennakoiden ensi vuonna kaikkien aikojen ja kansojen suurimman neron juhlia ja juhlia sekä hänen seuraajiaan.

Mutta seuraajat tiesivät paremmin kuin muut, että "loistavat" teoriat eivät olleet näyttäytyneet millään tavalla lähes sataan vuoteen: niiden perusteella ei ennustettu uusista ilmiöistä eikä tehty selityksiä, jotka oli jo löydetty, mutta joita ei selitetty klassinen newtonilainen fysiikka. Ei yhtään mitään, EI MITÄÄN!

GR:llä ei ollut ainuttakaan kokeellista vahvistusta!

Tiedettiin vain, että teoria oli loistava, mutta kukaan ei tiennyt, mitä hyötyä siitä oli. No, kyllä, hän ruokki säännöllisesti lupauksia ja aamiaisia, joille julkaistiin mittaamaton taikina, ja lopussa - tieteisromaaneja mustista aukoista, joista he antoivat Nobelin ei kirjallisuudessa, vaan fysiikassa, rakennettiin törmäimiä, yksi toisensa jälkeen, toinen toista suurempi, ympäri maailmaa levisi gravitaatiointerferometrejä, joissa Konfutsea vertaillen, "pimeässä aineessa" etsittiin mustaa kissaa, joka sitä paitsi ei ollut siellä, eikä kukaan nähnyt myös itse "musta aine".

Siksi huhtikuussa 2004 käynnistettiin kunnianhimoinen projekti, jota valmisteltiin huolellisesti noin neljäkymmentä vuotta ja jonka viimeiseen vaiheeseen vapautettiin 760 miljoonaa dollaria - "Gravity Probe B (GP-B)". Painovoimatesti B piti kiertää tarkkuusgyroskoopeilla (toisin sanoen - huipuilla), ei enempää, ei vähempää Einsteinin aika-avaruutta, 6,6 kaarisekuntia, suunnilleen vuoden lennon ajan - juuri sopivasti suuren vuosipäivän kunniaksi.

Välittömästi laukaisun jälkeen he odottivat voittavia raportteja "Hänen ylhäisyytensä adjutantin" hengessä - "kirje" seurasi N:nnettä kilometriä: "Avaruuden ensimmäinen kaarisekunti on onnistuneesti kierretty." Mutta voittoisa raportit, joista uskovat kaikkein mahtipontisia 1900-luvun huijaus, jotenkin kaiken ei olisi pitänyt olla.

Ja ilman voittoisia raportteja, mitä helvettiä on vuosipäivä - edistyksellisimpien opetusten viholliset joukot kynät ja laskimet valmiina vain odottavat sylkeäkseen Einsteinin mahtaviin opetuksiin. Joten he putosivat "kansainvälinen fysiikan vuosi" jarruilla - hän ohitti hiljaa ja huomaamattomasti.

Ei tullut voittoraportteja edes heti tehtävän päätyttyä, juhlavuoden elokuussa: tuli vain viesti, että kaikki on hyvin, nerokas teoria vahvistui, mutta prosessoimme tuloksia hieman, tasan vuoden kuluttua. tulee tarkka vastaus. Vastausta ei kuulunut vuoden tai kahden jälkeen. Lopulta he lupasivat viimeistellä tulokset maaliskuuhun 2010 mennessä.

Ja missä on tulos? Googlaamalla Internetiä löysin erään bloggaajan LiveJournalista tämän uteliaan huomautuksen:

Gravity Probe B (GP-B) - jälkeenjälkiä760 miljoonaa dollaria. $

Joten - nykyaikainen fysiikka ei epäile yleistä suhteellisuusteoriaa, näyttää siltä, ​​miksi sitten tarvitsemme 760 miljoonan dollarin kokeen, jonka tarkoituksena on vahvistaa yleisen suhteellisuusteorian vaikutukset?

Loppujen lopuksi tämä on hölynpölyä - se on sama kuin kuluttaa melkein miljardi esimerkiksi Archimedesin lain vahvistamiseen. Kokeen tulosten perusteella näitä rahoja ei kuitenkaan suunnattu kokeiluun ollenkaan, rahaa käytettiin PR:hen.

Koe suoritettiin käyttämällä 20. huhtikuuta 2004 laukaisua satelliittia, joka oli varustettu linssi-Thirring-ilmiön mittauslaitteistolla (suoraan seurauksena yleisestä suhteellisuusteoriasta). Satelliitti Painovoima-anturi B mukana oli maailman tarkimmat gyroskoopit tähän päivään asti. Kokeen kaava on kuvattu hyvin Wikipediassa.

Jo tiedonkeruun aikana alkoi herätä kysymyksiä kokeellisesta suunnittelusta ja laitteiston tarkkuudesta. Valtavasta budjetista huolimatta ultrahienojen vaikutusten mittaamiseen suunniteltuja laitteita ei ole koskaan testattu avaruudessa. Tiedonkeruun aikana paljastettiin tärinää, joka johtuu heliumin kiehumisesta Dewarissa, gyroskoopeissa tapahtui odottamattomia pysähdyksiä, joita seurasi elektroniikkavikojen aiheuttama pyöriminen energisten kosmisten hiukkasten vaikutuksesta; tietokonevikoja ja "tiededata"-taulukoita katosi, ja "polhode"-ilmiö osoittautui merkittävimmäksi ongelmaksi.

Konsepti "polhode" Juuret ulottuvat 1700-luvulle, jolloin erinomainen matemaatikko ja tähtitieteilijä Leonhard Euler sai yhtälöjärjestelmän jäykkien kappaleiden vapaalle liikkeelle. Erityisesti Euler ja hänen aikalaisensa (D'Alembert, Lagrange) tutkivat vaihteluita (erittäin pieniä) Maan leveysasteen mittauksissa, jotka ilmeisesti johtuivat Maan värähtelyistä pyörimisakselin (napa-akselin) ympärillä ...

GP-B-gyroskoopit, jotka Guinness on listannut pallomaisimpiin koskaan ihmiskäsin valmistamiin esineisiin. Pallo on valmistettu kvartsilasista ja päällystetty ohuella suprajohtavalla niobiumilla. Kvartsipinnat on kiillotettu atomitasolle.

Aksiaaliprecessiokeskustelun jälkeen olet oikeassa kysyessäsi suoran kysymyksen: miksi GP-B-gyroskoopit, jotka on lueteltu Guinnessin kirjassa pallomaisimmiksi esineiksi, osoittavat myös aksiaalista precessiota? Todellakin, täydellisessä pallomaisessa ja homogeenisessa kappaleessa, jossa kaikki kolme päähitausakselia ovat identtisiä, polhode-jakso minkä tahansa näistä akseleista olisi äärettömän suuri, eikä sitä käytännössä olisi olemassakaan.

GP-B-roottorit eivät kuitenkaan ole "täydellisiä" palloja. Sulatun kvartsisubstraatin palloisuus ja homogeenisuus mahdollistavat hitausmomenttien tasapainottamisen akseleiden suhteen miljoonasosaan asti - tämä riittää jo ottamaan huomioon roottorin polholde-ajan ja kiinnittämään radan, jota pitkin pää on roottorin akseli liikkuu.

Kaikki tämä oli odotettua. Ennen satelliitin laukaisua simuloitiin GP-B-roottoreiden käyttäytymistä. Vallitseva konsensus oli kuitenkin se, että koska roottorit olivat lähes täydellisiä ja melkein tasaisia, ne antaisivat erittäin pienen amplitudin polhode-radan ja niin pitkän ajanjakson, että akselin polhode-kierto ei muuttuisi merkittävästi koko kokeen aikana.

Kuitenkin, toisin kuin suotuisat ennusteet, GP-B-roottorit todellisessa elämässä mahdollistivat merkittävän aksiaaliprecession havaitsemisen. Ottaen huomioon roottoreiden lähes täydellisen pallomainen geometria ja tasainen koostumus, on kaksi mahdollisuutta:

– energian sisäinen hajoaminen;

– ulkoinen toiminta vakiotaajuudella.

Kävi ilmi, että niiden yhdistelmä toimii. Vaikka roottori on symmetrinen, mutta kuten yllä kuvattu maa, gyroskooppi on edelleen elastinen ja työntyy ulos päiväntasaajalla noin 10 nm. Koska pyörimisakseli ajautuu, myös kehon pinnan pullistuma ajautuu. Pienistä roottorin rakenteessa olevista vioista sekä roottorin perusmateriaalin ja sen niobiumin välisistä paikallisista rajavirheistä johtuen pyörimisenergia voi haihtua sisäisesti. Tämä saa ajelehtiradan muuttumaan muuttamatta kokonaiskulmamomenttia (ikään kuin se tekee raakaa munaa pyöritettäessä).

Jos yleisen suhteellisuusteorian ennustamat vaikutukset todella ilmenevät, niin jokaiselle löytövuodelle Painovoima-anturi B kiertoradalla sen gyroskooppien pyörimisakseleiden tulisi poiketa 6,6 kaarisekuntia ja 42 kaarimillisekuntia.

Kaksi gyroskoopeista 11 kuukauden aikana tämän vaikutuksen vuoksi kääntyi muutaman kymmenen asteen, koska kiertyivät minimiinertia-akselia pitkin.

Tämän seurauksena gyroskoopit on suunniteltu mittaamaan millisekuntia kulmakaari, joutuivat alttiiksi suunnittelemattomille vaikutuksille ja virheille useisiin kymmeniin asteisiin asti! Itse asiassa se oli tehtävän epäonnistuminen tulokset kuitenkin yksinkertaisesti vaimenivat. Jos alun perin oli tarkoitus julkistaa operaation lopulliset tulokset vuoden 2007 lopussa, niin se siirrettiin syyskuulle 2008 ja sitten maaliskuulle 2010 kokonaan.

Kuten Francis Everitt iloisesti kertoi: "Gyroskooppeihin ja niiden kammioiden seiniin "jäätyneiden" sähkövarausten vuorovaikutuksen vuoksi (patch-efekti), ja aiemmin huomioimattomia lukulukemien vaikutuksia, joita ei ole vielä täysin suljettu pois saaduista tiedoista, mittaustarkkuus on tässä vaiheessa rajoitettu 0,1 kaarisekuntiin, mikä mahdollistaa vaikutuksen vahvistamisen paremmalla tarkkuudella kuin 1 %. geodeettisen precession (6,606 kaarisekuntia vuodessa), mutta toistaiseksi se ei ole mahdollista inertiaalisen viitekehyksen (0,039 kaarisekuntia vuodessa) kulkeutumisilmiön eristämistä ja todentamista. Käynnissä on intensiivinen työ mittaushäiriöiden laskemiseksi ja poistamiseksi ... "

Eli kuten tässä lausunnossa kommentoitiin ZZCW : "kymmeniä asteita vähennetään kymmenistä astetta ja on kulmamillisekunteja, yhden prosentin tarkkuudella (ja sitten ilmoitettu tarkkuus on vielä suurempi, koska olisi tarpeen vahvistaa Lense-Thirringin vaikutus täydelliseen kommunismiin) yleisen suhteellisuusteorian avainvaikutus..."

Ei ihme että NASA kieltäytyi antaa Stanfordille lisää miljoonia apurahoja 18 kuukauden ohjelmaan "parantaa edelleen data-analyysiä", joka oli suunniteltu ajanjaksolle lokakuussa 2008 maaliskuussa 2010.

Tiedemiehet, jotka haluavat saada RAAKA(raakadata) riippumattoman vahvistuksen saamiseksi, olimme yllättyneitä huomatessamme, että sen sijaan RAAKA ja lähteet NSSDC heille annetaan vain "toisen tason tietoja". "Toinen taso" tarkoittaa, että "tietoja on käsitelty hieman..."

Tämän seurauksena Stanfordilaiset, joilta puuttui rahoitus, julkaisivat loppuraportin 5. helmikuuta, jossa lukee:

Auringon geodeettisen vaikutuksen (+7 mk-s/v) ja ohjaustähden oikean liikkeen (+28 ± 1 marc-s/v) korjausten jälkeen tulos on −6,673 ± 97 marc-s/v, verrataan yleisen suhteellisuusteorian ennustettuun -6 606 marc-s/v

Tämä on minulle tuntemattoman bloggaajan mielipide, jonka mielipidettä otamme huomioon pojan äänen, joka huusi: " Ja kuningas on alasti!»

Ja nyt lainaamme erittäin pätevien asiantuntijoiden lausuntoja, joiden pätevyyttä on vaikea haastaa.

Nikolai Levashov "Suhteellisuusteoria on fysiikan väärä perusta"

Nikolai Levashov "Einsteinin teoria, astrofyysikot, vaimennettuja kokeita"

Yksityiskohtaisempi ja monenlaista tietoa tapahtumista Venäjällä, Ukrainassa ja muissa kauniin planeettamme maissa, voit saada Internet-konferenssit, jota pidetään jatkuvasti "Tietojen avaimet" -sivustolla. Kaikki konferenssit ovat avoimia ja täysin vapaa. Kutsumme kaikki heräävät ja kiinnostuneet...

Yleinen suhteellisuusteoria yhdessä erikoissuhteellisuusteorian kanssa on Albert Einsteinin loistava työ, joka 1900-luvun alussa käänsi fyysikkojen näkemyksen maailmasta. Sata vuotta myöhemmin yleinen suhteellisuusteoria on tärkein ja tärkein fysiikan teoria maailmassa, ja se väittää yhdessä kvanttimekaniikan kanssa olevan yksi "kaiken teorian" kahdesta kulmakivestä. Yleinen suhteellisuusteoria kuvaa painovoimaa aika-avaruuden kaarevuuden seurauksena (yhdistettynä yhdeksi kokonaisuudeksi yleisessä suhteellisuusteoriassa) massan vaikutuksen alaisena. Yleisen suhteellisuusteorian ansiosta tiedemiehet ovat päättäneet monia vakioita, testannut joukon selittämättömiä ilmiöitä ja keksineet asioita, kuten mustia aukkoja, pimeää ainetta ja pimeää energiaa, maailmankaikkeuden laajenemista, alkuräjähdystä ja paljon muuta. Lisäksi GTR kielsi valon nopeuden, mikä kirjaimellisesti vangitsi meidät läheisyyteemme (aurinkokuntaan), mutta jätti porsaanreiän madonreikien muodossa - lyhyitä mahdollisia polkuja aika-avaruuden läpi.

Johdanto

2. Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria

Johtopäätös

Luettelo käytetyistä lähteistä

Johdanto

Useimmat tiedemiehet olivat jo 1800-luvun lopulla taipuvaisia ​​siihen näkemykseen, että fyysinen maailmankuva oli pohjimmiltaan rakennettu ja säilyisi horjumattomana tulevaisuudessakin - piti vain selvittää yksityiskohdat. Mutta 1900-luvun ensimmäisinä vuosikymmeninä fyysiset näkemykset muuttuivat radikaalisti. Tämä oli seurausta äärimmäisen lyhyen historiallisen ajanjakson aikana tehdystä "kaskadista" tieteellisiä löytöjä, jotka kattoivat 1800-luvun viimeiset vuodet ja 1900-luvun ensimmäiset vuosikymmenet ja joista monet eivät sopineet ollenkaan tavallisen ihmisen esitykseen. kokea. Hämmästyttävä esimerkki on Albert Einsteinin (1879-1955) luoma suhteellisuusteoria.

Ensimmäistä kertaa suhteellisuusperiaatteen loi Galileo, mutta se sai lopullisen muotoilunsa vasta Newtonin mekaniikassa.

Suhteellisuusperiaate tarkoittaa, että kaikissa inertiajärjestelmissä kaikki mekaaniset prosessit tapahtuvat samalla tavalla.

Kun mekaaninen maailmankuva hallitsi luonnontieteitä, suhteellisuusperiaatetta ei epäilty. Tilanne muuttui dramaattisesti, kun fyysikot alkoivat tutkia sähköisiä, magneettisia ja optisia ilmiöitä. Fyysikoille on tullut selväksi klassisen mekaniikan riittämättömyys luonnonilmiöiden kuvaamiseen. Heräsi kysymys: päteekö suhteellisuusperiaate myös sähkömagneettisiin ilmiöihin?

Kuvaillessaan päättelynsä kulkua Albert Einstein tuo esiin kaksi argumenttia, jotka osoittivat suhteellisuusperiaatteen universaalisuuden:

Tämä periaate toteutuu suurella tarkkuudella mekaniikassa ja siksi voidaan toivoa, että se osoittautuu oikeaksi myös sähködynamiikassa.

Jos inertiajärjestelmät eivät ole ekvivalentteja luonnonilmiöiden kuvaamiseen, on perusteltua olettaa, että luonnonlait kuvataan yksinkertaisimmin vain yhdessä inertiajärjestelmässä.

Ajatellaan esimerkiksi Maan liikettä Auringon ympäri nopeudella 30 kilometriä sekunnissa. Jos suhteellisuusperiaate ei täyty tässä tapauksessa, niin kappaleiden liikelait riippuisivat Maan suunnasta ja avaruudellisesta suunnasta. Ei mitään sellaista, ts. eri suuntien fyysistä epätasa-arvoa ei löytynyt. Tässä näkyy kuitenkin suhteellisuusperiaatteen näennäinen yhteensopimattomuus vakiintuneen periaatteen kanssa valonnopeuden vakiosta tyhjiössä (300 000 km/s).

Syntyy dilemma: joko valonnopeuden pysyvyyden periaatteen tai suhteellisuusperiaatteen hylkääminen. Ensimmäinen periaate on niin tarkasti ja yksiselitteisesti vahvistettu, että sen hylkääminen olisi ilmeisen perusteetonta; vähemmän vaikeuksia syntyy, kun suhteellisuusperiaate kielletään sähkömagneettisten prosessien alalla. Itse asiassa, kuten Einstein osoitti:

"Valon etenemislaki ja suhteellisuusperiaate ovat yhteensopivia."

Näennäinen ristiriita suhteellisuusperiaatteen ja valonnopeuden vakion lain välillä syntyy siitä syystä, että klassinen mekaniikka nojautui Einsteinin mukaan "kahteen perusteettomaan hypoteesiin": kahden tapahtuman välinen aika ei riipu liikkeen tilasta. vertailukappaleen ja jäykän kappaleen kahden pisteen välinen avaruudellinen etäisyys ei riipu vertailukappaleen liiketilasta. Teoriansa kehittämisen aikana hänen täytyi hylätä: Galilean muunnokset ja hyväksyä Lorentzin muunnokset; Newtonin absoluuttisen tilan käsitteestä ja kehon liikkeen määritelmästä suhteessa tähän absoluuttiseen tilaan.

Jokainen kappaleen liike tapahtuu suhteessa tiettyyn vertailukappaleeseen, ja siksi kaikki fyysiset prosessit ja lait on muotoiltava suhteessa tarkasti määriteltyyn referenssijärjestelmään tai koordinaatteihin. Siksi ei ole olemassa absoluuttista etäisyyttä, pituutta tai laajuutta, kuten ei voi olla absoluuttista aikaa.

Uudet suhteellisuusteorian käsitteet ja periaatteet muuttivat merkittävästi fysikaalisia ja yleisiä tieteellisiä käsityksiä tilasta, ajasta ja liikkeestä, jotka hallitsivat tiedettä yli kaksisataa vuotta.

Kaikki yllä oleva perustelee valitun aiheen merkityksellisyyden.

Tämän työn tarkoituksena on kattava tutkimus ja analyysi Albert Einsteinin erityisten ja yleisten suhteellisuusteorioiden luomisesta.

Työ koostuu johdannosta, kahdesta osasta, johtopäätöksestä ja lähdeluettelosta. Työn kokonaismäärä on 16 sivua.

1. Einsteinin erityinen suhteellisuusteoria

Vuonna 1905 Albert Einstein päätteli absoluuttisen liikkeen havaitsemisen mahdottomuudesta, että kaikki inertiavertailukehykset ovat samanarvoisia. Hän muotoili kaksi tärkeää postulaattia, jotka muodostivat perustan uudelle tilan ja ajan teorialle, jota kutsutaan erityiseksi suhteellisuusteoriaksi (SRT):

1. Einsteinin suhteellisuusperiaate - tämä periaate oli Galileon suhteellisuusperiaatteen yleistys kaikkiin fysikaalisiin ilmiöihin. Siinä sanotaan: kaikki fyysiset prosessit samoissa olosuhteissa inertiaalisissa referenssijärjestelmissä (ISF) etenevät samalla tavalla. Tämä tarkoittaa, että suljetun ISO:n sisällä tehdyt fyysiset kokeet eivät pysty määrittämään, onko se levossa vai liikkuuko se tasaisesti ja suoraviivaisesti. Siten kaikki IFR:t ovat täysin samanarvoisia, ja fysikaaliset lait ovat muuttumattomia IFR:n valinnan suhteen (eli näitä lakeja ilmaisevat yhtälöt ovat saman muodon kaikissa inertiaalisissa viitekehyksessä).

2. Valonnopeuden pysyvyyden periaate - valon nopeus tyhjiössä on vakio, eikä se riipu valonlähteen ja vastaanottimen liikkeestä. Se on sama kaikissa suunnissa ja kaikissa inertiavertailukehyksissä. Valon nopeus tyhjiössä - luonnossa rajoittava nopeus - on yksi tärkeimmistä fysikaalisista vakioista, niin sanotut maailmanvakiot.

Näiden postulaattien syvällinen analyysi osoittaa, että ne ovat ristiriidassa Newtonin mekaniikassa hyväksyttyjen ja Galileon muunnoksissa heijastuneiden tilan ja ajan käsitteiden kanssa. Itse asiassa periaatteen 1 mukaan kaikkien luonnonlakien, mukaan lukien mekaniikan ja sähködynamiikan lait, on oltava muuttumattomia samojen koordinaattien ja ajan muunnosten suhteen, jotka suoritetaan siirtymisen aikana viitekehyksestä toiseen. Newtonin yhtälöt täyttävät tämän vaatimuksen, mutta Maxwellin sähködynamiikan yhtälöt eivät, ts. osoittautua muuttumattomiksi. Tämä seikka johti Einsteinin siihen johtopäätökseen, että Newtonin yhtälöitä oli jalostettava, minkä seurauksena sekä mekaniikan että sähködynamiikan yhtälöt osoittautuisivat muuttumattomiksi samojen muunnosten suhteen. Mekaniikan lakien tarvittavat muutokset suoritti Einstein. Tuloksena syntyi mekaniikka, joka on yhdenmukainen Einsteinin suhteellisuusperiaatteen kanssa - relativistinen mekaniikka.

Suhteellisuusteorian luoja muotoili yleisen suhteellisuusperiaatteen, joka nyt ulottuu sähkömagneettisiin ilmiöihin, mukaan lukien valon liikkeeseen. Tämä periaate sanoo, että mitkään fysikaaliset kokeet (mekaaniset, sähkömagneettiset jne.), jotka suoritetaan tietyssä vertailukehyksessä, eivät voi erottaa lepotilaa ja tasaista suoraviivaista liikettä. Klassinen nopeuksien lisääminen ei sovellu sähkömagneettisten aaltojen, valon, etenemiseen. Kaikissa fysikaalisissa prosesseissa valon nopeudella on äärettömän nopeuden ominaisuus. Jotta keholle voidaan kertoa valon nopeutta vastaava nopeus, tarvitaan ääretön määrä energiaa, ja siksi minkään kappaleen on fyysisesti mahdotonta saavuttaa tätä nopeutta. Tämä tulos vahvistettiin mittauksilla, jotka suoritettiin elektroneilla. Pistemassan kineettinen energia kasvaa nopeammin kuin sen nopeuden neliö ja muuttuu äärettömäksi nopeudella, joka on yhtä suuri kuin valonnopeus.

Valon nopeus on materiaalivaikutusten rajoittava nopeus. Se ei voi summautua millään nopeudella ja kaikissa inertiasysteemeissä se osoittautuu vakioksi. Kaikkien maan päällä liikkuvien kappaleiden nopeus suhteessa valonnopeuteen on nolla. Itse asiassa äänen nopeus on vain 340 m/s. Se on hiljaisuutta verrattuna valonnopeuteen.

Näistä kahdesta periaatteesta - valonnopeuden pysyvyydestä ja Galileon laajennetusta suhteellisuusperiaatteesta - noudatetaan matemaattisesti kaikkia erityissuhteellisuusteorian määräyksiä. Jos valon nopeus on vakio kaikilla inertiakehyksillä ja ne ovat kaikki yhtä suuret, niin kehon pituuden, aikavälin, massan fyysiset suureet eri vertailukehyksille ovat erilaisia. Eli liikkuvassa järjestelmässä kehon pituus on pienin suhteessa lepäävään. Kaavan mukaan:

jossa /" on kehon pituus liikkuvassa järjestelmässä nopeudella V suhteessa kiinteään järjestelmään; / on kehon pituus lepäävässä järjestelmässä.

Tietyn ajan, prosessin keston, on totta päinvastoin. Aika ikään kuin venyy, virtaa hitaammin liikkuvassa järjestelmässä suhteessa kiinteään järjestelmään, jossa tämä prosessi on nopeampi. Kaavan mukaan:

Muista, että erityisen suhteellisuusteorian vaikutukset havaitaan nopeuksilla, jotka ovat lähellä valon nopeutta. Paljon valon nopeutta pienemmillä nopeuksilla SRT-kaavat muuttuvat klassisen mekaniikan kaavoiksi.

Kuva 1. Einsteinin junakoe

Einstein yritti visuaalisesti näyttää kuinka ajan kulku hidastuu liikkuvassa järjestelmässä suhteessa paikallaan olevaan järjestelmään. Kuvittele rautatien laituri, jonka ohi juna kulkee lähellä valonnopeutta (kuva 1).

Useimmat tiedemiehet olivat jo 1800-luvun lopulla taipuvaisia ​​siihen näkemykseen, että fyysinen maailmankuva oli pohjimmiltaan rakennettu ja säilyisi horjumattomana tulevaisuudessakin - piti vain selvittää yksityiskohdat. Mutta 1900-luvun ensimmäisinä vuosikymmeninä fyysiset näkemykset muuttuivat radikaalisti. Tämä oli seurausta äärimmäisen lyhyen historiallisen ajanjakson aikana tehdystä "kaskadista" tieteellisiä löytöjä, jotka kattoivat 1800-luvun viimeiset vuodet ja 1900-luvun ensimmäiset vuosikymmenet ja joista monet eivät sopineet ollenkaan tavallisen ihmisen esitykseen. kokea. Hämmästyttävä esimerkki on Albert Einsteinin (1879-1955) luoma suhteellisuusteoria.

Suhteellisuusteoria- aika-avaruuden fysikaalinen teoria, eli teoria, joka kuvaa fysikaalisten prosessien universaaleja tila-aika-ominaisuuksia. Max Planck otti termin käyttöön vuonna 1906 korostaakseen suhteellisuusperiaatteen roolia.
erityisessä suhteellisuusteoriassa (ja myöhemmin yleisessä suhteellisuusteoriassa).

Suppeassa merkityksessä suhteellisuusteoria sisältää erikois- ja yleissuhteellisuusteorian. Erityinen suhteellisuusteoria(jäljempänä SRT) tarkoittaa prosesseja, joita tutkittaessa gravitaatiokentät voidaan jättää huomiotta; yleinen suhteellisuusteoria(jäljempänä GR) on gravitaatioteoria, joka yleistää Newtonin.

Erityinen, tai yksityinen suhteellisuusteoria on teoria aika-avaruuden rakenteesta. Albert Einstein esitteli sen ensimmäisen kerran vuonna 1905 teoksessaan "Liikkuvien kehojen elektrodynamiikasta". Teoria kuvaa liikettä, mekaniikan lakeja sekä niitä määrääviä aika-avaruussuhteita millä tahansa liikenopeudella,
mukaan lukien lähellä valonnopeutta. Klassinen newtonilainen mekaniikka
sisällä SRT on likiarvo pienille nopeuksille.

Yksi Albert Einsteinin menestyksen syistä on se, että hän asetti kokeellisen tiedon teoreettisen tiedon edelle. Kun useat kokeet osoittivat tuloksia, jotka olivat ristiriidassa yleisesti hyväksytyn teorian kanssa, monet fyysikot päättivät, että nämä kokeet olivat virheellisiä.

Albert Einstein oli yksi ensimmäisistä, joka päätti rakentaa uuden teorian uusien kokeellisten tietojen perusteella.

1800-luvun lopulla fyysikot etsivät salaperäistä eetteriä - väliainetta, jossa yleisesti hyväksyttyjen oletusten mukaan valoaaltojen olisi pitänyt levitä akustisten aaltojen tavoin, joiden leviämiseen tarvitaan ilmaa tai muuta väliainetta. - kiinteä, nestemäinen tai kaasumainen. Usko eetterin olemassaoloon johti uskomukseen, että valon nopeuden täytyy muuttua havainnoijan nopeuden mukaan suhteessa eetteriin. Albert Einstein hylkäsi eetterin käsitteen ja oletti, että kaikki fysikaaliset lait, mukaan lukien valon nopeus, pysyvät muuttumattomina riippumatta tarkkailijan nopeudesta - kuten kokeet osoittivat.

SRT selitti kuinka tulkita liikkeitä eri inertiavertailukehysten välillä - yksinkertaisesti sanottuna objektit, jotka liikkuvat tasaisella nopeudella toisiinsa nähden. Einstein selitti, että kun kaksi esinettä liikkuu vakionopeudella, niiden liikettä tulisi harkita suhteessa toisiinsa sen sijaan, että toinen niistä otettaisiin absoluuttiseksi vertailukehykseksi. Joten jos kaksi astronauttia lentää kahdella avaruusaluksella ja haluavat verrata havaintojaan, heidän tarvitsee vain tietää niiden nopeus suhteessa toisiinsa.

Erikoissuhteellisuusteoria ottaa huomioon vain yhden erikoistapauksen (siis nimi), kun liike on suoraa ja tasaista.

Absoluuttisen liikkeen havaitsemisen mahdottomuuden perusteella Albert Einstein päätteli, että kaikki inertiavertailukehykset ovat samanarvoisia. Hän muotoili kaksi tärkeää postulaattia, jotka muodostivat perustan uudelle tilan ja ajan teorialle, jota kutsutaan erityiseksi suhteellisuusteoriaksi (SRT):

1. Einsteinin suhteellisuusperiaate - tämä periaate oli yleistys Galileon suhteellisuusperiaatteesta (väittelee samaa, mutta ei kaikkien luonnonlakien, vaan vain klassisen mekaniikan lakien osalta, jättäen avoimeksi kysymyksen suhteellisuusperiaatteen soveltuvuudesta optiikkaan ja sähködynamiikkaan). mikä tahansa fyysinen. Se sanoo: kaikki fysikaaliset prosessit samoissa olosuhteissa inertiavertailujärjestelmissä (ISF) etenevät samalla tavalla. Tämä tarkoittaa, että suljetun ISO:n sisällä tehdyt fyysiset kokeet eivät pysty määrittämään, onko se levossa vai liikkuuko se tasaisesti ja suoraviivaisesti. Siten kaikki IFR:t ovat täysin samanarvoisia, ja fysikaaliset lait ovat muuttumattomia IFR:n valinnan suhteen (eli näitä lakeja ilmaisevat yhtälöt ovat saman muodon kaikissa inertiaalisissa viitekehyksessä).

2. Valonnopeuden pysyvyyden periaate- valon nopeus tyhjiössä on vakio eikä riipu valon lähteen ja vastaanottimen liikkeestä. Se on sama kaikissa suunnissa ja kaikissa inertiavertailukehyksissä. Valon nopeus tyhjiössä - rajoittava nopeus luonnossa - tämä on yksi tärkeimmistä fysikaalisista vakioista, niin sanotut maailmanvakiot.

SRT:n tärkein seuraus oli kuuluisa Einsteinin kaava massan ja energian suhteesta E \u003d mc 2 (jossa C on valon nopeus), joka osoitti tilan ja ajan ykseyden ilmaistuna niiden ominaisuuksien yhteisenä muutoksena riippuen massojen pitoisuudesta ja niiden liikkeestä ja vahvistetaan modernin fysiikan tiedoilla. Aikaa ja tilaa ei enää käsitelty toisistaan ​​riippumatta, ja syntyi ajatus avaruus-aika-neliulotteisesta jatkumosta.

Suuren fyysikon teorian mukaan materiaalikappaleen nopeuden kasvaessa, lähestyttäessä valon nopeutta, myös sen massa kasvaa. Nuo. mitä nopeammin esine liikkuu, sitä raskaammaksi se tulee. Valonnopeuden saavuttaessa kehon massa, samoin kuin sen energia, muuttuvat äärettömäksi. Mitä raskaampi keho, sitä vaikeampaa on lisätä sen nopeutta; äärettömän massaisen kappaleen kiihdyttämiseen tarvitaan ääretön määrä energiaa, joten aineellisten esineiden on mahdotonta saavuttaa valonnopeutta.

Suhteellisuusteoriassa "kaksi lakia - massan säilymisen laki ja energian säilymisen laki - menettivät pätevyytensä toisistaan ​​riippumatta ja ne osoittautuivat yhdistyneiksi yhdeksi laiksi, jota voidaan kutsua energian säilymisen laiksi tai massa." Näiden kahden käsitteen välisen perustavanlaatuisen yhteyden ansiosta aine voidaan muuttaa energiaksi ja päinvastoin - energia aineeksi.

Yleinen suhteellisuusteoria- Einsteinin vuonna 1916 julkaisema painovoimateoria, jonka parissa hän työskenteli 10 vuotta. Se on erikoisen suhteellisuusteorian jatkokehitys. Jos materiaalirunko kiihtyy tai kääntyy sivulle, SRT-lakeja ei enää sovelleta. Sitten tulee voimaan GR, joka selittää aineellisten kappaleiden liikkeet yleisessä tapauksessa.

Yleinen suhteellisuusteoria olettaa, että gravitaatiovaikutuksia ei aiheuta kappaleiden ja kenttien voimavuorovaikutus, vaan juuri sen aika-avaruuden muodonmuutos, jossa ne sijaitsevat. Tämä muodonmuutos liittyy erityisesti massaenergian läsnäoloon.

Yleinen suhteellisuusteoria on tällä hetkellä menestynein painovoimateoria, jota havainnot tukevat hyvin. Yleinen suhteellisuusteoria on yleistänyt SRT:n nopeutetuiksi, ts. ei-inertiaaliset järjestelmät. Yleisen suhteellisuusteorian perusperiaatteet ovat seuraavat:

- rajoittaa valonnopeuden vakioperiaatteen sovellettavuutta alueille, joilla gravitaatiovoimat voidaan jättää huomiotta(jos painovoima on voimakas, valon nopeus hidastuu);

- suhteellisuusperiaatteen laajentaminen kaikkiin liikkuviin järjestelmiin(eikä vain inertiaalisia).

Yleisessä suhteellisuusteoriassa eli gravitaatioteoriassa hän lähtee myös kokeellisesta tosiasiasta inertia- ja gravitaatiomassojen ekvivalenssista tai inertia- ja gravitaatiokenttien vastaavuudesta.

Ekvivalenssiperiaatteella on tärkeä rooli tieteessä. Voimme aina laskea suoraan hitausvoimien vaikutuksen mihin tahansa fysikaaliseen järjestelmään, ja tämä antaa meille mahdollisuuden tietää gravitaatiokentän toiminnan, poistuen sen epähomogeenisuudesta, joka on usein hyvin merkityksetöntä.

GR:stä on tehty useita tärkeitä johtopäätöksiä:

1. Avaruuden ominaisuudet riippuvat liikkuvasta aineesta.

2. Valosäde, jolla on inertti ja siten painovoimamassa, on taivutettava gravitaatiokentässä.

3. Gravitaatiokentän vaikutuksen alaisen valon taajuuden tulisi siirtyä kohti pienempiä arvoja.

Pitkään aikaan yleisen suhteellisuusteorian kokeellisia vahvistuksia oli vähän. Sopivuus teorian ja kokeen välillä on varsin hyvä, mutta kokeiden puhtautta rikkovat erilaiset monimutkaiset sivuvaikutukset. Tila-aikakaarevuuden vaikutus voidaan kuitenkin havaita jopa kohtalaisilla gravitaatiokentillä. Esimerkiksi erittäin herkät kellot voivat havaita ajan dilataatiota maan pinnalla. Yleisen suhteellisuusteorian kokeellisen perustan laajentamiseksi 1900-luvun jälkipuoliskolla tehtiin uusia kokeita: testattiin inertia- ja gravitaatiomassojen vastaavuus (mukaan lukien Kuun laseretäisyys);
tutkan avulla selvitettiin Merkuriuksen perihelin liikettä; radioaaltojen painovoimapoikkeama Auringosta mitattiin, aurinkokunnan planeetat paikannettiin tutkalla; arvioitiin Auringon gravitaatiokentän vaikutus radioviestintään aurinkokunnan kaukaisille planeetoille lähetettyjen avaruusalusten kanssa jne. Ne kaikki tavalla tai toisella vahvistivat yleisen suhteellisuusteorian perusteella saadut ennusteet.

Joten erityinen suhteellisuusteoria perustuu postulaatteihin valonnopeuden vakioisuudesta ja luonnonlakien samanlaisuudesta kaikissa fysikaalisissa järjestelmissä, ja päätulokset, joihin se tulee, ovat seuraavat: ominaisuuksien suhteellisuus aika-avaruudesta; massan ja energian suhteellisuus; raskaiden ja hitausmassojen ekvivalentti.

Yleisen suhteellisuusteorian merkittävin tulos filosofian näkökulmasta on ympäröivän maailman tila-aika-ominaisuuksien riippuvuuden toteaminen gravitaatiomassojen sijainnista ja liikkeestä. Se johtuu kehon vaikutuksesta
suurilla massoilla valonsäteiden liikeradat ovat kaarevia. Näin ollen tällaisten kappaleiden luoma gravitaatiokenttä määrittää viime kädessä maailman aika-avaruusominaisuudet.

Erityinen suhteellisuusteoria irtaantuu gravitaatiokenttien toiminnasta ja siksi sen johtopäätökset ovat sovellettavissa vain pienille aika-avaruusalueille. Perusteellinen ero yleisen suhteellisuusteorian ja sitä edeltäneiden fysikaalisten perusteorioiden välillä on useiden vanhojen käsitteiden hylkäämisessä ja uusien muotoilussa. On syytä sanoa, että yleinen suhteellisuusteoria on tehnyt todellisen vallankumouksen kosmologiassa. Sen perusteella on ilmestynyt erilaisia ​​​​universumin malleja.