Москва

ЧТО ТАКОЕ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ?

Мало кто, кроме специалистов знает, что в физике есть такие вещи, как теория гравитации Верлинде или, скажем, теория двухкомпонентного нейтрино. Но вот про теорию относительности почему-то слышали все. Хотя никто толком не знает, что это такое.


Начнём с того, что никакой «теории относительности» не существует. Этими словами совершенно неправильно называют две разные теории.
Обе их действительно создал Альберт Эйнштейн – но в остальном сходства между ними не так уж много. Есть специальная теория относительности (СТО), опубликованная в 1905 году. А есть общая теория относительности (ОТО), опубликованная в 1915 году. Так что, когда кто-то говорит «теория относительности», сразу спрашивайте: «А какая из двух?».

АБСОЛЮТНОЕ И ОТНОСИТЕЛЬНОЕ

В мире науки – не только в физике – очень часто используются понятия «абсолютное» и «относительное». Если мама написала бабушке в письме, что во второй четверти Маша стала учиться лучше, чем в первой, сможете ли вы ответить наверняка, хорошо ли учится Маша?
С одной стороны, она стала учиться лучше. А с другой – мы же не знаем, как Маша училась в первой четверти, верно? Может быть, у неё были одни двойки, а теперь она стала учиться на двойки с плюсами! В таких ситуациях мы говорим «смотря с чем сравнивать».
«Миша большой мальчик?» – «Он старше, чем Вася». Такое знание в науке называется относительным. А какое же знание называется абсолютным? То, которое не нужно сравнивать с чем-то другим! «Мише 9 лет». «Маша во второй четверти учится на отлично». Это уже абсолютное знание.

О ПОЛЬЗЕ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЗНАНИЙ

Некоторые считают, что абсолютное знание всегда лучше, чем относительное. Вовсе нет!
Давным-давно эмир Самарканда Темурленг вызвал к себе своих мудрецов и спросил:
– Сколько лет я ещё проживу на свете?
– О великий, ты проживёшь ещё тысячу лет!
– Ты льстец и врун, – нахмурился эмир. – Отрубите ему голову! Следующий мудрец сказал:
– О эмир, ты проживёшь ещё три года!
Эмир разгневался:
– Ты считаешь, что я настолько слаб? Отрубите и ему голову!
Так он велел казнить почти всех мудрецов. Наконец, очередь дошла до Ходжи Насреддина.
– О великий эмир! – воскликнул Насреддин. – Звёзды говорят мне, что ты умрёшь ровно через два дня после меня! А потому не торопись, пожалуйста, рубить мне голову...

СИСТЕМА ОТСЧЕТА

Неважно, какое знание нас интересует – относительное или абсолютное; без системы отсчёта нам будет невозможно ответить ни на один, даже на самый простой, вопрос. Например, нам сказали: «Пётр получил пятёрку по истории». Хорошо учится Пётр или плохо?– Глупый вопрос! – скажете вы. – Если он получил пятёрку, то, разумеется, хорошо! А вот и необязательно! Потому что, если Пётр живёт не в России, а, скажем, в Чехии, то учится он из рук вон плохо: в чешских школах «5» – это самая плохая отметка, а «1» – наоборот, самая лучшая! То есть для оценки знаний в этих странах используются разные системы отсчёта.

Другой пример.
В мореплавании очень важно знать географические координаты корабля – широту и долготу. Так вот, еще 150 лет назад капитаны разных стран использовали для вычисления долготы разные системы отсчёта, то есть разные меридианы. Английские капитаны использовали в расчётах Гринвичский меридиан, то есть долготу Лондона. Французские капитаны использовали Парижский меридиан, а русские – Пулковский, то есть считали долготу от тогдашней столицы России, Санкт-Петербурга. И только в 1884 году все народы мира, наконец, договорились принять за 0 градусов долготы Гринвичский меридиан, то есть перешли на единую систему отсчёта.

ЧТО ЖЕ ДОКАЗАЛ ЭЙНШТЕЙН?

В 1905 году Альберт Эйнштейн ответил на весьма серьёзный физический вопрос: является ли движение в нашей Вселенной относительным или абсолютным? Другими словами, существует ли в нашей Вселенной такая система отсчёта, которая в точности позволяет узнать, движется тот или иной объект в пространстве или нет?

Возможно, тебе этот вопрос покажется несерьёзным. «То есть как это? Невозможно узнать, движется объект или нет? Да это же совсем просто! Если я иду в школу, то я двигаюсь. А если сплю в кровати, то не двигаюсь!» Нельзя забывать про то, что наша планета не стоит на месте – она летит вокруг Солнца со скоростью больше 100 000 километров в час!

Так что даже когда ты спишь (то есть неподвижен относительно Земли), в других системах отсчёта (относительно центра Галактики) ты всё равно движешься. Альберт Эйнштейн доказал, что во Вселенной любое движение является относительным.

ДВИЖЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО!

Помните, с чего мы начинали наш разговор – «смотря с чем сравнивать»? Так вот, специальная теория относительности говорит о том, что если нам «не с чем сравнивать», то мы никогда и никак не сможем сказать, движемся ли мы в пространстве равномерно и прямолинейно или стоим на месте (как говорят физики, «покоимся»).

Представим себе, что мы создали две супернавороченные физические лаборатории. С самыми современными приборами и оборудованием. Но при этом сделали эти лаборатории наглухо закрытыми – то есть учёные внутри не смогут наблюдать за тем, что происходит снаружи.

Оставим одну такую лабораторию на Земле, а вторую запустим в космос на запредельно большой скорости. Тогда учёные внутри каждой лаборатории, проводя физические опыты, получат абсолютно одни и те же результаты, откроют одни и те же физические законы. Фактор движения (относительно Земли) на результатах их экспериментов не скажется. И поэтому учёные ни в первой, ни во второй лабораториях никогда не смогут сказать, движется их лаборатория в пространстве или нет.

ВРЕМЯ НЕ АБСОЛЮТНО!

Одно из важнейших следствий СТО – относительность времени. Если одна из систем отсчёта движется относительно другой, то время в ней начинает замедляться, причём чем больше скорость, тем сильнее замедление. И замедление это очень необычное!

Читали ли вы когда-нибудь фантастический рассказ Герберта Уэллса «Новейший ускоритель»? В нём учёный изобрёл жидкость, которая ускоряет время во много раз. Если такую выпить, весь окружающий мир покажется нам неподвижным, даже мухи будут не летать, а просто висеть в воздухе, еле-еле шевеля крылышками. Зато для всех остальных мы передвигались бы так быстро, что нас бы просто не увидели!

А вот в теории Эйнштейна замедление времени совсем не такое. В ней замедление симметрично, – скажем, если вы будете сидеть дома на Земле, а ваш друг полетит на космическом корабле с огромной скоростью, то для вас время на корабле друга замедлится. Но то же время вашего друга, которое будет идти на Земле, не ускорится (как в «Новейшем Ускорителе») – оно, как бы это ни казалось невероятным, тоже замедлится! При этом «внутри» каждой системы отсчёта ход времени будет нормальным!

Специальная теория относительности оказалась весьма удачной, но она не учитывала такое физическое явление, как всемирное тяготение, то есть гравитацию. Поэтому через 10 лет упорной работы Эйнштейн развил свои идеи и опубликовал общую теорию относительности. В ней он показал, что без внешнего наблюдения (снова «смотря с чем сравнивать», ага?) ни для какого объекта и никаким способом невозможно отличить движение в поле тяготения от любого другого равномерно ускоренного движения.

Многие часто задают вопрос – как на орбитальной космической станции может быть невесомость? Ведь она не покидает гравитационного поля Земли! Ответ прост: поскольку орбитальная станция движется равномерно ускоренно, её движение «уравновешивает» гравитационное поле Земли, и создаётся впечатление, что гравитации нет. На самом деле, конечно же, притяжение нашей планеты никуда при этом не исчезает...


Дорогие друзья! Заходите на нашу страничку и читайте:

- Как воспитывается в мальчиках мужественность

- Неизвестное об известном: удивительная история Мальвины 

- Страшная сказка о Красной Шапочке и жеводанском звере

Всё это журнал для детей и родителей "Лучик". Будем рады, если он вам понравится. Полистать журнал можно по ссылке: http://lychik-school.ru/arkhiv-nomerov

Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →

Error

default userpic

Your IP address will be recorded 

When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →