Görelilik teorisi nedir? Işık hızı evrensel bir sabittir

"ZS" No.7-11/1939

Lev Landau

Bu yıl, zamanımızın en büyük fizikçisi Albert Einstein'ın 60. yıldönümünü kutluyoruz. Einstein, bilimde gerçek bir devrime neden olan görelilik teorisiyle ünlüdür. Etrafımızdaki dünya hakkındaki fikirlerimizde, Einstein tarafından 1905'te ortaya atılan görelilik ilkesi, Kopernik'in öğretilerinin kendi zamanında yarattığı muazzam devrimin aynısını yarattı.
Kopernik'ten önce insanlar, evrenin merkezi olan hareketsiz bir Dünya'da, kesinlikle sakin bir dünyada yaşadıklarını düşünüyorlardı. Kopernik bu asırlık önyargıyı yıktı ve aslında Dünya'nın sürekli hareket halindeki devasa bir dünyada sadece küçük bir kum tanesi olduğunu kanıtladı. Bu dört yüz yıl önceydi. Ve şimdi Einstein, bizim için böylesine tanıdık ve görünüşte tamamen açık bir şeyin, zaman gibi, genellikle ona atfettiğimizden tamamen farklı özelliklere sahip olduğunu gösterdi...

Bu oldukça karmaşık teoriyi tam olarak anlayabilmek için, matematik ve fizik konularında kapsamlı bilgiye sahip olmak gerekir. Ancak her kültürlü insan bu konuda genel bir fikre sahip olabilir ve olmalıdır. “Bilgi Güçtür” dergisinin üç sayısı halinde bölümler halinde yayınlanacak olan yazımızda Einstein’ın görelilik ilkesi hakkında böylesine genel bir fikir vermeye çalışacağız.

Bu makalenin genç okuyucuya yönelik işlenmesinde şu kişiler yer aldı: E. Zelikovich, I. Nechaev ve O. Pisarzhevsky.

Alışık olduğumuz görelilik

Her ifadenin bir anlamı var mı?

Açıkçası hayır. Mesela “bi-ba-boo” dersen kimse bu ünlemden bir anlam bulamaz. Ancak tüm dilbilgisi kurallarına uygun olarak birleştirilen tamamen anlamlı kelimeler bile tamamen saçmalıklara yol açabilir. Dolayısıyla “lirik peynir gülüyor” ifadesine herhangi bir anlam yüklemek zordur.

Bununla birlikte, tüm saçmalıklar o kadar açık değildir: Çoğu zaman, ilk bakışta oldukça makul olan bir ifadenin aslında saçma olduğu ortaya çıkar. Söyleyin bana, örneğin, Moskova'daki Puşkin Meydanı'nın hangi tarafında Puşkin anıtı var: sağda mı yoksa solda mı?

Bu soruyu cevaplamak imkansızdır. Kızıl Meydan'dan Mayakovski Meydanı'na giderseniz anıt solda, ters yöne giderseniz sağda olacaktır. “Sağ” ve “sol” olarak değerlendirdiğimiz yönü belirtmeden bu kavramların hiçbir anlamı olmadığı açıktır.

Aynı şekilde yerküre üzerinde artık gece mi gündüz mü olduğunu söylemek mümkün değil mi? Cevap, sorunun nerede sorulduğuna bağlıdır. Moskova'da gündüz iken Chicago'da gecedir. Dolayısıyla “gündüz veya gecedir” ifadesi, yerkürenin hangi yerine işaret ettiği belirtilmedikçe hiçbir anlam ifade etmez. Bu tür kavramlara “göreceli” diyeceğiz.

Burada gösterilen iki resim bir çoban ve bir ineği göstermektedir. Bir resimde çoban inekten daha büyük, diğerinde ise inek çobandan daha büyük. Ancak burada bir çelişkinin olmadığı herkesçe açıktır. Çizimler farklı yerlerdeki gözlemciler tarafından yapıldı: Birincisi ineğe, ikincisi çobana daha yakın duruyordu. Resimlerde önemli olan nesnelerin boyutu değil, bu nesneleri gerçekte hangi açıda göreceğimizdir.

Bir nesnenin “açısal büyüklüğünün” göreceli olduğu açıktır: nesneyle aralarındaki mesafeye bağlıdır. Nesne ne kadar yakınsa açısal değeri o kadar büyük ve büyük görünür; nesne ne kadar uzaktaysa açısal değeri o kadar küçük ve daha küçük görünür.

Mutlak olanın göreceli olduğu ortaya çıktı

Ancak kavramlarımızın göreliliği her zaman verilen örneklerdeki kadar açık değildir.

Sık sık "yukarı" ve "aşağı" hakkında konuşuruz. Bunlar mutlak kavramlar mı, yoksa göreceli kavramlar mı? Dünyanın küresel olduğunun henüz bilinmediği ve düz bir gözleme olarak hayal edildiği eski zamanlarda, dünyanın her yerinde “yukarı” ve “aşağı” yönlerinin aynı olduğu aşikâr kabul ediliyordu.

Ancak Dünya'nın küresel olduğu keşfedildi ve dünya yüzeyindeki farklı noktalardaki dikey yönlerin farklı olduğu ortaya çıktı.

Bütün bunlar artık bizde herhangi bir şüphe uyandırmıyor. Bu arada tarih, “yukarı” ve “aşağı”nın göreliliğini anlamanın o kadar da kolay olmadığını gösteriyor. İnsanlar, göreliliği günlük deneyimlerden anlaşılamayan kavramlara mutlak anlam yüklemeye çok eğilimlidirler. Orta Çağ'da büyük başarı elde eden, Dünya'nın küreselliğine yönelik gülünç "itiraz"ı hatırlayalım: Dünyanın "öte tarafında" ağaçların aşağıya doğru büyümesi, yağmur damlalarının yukarıya doğru düşmesi ve insanların da yağmur yağması gerektiğini söylüyorlar. baş aşağı yürümek.

Ve aslında, Moskova'daki dikey yönün mutlak olduğunu düşünürsek, Chicago'da insanların baş aşağı yürüdüğü ortaya çıkıyor. Ve Chicago'da yaşayan insanların mutlak bakış açısına göre Moskovalılar baş aşağı yürüyor. Ama aslında dikey yön mutlak değil görecelidir. Ve Dünya'nın her yerinde, küresel olmasına rağmen insanlar yalnızca baş aşağı yürürler.

Ve hareket görecelidir

Moskova-Vladivostok ekspresinde seyahat eden iki yolcuyu hayal edelim. Her gün aynı yerde yemekli vagonda buluşup kocalarına mektup yazmaya karar verirler. Gezginler, her gün dün bulundukları yerde olma koşulunu yerine getirdiklerinden emindir. Ancak kocaları buna katılmayacaktır: Gezginlerin her gün bir öncekinden bin kilometre uzakta yeni bir yerde buluştuğunu şiddetle savunacaklar.

Kim haklı: gezginler mi yoksa kocaları mı?

Birini veya diğerini tercih etmemiz için hiçbir neden yok: “Aynı yer” kavramı görecelidir. Trene gelince, yolcular aslında her zaman "aynı yerde" buluşuyorlardı, ancak dünya yüzeyine göre buluşma yerleri sürekli değişiyordu.

Dolayısıyla uzaydaki konum göreceli bir kavramdır. Bir cismin konumu hakkında konuştuğumuzda, her zaman onun diğer cisimlere göre konumunu kastediyoruz. Dolayısıyla cevapta diğer cisimlerden bahsetmeden falanca cesedin nerede bulunduğunu belirtmemiz istenseydi, böyle bir gerekliliğin tamamen imkansız olduğunu düşünmek zorunda kalırdık.

Bundan, cisimlerin hareketinin veya hareketinin de göreceli olduğu sonucu çıkar. Ve "bir cisim hareket eder" dediğimizde, bu yalnızca onun diğer bazı cisimlere göre konumunu değiştirdiği anlamına gelir.

Bir cismin hareketini çeşitli noktalardan gözlemlediğimizi hayal edelim. Bu tür noktaları “laboratuvar” olarak adlandırma konusunda anlaşalım. Hayali laboratuvarlarımız dünyadaki herhangi bir şey olabilir: evler, şehirler, trenler, uçaklar, Dünya, diğer gezegenler, Güneş ve hatta yıldızlar.

Hareket eden bir cismin yörüngesi, yani yolu bize nasıl görünecek?

Her şey onu hangi laboratuvardan gözlemleyeceğimize bağlı. Diyelim ki bir pilot kargoyu uçaktan atıyor. Pilotun bakış açısından, yük düz bir çizgide dikey olarak aşağı doğru uçar ve yerdeki bir gözlemcinin bakış açısından, düşen yük kavisli bir çizgiyi - bir parabol - tanımlar. Yük gerçekte hangi yörüngeyi takip ediyor?

Bu soru, bir kişinin hangi fotoğrafının “gerçek” olduğu sorusu kadar anlamsızdır; önden çekilen fotoğraf mı, yoksa arkadan çekilen fotoğraf mı?

Bir bedenin hareket ettiği eğrinin geometrik şekli, bir kişinin fotoğrafıyla aynı göreli karaktere sahiptir. Bir kişiyi önden ve arkadan fotoğraflayarak farklı fotoğraflar elde edeceğiz ve bunların her biri tamamen doğru olacaktır. Aynı şekilde, bir cismin hareketini çeşitli laboratuvarlardan gözlemlediğimizde farklı yörüngeler görürüz ve bu yörüngelerin tümü “gerçektir”.

Ama hepsi bizim için eşit değerde olacak mı? Bir cismin hareketini düzenleyen yasaları en iyi şekilde inceleyebileceğimiz böyle bir gözlem noktası, böyle bir laboratuvar bulmak hâlâ mümkün mü?

Hareket eden bir bedenin yörüngelerini bir kişinin fotoğraflarıyla karşılaştırdık - her ikisi de çok çeşitli olabilir, bunların hepsi vücudun hareketini nerede gözlemlediğinize veya fotoğrafı çektiğinize bağlıdır. Ancak fotoğrafçılıkta tüm bakış açılarının eşit olmadığını biliyorsunuz. Örneğin, kimlik tespiti için bir fotoğrafa ihtiyacınız varsa, doğal olarak fotoğrafınızın arkadan değil yüzünüzden çekilmesini isteyeceksiniz. Aynı şekilde mekanikte yani cisimlerin hareket yasalarını incelerken mümkün olan tüm gözlem noktalarından en uygun olanı seçmeliyiz.

Huzur arıyorum

Bedenlerin hareketinin kuvvet dediğimiz dış etkenlerden etkilendiğini biliyoruz. Ancak her türlü kuvvetin etkisinden arınmış bir beden hayal edebiliriz. Üzerine hiçbir kuvvetin etki etmediği bir cismin hareketsiz olduğunu kabul edelim. Şimdi, dinlenme kavramını tanıttığımıza göre, cisimlerin hareketinin incelenmesinde zaten sağlam bir desteğe sahipmişiz gibi görünüyor. Aslında hiçbir kuvvetin etkisi altında olmayan ve hareketsiz kabul ettiğimiz bu cisim, diğer tüm cisimlerin hareketlerini incelerken bize bir rehber, bir "yol gösterici yıldız" görevi görebilir.

Bir cismi diğer bütün cisimlerden, ona hiçbir kuvvet etki etmeyecek kadar uzaklaştırdığımızı hayal edelim. Ve sonra dinlenme halindeki böyle bir cisim üzerinde fiziksel olayların nasıl meydana gelmesi gerektiğini belirleyebileceğiz. Yani bu hayali "dinlenme" laboratuvarında geçerli olan mekanik yasalarını bulabiliriz. Ve bunları diğer gerçek laboratuvarlarda gözlemlediklerimizle karşılaştırarak, her durumda hareketin gerçek özelliklerini yargılayabileceğiz.

Yani, her şey mükemmel gidiyor gibi görünüyor: bir kale bulduk - şartlı da olsa "barış" ve şimdi hareket bizim için göreliliğini kaybetti.

Ancak gerçekte bu kadar zorlukla elde edilen bu hayali “barış” mutlak olmayacaktır.

Evrenin uçsuz bucaksız genişliklerinde kaybolmuş, yalnız bir küre üzerinde yaşayan gözlemcileri hayal edin. Herhangi bir dış gücün etkisini hissetmezler ve bu nedenle üzerinde yaşadıkları topun tamamen hareketsiz, mutlak, değişmez bir huzur içinde olduğuna ikna olmaları gerekir.

Aniden uzakta, üzerinde aynı gözlemcilerin bulunduğu başka bir benzer top fark ederler. Bu ikinci top büyük bir hızla, düz ve eşit bir şekilde birinciye doğru koşuyor. Birinci toptaki gözlemcilerin hareketsiz durduklarından ve yalnızca ikinci topun hareket ettiğinden şüphesi yoktur. Ancak bu ikinci topun sakinleri de hareketsizliklerine inanıyor ve bu ilk "yabancı" topun kendilerine doğru hareket ettiğine kesinlikle inanıyorlar.

Hangisi doğru? Doğrusal ve düzgün hareket durumunu hareketsizlik durumundan ayırmak tamamen imkansız olduğundan bu konudaki tartışmanın hiçbir anlamı yoktur.

Buna ikna olmak için sizin ve benim evrenin sonsuz derinliklerine tırmanmamıza bile gerek yok. İskelede bir nehir teknesine binin, kendinizi kabine kilitleyin ve pencereleri dikkatlice perdeleyin. Bu koşullar altında hareketsiz mi durduğunuzu yoksa düz ve eşit bir şekilde mi hareket ettiğinizi asla keşfedemezsiniz. Her iki durumda da kabindeki tüm cisimler tamamen aynı şekilde davranacaktır: Bardaktaki suyun yüzeyi her zaman sakin kalacaktır; Dikey olarak yukarıya doğru atılan bir top aynı zamanda dikey olarak aşağıya da düşecektir; Saat sarkacı dairenizin duvarındakiyle aynı şekilde sallanacaktır.

Vapurunuz herhangi bir hızda hareket edebilir, ancak tamamen hareketsiz bir buharlı gemide olduğu gibi aynı hareket yasaları ona da geçerli olacaktır. Sadece yavaşlama veya hızlanma anında hareketini algılayabilirsiniz; düz ve eşit bir şekilde hareket ettiğinde, üzerinde her şey sabit bir gemide olduğu gibi akar.

Böylece, hiçbir yerde mutlak bir dinlenme bulamadık, ancak dünyada birbirine göre eşit ve düz bir çizgide hareket eden sonsuz sayıda "durgunluk" olabileceğini keşfettik. Bu nedenle, bir cismin hareketinden bahsederken, her zaman onun ne tür bir "dinlenme" durumuna göre hareket ettiğini belirtmeliyiz. Bu pozisyona mekanikte "hareketin göreliliği kanunu" denir. Üç yüz yıl önce Galileo tarafından ortaya atılmıştı.

Ancak hareket ve dinlenme göreceliyse, o zaman hızın da göreceli olması gerekir. Gerçekten durum böyle. Örneğin bir buharlı geminin güvertesi boyunca saniyede 5 metre hızla koştuğunuzu varsayalım. Gemi aynı yönde saniyede 10 metre hızla geçerse, kıyıya göre hızınız zaten saniyede 15 metre olacaktır.

Dolayısıyla hızın neye göre ölçüldüğünü belirtmeden "bir cisim şu hızda hareket eder" ifadesi bir anlam ifade etmiyor. Hareket eden bir cismin hızını farklı noktalardan belirlerken farklı sonuçlar elde etmeliyiz.

Şu ana kadar konuştuğumuz her şey Einstein'ın çalışmalarından çok önce biliniyordu. Hareket, dinlenme ve hızın göreliliği, mekaniğin büyük yaratıcıları Galileo ve Newton tarafından kurulmuştur. Keşfettiği hareket yasaları fiziğin temelini oluşturdu ve neredeyse üç yüzyıl boyunca tüm doğa bilimlerinin gelişimine büyük katkıda bulundu. Araştırmacılar tarafından sayısız yeni gerçek ve yasa keşfedildi ve bunların hepsi Galileo ve Newton'un görüşlerinin doğruluğunu tekrar tekrar doğruladı. Bu görüşler aynı zamanda pratik mekanikte - her türlü makine ve cihazın tasarımında ve çalıştırılmasında da doğrulandı.

Bu, klasik mekaniğin yasalarıyla kesin bir çelişki içinde olduğu ortaya çıkan yeni olayların keşfedildiği 19. yüzyılın sonuna kadar devam etti.

1881'de Amerikalı fizikçi Michaelson, ışığın hızını ölçmek için bir dizi deney yaptı. Bu deneylerin beklenmedik sonucu fizikçiler arasında kafa karışıklığına neden oldu; o kadar şaşırtıcı ve gizemliydi ki dünyanın en büyük bilim adamlarını bile şaşırttı.

Işığın dikkat çekici özellikleri

Belki böyle ilginç bir fenomeni gözlemlemişsinizdir.

Uzaklarda bir yerde, bir tarlada, bir demiryolu hattında ya da bir inşaat sahasında bir çekiç çalıyor. Örsün ya da çelik rayın üzerine ne kadar sert düştüğünü görüyorsunuz. Ancak çarpma sesi tamamen duyulmuyor. Çekiç çok yumuşak bir şeyin üzerine düşmüş gibi görünüyor. Ama şimdi yeniden ayağa kalktı. Ve zaten oldukça yüksekte olduğu anda, uzaktan keskin bir vuruş duyarsınız.

Bunun neden olduğunu anlamak zor değil. Normal şartlarda ses havada saniyede yaklaşık 340 metre hızla ilerler, bu nedenle çekicin darbesini oluştuğu anda değil, ancak sesin kulağımıza ulaşmasından sonra duyarız.

İşte daha çarpıcı bir örnek daha. Şimşek ve gök gürültüsü aynı anda meydana gelir, ancak gök gürültüsü kulaklarımıza yalnızca birkaç saniye sonra ulaştığından, çoğu zaman şimşek sessizce çakıyormuş gibi görünür. Eğer bunları örneğin 10 saniyelik bir gecikmeyle duyarsak bu, yıldırımın bizden 340 x 10 = 3400 metre, yani 3,4 kilometre uzakta olduğu anlamına gelir.

Her iki durumda da iki andan bahsediyoruz: Bir olayın gerçekten gerçekleştiği andan ve bu olayın yankısının kulağımıza ulaştığı andan. Peki olayın tam olarak ne zaman gerçekleştiğini nasıl bileceğiz?

Bunu görüyoruz: çekicin düştüğünü, şimşeklerin çaktığını görüyoruz. Bu durumda olayın aslında tam da onu gördüğümüz anda gerçekleştiğini varsayıyoruz. Peki bu gerçekten böyle mi?

Hayır, öyle değil. Sonuçta biz olayları doğrudan algılamıyoruz. Işık, görme yardımıyla gözlemlediğimiz olaylara karışır. Ve ışık uzayda anında hareket etmez: ses gibi, ışık ışınlarının da mesafeyi kat etmesi zaman alır.

Boşlukta ışık saniyede yaklaşık 300 bin kilometre hızla hareket eder. Bunun anlamı şudur: Eğer sizden 300 bin kilometre uzakta bir ışık yanıp sönüyorsa, onun parıltısını hemen fark etmeyebilirsiniz, ancak yalnızca bir saniye sonra fark edebilirsiniz.

Işık ışınlarının bir saniyede ekvator boyunca dünyanın etrafını yedi kez dolaşması gerekirdi. Böyle devasa bir hızla karşılaştırıldığında, dünyasal mesafeler önemsiz görünüyor, bu nedenle pratik olarak Dünya'da meydana gelen tüm olayları, meydana geldikleri anda gördüğümüzü varsayabiliriz.

Işığın hayal edilemeyecek kadar büyük hızı şaşırtıcı görünebilir. Ancak çok daha şaşırtıcı olan başka bir şey var: Işık hızının şaşırtıcı derecede sabit olduğu gerçeği. Bu tutarlılığın ne olduğuna bakalım.

Vücutların hareketinin yapay olarak yavaşlatılıp hızlandırılabileceği bilinmektedir. Örneğin, bir merminin yoluna bir kutu kum koyarsanız, kutunun içindeki mermi hızının bir kısmını kaybedecektir. Kaybedilen hız geri getirilmeyecek: kutuyu terk ettikten sonra mermi aynı hızda değil, daha düşük bir hızda uçacak.

Işık ışınları farklı davranır. Havada boşluktan daha yavaş, suda - havaya göre daha yavaş ve camda - daha da yavaş yayılırlar. Ancak boşluğa herhangi bir madde (tabii ki şeffaf) bırakan ışık, önceki hızıyla (saniyede 300 bin kilometre) yayılmaya devam ediyor. Üstelik ışığın hızı, kaynağının özelliklerine bağlı değildir: Güneş ışınları, spot ışığı ve mum için kesinlikle aynıdır. Ayrıca ışık kaynağının hareket edip etmemesi de önemli değildir; bu, ışığın hızını hiçbir şekilde etkilemez.

Bu gerçeğin anlamını tam olarak anlayabilmek için ışığın yayılmasını bir kez daha sıradan cisimlerin hareketiyle karşılaştıralım. Sokaktaki bir yangın hortumundan saniyede 5 metre hızla su akıttığınızı hayal edin. Bu, her su parçacığının sokağa göre saniyede 5 metre geçtiği anlamına gelir. Ancak jet yönünde saniyede 10 metre hızla geçen bir arabaya bir yangın hortumu yerleştirirseniz, o zaman jetin sokağa göre hızı zaten saniyede 15 metre olacaktır: su parçacıklarına hız sadece yangın nozulunu değil, aynı zamanda yangın nozülünü jetle birlikte ileriye taşıyan hareketli araba tarafından da sağlanır.

Işık kaynağını bir yangın hortumuyla, ışınlarını ise bir su akışıyla karşılaştırdığımızda önemli bir fark göreceğiz. Işık ışınlarının boşluğa hangi kaynaktan girdiği ve boş alana girmeden önce başlarına ne geldiği önemli değildir. İçinde oldukları için yayılma hızları aynı değere eşittir - saniyede 300 bin kilometre ve ışık kaynağının hareket edip etmediğine bakılmaksızın.

Işığın bu özel özelliklerinin, makalenin ilk bölümünde tartışılan hareketin görelilik yasasıyla nasıl tutarlı olduğunu görelim. Bunu yapmak için, hızları toplama ve çıkarma problemini çözmeye çalışalım ve basitlik sağlamak için, hayal ettiğimiz tüm olayların, ışık hızının 300 bin kilometre olduğu boşlukta meydana geldiğini varsayalım.

Hareket eden bir vapurun tam ortasına bir ışık kaynağı ve vapurun her iki ucuna da birer gözlemci yerleştirilsin. Her ikisi de ışığın hızını ölçer. Çalışmalarının sonuçları ne olacak?

Işınlar her yöne yayıldığından ve her iki gözlemci de vapurla birlikte aynı yönde hareket ettiğinden aşağıdaki resim elde edilecektir: vapurun arka ucunda bulunan gözlemci ışınlara doğru hareket eder ve öndeki ise onlardan uzaklaşır. her zaman.

Bu nedenle, ilk gözlemcinin ışık hızının 300 bin kilometre artı buharlı geminin hızına, ikinci gözlemcinin ise 300 bin kilometre eksi buharlı geminin hızına eşit olduğunu bulması gerekir. Ve bir an için vapurun saniyede 200 bin kilometrelik korkunç bir mesafe kat ettiğini hayal edersek, o zaman ilk gözlemcinin bulduğu ışığın hızı 500 bin kilometre, ikincisi ise saniyede 100 bin kilometre olacaktır. Sabit bir gemide her iki gözlemci de aynı sonucu elde edecekti - saniyede 300 bin kilometre.

Böylece, gözlemcilerin bakış açısından, hareket eden gemimizde ışık, sabit bir gemiye göre bir yönde 1 2/3 kat daha hızlı, diğer yönde ise üç kat daha yavaş yayılıyor gibi görünüyor. Basit aritmetik işlemler yaparak geminin mutlak hızını tespit edebilecekler.

Aynı şekilde, hareket eden herhangi bir cismin mutlak hızını da belirleyebiliriz: Bunu yapmak için üzerine bir ışık kaynağı yerleştirmek ve ışık ışınlarının vücudun farklı noktalarından yayılma hızını ölçmek yeterlidir.

Başka bir deyişle, kendimizi bir anda diğer tüm cisimlerden bağımsız olarak bir cismin hızını ve dolayısıyla hareketini belirleyebilecek bir konumda bulduk. Ancak mutlak hız varsa, o zaman tek, mutlak bir dinlenme de vardır: herhangi bir yönde ışığın hızını ölçen gözlemcilerin aynı değeri (saniyede 300 bin kilometre) elde ettiği herhangi bir laboratuvar kesinlikle hareketsiz olacaktır. .

Bütün bunların derginin bir önceki sayısında ulaştığımız sonuçlarla güçlü bir şekilde çeliştiğini görmek zor değil. Aslında: Düz bir çizgide düzgün hareket eden bir cisim üzerinde her şeyin sabit bir cisimle aynı şekilde ilerlediği gerçeğinden bahsetmiştik. Bu nedenle, örneğin bir gemiye, hareketinin yönünde veya tersine ateş etsek de, merminin gemiye göre hızı aynı kalacak ve sabit bir geminin hızına eşit olacaktır. Aynı zamanda hareket, hız ve dinlenmenin göreceli kavramlar olduğuna da inanıyoruz: mutlak hareket, hız ve dinlenme diye bir şey yoktur. Ve şimdi birdenbire ışığın özelliklerine ilişkin gözlemlerin tüm bu sonuçları tersine çevirdiği ve Galileo tarafından keşfedilen doğa yasasıyla, yani hareketin görelilik yasasıyla çeliştiği ortaya çıktı.

Ama bu onun temel yasalarından biridir: Dünyanın her yerinde geçerlidir; adaleti sayısız kez tecrübeyle doğrulanmış, bugüne kadar her yerde, her dakika doğrulanmıştır; eğer birdenbire adil olmayı bırakırsa, evreni hayal edilemeyecek bir kargaşa saracaktır. Ancak ışık ona itaat etmemekle kalmıyor, hatta onu reddediyor!

Michaelson'ın deneyimi

Bu çelişkiyle ne yapmalı? Bu konuda herhangi bir değerlendirme yapmadan önce şu hususa dikkat edelim: Işığın özelliklerinin hareketin görelilik yasasına aykırı olduğunu yalnızca akıl yürütmeyle tespit ettik. Doğru, bunlar çok ikna edici argümanlardı. Ancak kendimizi yalnızca akıl yürütmeyle sınırladığımızda, doğa yasalarını deneyim ve gözlem yardımıyla değil, yalnızca çıkarımlara dayanarak keşfetmeye çalışan eski filozoflar gibi oluruz. Bu durumda, bu şekilde yaratılan dünya resminin, tüm değerlerine rağmen, etrafımızdaki gerçek dünyayla çok az benzerlik göstermesi tehlikesi kaçınılmaz olarak ortaya çıkar.

Herhangi bir fiziksel teorinin en üstün yargıcı her zaman deneyimdir ve bu nedenle kendimizi ışığın hareket eden bir cisim üzerinde nasıl yayılması gerektiği konusundaki akıl yürütmeyle sınırlamadan, onun bu koşullar altında gerçekte nasıl yayıldığını gösterecek deneylere yönelmeliyiz.

Ancak bu tür deneyleri yapmanın çok basit bir nedenden dolayı zor olduğu unutulmamalıdır: Işığın muazzam hızıyla orantılı bir hızla hareket edecek bir cisim bulmak pratikte imkansızdır. Sonuçta tartışmamızda kullandığımız böyle bir gemi elbette yok ve olamaz.

Göreceli olarak yavaş hareket eden, bizim için erişilebilen cisimlerde ışık hızındaki önemsiz bir değişikliği tespit edebilmek için, son derece yüksek doğrulukta ölçüm cihazları oluşturmak gerekiyordu. Ve ancak bu tür cihazlar üretilebildiğinde, ışığın özellikleri ile hareketin görelilik yasası arasındaki çelişkiyi açıklığa kavuşturmaya başlamak mümkün oldu.

Böyle bir deney 1881'de modern zamanların en büyük deneycilerinden biri olan Amerikalı fizikçi Michaelson tarafından gerçekleştirildi.

Michaelson dünyayı hareket eden bir cisim olarak kullandı. Aslında, Dünya açıkça hareket eden bir cisimdir: Güneş'in etrafında ve dahası, bizim koşullarımız için oldukça "saygın" bir hızda - saniyede 30 kilometre - döner. Bu nedenle, ışığın Dünya üzerindeki yayılımını incelerken, aslında ışığın hareketli bir laboratuvardaki yayılımını inceliyoruz.

Michaelson, Dünya üzerindeki ışığın hızını çeşitli yönlerde çok yüksek bir doğrulukla ölçtü, yani bizim sizinle zihinsel olarak hareket eden hayali bir buharlı gemide yaptığımız şeyi pratikte başardı. 300 bin kilometre gibi devasa bir sayıya kıyasla 30 kilometrelik küçücük farkı yakalamak için Michaelson'ın çok karmaşık deneysel teknikler kullanması ve tüm muazzam yaratıcılığını göstermesi gerekiyordu. Deneyin doğruluğu o kadar büyüktü ki, Michaelson hızlarda, tespit etmek istediğinden çok daha küçük bir farkı tespit edebilirdi.

Kızartma tavasından ateşe

Deneyin sonucu önceden belli görünüyordu. Işığın özellikleri bilindiğinde, ışığın farklı yönlerde ölçülen hızının farklı olacağını öngörmek mümkündü. Ama belki de deneyin sonucunun gerçekte böyle olduğunu düşünüyorsunuz?

Öyle bir şey yok! Michaelson'ın deneyi tamamen beklenmedik sonuçlar verdi. Yıllar boyunca, çeşitli koşullar altında birçok kez tekrarlandı, ancak her zaman aynı şaşırtıcı sonuca varıldı.

Açıkça hareket eden Dünya'da, herhangi bir yönde ölçülen ışığın hızının tamamen aynı olduğu ortaya çıkıyor.

Bu, ışığın bir istisna olmadığı anlamına gelir. Hareket eden bir gemiye isabet eden kurşunla aynı yasaya, Galileo'nun görelilik yasasına uyuyor. Dünyanın “mutlak” hareketini tespit etmek hiçbir zaman mümkün olmadı. Görelilik yasasına göre olması gerektiği gibi mevcut değildir.

Bilimin karşılaştığı hoş olmayan çelişki çözüldü. Ancak yeni çelişkiler ortaya çıktı! Fizikçiler kızartma tavasından ateşe düştüler.

Michaelson deneyiminin yol açtığı yeni çelişkileri anlamak için araştırmamıza sırasıyla bakalım.

Öncelikle mutlak hareket ve hareketsizliğin var olmadığını tespit ettik; Galileo'nun görelilik yasası bundan bahsediyor. Daha sonra ışığın özel özelliklerinin görelilik yasasıyla çeliştiği ortaya çıktı. Buradan mutlak hareket ve hareketsizliğin hala var olduğu sonucu çıktı. Bunu test etmek için Michaelson bir deney gerçekleştirdi. Deney tam tersini gösterdi: Çelişki yok ve ışık görelilik yasasına uyuyor. Sonuç olarak mutlak hareket ve hareketsizlik yine mevcut değildir. Öte yandan, Michaelson'ın deneyinden elde edilen sonuçların yalnızca Dünya için değil, hareket eden her cisim için geçerli olduğu açıktır; bu nedenle ışığın hızı, kendi hareketlerinden bağımsız olarak tüm laboratuvarlarda aynıdır ve bu nedenle ışığın hızı hala göreceli değil mutlak bir niceliktir.

Bunun bir kısır döngü olduğu ortaya çıktı. Dünyanın en büyük fizikçileri yıllardır bunun üzerinde kafa yoruyorlar. En inanılmaz ve fantastik olanlar da dahil olmak üzere çeşitli teoriler önerildi. Ancak hiçbir şey yardımcı olmadı: Her yeni varsayım, hemen yeni çelişkilere neden oldu. Bilim dünyası en büyük gizemlerden biriyle karşı karşıyaydı.

Tüm bunların en gizemli ve tuhaf yanı, buradaki bilimin tamamen açık, kesin olarak kanıtlanmış gerçeklerle uğraşmasıydı: görelilik yasası, ışığın bilinen özellikleri ve Michaelson deneyi. Ve tam bir saçmalığa yol açıyor gibiydiler.

Gerçeklerin çelişkisi... Ancak gerçekler birbiriyle çelişemez çünkü yalnızca tek bir gerçek olabilir. Dolayısıyla gerçekleri anlamamızda bir hata olmalı. Ama nerede? Nedir?

1881'den 1905'e kadar tam 24 yıl boyunca bu sorulara hiçbir cevap bulunamadı. Ancak 1905'te çağımızın en büyük fizikçisi Albert Einstein bu gizeme harika bir açıklama yaptı. Tamamen beklenmedik bir yönden gelmesi, fizikçilere bir bombanın patladığı izlenimini verdi.

Einstein'ın açıklaması, insanlığın bin yıldır alıştığı hiçbir kavrama o kadar benzemiyor ki, kulağa son derece inanılmaz geliyor. Ancak buna rağmen, şüphesiz doğru olduğu ortaya çıktı: 34 yıldır, dünyadaki çeşitli fiziksel olayların laboratuvar deneyleri ve gözlemleri, geçerliliğini giderek daha fazla doğruladı.

Kapılar açıldığında

Einstein'ın açıklamasını anlamak için öncelikle Michaelson deneyinin bir sonucuna aşina olmak gerekir. Hemen bir örnekle bakalım. Bunun için yine fantastik buharlı gemiyi kullanalım.

5.400 bin kilometre uzunluğunda bir gemi hayal edelim. Saniyede 240 bin kilometrelik muhteşem bir hızla düz ve eşit bir şekilde hareket etsin. Bir noktada vapurun ortasında bir ışık yanar. Geminin baş ve kıç tarafında kapılar bulunmaktadır. Ampulden gelen ışık üzerlerine düştüğü anda otomatik olarak açılacak şekilde tasarlanmıştır. Ampul yandı. Kapılar tam olarak ne zaman açılacak?

Bu soruyu cevaplamak için Michaelson deneyinin sonuçlarını hatırlayalım. Michaelson'ın deneyi, hareket eden Dünya üzerindeki gözlemcilere göre ışığın her yönde saniyede 300 bin kilometrelik aynı hızla yol aldığını gösterdi. Doğal olarak aynı şey hareket halindeki bir gemide de olacaktır. Ancak ampulün geminin her iki ucuna olan uzaklığı 2.700.000 kilometredir ve 2.700.000: 300.000 = 9. Bu da ampulden çıkan ışığın her kapıya 9 saniyede ulaşacağı anlamına gelir. Bu sayede her iki kapı da aynı anda açılacaktır.

Gemideki gözlemciye durum bu şekilde kendini gösterecektir. Geminin geçtiği iskelede insanlar ne görecek?

Işığın hızı, ışık kaynağının hareketine bağlı olmadığından, ışık kaynağının hareket eden bir gemide olmasına rağmen iskeleye göre saniyede aynı 300 bin kilometreye eşittir. Ancak iskeledeki gözlemcinin bakış açısına göre geminin kıç tarafındaki kapı ışık huzmesine doğru gemi hızıyla hareket etmektedir. Kapı kirişle ne zaman buluşacak?

Burada iki yolcunun birbirine doğru gitmesi problemine benzer bir problemle karşı karşıyayız. Buluşma saatini bulmak için yolcular arasındaki mesafeyi hızlarının toplamına bölmeniz gerekir. Burada da aynısını yapalım. Ampul ile kapı arasındaki mesafe 2.700 bin kilometre, kapının (yani buharlı geminin) hızı saniyede 240 bin kilometre, ışığın hızı ise saniyede 300 bin kilometredir.

Bu nedenle arka kapı açılacak

2700.000/(300000 + 240000)=5 saniye

Işık yandıktan sonra. Peki ön taraf?

İskeledeki gözlemcinin bakış açısından ön kapı, ışık huzmesi ile aynı yönde vapurla birlikte hareket ettiğinden ışık huzmesinin ona yetişmesi gerekir. Dolayısıyla burada yolcuların birinin diğerine yetişmesi sorunuyla karşı karşıyayız. Mesafeyi hız farkına böleceğiz:

2700.000/(300000 - 240000)=45 saniye

Yani ışık yandıktan 5 saniye sonra ilk kapı, 45 saniye sonra ise ikinci kapı açılacaktır. Bu nedenle kapılar aynı anda açılmayacaktır. İskeledekiler bunu görecek! Resim şu ana kadar söylenenlerin en şaşırtıcı olanı.

Aynı olayların - ön ve arka kapıların açılması - gemideki insanlar için eşzamanlı olacağı, ancak iskeledeki insanlar için eşzamanlı olmayacağı, ancak 40 saniyelik bir zaman aralığıyla ayrılacağı ortaya çıktı.

Bu tamamen saçmalık gibi gelmiyor mu? Bu, bir timsahın kuyruktan başa kadar uzunluğunun 2 metre ve baştan kuyruğa 1 metre olduğu saçma bir şaka ifadesine benzemiyor mu?

Ve unutmayın, iskeledeki insanlar kapıların aynı anda açılmadığını düşünmeyecekler; aslında onlar için bu aynı anda gerçekleşecek. Sonuçta her kapının açıldığı zamanı hesapladık. Aynı zamanda ikinci kapının aslında birinciden 40 saniye daha geç açıldığını gördük.

Ancak geminin yolcuları her iki kapının da aynı anda açıldığını doğru bir şekilde tespit etti. Ve bu aritmetik olarak gösterildi. Ne oluyor? Aritmetik aritmetiğe mi karşı?!

Hayır, burada aritmetiğin suçu yok. Burada karşılaştığımız tüm çelişkiler zamana ilişkin yanlış anlamalarımızda yatmaktadır: Zamanın, insanlığın şimdiye kadar inandığı gibi olmadığı ortaya çıktı.

Einstein bu bin yıllık kavramları yeniden değerlendirdi. Aynı zamanda büyük bir keşif yaptı ve bu sayede isminin ölümsüzleşmesi sağlandı.

Zaman görecelidir

Önceki sayıda fizikçilerin Michaelson'ın deneyinden ne gibi olağanüstü sonuçlar çıkarmaları gerektiğini göstermiştik. İki kapısı ışık sinyaliyle açılan hayali bir buharlı gemi örneğine baktık ve şaşırtıcı bir gerçeği tespit ettik: Gemideki gözlemcilerin bakış açısından, kapılar aynı anda açılıyor, ancak bakış açısına göre kapılar aynı anda açılıyor. İskeledeki gözlemcilerin görüşleri farklı anlarda açılıyor.

Bir kişinin alışkın olmadığı şey ona inanılmaz gelir. Gemideki kapılarla ilgili olay tamamen inanılmaz görünüyor çünkü hiçbir zaman saniyede 240 bin kilometrelik muhteşem sayıya uzaktan bile yaklaşan bir hızda hareket etmedik. Ancak bu hızlarda meydana gelen olayların, günlük yaşamda alışık olduğumuz olaylardan çok farklı olabileceğini hesaba katmalıyız.

Elbette gerçekte ışık hızına yakın hızlarda giden buharlı gemiler yoktur. Ve aslında hiç kimse bizim örneğimizde anlatıldığı gibi kapılarda böyle bir durum gözlemlememiştir. Ancak benzer olaylar, son derece gelişmiş modern deneysel teknoloji sayesinde kesinlikle tespit edilebilir. Kapıların açılması örneğinin soyut akıl yürütmeye değil, yalnızca deneyim yoluyla elde edilen kesin olarak kanıtlanmış gerçeklere dayandığını hatırlayalım: Michaelson'ın deneyimi ve ışığın özellikleri üzerine uzun yıllara dayanan gözlemler.

Dolayısıyla, iki olayın eşzamanlılığı kavramının mutlak olmadığı konusunda bizi tartışmasız sonuca götüren deneyim oldu. Daha önce, herhangi bir laboratuvarda aynı anda iki olay meydana gelirse, diğer herhangi bir laboratuvar için bunların eşzamanlı olacağına inanıyorduk. Artık bunun yalnızca birbirine göre hareketsiz laboratuvarlar için geçerli olduğunu öğrendik. Aksi halde bir laboratuvar için eş zamanlı olan olaylar, diğer bir laboratuvar için farklı zamanlarda meydana gelecektir.

Eşzamanlılık kavramının göreceli bir kavram olduğu anlaşılmaktadır. Ancak laboratuvarın nasıl hareket ettiği, hangi olayların gözlemlendiği belirtildiğinde anlam kazanır.

Yazının başında her gün ekspres yemekli vagona gelen iki gezginden bahsetmiştik. Gezginler her zaman aynı yerde buluştuklarından emindi. Kocaları her gün bir önceki yerden bin kilometre uzakta yeni bir yerde buluştuklarını iddia etti.

Her ikisi de haklıydı: Trenle ilgili olarak yolcular aslında aynı yerde buluştu, ancak demiryoluyla ilgili olarak farklı yerlerde. Bu örnek bize mekan kavramının mutlak değil, göreceli bir kavram olduğunu gösterdi.

Yolcularla tanışmak ve bir gemide kapıları açmakla ilgili her iki örnek de birbirine benzer. Her iki durumda da görelilik hakkında konuşuyoruz ve hatta aynı kelimelere rastlıyoruz: “aynı” ve “farklı”. Sadece ilk örnekte yerlerden yani mekandan, ikinci örnekte ise anlardan yani zamandan bahsediliyor. Bundan ne sonuç çıkıyor?

Zaman kavramının da en az mekan kavramı kadar göreceli olması.

Son olarak bundan emin olmak için vapur örneğini biraz değiştirelim. Kapılardan birinin mekanizmasının arızalı olduğunu varsayalım. Bu arıza, gemidekilerin ön kapının arka kapıdan 15 saniye önce açıldığını fark etmelerine neden olsun. İnsanlar iskelede ne görecek?

Örneğin ilk versiyonunda ön kapı arka kapıdan 40 saniye sonra açılıyorsa, ikinci versiyonda bu sadece 40 - 15 = 25 saniye sonra gerçekleşecektir. Gemideki insanlar için ön kapının arka kapıdan daha erken, iskeledeki insanlar için ise daha geç açıldığı ortaya çıktı.

Yani daha önce bir laboratuvarda yaşananlar diğerinde daha sonra yaşandı. Buradan zaman kavramının göreceli bir kavram olduğu açıktır.

Bu keşif 1905 yılında yirmi altı yaşındaki fizikçi Albert Einstein tarafından yapıldı. Bundan önce insan, zamanın mutlak olduğunu, dünyanın her yerinde aynı olduğunu, herhangi bir laboratuvardan bağımsız olduğunu hayal ediyordu. Bu nedenle insanlar bir zamanlar yukarı ve aşağı yönlerinin dünyanın her yerinde aynı olduğunu düşünüyorlardı.

Ve şimdi zaman, uzayın kaderini yaşadı. Hangi laboratuvara başvurdukları belirtilmediği takdirde "aynı anda" ifadesinin "aynı yerde" ifadesinden daha anlamlı olmadığı ortaya çıktı.

Belki birisinin hala bir sorusu vardır: Aslında, hangi laboratuvar olursa olsun, herhangi iki olay eşzamanlı mıdır, değil midir? Bu soruyu düşünmek, herhangi bir laboratuvardan bağımsız olarak gerçekte dünyanın neresinde en üst ve en altta olduğu sorusunu düşünmek kadar saçmadır.

Zamanın göreliliğinin keşfi, aşağıda göreceğiniz gibi, Michaelson deneyiminin fiziği yönlendirdiği tüm çelişkileri çözmeyi mümkün kıldı. Bu keşif, binlerce yıl boyunca gelişen kemikleşmiş fikirlere karşı mantığın kazandığı en büyük zaferlerden biriydi. Olağanüstü doğasıyla bilim dünyasını hayrete düşürerek, insanoğlunun doğaya bakışında derin bir devrim yarattı. Niteliği ve önemi bakımından bu, ancak Dünya'nın küreselliğinin keşfinin veya Güneş etrafındaki hareketinin keşfinin neden olduğu devrimle karşılaştırılabilir.

Böylece Einstein, Copernicus ve Newton ile birlikte bilime tamamen yeni yollar açtı. Ve o zamanlar hala genç olan bu bilim adamının keşfinin ona hızla yüzyılımızın en büyük fizikçisi ününü kazandırması sebepsiz değildi.

Zamanın göreliliği doktrinine genellikle "Einstein'ın görelilik ilkesi" veya kısaca "görelilik ilkesi" denir. Daha önce tartıştığımız hareketin göreliliği yasası veya ilkesiyle, yani "klasik görelilik ilkesi" veya "Galileo-Newton görelilik ilkesi" ile karıştırılmamalıdır.

Hızın bir sınırı vardır

Bu büyük değişimleri ve izafiyet ilkesinin bilime getirdiği tüm yenilikleri bir dergi yazısında anlatmak imkansızdır. Ayrıca tüm bunları anlamak için iyi bir fizik ve yüksek matematik bilgisine sahip olmanız gerekir.

Makalemizin amacı yalnızca Einstein ilkesinin temellerini ve zamanın göreliliğinden kaynaklanan en önemli sonuçları açıklamaktır. Gördüğünüz gibi bu tek başına hiç de kolay bir iş değil. Görelilik ilkesinin en zor bilimsel sorulardan biri olduğunu ve matematiğin yardımı olmadan ona yeterince derinlemesine bakmanın genellikle imkansız olduğunu belirtelim.

Öncelikle zamanın göreliliğinin hıza ilişkin çok önemli bir sonucuna bakalım.

Bildiğiniz gibi buharlı lokomotiflerin, arabaların ve uçakların hızları, icat edildikleri günden bugüne sürekli olarak artmaktadır. Artık sadece birkaç on yıl önce inanılmaz görünen seviyelere ulaştı. Artmaya devam edecek.

Teknolojide çok daha yüksek hızlar da bilinmektedir. Bu, her şeyden önce mermilerin ve top mermilerinin hızıdır. Sürekli teknik iyileştirmeler sayesinde mermilerin ve mermilerin uçuş hızı da yıldan yıla arttı ve artmaya devam edecek.

Ancak teknolojide kullanılan en yüksek hız, ışık ışınları, elektrik akımı ve radyo dalgaları kullanılarak sinyal iletim hızıdır. Her üç durumda da yaklaşık olarak aynı değere eşittir - saniyede 300 bin kilometre.

Teknolojinin daha da gelişmesiyle, bazı yeni ışınların keşfedilmesiyle bu hızın aşılacağı düşünülebilir; Kullanabileceğimiz hızları sürekli artırarak, sinyallerin veya çabaların herhangi bir mesafeye anında iletilmesi idealine eninde sonunda istediğimiz kadar yaklaşabileceğiz.

Ancak Michaelson'un deneyimi bu idealin ulaşılamaz olduğunu gösteriyor. Aslında sonsuz yüksek iletim hızıyla iki olaydan gelen sinyaller her koşulda anında bize ulaşacaktır; ve eğer bir laboratuvarda aynı anda iki olay meydana gelmişse, diğer tüm laboratuvarlarda da aynı anda, meydana geldikleri anda gözlemleneceklerdir. Bu da "eşzamanlılığın" mutlak hale gelmesi, laboratuvarların hareketinden tamamen bağımsız olması anlamına gelecektir. Ancak gördüğümüz gibi zamanın mutlaklığı Michaelson'ın deneyimiyle çürütülmüştür. Bu nedenle sinyallerin veya çabaların iletimi anında olamaz.

Başka bir deyişle herhangi bir iletimin hızı sonsuz derecede yüksek olamaz. Belirli bir hız sınırı vardır; hiçbir koşulda aşılamayan maksimum hız.

Maksimum hızın ışık hızıyla örtüştüğünü doğrulamak kolaydır. Nitekim Galileo-Newton görelilik ilkesine göre, birbirine göre doğrusal ve düzgün bir şekilde hareket eden tüm laboratuvarlarda doğa yasaları aynıdır. Bu, bu tür laboratuvarların tümü için maksimum hızın aynı olması gerektiği anlamına gelir. Peki tüm laboratuvarlarda hangi hız sabit kalır? Gördüğümüz gibi, bu kadar şaşırtıcı bir sabitliğe sahip olan yalnızca ışık hızıdır! Buradan, ışık hızının yalnızca dünyadaki (çok önemli olsa da) herhangi bir eylemin yayılma hızı olmadığı sonucu çıkıyor: Aynı zamanda doğada var olan maksimum hızdır.

Doğada maksimum hızın varlığının keşfi aynı zamanda insan düşüncesinin en büyük zaferlerinden biriydi. Geçen yüzyılın bir fizikçisi hızın bir sınırı olduğunu fark edemezdi. Eğer deneyleri sırasında sınırlayıcı bir hızın varlığı gerçeğine rastlamış olsaydı, bunun bir kaza olduğuna, bunun yalnızca deneysel yeteneklerinin sınırlamalarına bağlı olduğuna karar verirdi. Teknolojinin gelişmesiyle maksimum hızın aşılabileceğini düşünmek onun hakkıydı.

Bizim için bunun tam tersi açıktır: Buna güvenmek, navigasyonun gelişmesiyle birlikte dünya yüzeyinde başlangıç ​​noktasından 20 bin kilometreden daha uzak bir yere ulaşmanın mümkün olacağına inanmak kadar saçma olacaktır (yani, dünyanın çevresinin yarısından fazlası).

Bir dakika ne zaman bir saate eşittir?

Zamanın göreliliğini ve alışkanlıktan tuhaf görünen sonuçlarını tam olarak açıklamak için Einstein trenle ilgili örnekler kullanıyor. Biz de aynısını yapalım. Hayali inanılmaz bir hızla hareket eden dev trene "Einstein'ın treni" adını vereceğiz.

Çok uzun bir demiryolu hayal edelim. Birbirine 864 milyon kilometre uzaklıkta iki istasyon var. Diyelim ki saniyede 240 bin kilometre hızla hareket eden Einstein'ın treninin aralarındaki mesafeyi kat etmesi bir saat sürecekti. Her iki istasyonun da mükemmel doğrulukta saatleri var.

Yolcu ilk istasyonda trene biner. Öncelikle cep kronometresini tam olarak istasyon saatine göre ayarlıyor. Başka bir istasyona vardığında istasyonun saatini kontrol eder ve kronometrenin geride olduğunu görünce şaşırır...

Bu neden oldu?

Vagonun tabanında bir elektrik ampulü, tavanında ise bir ayna olduğunu varsayalım. Aynaya düşen bir ampulden gelen ışık ışını ampule geri yansır. Taşıyıcıdaki bir gezgin tarafından görülen kirişin yolu üstteki resimde gösterilmektedir: kiriş dikey olarak yukarıya doğru yönlendirilir ve dikey olarak aşağıya doğru düşer.

İstasyondaki gözlemciye farklı bir resim görünecektir. Işık huzmesinin ampulden aynaya gittiği süre boyunca ayna da trenle birlikte hareket ediyordu. Ve yansıyan ışının düşmesi sırasında ampulün kendisi de aynı mesafeye hareket etti. İstasyondaki bir gözlemcinin bakış açısından ışının kat ettiği yol aşağıdaki şekilde gösterilmiştir: karşıt bir üçgenin iki kenarını oluşturur. Üçgenin tabanı trenin ileri doğru taşıdığı bir ampulden oluşuyor.

İstasyondaki bir gözlemcinin bakış açısından, ışık ışınının trendeki bir gözlemcinin bakış açısından daha büyük bir mesafe kat ettiğini görüyoruz. Aynı zamanda ışık hızının her koşulda sabit olduğunu biliyoruz: Bu hem istasyondaki gözlemci için hem de trendeki yolcu için tamamen aynıdır. Bundan ne sonuç çıkıyor?

Hızlar aynıysa ancak yolların uzunlukları farklıysa, daha kısa bir yolu kat etmenin daha az, daha büyük bir yolu kat etmenin ise daha fazla zaman alacağı açıktır. Her iki zamanın oranını hesaplamak kolaydır.

İstasyondaki gözlemcinin bakış açısından ışının aynaya gidişiyle ampule dönüşü arasında 10 saniye geçtiğini varsayalım. Bu 10 saniye boyunca ışık geçti:

300.000 x 10 = 3 milyon kilometre.

Sonuç olarak, ABC ikizkenar üçgeninin AB ve BC kenarlarının her biri 1,5 milyon kilometreye eşittir. Üçgenin tabanı olan AC 1 tarafı, trenin 10 saniyede kat ettiği mesafeye eşittir:

240.000 x 10 = 2,4 milyon kilometre.

MS 1 tabanının yarısı 1,2 milyon kilometreye eşittir.

Buradan arabanın yüksekliğini - BD üçgeninin yüksekliğini - belirlemek zor değil. ABD dik üçgeninden şunu elde ederiz:

BD 2 = AB 2 - AD 2 = 1,52 - 1,22

Dolayısıyla BD = 0,9 milyon kilometre.

Yükseklik oldukça kayda değer ancak Einstein'ın treninin astronomik boyutları göz önüne alındığında bu hiç de şaşırtıcı değil.

Trendeki bir gözlemcinin bakış açısından ışının kat ettiği yol, açıkça üçgenin yüksekliğinin iki katına eşittir:

2BD = 2 x 0,9 = 1,8 milyon kilometre.

Bu yolda ilerlemek için ışığın şunlara ihtiyacı olacaktır:

1.800.000/300.000 = 6 saniye.

Yani ışık hüzmesi ampulden aynaya ve geriye giderken istasyonda 10 saniye, trende ise sadece 6 saniye geçmişti. Trende geçirilen zamanın istasyonlarda geçen süreye oranı 6/10'dur.

Şaşırtıcı sonuç şu: İstasyon zamanına göre tren istasyonlar arasında bir saat yolculuk yapıyordu, ancak yolcunun kronometresine göre bu süre yalnızca 6/10 saat, yani 36 dakikaydı. Bu nedenle istasyonlar arasındaki hareket sırasında gezginin kronometresi istasyon saatinin gerisinde ve üstelik 24 dakika geride kaldı.

Bu gerçeği iyi düşünmemiz gerekiyor: Gezginin kronometresinin geride kalmasının nedeni bu değil; daha yavaş yürüdüğünü veya yanlış çalıştığını. Hayır, istasyonlardaki saatlerle aynı şekilde çalışıyordu. Ancak istasyonlara göre hareket eden bir trende zaman, istasyonlardakinden farklı geçiyordu.

Üçgenli şemadan, trenin hızı ne kadar yüksek olursa, kronometrenin trenden ışık hızına kadar olan gecikmesinin de o kadar büyük olması gerektiği açıktır; trenin üzerinde herhangi bir kısa sürenin geçmesini sağlamak mümkündür; istasyon saatinden bir saat sonra trene binin. Örneğin, ışık hızının yaklaşık 0,9999'una eşit bir tren hızıyla, trende bir saatlik istasyon süresinde yalnızca 1 dakika geçecektir (ya da tam tersine, trenin bir dakikalık istasyon süresinde bir saat geçecektir; Bir istasyondaki gözlemci, trenin başına ve sonuna yerleştirilen iki kronometreyi kullanarak zamanını kontrol eder).

Zamanın mutlak olduğunu düşünen insanlar, onun düzenli ve üstelik dünyanın her yerinde ve her koşulunda aynı hızla akan bir şey olduğunu zannederlerdi. Ancak Einstein'ın treni, farklı laboratuvarlarda zamanın hızının farklı olduğunu gösteriyor. Zamanın bu göreliliği, fiziksel dünyanın en önemli özelliklerinden biridir.

Bütün söylenenlerden Wells'in bilim kurgu öyküsünde anlattığı "zaman makinesi"nin o kadar da boş bir fantezi olmadığı sonucuna varabiliriz. Zamanın göreliliği, en azından teorik olarak geleceğe yolculuk olasılığının önünü açıyor. Einstein'ın treninin tam anlamıyla bir “zaman makinesi” olduğunu görmek zor değil.

Zaman makinesi

Aslında Einstein'ın treninin düz bir çizgide değil, dairesel bir demiryolu boyunca hareket ettiğini düşünelim. Daha sonra gezgin, orijinal istasyonuna her döndüğünde saatinin istasyon saatinin gerisinde olduğunu keşfedecektir.

Trenin hızını ışık hızına yaklaştırarak, bildiğiniz gibi, trenin istasyon saatine göre az da olsa bir saatin bir saatte geçmesini sağlayabilirsiniz. Bu da şaşırtıcı sonuçlara yol açıyor: Trende sadece yıllar geçerken, istasyonda yüzlerce, binlerce yıl geçecek. “Zaman makinesinden” çıkan gezginimiz, kendisini ayrı bir gelecekte bulacaktır... Akrabaları, dostları çoktan ölmüştür... Sadece uzak torunlarını hayatta bulacaktır.

Ancak Einstein'ın treni Wells'in arabasından hâlâ çok farklı. Sonuçta romancıya göre, yüksek hızı nedeniyle değil, bazı özel teknik cihazlar sayesinde zamanda hareket edebiliyordu. Ancak gerçekte böyle bir cihaz yaratılamaz; bu tamamen saçmalık. Geleceğe ulaşmanın tek yolu var: Trene ışık hızına yakın devasa bir hız kazandırmak.

Einstein'ın trenini Wells'in zaman makinesinden ayıran bir özellik daha var: zamanda "geriye" gidemiyor, yani geçmişe gitme ve dolayısıyla gelecekten bugüne dönme yeteneğinden yoksun.

Genel olarak zamanda geriye gitme fikri tamamen anlamsızdır. Sadece henüz olmamış şeyleri etkileyebiliriz, ama olmuş olanı değiştiremeyiz. Bu örnekten bile bu açıkça anlaşılıyor: Zamanda geriye gitmek mümkün olsaydı, bir kişinin zamanda geriye gidip anne ve babasını henüz bebekken öldürmesi de mümkündü. Ve eğer şimdiki zamana geri dönseydi, kendisini anne babası o doğmadan çok önce ölen bir adamın absürd konumunda bulacaktı!

Işık hızına yakın bir hızda hareket etmek teorik olarak başka bir olasılığın önünü açıyor: zamanla herhangi bir mesafeyi aşmak. Ve dünya uzayında o kadar büyük olabilirler ki, maksimum hızda bile çoğu yolculuk için bir insan hayatı yeterli olmaz.

Bir örnek, bizden iki yüz ışıkyılı uzaklıkta olan bir yıldız olabilir. Işık hızı doğadaki en yüksek hız olduğundan, bu yıldıza fırlatıldıktan iki yüz yıl sonra ulaşmak mümkün değildir. Ve insan yaşamının süresi iki yüz yıldan az olduğundan, insanın uzak yıldızlara ulaşma fırsatından temel olarak mahrum olduğunu söylemek güvenli görünüyor.

Ancak bu mantık hatalıdır. Yanlış olan iki yüz yıldan mutlak bir şeymiş gibi bahsetmemizdir. Ancak zaman görecelidir, yani tüm laboratuvarlar için ortak bir zaman yoktur. İstasyonlarda bir zaman sayımı vardı ama Einstein'ın treninde bir tane daha vardı.

Uzaya seyahat eden bir astronot hayal edelim. Bizden iki yüz ışık yılı uzaklıktaki bir yıldıza ulaştığında, Dünya saatine göre iki yüz yıl geçmiş olacak. Bir rokette, bildiğimiz gibi, Dünya'ya göre hızına bağlı olarak herhangi bir kısa süre geçebilir.

Böylece astronot kendi zaman hesabına göre yıldıza iki yüz yılda değil, diyelim bir yılda ulaşacaktır. Yeterince yüksek bir hızda, bir dakika içinde bile olsa, bir yıldıza "uçmak" ve roket saatine göre geri dönmek teorik olarak mümkündür...

Üstelik dünyadaki maksimum hızda (saniyede 300 bin kilometre) hareket ederken zaman son derece kısalır, yani sıfıra eşit olur. Yani bir roket ışık hızında hareket edebilseydi, içindeki gözlemci için zaman tamamen dururdu ve bu gözlemci açısından başlangıç ​​anı, bitiş anına denk gelirdi.

Bütün bunların yalnızca teorik olarak mümkün olduğunu tekrarlıyoruz. Pratikte geleceğe ve uzak yıldızlara yolculuk yapmak imkansızdır, çünkü arabaların ve insanların ışık hızına yakın hızlarda hareket etmesi teknik nedenlerden dolayı imkansızdır.

Ve nesnelerin boyutları görecelidir

Önceki bölümlerde verilen akıl yürütme ve eğlenceli örnekler harika görünüyor. Ancak amaçları okuyucuyu fanteziye kaptırmak değil, zamanın göreliliğinden kaynaklanan sonuçların derinliğini ve ciddiyetini göstermektir.

Zamanın göreliliğinin aynı zamanda cisimlerin boyutlarının göreliliğini de içerdiğini görmek zor değil.

Einstein'ın treninin geçtiği platformun uzunluğu 2,4 milyon kilometre olsun. Saniyede 240 bin kilometre hıza ulaşan tren, peronu 10 saniyede geçecek. Ama trenin 10 saniyelik istasyon süresinde yalnızca 6 saniye geçecek. Buradan gezgin haklı olarak platformun uzunluğunun 2,40 milyon kilometre değil, 240 bin x 6 = 1,44 milyon kilometre olduğu sonucuna varacaktır.

Bu, herhangi bir laboratuvara göre hareketsiz bir nesnenin hareketli bir nesneden daha uzun olduğu anlamına gelir. Platform trene göre hareket ediyordu ama istasyona göre hareketsizdi. Bu nedenle istasyondaki gözlemci için bu süre yolcuya göre daha uzundu. Tren vagonları ise istasyondaki gözlemci için yolcuya göre 10/6 kat daha kısaydı.

Hız arttıkça nesnelerin uzunluğu giderek azalır. Bu nedenle en yüksek hızda en düşük yani sıfıra eşit olması gerekir.

Yani hareket eden her cisim, hareketi yönünde kasılır. Bu konuda derginin 9. sayısında verdiğimiz örneklerden birini değiştirmek gerekiyor: Bir buharlı gemide kapıların açılmasıyla ilgili bir deney sırasında, iskeledeki bir gözlemci için ikinci kapının 40 derece açıldığını gördük. ilkinden saniyeler sonra. Ancak saniyede 240 bin kilometre hızla hareket eden buharlı geminin uzunluğu iskeleye göre 10/6 kat kısaldığı için, kapıların açılması arasındaki gerçek zaman aralığı iskele saatine göre 40 değil, eşit olacaktır. saniye, ancak 40: 10/6 = 24 saniye. Bu sayısal düzeltme elbette vapur deneyimimizden çıkardığımız temel sonuçları değiştirmiyor.

Cisimlerin boyutlarının göreliliği, görelilik ilkesinin yeni, belki de en çarpıcı sonucunu hemen beraberinde getirir. "En çarpıcısı" çünkü bir zamanlar fizikçilerin kafasını karıştıran Michaelson deneyinin beklenmedik sonucunu açıklıyor. Hatırlayacağınız gibi konu, bilinmeyen bir nedenle sıradan aritmetiğe uymayı "istemeyen" hızların toplanmasıyla ilgiliydi.

İnsan her zaman düz bir çizgide ve tek yönde yönlendirilen hızları tamamen aritmetik olarak, yani masa veya elma kadar basit bir şekilde toplamaya alışkın olmuştur. Örneğin, bir gemi belirli bir yönde saatte 20 kilometre hızla seyrediyorsa ve bir yolcu da güvertesi boyunca aynı yönde saatte 5 kilometre hızla yürüyorsa, bu durumda yolcunun hızı, gemiye göre değişir. iskele saatte 20 + 5 = 25 kilometreye eşit olacaktır.

Yakın zamana kadar fizikçiler bu toplama yönteminin kesinlikle doğru olduğundan ve herhangi bir hızın toplamını bulmak için uygun olduğundan emindiler. Ancak görelilik ilkesi mekaniğin bu kuralına dokunulmadı.

Örneğin saniyede 230 ve 270 bin kilometrelik hızları toplamayı deneyin. Ne olacak? Saniyede 500 bin kilometre. Ancak böyle bir hız olamaz çünkü saniyede 300 bin kilometre dünyadaki en yüksek hızdır. Bundan en azından herhangi bir hızın toplamının saniyede 300 bin kilometreyi geçemeyeceği açıktır.

Ama belki de aritmetik olarak daha düşük hızların, örneğin saniyede 150 ve 130 bin kilometrenin eklenmesine izin verilebilir? Sonuçta saniyede 280 bin kilometrelik toplamları dünyadaki maksimum hızı geçmiyor.

Burada da aritmetik toplamın yanlış olduğunu görmek kolaydır. Örneğin, bir vapurun iskelenin yanından saniyede 150 bin kilometre hızla geçmesine ve bir topun, bir vapurun güvertesinde saniyede 130 bin kilometre hızla yuvarlanmasına izin verelim. Bu hızların toplamı topun iskeleye göre hızını ifade etmelidir. Ancak önceki bölümden hareket eden bir cismin boyutunun küçüldüğünü biliyoruz. Dolayısıyla bir gemide 130 bin kilometrelik mesafe, iskeledeki bir gözlemci için hiç de 130 bin kilometreye eşit olmadığı gibi, kıyıda 150 bin kilometrelik bir gemi yolcusu için de 150 bin kilometreye eşit değildir.

Daha sonra, topun iskeleye göre hızını belirlemek için gözlemci iskeledeki bir saati kullanır. Ancak bir buharlı gemide topun hızı, buharlı geminin süresine göre belirlenir. Hareket halindeki bir gemide ve iskelede geçirilen zaman, bildiğimiz gibi, hiç de aynı değildir.

Hızları ekleme sorunu pratikte böyle görünüyor: hem mesafelerin hem de zamanın göreliliğini hesaba katmalıyız. Hızlar nasıl eklenmeli?

Einstein bunun için görelilik ilkesine uygun özel bir formül verdi. Bu zor makaleyi bunlarla doldurmak istemediğimizden, şu ana kadar görelilik teorisinden formüller vermedik. Ancak matematiğin kısa ve net dili, uzun tartışmaların yerini birçok kelimeyle değiştirerek pek çok şeyi anında anlaşılır hale getiriyor. Hızları toplama formülü önceki tüm argümanlardan çok daha basit olmakla kalmıyor, aynı zamanda kendi içinde o kadar basit ve ilginç ki, alıntı yapmaya değer:

Burada V1 ve V2 hız bileşenleridir, W toplam hızdır, c saniyede 300 bin kilometreye eşit olan dünyadaki en yüksek hızdır (ışık hızı).

Bu harika formülün tam da doğru özelliği var: Hangi hızları toplarsak toplayalım, asla saniyede 300 bin kilometrenin üzerine çıkamayız. Bu formülü kullanarak saniyede 230 bin 270 bin kilometreyi, hatta saniyede 300 bin 300 bin kilometreyi eklemeyi deneyin ve görün ne olacak.

Pratikte çoğu durumda karşılaştığımız gibi küçük hızları topladığımızda formül, aritmetik toplamdan çok az farklı olan alışık olduğumuz sonucu verir. Örneğin en yüksek modern hareket hızlarını bile ele alalım. Her biri saatte 650 kilometre hızla uçan iki uçak birbirine doğru hareket etsin. Yaklaşmalarının hızı nedir?

Aritmetik olarak - (650 + 650) = saatte 1300 kilometre. Einstein'ın formülüne göre saatte yalnızca 0,72 mikron daha azdır. Yukarıdaki örnekte yavaş hareket eden bir gemide ve güvertede yürüyen bir insanda bu fark 340 bin kat daha azdır.

Bu gibi durumlarda bu miktarları ölçümlerle tespit etmek mümkün değildir. Ve pratik değerleri sıfırdır. Buradan, insanların binlerce yıldır hızların aritmetik toplamının temelde yanlış olduğunu neden fark etmedikleri açıktır: böyle bir toplama işlemindeki yanlışlık, uygulamanın en katı gerekliliklerinden çok daha azdır. Ve bu nedenle, teknolojide, eğer hesaplamalar doğru olsaydı, her şey her zaman hesaplamalarla uyumluydu.

Ancak ışık hızıyla karşılaştırılabilecek hızları aritmetik olarak eklemek artık mümkün değil: burada büyük hatalara düşebiliriz. Örneğin saniyede 36 bin kilometrelik hızlarda hata 1 bin kilometreyi aşacak, saniyede 100 bin kilometrede ise zaten saniyede 20 bin kilometreye ulaşacak.

Hızların aritmetik toplamının yanlış olduğu, ancak Einstein'ın formülünün doğru olduğu deneyimlerle doğrulanmaktadır. Başka türlü olamazdı: Sonuçta fizikçileri mekanikteki eski kavramları yeniden düşünmeye zorlayan ve onları görelilik ilkesine yönlendiren deneyimdi.

Hızları gerçekten nasıl ekleyeceğimizi bildiğimizden, artık Michaelson deneyinin "gizemli" sonuçlarını anlayabiliriz. Dünya saniyede 30 kilometre hızla ışık huzmesine doğru ilerlerken bu deneyi gerçekleştiren Michaelson, saniyede 300.000 + 30 = 300.030 kilometre sonucunun elde edilmesini bekliyordu.

Ancak hızları bu şekilde artıramazsınız!

Hız ekleme formülünde V 1 = c (c ışık hızıdır) ve V 2 = 30'u yerine koyarsanız, toplam hızın yalnızca c1'e eşit olduğunu, daha fazla olmadığını göreceksiniz. Bu tam olarak Michaelson'un deneyinin sonucuydu.

Sadece V1 ışık hızına eşitse, V2'nin diğer tüm değerleri için aynı sonuç elde edilecektir. Dünyanın saniyede herhangi bir sayıda kilometre kat etmesine izin verin: 30 - Güneş'in etrafında, 275 - güneş sistemiyle birlikte ve binlerce kilometre - tüm Galaksi ile. Bu hiçbir şeyi değiştirmez. Dünyanın hızının ışık hızına eklendiği tüm durumlarda formül aynı c değerini verecektir.

Dolayısıyla Michaelson deneyinin sonuçları bizi şaşırttı çünkü hızları doğru şekilde nasıl toplayacağımızı bilmiyorduk. Bedenlerin hareket yönünde kasıldığını ve farklı laboratuvarlarda zamanın farklı geçtiğini bilmediğimiz için bunu nasıl yapacağımızı bilmiyorduk.

Kütle ve enerji

Son soruyu dikkate almaya devam ediyor.

Herhangi bir cismin en önemli özelliklerinden biri kütlesidir. Her zaman değişmeden kaldığını düşünmeye alışkınız. Ancak görelilik ilkesine dayalı hesaplamalar başka bir şeyi gösteriyor: Bir cisim hareket ettiğinde kütlesi artar. Vücudun uzunluğu azaldıkça artar. Yani saniyede 240 bin kilometre hızla hareket eden Einstein'ın treninin kütlesi, duran kütlenin 10/6 katı kadardır.

Hız sınıra yaklaştıkça kütle giderek daha hızlı büyür. Maksimum hızda herhangi bir cismin kütlesinin sonsuz büyüklükte olması gerekir. Pratikte karşılaştığımız olağan hızlar, kütlede tamamen önemsiz bir artışa neden olur.

Bununla birlikte, bu olguyu deneysel olarak test etmek hâlâ mümkündür: Modern deneysel fizik, hızla hareket eden elektronların kütlesini, duran elektronların kütlesiyle karşılaştırabilmektedir. Ve deneyim, kütlenin hıza bağımlılığı yasasını tamamen doğrulamaktadır.

Ancak bedenlere hız kazandırmak için enerji harcamak gerekir. Ve böylece, genel olarak bir vücut üzerinde yapılan herhangi bir işin, vücudun enerjisindeki herhangi bir artışın, harcanan bu enerjiyle orantılı olarak kütlede bir artışa yol açtığı ortaya çıktı. Bu nedenle, ısıtılmış bir cismin kütlesi soğuk bir cisminkinden daha büyüktür, sıkıştırılmış bir yayın kütlesi serbest olanınkinden daha büyüktür.

Önemsiz miktardaki kütle birimleri, çok büyük miktardaki enerji birimlerine karşılık gelir. Örneğin bir cismin kütlesini sadece 1 gram artırmak için üzerinde 25 milyon kilowatt saat iş yapılması gerekir. Yani 25 milyon kilovatsaatlik elektrik enerjisinin kütlesi 1 grama eşittir. Bu gramı elde etmek için Dinyeper hidroelektrik santralinin ürettiği tüm enerjinin iki gün boyunca kullanılması gerekiyor. Kilovatsaat başına sadece bir kopek hesapladığımızda en ucuz elektrik enerjisinin 1 gramının 250 bin rubleye mal olduğunu görüyoruz. Ve elektriği ışığa dönüştürürseniz, 1 gram ışık yaklaşık 10 milyon rubleye mal olacak. Bu, en pahalı madde olan radyumdan kat kat daha pahalıdır.

Eğer kapalı alanda 1 ton kömür yakarsanız, yanma ürünlerinin ağırlığı, soğuduktan sonra, oluştukları kömür ve oksijenden yalnızca 1/3000 gram daha az olacaktır. Kütlenin eksik kısmı ısı radyasyonu ile kaybolur. Ve 1 ton suyu 0'dan 100 dereceye ısıtmak, kütlesinde gramın 5/1.000.000 kısmından daha az bir artışa neden olacaktır.

Vücutların enerji kaybetmeleri veya kazanmaları sırasında kütlelerinde meydana gelen bu kadar önemsiz değişikliklerin, en doğru ölçümlerden kaçması oldukça anlaşılır bir durumdur. Ancak modern fizik, kütledeki değişimin fark edilebilir hale geldiği olguları biliyor. Bunlar, bir elementin çekirdeğinden diğer elementlerin çekirdekleri oluştuğunda atom çekirdeklerinin çarpışması sırasında meydana gelen süreçlerdir.

Örneğin, bir lityum atomunun çekirdeği bir hidrojen atomunun çekirdeği ile çarpıştığında, bir helyum atomunun iki çekirdeği oluşur. Bu iki çekirdeğin kütlesi zaten hidrojen ve lityum çekirdeklerinin toplam kütlesinden önemli miktarda - 1/4 kısım - daha azdır. Bu nedenle, 1 gram lityum ve hidrojen karışımı helyuma dönüştürüldüğünde, kilovatsaat cinsinden 1/400 gram enerji açığa çıkmalıdır:

25.000.000/ 400 = 62,5 bin kilovatsaat.

Böylece nükleer dönüşümleri kolaylıkla gerçekleştirebilseydik zengin bir enerji kaynağının sahibi olurduk: Dinyeper Hidroelektrik Santrali'nin gücünü elde etmek için sadece 4 gram lityum ve hidrojen karışımını enerjiye dönüştürmek yeterli olacaktır. Helyum her saat başı.

Yeni ve eski fizik

Bu, görelilik ilkesine kısa girişimizi tamamlıyor.

Görelilik ilkesinin yüzyıllar boyunca insanlık arasında gelişen dünya görüşüne ne kadar ciddi ve derin değişiklikler getirdiğini gördük. Bu eski fikirlerin tamamen yok olduğu anlamına gelmiyor mu? Tamamen reddedilmeleri mi gerekiyor? Görelilik ilkesinin keşfinden önce yaratılan tüm fiziğin yanlış olarak silinmesi gerektiğini mi?

Hayır, çünkü eski fizik (“klasik” olarak adlandırılır) ile görelilik ilkesini dikkate alan fizik (“relativistik”, Latince “referans” anlamına gelen “relatio” kelimesinden gelir) arasındaki fark neredeyse tüm alanlarda çok önemsizdir. pratik faaliyetimiz.

Örneğin, sıradan, hatta en hızlı trendeki (ama elbette Einstein'ın treni olmayan) bir yolcu, görelilik ilkesine dayalı bir zaman düzeltmesi uygulamaya karar verseydi, ona gülünürdü. Bir gün içinde böyle bir değişiklik saniyenin on milyarda biri kadar sürede ifade edilir. Trenin sallanması ve en iyi saat mekanizmasının hatalı çalışması, saatin okumaları üzerinde kıyaslanamayacak kadar büyük bir etkiye sahiptir.

Suyun ısıtıldığında kütlesindeki artışı hesaplamalara dahil eden bir mühendise deli denilebilir. Ancak atom çekirdeğinin çarpışmasını inceleyen ancak kütledeki olası değişiklikleri hesaba katmayan bir fizikçinin cehalet nedeniyle laboratuvardan atılması gerekir.

Tasarımcılar arabaları her zaman klasik fizik yasalarını kullanarak tasarlayacaklardır: görelilik ilkesinde yapılacak düzeltmeler, volana konan mikroptan daha az etki yaratacaktır. Ancak hızlı elektronları gözlemleyen bir fizikçinin, hıza bağlı olarak kütlelerindeki değişimi de hesaba katması gerekir.

Yani görelilik ilkesinin ortaya çıkmasından önce keşfedilen doğa yasaları iptal olmuyor; görelilik teorisi çürütmez, yalnızca eski bilimin elde ettiği bilgiyi derinleştirir ve geliştirir. Bu bilginin hata yapmadan kullanılabileceği sınırları belirler.

Sonuç olarak şunu söylemek gerekir ki, görelilik teorisi bu yazıda ele aldığımız konularla sınırlı değildir. Öğretisini geliştirmeye devam eden Einstein, daha sonra evrensel çekim gibi önemli bir olgunun tamamen yeni bir resmini verdi. Bu bakımdan görelilik doktrini iki kısma ayrılmıştır. Bunlardan ilki, yerçekimiyle ilgisi olmayan, “özel” veya “özel” “görelilik ilkesi” olarak adlandırılıyordu; Yerçekimi konularını kapsayan ikinci bölüme ise “genel görelilik ilkesi” adı veriliyor. Böylece sadece belirli bir prensiple tanıştık (bu makalenin amacı genel prensibin dikkate alınması değildi).

Yeterince derin bir fizik çalışmasıyla, görelilik teorisinin karmaşık yapısının tüm labirentlerinin tamamen açıklığa kavuştuğunu not etmek kalıyor. Ancak bildiğimiz gibi bunlara girmek hiç de kolay olmadı. Bu, parlak bir tahmin gerektiriyordu: Michaelson'ın deneyinden doğru sonuçları çıkarabilmek, ortaya çıkan tüm sonuçlarla birlikte zamanın göreliliğini keşfedebilmek gerekiyordu.

Böylece insanlık, dünyayı daha geniş ve derinlemesine anlama yönündeki ebedi arayışında en büyük zaferlerinden birini kazandı.

Bunu Albert Einstein'ın dehasına borçludur.

Bu ölümlü dünyada olup biten her şeyin göreliliğine tanıklık eden Albert Einstein'ın öğretilerini yalnızca tembeller bilmiyor. Neredeyse yüz yıldır tartışmalar sadece bilim dünyasında değil, aynı zamanda fizikçilerin dünyasında da sürüyor. Basit Kelimelerle Einstein'ın Görelilik Teorisi Oldukça erişilebilirdir ve deneyimi olmayanlar için bir sır değildir.

Birkaç genel soru

Büyük Albert'in teorik öğretilerinin özellikleri göz önüne alındığında, onun varsayımları, çeşitli teorik fizikçiler, oldukça yüksek bilimsel okullar ve ayrıca fiziko-matematik okulunun irrasyonel akımının taraftarları tarafından belirsiz bir şekilde değerlendirilebilir.

Geçen yüzyılın başlarında, bilimsel düşüncede bir artış olduğu ve toplumsal değişimlerin arka planında bazı bilimsel hareketler ortaya çıkmaya başladığında, insanın içinde yaşadığı her şeyin görelilik teorisi ortaya çıktı. Çağdaşlarımız bu durumu nasıl değerlendirirse değerlendirsin, gerçek dünyadaki her şey aslında statik değildir. Einstein'ın özel görelilik teorisi:

• Zaman değişiyor, toplumun toplumsal anlamda bazı sorunlara ilişkin görüşleri ve zihniyeti değişiyor;
• Çeşitli devlet sistemlerinde ve sosyal gelişimin özel koşullarında olasılık doktrinine ilişkin sosyal temeller ve dünya görüşleri, zamanla ve diğer nesnel mekanizmaların etkisi altında değişmiştir.
• Toplumun toplumsal kalkınma sorunlarına ilişkin görüşleri nasıl oluştuysa, bu konudaki tutum ve görüşler de aynıydı. Einstein'ın zamanla ilgili teorileri.

Önemli! Einstein'ın yerçekimi teorisi hem gelişiminin başlangıcında hem de tamamlanması sırasında en saygın bilim adamları arasındaki sistematik tartışmaların temeliydi. Bunun hakkında konuştular, çok sayıda tartışma oldu, farklı ülkelerdeki en üst düzey salonlarda sohbet konusu oldu.

Bilim adamları bunu tartıştı, sohbet konusu oldu. Hatta öğretinin bilim dünyasından yalnızca üç kişi tarafından anlaşılabileceğine dair bir hipotez bile vardı. Zamanı geldiğinde bilimlerin en gizemlisi olan Öklid matematiğinin rahipleri postülaları açıklamaya başladılar. Daha sonra dijital modelini ve dünya alanı üzerindeki eyleminin aynı matematiksel olarak doğrulanmış sonuçlarını oluşturmak için bir girişimde bulunuldu, hipotezin yazarı, yarattığı şeyi bile anlamanın çok zor hale geldiğini itiraf etti. Peki ne işe yarar genel görelilik teorisi, Ne araştırıyor ve modern dünyada hangi pratik uygulamayı buldu?

Teorinin tarihi ve kökleri

Bugün, çoğu durumda, büyük Einstein'ın başarıları, başlangıçta sarsılmaz bir sabit olan şeyin tamamen reddedilmesi olarak kısaca tanımlanıyor. Tüm okul çocukları tarafından fiziksel binom olarak bilinen şeyin çürütülmesini mümkün kılan bu keşifti.

Gezegen nüfusunun çoğunluğu, öyle ya da böyle, dikkatlice, düşünceli ya da yüzeysel olarak, bir kez bile olsa, büyük kitabın, İncil'in sayfalarına döndü.

Gerçek bir onayın ne olduğunu burada okuyabilirsiniz öğretimin özü- geçen yüzyılın başında genç bir Amerikalı bilim adamının üzerinde çalıştığı şey. Eski Ahit tarihinde havaya yükselme gerçekleri ve diğer oldukça yaygın şeyler, bir zamanlar modern zamanlarda mucizelere dönüştü. Eter, bir kişinin tamamen farklı bir hayat yaşadığı bir alandır. Havadaki yaşamın özellikleri, doğa bilimleri alanında dünyaca ünlü birçok kişi tarafından incelenmiştir. VE Einstein'ın yerçekimi teorisi kadim kitapta anlatılanların doğru olduğunu doğruladı.

Hendrik Lorentz ve Henri Poincaré'nin çalışmaları eterin belirli özelliklerinin deneysel olarak keşfedilmesini mümkün kıldı. Her şeyden önce bu, dünyanın matematiksel modellerini oluşturmaya yönelik bir çalışmadır. Temel, maddi parçacıkların eterik uzayda hareket ettiğinde hareket yönüne göre büzüldüğünün pratik olarak doğrulanmasıydı.

Bu büyük bilim adamlarının çalışmaları doktrinin ana önermelerinin temelini oluşturmayı mümkün kıldı. Nobel ödüllü yazarın eserlerinin bu iddiaya sürekli malzeme sağlayan da bu gerçektir. Albert'in görelilik teorisi intihaldi ve öyle de kalacak. Bugün pek çok bilim insanı, birçok varsayımın çok daha önce kabul edildiğini iddia ediyor, örneğin:

• Olayların koşullu eşzamanlılığı kavramı;
• Sabit binom hipotezinin ilkeleri ve ışık hızı kriterleri.

Ne yapmalı görelilik teorisini anlamak? Mesele geçmişte yatıyor. Poincare'in çalışmalarında, mekanik yasalarındaki yüksek hızların yeniden düşünülmesi gerektiği hipotezi öne sürüldü. Fransız fizikçinin açıklamaları sayesinde bilim dünyası, projeksiyondaki hareketin eterik uzay teorisine göre ne kadar göreceli olduğunu öğrendi.

Statik bilimde, hareket eden çeşitli maddi nesneler için büyük miktarda fiziksel süreç dikkate alınmıştır. Genel konseptin varsayımları, hızlanan nesnelerle meydana gelen süreçleri tanımlar, graviton parçacıklarının varlığını ve yerçekiminin kendisini açıklar. Görelilik teorisinin özü daha önce bilim adamları için saçma olan gerçekleri açıklarken. Hareketin özelliklerini ve mekaniğin yasalarını, ışık hızına yaklaşan koşullarda uzay ve zaman sürekliliği arasındaki ilişkileri açıklamak gerekiyorsa, yalnızca görelilik doktrininin varsayımları uygulanmalıdır.

Teori hakkında kısaca ve net bir şekilde

Büyük Albert'in öğretisi neden ondan önceki fizikçilerin yaptıklarından bu kadar farklı? Daha önce fizik, doğadaki tüm süreçlerin gelişim ilkelerini “burada, bugün ve şimdi” sistemi çerçevesinde ele alan oldukça statik bir bilimdi. Einstein, etrafta olup biten her şeyi yalnızca üç boyutlu uzayda değil, aynı zamanda çeşitli nesnelerle ve zamandaki noktalarla ilişkili olarak görmeyi mümkün kıldı.

Dikkat! 1905 yılında Einstein görelilik teorisini yayınladığında farklı atalet hesaplama sistemleri arasındaki hareketi erişilebilir bir şekilde açıklamayı ve yorumlamayı mümkün kıldı.

Temel hükümleri, mutlak referans faktörlerinden biri olarak alınabilecek nesnelerden birini almak yerine, birbirine göre hareket eden iki nesnenin sabit hızlarının oranıdır.

Öğretimin özelliği tek bir istisnai durumla ilgili olarak değerlendirilebilmesidir. Ana faktörler:

1. Hareket yönünün düzlüğü;
2. Maddi bir cismin hareketinin tekdüzeliği.

Yön veya diğer basit parametreler değiştirilirken, maddi bir cisim hızlanabildiğinde veya yana doğru dönebildiğinde, statik görelilik doktrininin yasaları geçerli değildir. Bu durumda, maddi cisimlerin hareketini genel bir durumda açıklayabilen genel görelilik yasaları yürürlüğe girer. Böylece Einstein, fiziksel cisimlerin uzayda birbirleriyle etkileşiminin tüm ilkeleri için bir açıklama buldu.

Göreliliğin ilkeleri

Öğretim ilkeleri

Görelilik hakkındaki açıklama yüz yıldır en hararetli tartışmalara konu oldu. Çoğu bilim insanı, önermelerin çeşitli uygulamalarını fiziğin iki ilkesinin uygulamaları olarak görür. Ve bu yol uygulamalı fizik arasında en popüler olanıdır. Temel varsayımlar görelilik teorileri, ilginç gerçekler, bugün reddedilemez bir onay bulmuş olan:

• Görelilik ilkesi. Bedenler arasındaki ilişkinin tüm fizik yasalarına göre korunması. Bunları birbirine göre sabit hızlarda hareket eden eylemsiz referans çerçeveleri olarak kabul etmek.
• Işık hızı hakkında varsayımlarda bulunun. Hız ve ışık kaynaklarıyla olan ilişkiden bağımsız olarak her durumda değişmeyen bir sabit kalır.

Yeni öğreti ile en kesin bilimlerden birinin sabit statik göstergelere dayanan temel önermeleri arasındaki çelişkilere rağmen, yeni hipotez çevremizdeki dünyaya yeni bir bakış açısıyla dikkat çekti. Bilim adamının başarısı sağlandı ve bu, kendisine kesin bilimler alanında Nobel Ödülü'nün verilmesiyle doğrulandı.

Bu kadar şaşırtıcı bir popülerliğe ne sebep oldu ve Einstein görelilik teorisini nasıl keşfetti?? Genç bir bilim adamının taktikleri.

1. Şimdiye kadar dünyaca ünlü bilim adamları bir tez ortaya koydular ve ancak o zaman bir dizi pratik çalışma yürüttüler. Belirli bir anda genel kavrama uymayan veriler elde edilirse hatalı olarak kabul edildi ve nedenleri gösterildi.
2. Genç dahi tamamen farklı taktikler kullandı, pratik deneyler yaptı, seriydi. Elde edilen sonuçlar, bir şekilde kavramsal seriye uymasa da tutarlı bir teoriye dönüştürüldü. Ve tüm anlarda "hatalar" veya "yanlışlıklar" yok görelilik hipotezleri, örnekler ve gözlemlerin sonuçları açıkça devrim niteliğindeki teorik öğretiye uyuyor.
3. Geleceğin Nobel ödülü sahibi, ışık dalgalarının yayıldığı gizemli eterin incelenmesi ihtiyacını reddetti. Eterin var olduğu inancı bir takım önemli yanılgılara yol açmıştır. Ana varsayım, eterik ortamdaki süreci gözlemleyen gözlemciye göre ışık ışınının hızındaki değişikliktir.

Aptallar için görelilik

Görelilik en basit açıklamadır

Çözüm

Bilim insanının asıl başarısı, uzay ve zaman gibi niceliklerin uyum ve birliğinin kanıtıdır. Bu iki süreklilik arasındaki üç boyutlu bağlantının temel doğası, zaman boyutuyla birleştiğinde, maddi dünyanın doğasına ilişkin pek çok sırrın anlaşılmasını mümkün kılmıştır. Sayesinde Einstein'ın yerçekimi teorisi Modern bilimin derinlikleri ve diğer başarıları üzerine çalışmalar mümkün hale geldi çünkü öğretimin tam potansiyeli bugüne kadar kullanılmadı.

Büyük açık sır

Alexander Grishaev, makaleden bir parça “ Evrensel yerçekiminin dökülmeleri ve fitilleri»

“İngilizler silahlarını tuğlayla temizlemezler, bizimkini de temizlemesinler, yoksa Allah korusun, ateş etmeye pek uygun değiller…” – N. Leskov.

ADU-1000 alıcı ve verici anten kompleksinin 8 parabolik aynası, Derin Uzay İletişim Merkezi'nin Plüton alıcı kompleksinin bir parçasıdır...

Derin uzay araştırmalarının ilk yıllarında, bir dizi Sovyet ve Amerikan gezegenlerarası istasyonu ne yazık ki kaybedildi. Uzmanların dediği gibi "normal modda" fırlatma hatasız gerçekleşse bile, tüm sistemler normal çalıştı, önceden hazırlanmış tüm yörünge ayarlamaları normal şekilde ilerledi, cihazlarla iletişim beklenmedik bir şekilde kesildi.

Öyle bir noktaya geldi ki, lansman için uygun olan bir sonraki "pencere" sırasında, aynı programa sahip aynı cihazlar, en azından birinin zaferle sona ermesi umuduyla birbiri ardına gruplar halinde başlatıldı. Ama - nerede o! Taviz vermeyen gezegenlere yaklaşırken bağlantıyı kesen belli bir sebep vardı.

Tabii bu konuda sessiz kaldılar. Aptal halka, istasyonun gezegenden örneğin 120 bin kilometre uzaklıktan geçtiği bilgisi verildi. Bu mesajların tonu o kadar neşeliydi ki insan şunu düşünmeden edemiyordu: “Adamlar ateş ediyor! Yüz yirmi bin fena değil. Bunu üç yüz binde yapabilirdim! Yeni, daha isabetli atışlar yapıyorsunuz!” Kimsenin dramın yoğunluğu hakkında, uzmanların bir şeylerin peşinde olduğu hakkında hiçbir fikri yoktu. boş noktayı anlamadım.

Sonunda bunu denemeye karar verdik. Haberleşmek için kullanılan sinyalin uzun süredir dalgalar, radyo dalgaları şeklinde temsil edildiği bilinmelidir. Bu dalgaların ne olduğunu hayal etmenin en kolay yolu “domino etkisi”dir. İletişim sinyali, düşen domino taşları gibi uzayda yayılır.

Dalga yayılma hızı, her bir domino taşının düşme hızına bağlıdır ve tüm domino taşları aynı olduğundan ve eşit sürede düştüklerinden dalganın hızı sabit bir değerdir. Domino taşları arasındaki mesafe fizikçiler tarafından denir "dalga boyu".

Dalga örneği – “domino etkisi”

Şimdi bu şekilde kırmızı bir karalamayla işaretlenmiş bir gök cismi olduğunu varsayalım (ona Venüs diyelim). Diyelim ki ilk domino taşını itersek, sonraki her domino taşı bir saniye içinde bir sonrakinin üzerine düşecek. Eğer bizden Venüs'e tam olarak 100 domino yerleştirilirse, dalga 100 domino taşının her biri bir saniye harcayarak sırayla düştükten sonra ona ulaşacaktır. Toplamda bizden gelen dalga Venüs'e 100 saniyede ulaşacak.

Venüs hareketsiz duruyorsa durum budur. Ya Venüs yerinde durmazsa? Diyelim ki 100 domino düşerken Venüs'ümüz birkaç domino arasındaki mesafeye (birkaç dalga boyu) eşit bir mesafeye "sürünmeyi" başarıyor, o zaman ne olacak?

Akademisyenler, ilkokul çağındaki çocukların aşağıdaki gibi problemlerde kullandıkları yasaya göre dalga Venüs'e ulaşırsa ne olacağına karar verdiler: “Noktadan A tren hızla kalkıyor A km/saat ve noktadan itibaren B aynı anda bir yaya da aynı hızla ayrılır B aynı yönde trenin yayaya yetişmesi ne kadar sürer?”

Akademisyenler küçük okul çocukları için bu kadar basit bir sorunu çözmeleri gerektiğini anlayınca işler düzelmeye başladı. Eğer bu ustalık olmasaydı, gezegenlerarası astronotik biliminin olağanüstü başarılarını göremeyecektik.

Ve burada bu kadar kurnazlık ne ki, bilimlerdeki deneyimsiz Dunno ellerini kaldıracak?! Ve tam tersine, bilimlerde deneyimli Znayka haykıracak: Koruyun, haydutu durdurun, bu sahte bilimdir! Gerçek, doğru bilime göre, doğru, bu sorunun tamamen farklı bir şekilde çözülmesi gerekir! Sonuçta, yavaş hareket eden tilki ayaklı gemilerle değil, ışık hızıyla Venüs'ün peşinden koşan, siz veya Venüs ne kadar hızlı koşarsanız koşun, yine de size ışık hızıyla yetişen bir sinyalle karşı karşıyayız. ışık! Üstelik ona doğru koşarsanız onunla daha hızlı tanışamazsınız!

Göreliliğin ilkeleri

"Bu böyle," diye haykıracak Dunno, "görünüşe göre eğer B şu anda uzay gemisinde olan bana göre A Gemide tehlikeli bir salgın olduğunu bildirecekler, buna çarem var; onlarla buluşmak için geri dönmemin faydası yok, çünkü... Bana gönderilen uzay gemisi ışık hızında hareket ediyorsa yine de erkenden buluşamayacak mıyız? Bu da, temiz bir vicdanla, yolculuğuma devam edebileceğim anlamına geliyor. C gelecek ay doğacak maymunlara bir sürü bebek bezi mi dağıtacaksın?

"Kesinlikle," diye cevaplayacak Znayka, "eğer bisiklet üzerinde olsaydınız, o zaman noktalı okun gösterdiği gibi size giden arabaya doğru gitmeniz gerekirdi." Ancak ışık hızına sahip bir araç size doğru hareket ediyorsa, o zaman ona doğru hareket etmeniz veya ondan uzaklaşmanız veya yerinde kalmanız önemli değildir - Toplantı saati değiştirilemez.

"Bu nasıl mümkün olabilir," Dunno dominolarımıza dönecek, "dominolar daha hızlı düşmeye başlayacak mı?" Bunun bir faydası olmayacak - sadece Aşil'in bir kaplumbağaya yetişmesi sorun olacak, Aşil ne kadar hızlı koşarsa koşsun, kaplumbağanın kat ettiği ek mesafeyi kat etmesi yine de biraz zaman alacak.

Hayır, burada her şey daha serin - eğer bir ışık ışını sizi yakalarsa, o zaman hareket ederek alanı uzatırsınız. Aynı dominoları bir lastik bandın üzerine yerleştirin ve çekin - üzerindeki kırmızı çarpı hareket edecek, ancak dominolar da hareket edecek, dominolar arasındaki mesafe artacaktır, yani. Dalga boyu artar ve dolayısıyla sizinle dalganın başlangıç ​​noktası arasında her zaman aynı sayıda domino taşı olacaktır. Vay!

Einstein'ın temellerinin ana hatlarını popüler bir şekilde çizen bendim. Görelilik Teorileri Gezegenlerarası sondalarla iletişim modlarının hesaplanması da dahil olmak üzere, bir alt ışık sinyalinin geçişinin dikkate alınması gereken tek doğru bilimsel teori.

Bir noktayı daha da keskinleştirelim: görecelik teorilerinde (ve bunlardan iki tane var: yüz– özel görelilik teorisi ve GTO– genel görelilik teorisi) ışık hızı mutlaktır ve hiçbir şekilde aşılamaz. Ve eklemler arasındaki mesafeyi arttırmanın etkisine ilişkin yararlı bir terime " denir Doppler etkisi» – dalga hareketli bir nesneyi takip ediyorsa dalga boyunu artırmanın etkisi ve nesne dalgaya doğru hareket ediyorsa dalga boyunu kısaltmanın etkisi.

Yani akademisyenler tek doğru teoriye göre süt için yalnızca sondaların kaldığına inanıyorlardı. Bu arada, 20. yüzyılın 60'lı yıllarında bir dizi ülke üretim yaptı. Venüs'ün radarı. Venüs'ün radar tespiti ile hızların göreceli olarak eklenmesine ilişkin bu varsayım doğrulanabilir.

Amerikan BJ Wallace 1969'da, "Uzaydaki ışığın bağıl hızının radarla doğrulanması" makalesinde, 1961'de yayınlanan Venüs'ün sekiz radar gözlemini analiz etti. Analiz onu radyo ışınının hızının ( görelilik teorisine aykırı) Dünyanın dönüş hızına cebirsel olarak eklenir. Daha sonra bu konuyla ilgili materyal yayınlamada sorunlar yaşadı.

Bahsedilen deneylere ayrılmış makaleleri sıralayalım:

1. V.A. Kotelnikov ve diğerleri “1961'de Venüs'ün radarında kullanılan radar kurulumu.” Radyo mühendisliği ve elektronik, 7, 11 (1962) 1851.

2. V.A. Kotelnikov ve diğerleri “1961'de Venüs'ün radar sonuçları” Age., sayfa 1860.

3. V.A. Morozov, Z.G. Trunova “1961'de Venüs'ün radarında kullanılan zayıf sinyal analizörü.” Age., sayfa 1880.

SonuçlarÜçüncü makalede formüle edilenler, burada başlangıçta belirtilen domino taşlarının düşmesi teorisini anlayan Dunno için bile anlaşılabilir.

Son yazıda Venüs'ten yansıyan bir sinyalin tespit edilmesinin koşullarını anlattıkları bölümde şu ifade yer alıyordu: “ Dar bant bileşeni, sabit bir nokta reflektörden yansımaya karşılık gelen yankı sinyalinin bileşeni olarak anlaşılmaktadır...»

Burada “dar bant bileşeni” Venüs'ten dönen sinyalin tespit edilen bileşenidir ve Venüs dikkate alınırsa tespit edilir... hareketsiz! Onlar. adamlar bunu doğrudan yazmadılar Doppler etkisi algılanmıyor bunun yerine sinyalin alıcı tarafından ancak Venüs'ün sinyalle aynı yöndeki hareketi dikkate alınmazsa tanındığını yazdılar, yani. herhangi bir teoriye göre Doppler etkisi sıfır olduğunda, ancak Venüs hareket ettiği için görelilik teorisinin öngördüğü dalga uzamasının etkisi gerçekleşmedi.

Görelilik teorisinin büyük üzüntüsüne rağmen, Venüs uzayı genişletmedi ve "domino taşları", sinyal Venüs'e ulaştığında, Dünya'dan fırlatıldığı zamana göre çok daha fazla istiflenmişti. Venüs, Aşil kaplumbağası gibi kendisine yetişen dalgaların basamaklarından ışık hızıyla sürünerek uzaklaşmayı başardı.

Açıkçası, yukarıda bahsedilen vakanın da gösterdiği gibi, Amerikalı araştırmacılar da aynısını yaptı. Wallace'ın Venüs'ün taranması sırasında elde edilen sonuçların yorumlanmasına ilişkin bir makale yayınlamasına izin verilmedi. Yani sahte bilimle mücadele komisyonları yalnızca totaliter Sovyetler Birliği'nde düzenli olarak faaliyet göstermiyordu.

Bu arada, teoriye göre, dalgaların uzaması, uzay nesnesinin gözlemciye olan mesafesini belirtmelidir ve buna denir. kırmızıya kayma Hubble tarafından 1929'da keşfedilen bu kırmızıya kayma, Büyük Patlama'nın kozmogonik teorisinin temelini oluşturuyor.

Venüs'ün konumu gösterildi yokluk bu çok ofsetler ve o andan itibaren, Venüs'ün konumuyla ilgili başarılı sonuçlar elde edildiği andan itibaren, bu teori - Büyük Patlama teorisi - yanı sıra "kara delikler" hipotezleri ve diğer göreli saçmalıklar bilim kategorisine giriyor. kurgu. Edebiyatta değil fizikte Nobel Ödülü verdikleri bilim kurgu!!! Senin işlerin harikadır, Tanrım!

Not: SRT'nin 100. yıl dönümü ve Genel Görelilik Teorisinin 90. yıl dönümü vesilesiyle, ne birinin ne de diğerinin deneysel olarak doğrulanmadığı keşfedildi! Yıldönümü vesilesiyle proje “Yerçekimi Probu B (GP-B) Bu saçma teorilerin en azından bir doğrulamasını sağlayacak olan 760 milyon dolar değerindeydi ama her şey büyük bir utançla sonuçlandı. Bir sonraki yazı tam da bununla ilgili...

Einstein'ın OTO'su: “ve kral çıplak!”

“Haziran 2004'te BM Genel Kurulu 2005 yılını Uluslararası Fizik Yılı ilan etmeye karar verdi. Asamble, UNESCO'yu (Birleşmiş Milletler Eğitim, Bilim ve Kültür Örgütü) dünyanın dört bir yanındaki fizik toplulukları ve diğer ilgili gruplarla işbirliği içinde Yılın kutlanması için etkinlikler düzenlemeye davet etti...”– BM Bülteninden Mesaj

Elbette! – Gelecek yıl Özel Görelilik Teorisinin 100. yılını kutluyoruz ( yüz), 90 yıl – Genel Görelilik Teorisi ( GTO) - arkaik Newton fiziğini kaidesinden deviren yeni fiziğin yüz yıllık sürekli zaferi, BM yetkililerinin gelecek yılın kutlamalarını öngörerek ve tüm zamanların ve halkların en büyük dehasını ve takipçilerini onurlandırdığına inanıyordu. .

Ancak takipçiler, "parlak" teorilerin neredeyse yüz yıldır hiçbir şekilde kendilerini göstermediğini diğerlerinden daha iyi biliyorlardı: bunlara dayanarak yeni fenomenler hakkında hiçbir tahmin yapılmadı ve halihazırda keşfedilenler için hiçbir açıklama yapılmadı, ancak bunlar tarafından açıklanmadı. klasik Newton fiziği. Hiçbir şey, HİÇBİR ŞEY!

Genel Göreliliğin tek bir deneysel onayı bile yoktu!

Bilinen tek şey teorinin mükemmel olduğuydu ama kimse bunun amacının ne olduğunu bilmiyordu. Evet, onu düzenli olarak muazzam miktarda para ödenen vaatler ve kahvaltılarla ve günün sonunda - edebiyatta değil fizikte Nobel Ödüllerinin verildiği kara deliklerle ilgili bilim kurgu romanlarıyla besledi. , birbiri ardına, birbirinden daha büyük çarpıştırıcılar inşa edildi, yerçekimsel interferometreler tüm dünyada çoğaldı, burada Konfüçyüs'ü başka bir deyişle, "karanlık maddede" kara bir kedi aradılar, üstelik orada değildi, ve hiç kimse "karanlık maddenin" kendisini bile görmemişti.

Bu nedenle Nisan 2004'te yaklaşık kırk yıldır özenle hazırlanan ve son aşaması için 760 milyon dolar tahsis edilen çok iddialı bir proje hayata geçirildi. "Yerçekimi Sondası B (GP-B)". Yerçekimi testi B Einstein'ın uzay-zamanını ne eksik ne fazla, 6,6 yay saniyesi miktarında, hassas jiroskoplar (yani tepeler) üzerinde, yaklaşık bir yıllık uçuşta - tam olarak büyük yıldönümü için - sarması gerekiyordu.

Fırlatmanın hemen ardından, "Ekselanslarının emir subayı" ruhuyla zafer raporlarını bekliyorduk - "mektup" N'inci kilometreyi takip ediyordu: "Uzay-zamanın ilk ark saniyesi başarıyla tamamlandı." Ancak inananların en görkemli şekilde karşıladığı muzaffer raporlar 20. yüzyıl dolandırıcılığı, bir şekilde her şey yolunda gitmedi.

Ve muzaffer raporlar olmadan, yıldönümü ne işe yarar - en ilerici öğretinin düşmanları, hazır kalemleri ve hesap makineleriyle, Einstein'ın büyük öğretisine tükürmek için bekliyorlar. Bu yüzden beni hayal kırıklığına uğrattılar "Uluslararası Fizik Yılı" frenlerde - sessizce ve fark edilmeden geçti.

Görevin tamamlanmasının hemen ardından, yıldönümü yılının Ağustos ayında herhangi bir zafer raporu gelmedi: yalnızca her şeyin yolunda gittiğine dair bir mesaj vardı, parlak teori doğrulandı, ancak sonuçları biraz ve tam olarak işleyeceğiz. bir yıl kesin bir cevap olacak. Aradan 1-2 yıl geçmesine rağmen yanıt gelmedi. Sonunda sonuçları Mart 2010'a kadar kesinleştireceklerine söz verdiler.

Peki bu sonuç nerede? İnternette Google'da arama yaptığımda bir blogcunun LiveJournal'ında şu ilginç notu buldum:

Yerçekimi Probu B (GP-B) – tarafındanizler760 milyon dolar. $

Öyleyse - modern fizik GTR'den şüphe duymuyor, öyle görünüyor ki, neden GTR'nin etkilerini doğrulamayı amaçlayan 760 milyon dolar değerinde bir deneye ihtiyaç var?

Sonuçta bu saçmalık; örneğin Arşimet yasasını doğrulamak için neredeyse bir milyar harcamakla aynı şey. Ancak deneyin sonuçlarına bakılırsa bu para deneye yönlendirilmedi. para halkla ilişkilere harcandı.

Deney, 20 Nisan 2004'te fırlatılan ve Lense-Thirring etkisini (genel göreliliğin doğrudan bir sonucu olarak) ölçecek ekipmanla donatılmış bir uydu kullanılarak gerçekleştirildi. Uydu Yerçekimi Probu B o zamanlar dünyanın en doğru jiroskoplarını taşıyordu. Deneysel tasarım Wikipedia'da oldukça iyi anlatılmıştır.

Zaten veri toplama döneminde deneysel tasarım ve ekipmanın doğruluğu ile ilgili sorular ortaya çıkmaya başladı. Sonuçta, devasa bütçeye rağmen, ultra ince etkileri ölçmek için tasarlanan ekipmanlar hiçbir zaman uzayda test edilmedi. Veri toplama sırasında, dewardaki helyumun kaynaması nedeniyle titreşimler ortaya çıktı, enerjik kozmik parçacıkların etkisi altındaki elektroniklerdeki arızalar nedeniyle jiroskoplarda beklenmedik duraklamalar meydana geldi ve ardından eğirme oldu; Bilgisayar arızaları ve "bilim verileri" dizilerinde kayıplar yaşandı ve en önemli sorunun "polhode" etkisi olduğu ortaya çıktı.

Konsept "polod" Kökleri, seçkin matematikçi ve gökbilimci Leonhard Euler'in katı cisimlerin serbest hareketi için bir denklem sistemi elde ettiği 18. yüzyıla kadar uzanıyor. Özellikle, Euler ve çağdaşları (D'Alembert, Lagrange), Dünya'nın enlem ölçümlerindeki, görünüşe göre Dünya'nın dönme eksenine (kutup ekseni) göre dalgalanmaları nedeniyle meydana gelen dalgalanmaları (çok küçük) araştırdılar ...

GP-B jiroskopları, Guinness Rekorlar Kitabı'nda şimdiye kadar insan eliyle yapılmış en küresel nesneler olarak listelenmiştir. Küre kuvars camdan yapılmış ve ince bir süper iletken niyobyum filmi ile kaplanmıştır. Kuvars yüzeyler atomik seviyeye kadar parlatılır.

Eksenel devinim tartışmasının ardından doğrudan şu soruyu sorma hakkına sahipsiniz: Guinness Dünya Rekorları Kitabı'nda en küresel nesneler olarak listelenen GP-B jiroskopları neden aynı zamanda eksenel devinim sergiliyor? Aslında, üç ana eylemsizlik ekseninin de aynı olduğu tamamen küresel ve homojen bir cisimde, bu eksenlerden herhangi birinin etrafındaki kutup periyodu sonsuz derecede büyük olacaktır ve tüm pratik amaçlar açısından mevcut olmayacaktır.

Ancak GP-B rotorları "mükemmel" küreler değildir. Erimiş kuvars alt katmanın küresel şekli ve homojenliği, eksenlere göre atalet momentlerinin milyonda bir oranında dengelenmesini mümkün kılar - bu, rotorun polhold periyodunun dikkate alınmasını ve yolun sabitlenmesini gerektirmek için zaten yeterlidir. rotor ekseninin ucunun hareket edeceği.

Bütün bunlar bekleniyordu. Uydu fırlatılmadan önce GP-B rotorlarının davranışı simüle edildi. Ancak yine de hakim fikir birliği, rotorlar neredeyse ideal ve hemen hemen tekdüze olduğundan, kutup izi izinin çok küçük bir genliğini ve eksenin kutuplu dönüşünün deney boyunca önemli ölçüde değişmeyeceği kadar uzun bir süre vereceği yönündeydi.

Ancak iyi tahminlerin aksine, GP-B rotorları gerçek hayatta önemli eksenel devinim görmeyi mümkün kıldı. Rotorların neredeyse mükemmel küresel geometrisi ve homojen bileşimi göz önüne alındığında iki olasılık vardır:

– enerjinin dahili ayrışması;

– sabit frekanslı dış etki.

Her ikisinin bir kombinasyonunun işe yaradığı ortaya çıktı. Rotor, yukarıda anlatılan Dünya gibi simetrik olmasına rağmen, jiroskop hala elastiktir ve ekvatorda yaklaşık 10 nm kadar çıkıntı yapar. Dönme ekseni sürüklendiğinden dolayı gövde yüzeyinin dışbükeyliği de kayar. Rotor yapısındaki küçük kusurlar ve rotor çekirdek malzemesi ile niyobyum kaplaması arasındaki yerel sınır kusurları nedeniyle dönme enerjisi dahili olarak dağıtılabilir. Bu, genel açısal momentumu değiştirmeden sürüklenme yolunun değişmesine neden olur (çiğ bir yumurtanın dönmesi gibi).

Genel göreliliğin öngördüğü etkiler gerçekten kendini gösteriyorsa, o zaman her yıl için Yerçekimi Probu B Yörüngede, jiroskoplarının dönme eksenleri sırasıyla 6,6 yay saniyesi ve 42 yay saniyesi kadar sapmalıdır.

Bu etki nedeniyle 11 ayda iki jiroskop onlarca derece döndürüldü, Çünkü minimum eylemsizlik ekseni boyunca döndürüldü.

Sonuç olarak, ölçmek için tasarlanmış jiroskoplar milisaniye açısal yay, planlanmamış etkilere ve onlarca dereceye kadar hatalara maruz kaldı! Aslında öyleydi görev başarısızlığı ancak sonuçlar basitçe gizlendi. Misyonun nihai sonuçlarının başlangıçta 2007 yılı sonunda açıklanması planlanmışsa, daha sonra Eylül 2008'e, ardından tamamen Mart 2010'a ertelendi.

Francis Everitt'in neşeyle bildirdiği gibi, "Elektrik yüklerinin etkileşimi nedeniyle jiroskoplarda ve odalarının duvarlarında "donmuş" (yama efekti) ve henüz elde edilen verilerden tamamen hariç tutulmamış olan okuma okumalarının daha önce hesaba katılmamış etkileri nedeniyle, bu aşamadaki ölçümlerin doğruluğu 0,1 ark saniye ile sınırlıdır, bu da %1'den daha iyi bir doğrulukla onaylamayı mümkün kılar. Jeodezik devinimin etkisi (yılda 6,606 yay saniyesi), ancak eylemsiz referans çerçevesinin sürüklenmesi olgusunu (yılda 0,039 yay saniyesi) izole etmeyi ve doğrulamayı henüz mümkün kılmaz. Ölçüm gürültüsünü hesaplamak ve çıkarmak için yoğun çalışmalar sürüyor..."

Yani, bu ifadeye nasıl yorum yaptım ZZCW : “Onlarca dereceden onlarca derece çıkarılır ve yüzde bir doğrulukla açısal milisaniye kalır (ve bu durumda beyan edilen doğruluk daha da yüksek olacaktır, çünkü tam bir komünizm için Lense-Thirring etkisinin onaylanması gerekir). Genel Göreliliğin temel etkisi...”

Buna şaşmamalı NASA reddetti Ekim 2008'den Mart 2010'a kadar olan dönem için planlanan "veri analizini daha da geliştirmek" için 18 aylık bir program için Stanford'a milyonlarca dolar daha bağışla.

Almak isteyen bilim insanları ÇİĞ(ham veriler) bağımsız onay için, bunun yerine şunu bulmak şaşırttı: ÇİĞ ve kaynaklar NSSDC onlara yalnızca “ikinci düzey veriler” verilir. "İkinci düzey", "verilerin hafifçe işlendiği..." anlamına gelir.

Sonuç olarak, finansmandan mahrum kalan Stanford ekibi, 5 Şubat'ta aşağıdakileri okuyan bir nihai rapor yayınladı:

Güneş jeodezik etkisi (+7 marc-s/yıl) ve kılavuz yıldızın öz hareketi (+28 ± 1 marc-s/yıl) için düzeltmeler çıkarıldıktan sonra sonuç -6,673 ± 97 marc-s/yıl olur, Genel Görelilik'in tahmin ettiği -6.606 marc-s/yıl ile karşılaştırılacak

Bu, benim tanımadığım bir blog yazarının görüşüdür ve onun görüşünü bağıran çocuğun sesi olarak kabul edeceğiz: " Ve kral çıplak!»

Ve şimdi niteliklerine meydan okunması zor olan çok yetkin uzmanların açıklamalarına değineceğiz.

Nikolay Levashov "Görelilik teorisi fiziğin yanlış bir temelidir"

Nikolay Levashov "Einstein'ın teorisi, astrofizik, sessiz deneyler"

Daha fazla ayrıntı Rusya, Ukrayna ve güzel gezegenimizin diğer ülkelerinde meydana gelen olaylar hakkında çeşitli bilgilere şu adresten ulaşılabilir: İnternet Konferansları, sürekli olarak “Bilginin Anahtarları” web sitesinde düzenlenmektedir. Tüm Konferanslar açık ve eksiksizdir özgür. Uyanan ve ilgilenen herkesi davet ediyoruz...

Genel görelilik teorisi(GTR), Albert Einstein tarafından 1915-16'da yayınlanan geometrik bir yerçekimi teorisidir. Özel görelilik teorisinin daha da geliştirilmiş hali olan bu teori çerçevesinde, yerçekimi etkilerinin, uzay-zamanda yer alan cisimler ve alanların kuvvet etkileşiminden değil, uzay-zamanın deformasyonundan kaynaklandığı ileri sürülmektedir. özellikle kütle enerjisinin varlığıyla ilişkili olan kendisi. Dolayısıyla genel görelilik kuramında diğer metrik teorilerde olduğu gibi kütleçekimi bir kuvvet etkileşimi değildir. Genel görelilik, uzay-zamanın eğriliğini uzayda mevcut maddeyle ilişkilendirmek için Einstein'ın denklemlerini kullanması nedeniyle diğer metrik yerçekimi teorilerinden farklıdır.

Genel görelilik şu anda gözlemlerle desteklenen en başarılı kütleçekim teorisidir. Genel göreliliğin ilk başarısı Merkür'ün günberisindeki anormal devinimi açıklamaktı. Daha sonra, 1919'da Arthur Eddington, genel göreliliğin tahminlerini doğrulayan bir tam tutulma sırasında Güneş'in yakınında ışığın büküldüğünün gözlemlendiğini bildirdi.

O zamandan bu yana, kütleçekimsel zaman genişlemesi, kütleçekimsel kırmızıya kayma, kütleçekim alanındaki sinyal gecikmesi ve şimdiye kadar yalnızca dolaylı olarak kütleçekimsel radyasyon dahil olmak üzere diğer birçok gözlem ve deney teorinin tahminlerinin önemli bir kısmını doğruladı. Buna ek olarak, çok sayıda gözlem, genel görelilik teorisinin en gizemli ve egzotik tahminlerinden biri olan kara deliklerin varlığının doğrulanması olarak yorumlanıyor.

Genel görelilik teorisinin baş döndürücü başarısına rağmen, kara delikler ve uzay-zaman dikkate alındığında giderilemez matematiksel farklılıklar ortaya çıkması nedeniyle kuantum teorisinin klasik limiti olarak yeniden formüle edilememesi nedeniyle bilim camiasında rahatsızlık bulunmaktadır. genel olarak tekillikler. Bu sorunu çözmek için bir dizi alternatif teori önerilmiştir. Modern deneysel veriler, genel görelilikten herhangi bir tür sapmanın, eğer varsa, çok küçük olması gerektiğini göstermektedir.

Genel göreliliğin temel ilkeleri

Newton'un yerçekimi teorisi, uzun menzilli bir kuvvet olan yerçekimi kavramına dayanmaktadır: herhangi bir mesafede anında etki eder. Eylemin bu anlık doğası, modern fiziğin alan paradigmasıyla ve özellikle de 1905'te Einstein tarafından Poincaré ve Lorentz'in çalışmalarından esinlenerek oluşturulan özel görelilik teorisiyle bağdaşmaz. Einstein'ın teorisine göre hiçbir bilgi boşlukta ışık hızından daha hızlı ilerleyemez.

Matematiksel olarak Newton'un yerçekimi kuvveti, yerçekimi alanındaki bir cismin potansiyel enerjisinden türetilir. Bu potansiyel enerjiye karşılık gelen yerçekimi potansiyeli, Lorentz dönüşümleri altında değişmez olmayan Poisson denklemine uyar. Değişmezliğin nedeni, özel görelilik teorisindeki enerjinin skaler bir miktar olmaması, 4-vektörün zaman bileşenine girmesidir. Yerçekiminin vektör teorisi, Maxwell'in elektromanyetik alan teorisine benzer ve etkileşimin doğasıyla ilişkili olan yerçekimi dalgalarının negatif enerjisine yol açar: yerçekimindeki benzer yükler (kütle) çeker ve itmez, elektromanyetizmada olduğu gibi. Bu nedenle, Newton'un yerçekimi teorisi, özel görelilik teorisinin temel ilkesiyle - doğa yasalarının herhangi bir eylemsiz referans çerçevesinde değişmezliği ve ilk kez 1905'te Poincaré tarafından önerilen Newton teorisinin doğrudan vektör genellemesi - ile bağdaşmaz. “Elektronun Dinamiği Üzerine” çalışması fiziksel olarak tatmin edici olmayan sonuçlara yol açmaktadır.

Einstein, doğa yasalarının herhangi bir referans çerçevesine göre değişmezliği ilkesiyle uyumlu olacak bir yerçekimi teorisi aramaya başladı. Bu arayışın sonucu, yerçekimsel ve eylemsiz kütlenin özdeşliği ilkesine dayanan genel görelilik teorisiydi.

Yerçekimi ve eylemsizlik kütlelerinin eşitliği ilkesi

Klasik Newton mekaniğinde iki kütle kavramı vardır: Birincisi Newton'un ikinci yasasını, ikincisi ise evrensel çekim yasasını ifade eder. İlk kütle - eylemsizlik (veya eylemsizlik) - vücuda etki eden yerçekimi olmayan kuvvetin ivmesine oranıdır. İkinci kütle - yerçekimi (veya bazen denildiği gibi ağır) - bir cismin diğer cisimler tarafından çekilme kuvvetini ve kendi çekim kuvvetini belirler. Genel olarak bakıldığında bu iki kütle, açıklamadan da görülebileceği gibi, çeşitli deneylerle ölçülür ve bu nedenle birbirleriyle hiçbir şekilde orantılı olmaları gerekmez. Bunların kesin orantılılığı, hem yerçekimsel olmayan hem de yerçekimsel etkileşimlerde tek bir vücut kütlesinden bahsetmemize olanak tanır. Uygun bir birim seçimi ile bu kütleler birbirine eşit hale getirilebilir. İlkenin kendisi Isaac Newton tarafından ortaya atıldı ve kütlelerin eşitliği onun tarafından deneysel olarak 10?3'lük bir göreceli doğrulukla doğrulandı. 19. yüzyılın sonunda Eötvös daha incelikli deneyler gerçekleştirerek prensibi test etme doğruluğunu 10?9'a çıkardı. 20. yüzyılda deneysel teknoloji, kütlelerin eşitliğini 10?12-10?13 göreceli doğrulukla doğrulamayı mümkün kıldı (Braginsky, Dicke, vb.). Bazen yerçekimi ve eylemsizlik kütlelerinin eşitliği ilkesine zayıf eşdeğerlik ilkesi denir. Albert Einstein bunu genel görelilik teorisine dayandırdı.

Jeodezik çizgiler boyunca hareket prensibi

Yerçekimi kütlesi eylemsizlik kütlesine tam olarak eşitse, o zaman yalnızca yerçekimi kuvvetlerinin etki ettiği bir cismin ivmesine ilişkin ifadede her iki kütle de birbirini götürür. Dolayısıyla bir cismin ivmesi ve dolayısıyla yörüngesi, cismin kütlesine ve iç yapısına bağlı değildir. Uzayda aynı noktadaki tüm cisimler aynı ivmeyi alıyorsa, bu ivme cisimlerin özellikleriyle değil, uzayın bu noktadaki özellikleriyle ilişkilendirilebilir.

Böylece cisimler arasındaki yerçekimsel etkileşimin tanımı, cisimlerin içinde hareket ettiği uzay-zamanın tanımına indirgenebilir. Einstein'ın yaptığı gibi cisimlerin eylemsizlikle, yani kendi referans çerçevelerindeki ivmelerinin sıfır olacağı şekilde hareket ettiğini varsaymak doğaldır. Böylece cisimlerin yörüngeleri, teorisi 19. yüzyılda matematikçiler tarafından geliştirilen jeodezik çizgiler olacaktır.

Jeodezik çizgilerin kendisi, uzay-zamanda, geleneksel olarak aralık veya dünya fonksiyonu olarak adlandırılan, iki olay arasındaki mesafenin bir analoğunu belirleyerek bulunabilir. Üç boyutlu uzayda ve tek boyutlu zamanda (başka bir deyişle dört boyutlu uzay-zamanda) bir aralık, metrik tensörün 10 bağımsız bileşeni tarafından verilir. Bu 10 sayı uzayın ölçüsünü oluşturur. Uzay-zamanda farklı yönlerdeki iki sonsuz yakın nokta arasındaki “mesafeyi” tanımlar. Hızı ışık hızından daha az olan fiziksel cisimlerin dünya çizgilerine karşılık gelen jeodezik çizgilerin, en büyük uygun zamanın çizgileri olduğu, yani bu yörüngeyi takip ederek vücuda sıkı bir şekilde bağlı bir saat tarafından ölçülen zaman olduğu ortaya çıkar. Modern deneyler, cisimlerin jeodezik çizgiler boyunca hareketini, yerçekimi ve eylemsizlik kütlelerinin eşitliği ile aynı doğrulukla doğrulamaktadır.

Uzay-zamanın eğriliği

İki cismi birbirine paralel iki yakın noktadan fırlatırsanız, yerçekimi alanında yavaş yavaş birbirlerine yaklaşmaya veya uzaklaşmaya başlayacaklardır. Bu etkiye jeodezik çizgi sapması denir. Merkeze büyük bir nesnenin yerleştirildiği kauçuk bir zar boyunca iki top birbirine paralel olarak fırlatıldığında benzer bir etki doğrudan gözlemlenebilir. Toplar dağılacaktır: Zarı iten nesneye daha yakın olan top, daha uzaktaki topa göre merkeze daha güçlü bir şekilde yönelecektir. Bu tutarsızlık (sapma) zarın eğriliğinden kaynaklanmaktadır. Benzer şekilde, uzay-zamanda jeodeziklerin sapması (cisimlerin yörüngelerinin farklılaşması) eğriliğiyle ilişkilidir. Uzay-zamanın eğriliği, onun metriği (metrik tensör) tarafından benzersiz bir şekilde belirlenir. Genel görelilik teorisi ile alternatif yerçekimi teorileri arasındaki fark, çoğu durumda tam olarak madde (yerçekimi alanını oluşturan yerçekimi olmayan doğadaki cisimler ve alanlar) ile uzay-zamanın metrik özellikleri arasındaki bağlantı yönteminde belirlenir.

Uzay-zaman genel göreliliği ve güçlü eşdeğerlik ilkesi

Genel görelilik teorisinin temelinin, aşağıdaki gibi formüle edilebilecek olan yerçekimi ve eylemsizlik alanlarının denkliği ilkesi olduğuna sıklıkla yanlış inanılır:
Yerçekimi alanında yer alan, oldukça küçük boyutlu bir yerel fiziksel sistem, davranış açısından, özel teorinin düz uzay-zamanına daldırılmış, hızlandırılmış (eylemsizlik referans çerçevesine göre) bir referans sisteminde yer alan aynı sistemden ayırt edilemez. görelilik.

Bazen aynı prensip "özel göreliliğin yerel geçerliliği" olarak öne sürülür veya "güçlü eşdeğerlik ilkesi" olarak adlandırılır.

Tarihsel olarak bu prensip, genel görelilik teorisinin gelişiminde gerçekten büyük bir rol oynamış ve Einstein tarafından bu teorinin geliştirilmesinde kullanılmıştır. Bununla birlikte, teorinin en son biçiminde, uzay-zaman, hem hızlandırılmış hem de özel görelilik teorisindeki orijinal referans çerçevesinde eğrisiz - düz ve düz olduğundan, aslında kapsanmamaktadır. Genel görelilik teorisine göre herhangi bir cisim tarafından kavislidir ve tam olarak onun eğriliği cisimlerin yerçekimsel çekiciliğine neden olur.

Genel görelilik teorisinin uzay-zamanı ile özel görelilik teorisinin uzay-zamanı arasındaki temel farkın, bir tensör miktarı - eğrilik tensörü ile ifade edilen eğriliği olduğunu belirtmek önemlidir. Özel göreliliğin uzay-zamanında bu tensör aynı şekilde sıfıra eşittir ve uzay-zaman düzdür.

Bu nedenle “genel görelilik teorisi” ismi tam anlamıyla doğru değildir. Bu teori, şu anda fizikçiler tarafından değerlendirilen bir dizi yerçekimi teorisinden sadece bir tanesidir; özel görelilik teorisi (daha kesin olarak, uzay-zamanın metrikliği ilkesi) bilim camiası tarafından genel olarak kabul edilmektedir ve bu teorinin temel taşını oluşturmaktadır. modern fiziğin temeli. Bununla birlikte, Genel Görelilik dışında geliştirilen diğer yerçekimi teorilerinin hiçbirinin zaman ve deney testinden geçemediğini de belirtmek gerekir.

Genel göreliliğin ana sonuçları

Uygunluk ilkesine göre, zayıf çekim alanlarında genel göreliliğin tahminleri, Newton'un evrensel çekim yasasının alan kuvveti arttıkça artan küçük düzeltmelerle uygulanmasının sonuçlarıyla örtüşmektedir.

Genel göreliliğin ilk tahmin edilen ve deneysel olarak test edilen sonuçları, aşağıda ilk testlerinin kronolojik sırasına göre listelenen üç klasik etkiydi:
1. Newton mekaniğinin tahminleriyle karşılaştırıldığında Merkür'ün yörüngesinin günberi noktasında ilave kayma.
2. Güneş'in çekim alanında bir ışık ışınının sapması.
3. Yerçekimsel kırmızıya kayma veya yerçekimsel alanda zaman genişlemesi.

Deneysel olarak doğrulanabilecek başka etkiler de vardır. Bunlar arasında, Güneş ve Jüpiter'in çekim alanındaki elektromanyetik dalgaların sapması ve gecikmesi (Shapiro etkisi), Lense-Thirring etkisi (dönen bir cismin yakınında bir jiroskopun devinimi), kara deliklerin varlığının astrofiziksel kanıtlarından bahsedebiliriz. , çift yıldızlardan oluşan yakın sistemler tarafından yerçekimi dalgalarının emisyonunun ve Evrenin genişlemesinin kanıtı.

Şu ana kadar genel göreliliği çürüten hiçbir güvenilir deneysel kanıt bulunamadı. Ölçülen etki büyüklüklerinin genel görelilik tarafından tahmin edilenlerden sapmaları %0,1'i aşmamaktadır (yukarıdaki üç klasik olay için). Buna rağmen çeşitli nedenlerden dolayı teorisyenler en az 30 alternatif çekim teorisi geliştirmişler ve bunlardan bazıları teoride yer alan parametrelerin uygun değerleri ile genel göreliliğe keyfi olarak yakın sonuçlar elde etmeyi mümkün kılmaktadır.