کاربرد معادلات نسبیت عام در جهان. حسابداری برای موقعیت ناظر. روش های بررسی GTR

راز آشکار بزرگ

الکساندر گریشایف، بخشی از مقاله " نشت ها و فتیله های گرانش جهانی»

"انگلیسی ها اسلحه های خود را با آجر تمیز نمی کنند: اجازه دهید اسلحه ما را هم تمیز نکنند وگرنه خدای نکرده جنگ، آنها برای تیراندازی خوب نیستند..." N. Leskov.

8 آینه سهموی مجتمع آنتن گیرنده و فرستنده ADU-1000 بخشی از مجتمع گیرنده پلوتون مرکز ارتباطات فضای اعماق...

در سال‌های اولیه اکتشاف اعماق فضا، تعدادی از ایستگاه‌های بین سیاره‌ای شوروی و آمریکا متأسفانه از بین رفتند. حتی اگر پرتاب بدون شکست انجام شود، همانطور که کارشناسان می گویند، "در حالت عادی"، همه سیستم ها به طور عادی کار می کردند، تمام تنظیمات مداری از پیش تدارک دیده شده به طور عادی پیش می رفت، ارتباط با دستگاه ها به طور غیرمنتظره ای قطع شد.

کار به جایی رسید که در طی "پنجره" بعدی که برای راه اندازی مطلوب بود ، دستگاه های یکسان با همان برنامه به صورت دسته ای راه اندازی شدند - به این امید که حداقل یکی از آنها به پایان پیروزمندانه برسد. اما - کجاست! دلیل خاصی وجود داشت که هنگام نزدیک شدن به سیارات ارتباط را قطع کرد که امتیازی نمی داد.

البته در این مورد سکوت کردند. به مردم احمق اطلاع داده شد که ایستگاه از فاصله مثلاً 120 هزار کیلومتری سیاره عبور کرده است. لحن این پیام ها به قدری شاد بود که نمی شد فکر کرد: «بچه ها تیراندازی می کنند! صد و بیست هزار بد نیست. من می توانستم آن را با سیصد هزار انجام دهم! شما پرتاب‌های جدید و دقیق‌تری می‌دهید!» هیچ کس هیچ ایده ای در مورد شدت درام نداشت - اینکه کارشناسان در حال چیزی هستند نقطه خالی را متوجه نشدم.

در نهایت تصمیم گرفتیم این را امتحان کنیم. سیگنال مورد استفاده برای برقراری ارتباط، بگذارید مشخص شود، مدتهاست به شکل امواج - امواج رادیویی - نشان داده شده است. ساده ترین راه برای تصور اینکه این امواج چیست، «اثر دومینو» است. سیگنال ارتباطی مانند موجی از دومینو در حال سقوط در فضا پخش می شود.

سرعت انتشار موج به سرعت سقوط هر دومینوی منفرد بستگی دارد و از آنجایی که همه دومینوها یکسان هستند و در زمان مساوی سقوط می کنند، سرعت موج یک مقدار ثابت است. فاصله بین دومینوها توسط فیزیکدانان نامیده می شود "طول موج".

مثالی از یک موج - "اثر دومینو"

حال بیایید فرض کنیم که ما یک جرم آسمانی داریم (بیایید آن را زهره بنامیم)، که در این شکل با یک خط خط قرمز مشخص شده است. فرض کنید که اگر دومینوی اولیه را فشار دهیم، هر دومینوی بعدی در یک ثانیه به دومینوی بعدی می‌افتد. اگر دقیقاً 100 دومینو از ما به سمت زهره قرار گیرد، پس از سقوط هر 100 دومینو به ترتیب، موج به آن می‌رسد و هر کدام یک ثانیه می‌گذرد. در مجموع، موج از ما در 100 ثانیه به زهره خواهد رسید.

این در صورتی است که زهره ثابت بماند. اگر زهره ثابت نماند چه؟ فرض کنید، در حالی که 100 دومینو در حال سقوط هستند، زهره ما موفق می شود تا فاصله ای برابر با فاصله بین چند دومینو (چند طول موج) "دور شود"، پس چه اتفاقی می افتد؟

دانشگاهیان تصمیم گرفتند که اگر موج به ناهید برسد، طبق همان قانونی که دانش آموزان دبستانی در مسائلی مانند: «از نقطه نظر استفاده می کنند، چه می شود. آ قطار با سرعت حرکت می کند آکیلومتر در ساعت و از نقطه ب در همان زمان یک عابر پیاده با سرعت خارج می شود بدر همین راستا، چقدر طول می کشد تا قطار به عابر پیاده برسد؟»

وقتی دانشگاهیان متوجه شدند که باید چنین مشکل ساده ای را برای دانش آموزان کوچکتر حل کنند، اوضاع شروع به بهبود کرد. اگر این نبوغ نبود، شاهد دستاوردهای برجسته فضانوردی بین سیاره ای نبودیم.

و این چه حیله گری است که دونو بی تجربه در علوم دستش را بالا می اندازد؟! و برعکس، زنایکا، با تجربه در علوم، فریاد خواهد زد: نگهبان، سرکش را متوقف کنید، این شبه علم است! طبق علم واقعی، صحیح، این مشکل باید کاملا متفاوت حل شود! از این گذشته، ما با کشتی‌های روباه-پادیست آهسته روبه‌رو نیستیم، بلکه با سیگنالی روبرو هستیم که با سرعت نور به دنبال زهره می‌رود، که مهم نیست شما یا زهره چقدر سریع بدوید، باز هم با سرعت نور به شما می‌رسد. سبک! علاوه بر این، اگر به سمت او بشتابید، سریعتر او را ملاقات نخواهید کرد!

اصول نسبیت

دانو فریاد می زند: «اینجوری است ب به من که در سفینه فضایی در آن نقطه هستم آ آنها به شما اطلاع خواهند داد که یک بیماری همه گیر خطرناک در کشتی دارند که من برای آن چاره ای دارم؛ دور زدن من برای ملاقات با آنها بی فایده است، زیرا ... اگر سفینه ای که برای من فرستاده شده با سرعت نور حرکت کند، ما هنوز زودتر همدیگر را نخواهیم دید؟ و این بدان معناست که من می توانم با وجدان راحت به سفر خود به نقطه اصلی ادامه دهم سی برای تحویل یک بار پوشک برای میمون هایی که قرار است ماه آینده متولد شوند؟

Znayka به شما پاسخ می دهد: "دقیقاً" اگر سوار دوچرخه بودید ، باید همانطور که فلش نقطه چین نشان می دهد - به سمت ماشینی که برای شما حرکت می کند ، سوار شوید. اما، اگر وسیله نقلیه ای با سرعت سبک به سمت شما حرکت می کند، مهم نیست که به سمت آن حرکت کنید یا از آن دور شوید یا در جای خود بمانید. زمان جلسه قابل تغییر نیست.

دانو به دومینوهای ما برمی گردد: «چطور ممکن است، آیا دومینوها سریعتر شروع به سقوط خواهند کرد؟» این کمکی نمی کند - مشکلی است که آشیل با یک لاک پشت نزدیک می شود، مهم نیست آشیل چقدر سریع می دود، باز هم مدتی طول می کشد تا مسافت اضافی را که لاک پشت طی می کند طی کند.

نه، اینجا همه چیز خنک‌تر است - اگر پرتوی نور به شما برسد، شما در حال حرکت، فضا را دراز می‌کنید. همان دومینوها را روی یک نوار لاستیکی قرار دهید و آن را بکشید - صلیب قرمز روی آن حرکت می کند، اما دومینوها نیز حرکت می کنند، فاصله بین دومینوها افزایش می یابد، یعنی. طول موج افزایش می‌یابد، و بنابراین در همه زمان‌ها بین شما و نقطه شروع موج همان تعداد دومینو وجود خواهد داشت. وای!

این من بودم که عموماً پایه های اینشتین را ترسیم کردم نظریه های نسبیت، تنها نظریه صحیح و علمی است که بر اساس آن باید عبور سیگنال زیر نور را در نظر گرفت، از جمله هنگام محاسبه حالت های ارتباطی با کاوشگرهای بین سیاره ای.

بگذارید یک نکته را تیز کنیم: در نظریه های نسبیتی (و دو مورد از آنها وجود دارد: یکصد- نظریه نسبیت خاص و GTO- نظریه نسبیت عام) سرعت نور مطلق است و به هیچ وجه نمی توان از آن تجاوز کرد. و یک اصطلاح مفید برای اثر افزایش فاصله بین بند انگشت نام دارد. اثر داپلر» – اثر افزایش طول موج اگر موج به دنبال جسم متحرک باشد و اثر کوتاه شدن طول موج اگر جسم به سمت موج حرکت کند.

بنابراین دانشگاهیان بر اساس تنها نظریه صحیح معتقد بودند که فقط کاوشگر برای شیر باقی مانده است. در همین حال، در دهه 60 قرن بیستم، تعدادی از کشورها تولید کردند رادار زهره. در طول تشخیص راداری زهره، این فرض است اضافه نسبیتیسرعت قابل بررسی است

آمریکایی بی.جی والاسدر سال 1969، در مقاله "تأیید راداری سرعت نسبی نور در فضا"، او هشت مشاهدات راداری ناهید را که در سال 1961 منتشر شد، تجزیه و تحلیل کرد. این تجزیه و تحلیل او را متقاعد کرد که سرعت پرتو رادیویی ( برخلاف نظریه نسبیت) به صورت جبری به سرعت چرخش زمین اضافه می شود. متعاقباً او در انتشار مطالبی در این زمینه دچار مشکل شد.

اجازه دهید مقالات اختصاص داده شده به آزمایشات ذکر شده را فهرست کنیم:

1. V.A. Kotelnikov و همکاران "نصب رادار مورد استفاده در رادار زهره در سال 1961." مهندسی رادیو و الکترونیک، 7، 11 (1962) 1851.

2. V.A. کوتلنیکوف و همکاران "نتایج رادار زهره در سال 1961" همان، صفحه 1860.

3. V.A. موروزوف، ز.جی. Trunova "آنالیز سیگنال ضعیف مورد استفاده در رادار زهره در سال 1961." همان، صفحه 1880.

نتیجه گیریکه در مقاله سوم فرموله شد، حتی برای Dunno که نظریه سقوط دومینو را که در ابتدا در اینجا بیان شده است، درک کرده است.

در آخرین مقاله، در قسمتی که شرایط تشخیص سیگنال منعکس شده از زهره را شرح دادند، این عبارت وجود داشت: جزء باند باریک به عنوان جزء سیگنال پژواک مربوط به بازتاب از یک بازتابنده نقطه ثابت درک می شود.»

در اینجا "مولفه باند باریک" جزء شناسایی شده سیگنال بازگشتی از زهره است و اگر زهره در نظر گرفته شود شناسایی می شود ... بی حرکت! آن ها بچه ها مستقیماً آن را ننوشتند اثر داپلر شناسایی نشده است، آنها در عوض نوشتند که سیگنال توسط گیرنده فقط در صورتی تشخیص داده می شود که حرکت زهره در همان جهت سیگنال در نظر گرفته نشود، یعنی. زمانی که اثر داپلر طبق هر نظریه ای صفر باشد، اما از آنجایی که زهره در حال حرکت بود، اثر افزایش طول موج رخ نداد که توسط نظریه نسبیت تجویز شده بود.

در کمال تاسف نظریه نسبیت، زهره فضا را گسترش نداد و "دومینوها" در زمان رسیدن سیگنال به زهره بسیار بیشتر از زمان پرتاب آن از زمین روی هم قرار گرفتند. زهره، مانند لاک پشت آشیل، توانست از پله های امواجی که با سرعت نور به او نزدیک می شوند، بخزد.

بدیهی است که محققین آمریکایی نیز همین کار را انجام دادند که مورد فوق الذکر نیز نشان می دهد والاس، که اجازه انتشار مقاله ای در مورد تفسیر نتایج بدست آمده در حین اسکن زهره را نداشت. بنابراین کمیسیون های مبارزه با شبه علم نه تنها در اتحاد جماهیر شوروی توتالیتر به طور منظم عمل می کردند.

به هر حال، طولانی شدن امواج، همانطور که متوجه شدیم، طبق نظریه باید نشان دهنده فاصله جسم فضایی از ناظر باشد و به آن می گویند. انتقال به قرمزو همین انتقال به سرخ، که توسط هابل در سال 1929 کشف شد، زیربنای نظریه کیهان‌شناسی انفجار بزرگ است.

مکان زهره نشان داد غیبتاین خیلی جبران می کندو از این پس، از لحظه نتایج موفقیت‌آمیز مکان زهره، این نظریه - نظریه انفجار بزرگ - و همچنین فرضیه‌های «سیاه‌چاله‌ها» و دیگر مزخرفات نسبیتی وارد مقوله علم می‌شوند. داستان. علمی تخیلی که نه در ادبیات، بلکه در فیزیک برای آن جایزه نوبل می دهند!!! شگفت انگیز است اعمال تو، پروردگارا!

P.S. به مناسبت صدمین سالگرد SRT و مصادف با 90 سالگی نسبیت عام، مشخص شد که نه یک نظریه و نه نظریه دیگر به طور تجربی تایید نشده است! به مناسبت سالگرد، پروژهکاوشگر گرانشی B (GP-B) به ارزش 760 میلیون دلار که قرار بود حداقل یکی از این تئوری های مضحک را تایید کند، اما همه چیز با شرمندگی بزرگ به پایان رسید. مقاله بعدی فقط در این مورد است ...

OTO انیشتین: "و پادشاه برهنه است!"

در ژوئن 2004، مجمع عمومی سازمان ملل تصمیم گرفت تا سال 2005 را سال جهانی فیزیک اعلام کند. مجمع از یونسکو (سازمان آموزشی، علمی و فرهنگی ملل متحد) دعوت کرد تا با همکاری انجمن های فیزیک و سایر گروه های علاقه مند در سراسر جهان، فعالیت هایی را برای جشن سال سازماندهی کند.- پیامی از بولتن سازمان ملل متحد

هنوز هم می خواهد! - سال آینده صدمین سالگرد نظریه نسبیت خاص است ( یکصد 90 سال - نظریه نسبیت عام ( GTO) - صد سال پیروزی مداوم فیزیک جدید، که فیزیک باستانی نیوتنی را از پایه خود برانداخت، بنابراین مقامات سازمان ملل معتقد بودند، جشن های سال آینده را پیش بینی می کردند و بزرگ ترین نابغه همه زمان ها و مردمان و همچنین پیروان او را گرامی می داشتند.

اما پیروان بهتر از دیگران می‌دانستند که نظریه‌های «درخشان» برای تقریباً صد سال به هیچ وجه خود را نشان نداده‌اند: هیچ پیش‌بینی پدیده‌های جدیدی بر اساس آن‌ها انجام نشده و هیچ توضیحی برای آن‌هایی که قبلاً کشف شده‌اند ارائه نشده است، اما توضیح داده نشده است. فیزیک کلاسیک نیوتنی اصلا هیچی، هیچی!

نسبیت عام حتی یک تایید آزمایشی نداشت!

تنها چیزی که می‌دانستیم این بود که این نظریه درخشان بود، اما هیچ‌کس نمی‌دانست هدف آن چیست. خوب، بله، او مرتباً با وعده ها و صبحانه ها به او غذا می داد، که برای آن پول هنگفتی پرداخت می شد، و در پایان روز - رمان های علمی تخیلی در مورد سیاهچاله ها، که جوایز نوبل برای آنها نه در ادبیات، بلکه در فیزیک داده شد. برخورددهنده ها یکی پس از دیگری بزرگتر از دیگری ساخته شدند، تداخل سنج های گرانشی در سراسر جهان تکثیر شدند، که در آن، به تعبیر کنفوسیوس، در "ماده تاریک" به دنبال گربه سیاهی می گشتند، که علاوه بر این، آنجا نبود. و هیچ کس حتی خود "ماده تاریک" را ندیده بود.

بنابراین، در آوریل 2004، بلندپروازانه ترین پروژه راه اندازی شد که در طول حدود چهل سال با دقت آماده شد و مرحله نهاییکه 760 میلیون دلار اختصاص یافت - "کاوشگر گرانشی B (GP-B)". تست گرانش Bقرار بود، نه بیشتر و نه کمتر، فضا-زمان انیشتینی را به مقدار 6.6 ثانیه قوس بر روی ژیروسکوپ های دقیق (یعنی تاپ) در تقریباً یک سال پرواز - دقیقاً برای سالگرد بزرگ، باد کند.

بلافاصله پس از پرتاب، با روحیه "آجودان عالیجناب" منتظر گزارش های پیروزی بودیم - "نامه" دنبال شد. کیلومتر نهم: "اولین ثانیه قوسی فضازمان با موفقیت زخمی شد." اما گزارش های پیروز که برای آن مؤمنان در بزرگ ترین کلاهبرداری قرن بیستم، به نوعی همه چیز دنبال نشد.

و بدون گزارش های پیروز، چه جهنمی سالگرد است - انبوهی از دشمنان مترقی ترین آموزش ها با خودکارها و ماشین حساب های آماده فقط منتظرند تا بر تعالیم بزرگ انیشتین تف کنند. بنابراین آنها مرا ناامید کردند "سال بین المللی فیزیک"روی ترمز - او بی سر و صدا و بدون توجه عبور کرد.

بلافاصله پس از اتمام ماموریت، در ماه اوت سالگرد، هیچ گزارش پیروزمندانه ای وجود نداشت: فقط پیامی وجود داشت که همه چیز خوب پیش می رود، نظریه درخشان تأیید شد، اما ما نتایج را کمی پردازش خواهیم کرد و دقیقاً در یک سال یک پاسخ دقیق وجود خواهد داشت. حتی بعد از یکی دو سال هم جوابی نگرفت. در پایان آنها قول دادند که نتایج را تا مارس 2010 نهایی کنند.

و آن نتیجه کجاست؟! با جستجو در اینترنت، این یادداشت جالب را در LiveJournal یکی از وبلاگ نویسان پیدا کردم:

کاوشگر گرانشی B (GP-B) – توسطآثار760 میلیون دلار. $

بنابراین - فیزیک مدرن شکی در GTR ندارد، به نظر می رسد، پس چرا نیاز به آزمایشی به ارزش 760 میلیون دلار با هدف تأیید اثرات GTR وجود دارد؟

از این گذشته ، این مزخرف است - به عنوان مثال ، برای تأیید قانون ارشمیدس ، تقریباً یک میلیارد هزینه کنید. با این حال، با قضاوت بر اساس نتایج آزمایش، این پول صرف آزمایش نشد. پول صرف روابط عمومی شد.

این آزمایش با استفاده از ماهواره ای که در 20 آوریل 2004 پرتاب شد، مجهز به تجهیزاتی برای اندازه گیری اثر لنز-تیرینگ (به عنوان پیامد مستقیم نسبیت عام) انجام شد. ماهواره کاوشگر گرانشی B دقیق‌ترین ژیروسکوپ‌های جهان در آن زمان را روی آن‌ها حمل می‌کرد. طرح آزمایشی به خوبی در ویکی پدیا توضیح داده شده است.

قبلاً در طول دوره جمع آوری داده ها، سؤالاتی در مورد طراحی آزمایشی و دقت تجهیزات شروع شد. از این گذشته، با وجود بودجه هنگفت، تجهیزات طراحی شده برای اندازه گیری اثرات بسیار ظریف هرگز در فضا آزمایش نشده اند. در طول جمع‌آوری داده‌ها، ارتعاشات به دلیل جوشش هلیوم در دیوار آشکار شد، توقف غیرمنتظره ژیروس‌ها با چرخش بعدی به دلیل خرابی در الکترونیک تحت تأثیر ذرات پر انرژی کیهانی وجود داشت. خرابی کامپیوتر و از بین رفتن آرایه‌های «داده‌های علمی» وجود داشت، و مشخص شد که مهم‌ترین مشکل اثر «polhode» است.

مفهوم "پلود"ریشه ها به قرن 18 باز می گردد، زمانی که ریاضیدان برجستهو لئونارد اویلر اخترشناس سیستمی از معادلات را برای حرکت آزاد اجسام جامد دریافت کرد. به ویژه، اویلر و معاصرانش (دآلمبر، لاگرانژ) نوسانات (بسیار کوچک) در اندازه گیری های عرض جغرافیایی زمین را بررسی کردند، که ظاهراً به دلیل نوسانات زمین نسبت به محور چرخش (محور قطبی) رخ داده است ...

ژیروسکوپ های GP-B که در کتاب گینس به عنوان کروی ترین اجسام ساخته شده توسط دست بشر ذکر شده است. این کره از شیشه کوارتز ساخته شده و با یک لایه نازک از نیوبیوم ابررسانا پوشانده شده است. سطوح کوارتز تا سطح اتمی صیقل داده می شوند.

پس از بحث تقدیم محوری، شما حق دارید مستقیماً یک سوال بپرسید: چرا ژیروسکوپ های GP-B که در کتاب گینس به عنوان کروی ترین اجسام ذکر شده اند، تقدیم محوری را نیز نشان می دهند؟ در واقع، در یک جسم کاملاً کروی و همگن، که در آن هر سه محور اصلی اینرسی یکسان هستند، دوره پولود در اطراف هر یک از این محورها بی نهایت بزرگ خواهد بود و برای همه اهداف عملی وجود نخواهد داشت.

با این حال، روتورهای GP-B کره های "کامل" نیستند. شکل کروی و یکنواختی زیرلایه کوارتز ذوب شده این امکان را فراهم می کند که گشتاورهای اینرسی را نسبت به محورها به یک قسمت در یک میلیون متعادل کنیم - این در حال حاضر برای در نظر گرفتن دوره قطبی روتور و ثابت کردن مسیر در امتداد کافی است. که انتهای محور روتور حرکت خواهد کرد.

همه اینها انتظار می رفت. قبل از پرتاب ماهواره، رفتار روتورهای GP-B شبیه سازی شد. اما همچنان توافق غالب این بود که از آنجایی که روتورها تقریبا ایده آل و تقریباً یکنواخت هستند، دامنه بسیار کمی از مسیر پلهود و دوره طولانی را به دست می دهند که چرخش پله محور در طول آزمایش به طور قابل توجهی تغییر نمی کند.

با این حال، بر خلاف پیش‌بینی‌های خوب، روتورهای GP-B در زندگی واقعی، مشاهده ی تقوایی محوری قابل توجهی را ممکن کردند. با توجه به هندسه تقریباً کاملاً کروی و ترکیب همگن روتورها، دو احتمال وجود دارد:

- تجزیه داخلی انرژی؛

- تأثیر خارجی با فرکانس ثابت.

معلوم می شود که ترکیبی از این دو کار می کند. اگرچه روتور متقارن است، مانند زمینی که در بالا توضیح داده شد، ژیروسکوپ هنوز الاستیک است و حدود 10 نانومتر در خط استوا بیرون زده است. از آنجایی که محور چرخش دریفت می شود، تحدب سطح بدن نیز دریفت می شود. به دلیل نقص های کوچک در ساختار روتور و نقص های مرزی محلی بین مواد هسته روتور و پوشش نیوبیوم آن، انرژی دورانی می تواند به صورت داخلی تلف شود. این باعث می شود که مسیر رانش بدون تغییر تکانه زاویه ای کلی تغییر کند (مثل زمانی که یک تخم مرغ خام می چرخد).

اگر اثرات پیش‌بینی‌شده توسط نسبیت عام واقعاً خود را نشان می‌دهند، برای هر سال کاوشگر گرانشی B در مدار، محورهای چرخش ژیروسکوپ های آن باید به ترتیب 6.6 ثانیه و 42 ثانیه قوسی منحرف شوند.

دو ژیروسکوپ در 11 ماه به دلیل این اثر چند ده درجه چرخید، زیرا در امتداد محور حداقل اینرسی چرخیده شدند.

در نتیجه، ژیروسکوپ هایی برای اندازه گیری طراحی شده اند میلی ثانیهقوس زاویه ای، در معرض اثرات برنامه ریزی نشده و خطاهای تا چند ده درجه قرار گرفتند! در واقع اینطور بود شکست ماموریتبا این حال، نتایج به سادگی خاموش شد. اگر در ابتدا قرار بود نتایج نهایی این ماموریت در پایان سال 2007 اعلام شود، سپس به سپتامبر 2008 و سپس به طور کامل به مارس 2010 موکول شد.

همانطور که فرانسیس اوریت با خوشحالی گزارش داد، "به دلیل تعامل بارهای الکتریکی "یخ زده" در ژیروسکوپ ها و دیواره های اتاق آنها (اثر پچ)و اثرات نامشخص قرائت‌های قبلی که هنوز به طور کامل از داده‌های به‌دست‌آمده حذف نشده‌اند، دقت اندازه‌گیری‌ها در این مرحله به 0.1 ثانیه قوس محدود می‌شود که این امکان را می‌دهد تا با دقتی بهتر از 1 درصد تأیید شود. اثر سبقت ژئودتیکی (606/6 ثانیه قوس در سال)، اما هنوز امکان جداسازی و بررسی پدیده کشیده شدن قاب مرجع اینرسی (039/0 ثانیه قوس در سال) را فراهم نکرده است. کار فشرده ای برای محاسبه و استخراج نویز اندازه گیری در حال انجام است..."

منظورم این است که چگونه در مورد این بیانیه اظهار نظر کردم ZZCW از ده‌ها درجه، ده‌ها درجه کم می‌شود و میلی‌ثانیه‌های زاویه‌ای باقی می‌ماند، با دقت یک درصد (و سپس دقت اعلام‌شده حتی بیشتر خواهد شد، زیرا برای کمونیسم کامل باید اثر لنز-تیرینگ تأیید شود) مطابق با اثر کلیدی نسبیت عام...»

جای تعجب نیست که ناسا امتناع کرداعطای میلیون ها کمک بیشتر به استنفورد برای یک برنامه 18 ماهه برای "بهبود بیشتر تجزیه و تحلیل داده ها" که برای دوره اکتبر 2008 تا مارس 2010 برنامه ریزی شده بود.

دانشمندانی که می خواهند بدست آورند خام(داده‌های خام) برای تأیید مستقل، از یافتن آن در عوض شگفت‌زده شدند خامو منابع NSSDCآنها فقط "داده های سطح دوم" داده می شوند. "سطح دو" به این معنی است که "داده ها به آرامی پردازش شده اند..."

در نتیجه، تیم استنفورد که از بودجه محروم شده بود، گزارش نهایی را در 5 فوریه منتشر کرد که در آن آمده است:

پس از تفریق اصلاحات برای اثر ژئودتیک خورشیدی (+7 marc-s/year) و حرکت مناسب ستاره راهنما (+28±1 marc-s/year)، نتیجه 97/97 ± 6.673- است. با 6606-s/year پیش‌بینی‌شده نسبیت عام مقایسه شود

این نظر یک وبلاگ نویس ناشناس برای من است که نظر او را صدای پسری می دانیم که فریاد زد: و پادشاه برهنه است!»

و اکنون به اظهارات متخصصان بسیار شایسته استناد می کنیم که صلاحیت آنها به چالش کشیدن دشوار است.

نیکولای لواشوف "نظریه نسبیت یک پایه نادرست فیزیک است"

نیکولای لواشوف "نظریه انیشتین، اخترفیزیک، آزمایش های خاموش"

جزئیات بیشترو انواع اطلاعات در مورد رویدادهایی که در روسیه، اوکراین و سایر کشورهای سیاره زیبای ما رخ می دهد را می توان در این آدرس به دست آورد کنفرانس های اینترنتی، به طور مداوم در وب سایت "کلیدهای دانش" برگزار می شود. تمامی کنفرانس ها باز و کاملاً آزاد می باشد رایگان. از همه کسانی که بیدار می شوند و علاقه مند هستند دعوت می کنیم ...

در آغاز قرن بیستم، نظریه نسبیت تدوین شد. امروز هر دانش آموزی می داند که چیست و خالق آن کیست. آنقدر جذاب است که حتی افراد دور از علم نیز به آن علاقه مند هستند. در این مقاله زبان در دسترسنظریه نسبیت توضیح داده شده است: چیستی، اصول و کاربرد آن چیست.

آنها می گویند که آلبرت انیشتین، خالق آن، در یک لحظه ظهور کرد. ظاهراً این دانشمند در برن سوئیس سوار تراموا شده است. او به ساعت خیابان نگاه کرد و ناگهان متوجه شد که اگر تراموا به سرعت نور شتاب بگیرد، این ساعت متوقف می شود. در این صورت هیچ زمانی وجود نخواهد داشت. زمان نقش بسیار مهمی در نظریه نسبیت دارد نقش مهم. یکی از فرضیاتی که انیشتین فرموله کرده است این است که ناظران مختلف واقعیت را به روش های متفاوتی درک می کنند. این به ویژه در مورد زمان و مسافت صدق می کند.

حسابداری برای موقعیت ناظر

آن روز آلبرت متوجه شد که به زبان علم، توصیف هر کدام پدیده فیزیکییا رویدادها به چارچوب مرجعی که ناظر در آن قرار دارد بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر یک مسافر تراموا عینک خود را بیاندازد، نسبت به او به صورت عمودی به پایین می افتد. اگر از موقعیت یک عابر پیاده که در خیابان ایستاده نگاه کنید، مسیر سقوط آنها با یک سهمی مطابقت دارد، زیرا تراموا در حال حرکت است و عینک ها در همان زمان در حال سقوط هستند. بنابراین، هر کسی چارچوب مرجع خود را دارد. ما پیشنهاد می‌کنیم که اصول اصلی نظریه نسبیت را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

قانون حرکت توزیع شده و اصل نسبیت

علیرغم این واقعیت که وقتی سیستم های مرجع تغییر می کنند، توصیف رویدادها تغییر می کند، چیزهای جهانی نیز وجود دارند که بدون تغییر باقی می مانند. برای درک این موضوع، باید از خودمان بپرسیم نه افت لیوان، بلکه از قانون طبیعت که باعث این ریزش می شود. برای هر ناظری، صرف نظر از اینکه در یک سیستم مختصات متحرک یا ساکن باشد، پاسخ یکسان است. این قانون را قانون حرکت توزیعی می نامند. هم در تراموا و هم در خیابان یکسان کار می کند. به عبارت دیگر، اگر توصیف وقایع همیشه به این بستگی دارد که چه کسی آنها را مشاهده می کند، پس این در مورد قوانین طبیعت صدق نمی کند. آنها، همانطور که معمولا در زبان علمی بیان می شود، ثابت هستند. این اصل نسبیت است.

دو نظریه انیشتین

این اصل، مانند هر فرضیه دیگری، ابتدا باید با همبستگی با آن مورد آزمایش قرار می گرفت پدیده های طبیعی، در واقعیت ما عمل می کند. انیشتین از اصل نسبیت 2 نظریه استخراج کرد. اگرچه مرتبط هستند، اما جدا در نظر گرفته می شوند.

نظریه نسبیت خاص یا خاص (SRT) بر این فرض استوار است که برای انواع سیستم های مرجع که سرعت آنها ثابت است، قوانین طبیعت ثابت می مانند. نظریه نسبیت عام (GTR) این اصل را به هر چارچوب مرجع، از جمله آنهایی که با شتاب حرکت می کنند، گسترش می دهد. در سال 1905، A. Einstein اولین نظریه را منتشر کرد. دومین، پیچیده تر از نظر دستگاه ریاضی، تا سال 1916 تکمیل شد. ایجاد نظریه نسبیت، هر دو STR و GTR، مرحله مهمی در توسعه فیزیک شد. بیایید نگاهی دقیق تر به هر یک از آنها بیندازیم.

نظریه نسبیت خاص

چیست، جوهر آن چیست؟ بیایید به این سوال پاسخ دهیم. این نظریه است که بسیاری از اثرات متناقض را پیش‌بینی می‌کند که با ایده‌های شهودی ما در مورد چگونگی کارکرد جهان در تضاد است. ما در مورد اثراتی صحبت می کنیم که وقتی سرعت حرکت به سرعت نور نزدیک می شود مشاهده می شود. معروف ترین آنها اثر اتساع زمان (حرکت ساعت) است. ساعتی که نسبت به ناظر حرکت می کند برای او کندتر از ساعتی که در دستانش است پیش می رود.

در سیستم مختصات، هنگام حرکت با سرعت نزدیک به سرعت نور، زمان نسبت به ناظر کشیده می شود و برعکس، طول اجسام (وسعت فضایی) در امتداد محور جهت این حرکت فشرده می شود. . این اثردانشمندان آن را انقباض لورنز - فیتزجرالد می نامند. در سال 1889، جرج فیتزجرالد، فیزیکدان ایتالیایی، آن را توصیف کرد. و در سال 1892، هندریک لورنز، هلندی، آن را گسترش داد. این اثر نتیجه منفی آزمایش مایکلسون- مورلی را توضیح می دهد که در آن سرعت سیاره ما در فضای بیرونی با اندازه گیری "باد اتری" تعیین می شود. اینها اصول اولیه نظریه نسبیت (ویژه) هستند. انیشتین این دگرگونی های توده ای را با قیاس تکمیل کرد. بر اساس آن، با نزدیک شدن سرعت جسم به سرعت نور، جرم بدن افزایش می یابد. به عنوان مثال، اگر سرعت 260 هزار کیلومتر بر ثانیه، یعنی 87 درصد سرعت نور باشد، از دید ناظری که در یک چارچوب مرجع استراحت قرار دارد، جرم جسم دو برابر می شود.

تاییدیه های ایستگاه خدمات

همه این مقررات، هر چقدر هم که متناقض باشند، حس مشترک، از آنجایی که انیشتین در بسیاری از آزمایشات تأیید مستقیم و کامل یافته است. یکی از آنها توسط دانشمندان دانشگاه میشیگان انجام شد. این آزمایش عجیب نظریه نسبیت در فیزیک را تایید می کند. محققان ساعت‌های فوق‌العاده دقیقی را در هواپیمای مسافربری قرار دادند که به طور منظم پروازهای بین اقیانوس اطلس را انجام می‌داد. معلوم شد که ساعت هواپیما هر بار بیشتر و بیشتر پشت ساعت کنترلی می‌افتد. البته، ما فقط در مورد اعداد ناچیز، کسری از ثانیه صحبت می کردیم، اما این واقعیت خود بسیار نشان دهنده است.

در نیم قرن گذشته، محققان ذرات بنیادی را با استفاده از شتاب دهنده ها - مجتمع های سخت افزاری عظیم - مطالعه کرده اند. در آنها، پرتوهای الکترون یا پروتون، یعنی آنهایی که باردار هستند، شتاب می گیرند تا زمانی که سرعت آنها به سرعت نور نزدیک شود. پس از این به سمت اهداف هسته ای شلیک می کنند. در این آزمایش ها باید در نظر گرفت که جرم ذرات افزایش می یابد، در غیر این صورت نمی توان نتایج آزمایش را تفسیر کرد. در این راستا، SRT دیگر فقط یک نظریه فرضی نیست. این ابزار در کنار قوانین مکانیک نیوتن به یکی از ابزارهای مورد استفاده در مهندسی کاربردی تبدیل شده است. اصول نظریه نسبیت عالی بوده است استفاده عملیاین روزها.

SRT و قوانین نیوتن

به هر حال، در مورد (تصویر این دانشمند در بالا ارائه شده است)، باید گفت که نظریه نسبیت خاص، که به نظر می رسد با آنها در تضاد است، در واقع معادلات قوانین نیوتن را تقریباً دقیقاً بازتولید می کند اگر برای توصیف اجسام استفاده شود. که سرعت حرکت آن بسیار کمتر از سرعت نور است. به عبارت دیگر، اگر نسبیت خاص اعمال شود، فیزیک نیوتنی به هیچ وجه رها نمی شود. این نظریه برعکس آن را تکمیل و بسط می دهد.

سرعت نور یک ثابت جهانی است

با استفاده از اصل نسبیت می توان فهمید که چرا در این مدل از ساختار جهان، سرعت نور است که نقش بسیار مهمی را ایفا می کند و نه هیچ چیز دیگری. این سوال را کسانی می پرسند که تازه شروع به آشنایی با فیزیک کرده اند. سرعت نور به دلیل این واقعیت که توسط قانون علوم طبیعی به این صورت تعریف شده است یک ثابت جهانی است (شما می توانید با مطالعه معادلات ماکسول در مورد این موضوع بیشتر بدانید). سرعت نور در خلاء، به دلیل اصل نسبیت، در هر چارچوب مرجع یکسان است. ممکن است فکر کنید که این کار خلاف واقع است. معلوم می شود که ناظر به طور همزمان نور را از هر دو منبع ثابت و متحرک دریافت می کند (بدون توجه به سرعت حرکت آن). با این حال، اینطور نیست. سرعت نور به دلیل نقش ویژه ای که دارد تعیین می شود مکان مرکزینه تنها در نسبیت خاص، بلکه در نسبیت عام. بیایید در مورد او هم صحبت کنیم.

نظریه نسبیت عام

همانطور که قبلاً گفتیم برای همه سیستم های مرجع استفاده می شود، نه لزوماً سیستم هایی که سرعت حرکت آنها نسبت به یکدیگر ثابت است. از نظر ریاضی، این نظریه بسیار پیچیده تر از نظریه خاص به نظر می رسد. این واقعیت را توضیح می دهد که 11 سال بین انتشارات آنها گذشت. نسبیت عام شامل خاص به عنوان یک مورد خاص است. بنابراین قوانین نیوتن نیز در آن گنجانده شده است. با این حال، نسبیت عام بسیار فراتر از پیشینیان خود است. به عنوان مثال، جاذبه را به روشی جدید توضیح می دهد.

بعد چهارم

به لطف نسبیت عام، جهان چهار بعدی می شود: زمان به سه بعد فضایی اضافه می شود. همه آنها جدایی ناپذیر هستند، بنابراین، دیگر نیازی نیست در مورد فاصله فضایی که در دنیای سه بعدی بین دو جسم وجود دارد صحبت کنیم. ما اکنون در مورد فواصل زمانی- مکانی بین رویدادهای مختلف صحبت می کنیم که فاصله زمانی و مکانی آنها را از یکدیگر ترکیب می کند. به عبارت دیگر زمان و مکان در نظریه نسبیت به عنوان نوعی پیوستار چهار بعدی در نظر گرفته می شود. می توان آن را به عنوان فضا-زمان تعریف کرد. در این پیوستار، آن دسته از ناظرانی که نسبت به یکدیگر حرکت می کنند، نظرات متفاوتی خواهند داشت، حتی در مورد اینکه آیا دو رویداد همزمان رخ داده اند یا اینکه یکی از آنها مقدم بر دیگری بوده است. با این حال، روابط علت و معلولی نقض نمی شود. به عبارت دیگر، حتی نسبیت عام نیز اجازه وجود چنین سیستم مختصاتی را نمی دهد، که در آن دو رویداد در توالی های مختلف و نه همزمان رخ می دهند.

نسبیت عام و قانون گرانش جهانی

بر اساس قانون جاذبه جهانیبه گفته نیوتن، نیروی جاذبه متقابل در جهان بین هر دو جسم وجود دارد. زمین از این موقعیت به دور خورشید می چرخد، زیرا بین آنها نیروهای جاذبه متقابل وجود دارد. با این وجود، نسبیت عام ما را مجبور می کند که از منظر دیگری به این پدیده نگاه کنیم. بر اساس این نظریه، گرانش نتیجه "انحنا" (تغییر شکل) فضا-زمان است که تحت تأثیر جرم مشاهده می شود. هرچه بدن سنگین‌تر باشد (در مثال ما خورشید)، فضا-زمان بیشتر زیر آن خم می‌شود. بر این اساس، میدان گرانشی آن قوی تر است.

برای درک بهتر ماهیت نظریه نسبیت، اجازه دهید به مقایسه بپردازیم. به گفته نسبیت عام، زمین مانند یک توپ کوچک به دور خورشید می چرخد ​​که به دور مخروط قیفی می چرخد ​​که در نتیجه "فضا-زمان" خورشید ایجاد شده است. و آنچه ما عادت داریم نیروی گرانش را در نظر بگیریم، در واقع تجلی خارجی این انحنا است، و نه یک نیرو، در درک نیوتن. تا به امروز، هیچ توضیحی بهتر از آنچه در نسبیت عام ارائه شده، برای پدیده گرانش یافت نشده است.

روش های بررسی GTR

توجه داشته باشید که تأیید نسبیت عام آسان نیست، زیرا نتایج آن در شرایط آزمایشگاهی تقریباً با قانون گرانش جهانی مطابقت دارد. با این حال، دانشمندان هنوز تعدادی آزمایش مهم را انجام دادند. نتایج آنها به ما امکان می دهد نتیجه بگیریم که نظریه انیشتین تأیید شده است. علاوه بر این، نسبیت عام به توضیح پدیده های مختلف مشاهده شده در فضا کمک می کند. به عنوان مثال، اینها انحرافات کوچک عطارد از مدار ثابت آن هستند. از دیدگاه مکانیک کلاسیک نیوتنی نمی توان آنها را توضیح داد. همچنین به همین دلیل است که تابش الکترومغناطیسی که از ستارگان دور می‌آید هنگام عبور از نزدیکی خورشید خم می‌شود.

نتایج پیش‌بینی‌شده توسط نسبیت عام در واقع به‌طور قابل‌توجهی با نتایجی که توسط قوانین نیوتن ارائه شده است (تصویر او در بالا ارائه شده است) تنها زمانی متفاوت است که میدان‌های گرانشی فوق قوی وجود داشته باشند. بنابراین، برای تأیید کامل نسبیت عام، اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق اجرام با جرم عظیم یا سیاه‌چاله‌ها ضروری است، زیرا مفاهیم معمول ما برای آنها قابل اجرا نیست. بنابراین، توسعه روش های تجربی برای آزمایش این نظریه یکی از وظایف اصلی فیزیک تجربی مدرن است.

ذهن بسیاری از دانشمندان و حتی افراد دور از علم، درگیر نظریه نسبیت است که اینشتین ایجاد کرده است. به طور خلاصه توضیح دادیم که چیست. این نظریه ایده های معمول ما را در مورد جهان زیر و رو می کند، به همین دلیل است که علاقه به آن هنوز از بین نمی رود.

نظریه نسبیت توسط آلبرت اینشتین در اوایل قرن بیستم مطرح شد. جوهر آن چیست؟ بیایید نکات اصلی را در نظر بگیریم و TOE را به زبانی واضح توصیف کنیم.

نظریه نسبیت عملاً ناسازگاری ها و تناقضات فیزیک قرن بیستم را از بین برد، تغییری اساسی در ایده ساختار فضا-زمان ایجاد کرد و به طور تجربی در آزمایش ها و مطالعات متعدد تأیید شد.

بنابراین، TOE اساس تمام نظریه های فیزیکی بنیادی مدرن را تشکیل داد. در واقع این مادر فیزیک مدرن است!

برای شروع، شایان ذکر است که 2 نظریه نسبیت وجود دارد:

• نظریه نسبیت خاص (SRT) - در نظر دارد فرآیندهای فیزیکیدر اجسام متحرک یکنواخت
• نسبیت عام (GTR) - اشیاء در حال شتاب را توصیف می کند و منشأ پدیده هایی مانند گرانش و وجود را توضیح می دهد.

واضح است که STR زودتر ظاهر شد و اساساً بخشی از GTR است. بیایید ابتدا در مورد او صحبت کنیم.

STO به زبان ساده

این نظریه مبتنی بر اصل نسبیت است که طبق آن هر قانون طبیعت در مورد اجسامی که ساکن هستند و با سرعت ثابت حرکت می کنند یکسان است. و از چنین فکر به ظاهر ساده ای نتیجه می گیرد که سرعت نور (300000 متر بر ثانیه در خلاء) برای همه اجسام یکسان است.

به عنوان مثال، تصور کنید که یک سفینه فضایی از آینده ای دور به شما داده شده است که می تواند با سرعت زیادی پرواز کند. یک توپ لیزری بر روی کمان کشتی نصب شده است که می تواند فوتون ها را به جلو پرتاب کند.

نسبت به کشتی، چنین ذرات با سرعت نور پرواز می کنند، اما نسبت به یک ناظر ثابت، به نظر می رسد که باید سریعتر پرواز کنند، زیرا هر دو سرعت خلاصه می شوند.

با این حال، در واقعیت این اتفاق نمی افتد! یک ناظر بیرونی فوتون هایی را می بیند که با سرعت 300000 متر بر ثانیه حرکت می کنند، گویی سرعت فضاپیما به آنها اضافه نشده است.

باید به خاطر داشته باشید: نسبت به هر جسمی، سرعت نور یک مقدار ثابت خواهد بود، مهم نیست که چقدر سریع حرکت می کند.

از این نتیجه گیری های شگفت انگیزی مانند اتساع زمانی، انقباض طولی و وابستگی وزن بدن به سرعت به دست می آید. درباره جالب ترین پیامدهای نظریه نسبیت خاص در مقاله در لینک زیر بیشتر بخوانید.

جوهر نسبیت عام (GR)

برای درک بهتر آن، باید دوباره دو واقعیت را با هم ترکیب کنیم:

• ما در فضای چهار بعدی زندگی می کنیم

فضا و زمان مظاهر همان موجودی هستند که «پیوستار فضا-زمان» نامیده می شود. این فضا-زمان 4 بعدی با محورهای مختصات x، y، z و t است.

ما انسان ها نمی توانیم 4 بعد را به طور مساوی درک کنیم. در اصل، ما فقط پیش بینی یک شی چهار بعدی واقعی را بر روی فضا و زمان می بینیم.

جالب اینجاست که نظریه نسبیت بیان نمی کند که اجسام با حرکت تغییر می کنند. اجسام 4 بعدی همیشه بدون تغییر باقی می مانند، اما با حرکت نسبی، پیش بینی آنها می تواند تغییر کند. و ما این را به عنوان کاهش زمان، کاهش اندازه و غیره درک می کنیم.

• تمام اجسام با سرعت ثابت سقوط می کنند و شتاب نمی گیرند

بیایید یک ترسناک داشته باشیم آزمایش فکری. تصور کنید که در یک آسانسور بسته هستید و در حالت بی وزنی هستید.

این وضعیت فقط به دو دلیل ممکن است ایجاد شود: یا در فضا هستید یا تحت تأثیر گرانش زمین آزادانه همراه با کابین در حال سقوط هستید.

بدون نگاه کردن به بیرون از غرفه، تشخیص این دو مورد کاملاً غیرممکن است. فقط این است که در یک مورد شما یکنواخت پرواز می کنید و در مورد دیگر با شتاب. شما باید حدس بزنید!

شاید خود آلبرت انیشتین به یک آسانسور خیالی فکر می کرد و یک فکر شگفت انگیز داشت: اگر این دو مورد را نمی توان تشخیص داد، سقوط به دلیل گرانش نیز یک حرکت یکنواخت است. حرکت در فضا-زمان چهاربعدی به سادگی یکنواخت است، اما در حضور اجسام عظیم (مثلاً) منحنی است و حرکت یکنواخت به شکل حرکت شتاب‌دار به فضای سه‌بعدی معمول ما پیش می‌رود.

بیایید یک مثال ساده تر، هرچند نه کاملاً صحیح، از انحنای فضای دو بعدی ببینیم.

می توانید تصور کنید که هر جسم عظیمی نوعی قیف شکلی در زیر خود ایجاد می کند. در این صورت اجسام دیگری که از گذشته می گذرند قادر به ادامه حرکت خود در یک خط مستقیم نخواهند بود و با توجه به خمیدگی های فضای منحنی مسیر خود را تغییر می دهند.

به هر حال، اگر بدن انرژی زیادی نداشته باشد، ممکن است حرکت آن بسته شود.

شایان ذکر است که از نظر اجسام متحرک به حرکت در مسیر مستقیم ادامه می دهند، زیرا چیزی که باعث چرخش آنها شود را احساس نمی کنند. آنها فقط در یک فضای منحنی قرار گرفتند و بدون اینکه متوجه شوند، یک مسیر غیر خطی دارند.

لازم به ذکر است که 4 بعد با احتساب زمان خم شده است، بنابراین این قیاس باید با احتیاط برخورد شود.

بنابراین، در نظریه عمومیدر نسبیت، گرانش به هیچ وجه یک نیرو نیست، بلکه تنها نتیجه انحنای فضا-زمان است. بر این لحظهاین نظریه نسخه ای کاربردی از منشاء گرانش است و با آزمایش ها مطابقت دارد.

پیامدهای شگفت انگیز نسبیت عام

پرتوهای نور هنگام پرواز در نزدیکی اجسام عظیم خم می شوند. در واقع، اشیایی دوردست در فضا پیدا شده اند که پشت دیگران "پنهان می شوند"، اما پرتوهای نور در اطراف آنها خم می شوند و به لطف آنها نور به ما می رسد.

بر اساس نسبیت عام، هر چه گرانش قوی تر باشد، زمان کندتر می گذرد. این واقعیت باید هنگام کار با GPS و GLONASS در نظر گرفته شود، زیرا ماهواره های آنها مجهز به دقیق ترین ساعت های اتمی هستند که کمی سریعتر از روی زمین تیک می زند. اگر این واقعیت در نظر گرفته نشود، در عرض یک روز خطای مختصات 10 کیلومتر خواهد بود.

به لطف آلبرت انیشتین است که می توانید بفهمید یک کتابخانه یا یک فروشگاه در آن نزدیکی کجا قرار دارد.

و در نهایت، نسبیت عام وجود سیاهچاله‌هایی را پیش‌بینی می‌کند که گرانش در اطراف آن چنان قوی است که زمان به سادگی متوقف می‌شود. بنابراین نوری که در سیاهچاله می افتد نمی تواند آن را ترک کند (انعکاس دهد).

در مرکز یک سیاهچاله، به دلیل فشرده سازی عظیم گرانشی، جسمی با چگالی بی نهایت زیاد تشکیل می شود و به نظر می رسد که نمی تواند وجود داشته باشد.

بنابراین، نسبیت عام می تواند به نتیجه گیری های بسیار متناقضی منجر شود، در مقابل، به همین دلیل است که اکثر فیزیکدانان آن را به طور کامل نپذیرفتند و به جستجوی جایگزین ادامه دادند.

اما او موفق می‌شود خیلی چیزها را با موفقیت پیش‌بینی کند، برای مثال، یک کشف هیجان‌انگیز اخیر نظریه نسبیت را تأیید کرد و باعث شد یک بار دیگر دانشمند بزرگ را با زبانش به یاد بیاوریم. اگر عاشق علم هستید، ویکی ساینس را بخوانید.

صد سال پیش، در سال 1915، یک دانشمند جوان سوئیسی، که در آن زمان اکتشافات انقلابی در فیزیک انجام داده بود، درک اساسی جدید از گرانش را پیشنهاد کرد.

در سال 1915، انیشتین نظریه نسبیت عام را منتشر کرد که گرانش را به عنوان یک ویژگی اساسی فضازمان توصیف می کند. او یک سری معادلات ارائه کرد که تأثیر انحنای فضازمان را بر انرژی و حرکت ماده و تشعشع موجود در آن تشریح کرد.

صد سال بعد، نظریه نسبیت عام (GTR) پایه و اساس ساخت شد علم مدرن، او تمام آزمایشاتی را که دانشمندان به او حمله کردند را پشت سر گذاشت.

اما تا همین اواخر انجام آزمایشات تحت شرایط شدید برای آزمایش پایداری این نظریه غیرممکن بود.

این شگفت انگیز است که نظریه نسبیت در 100 سال چقدر قوی است. ما هنوز از آنچه انیشتین نوشته استفاده می کنیم!

کلیفورد ویل، فیزیکدان نظری، دانشگاه فلوریدا

اکنون دانشمندان فناوری جستجوی فیزیک فراتر از نسبیت عام را دارند.

نگاهی جدید به جاذبه

نظریه نسبیت عام گرانش را نه به عنوان یک نیرو (آنطور که در فیزیک نیوتنی ظاهر می شود)، بلکه به عنوان انحنای فضا-زمان به دلیل جرم اجسام توصیف می کند. زمین به دور خورشید می چرخد ​​نه به این دلیل که ستاره آن را جذب می کند، بلکه به این دلیل که خورشید فضا-زمان را تغییر شکل می دهد. اگر یک توپ بولینگ سنگین را روی یک پتوی کشیده قرار دهید، شکل پتو تغییر می کند - گرانش به همان شیوه بر فضا تأثیر می گذارد.

نظریه انیشتین اکتشافات دیوانه کننده ای را پیش بینی کرد. به عنوان مثال، احتمال وجود سیاهچاله هایی که فضا-زمان را به قدری خم می کنند که هیچ چیز حتی نور نمی تواند از درون فرار کند. بر اساس این تئوری، شواهدی برای این عقیده پذیرفته شده امروزی یافت شد که جهان در حال انبساط و شتاب است.

نسبیت عام با مشاهدات متعدد تأیید شده است. انیشتین خود از نسبیت عام برای محاسبه مدار عطارد استفاده کرد که حرکت آن با قوانین نیوتن قابل توصیف نیست. انیشتین وجود اجسامی را به قدری عظیم پیش بینی کرد که نور را خم می کنند. این یک پدیده عدسی گرانشی است که ستاره شناسان اغلب با آن مواجه می شوند. به عنوان مثال، جستجوی سیارات فراخورشیدی بر تأثیر تغییرات ظریف در تابش خمیده شده توسط میدان گرانشی ستاره ای است که سیاره به دور آن می چرخد.

آزمایش نظریه انیشتین

نسبیت عام برای گرانش معمولی به خوبی عمل می کند، همانطور که با آزمایش های انجام شده روی زمین و مشاهدات سیارات منظومه شمسی نشان داده شده است. اما هرگز تحت شرایط میدان های بسیار قوی در فضاهای واقع در مرزهای فیزیک آزمایش نشده است.

امیدوارکننده ترین راه برای آزمایش این نظریه در چنین شرایطی، مشاهده تغییرات فضازمان به نام امواج گرانشی است. آنها در نتیجه رویدادهای بزرگ، ادغام دو جسم عظیم، مانند سیاهچاله ها، یا به ویژه اجرام متراکم - ستاره های نوترونی ظاهر می شوند.

یک نمایش آتش بازی کیهانی به این بزرگی فقط کوچکترین امواج در فضا-زمان را منعکس می کند. به عنوان مثال، اگر دو سیاه‌چاله در جایی در کهکشان ما با هم برخورد کرده و با هم ادغام شوند، امواج گرانشی می‌توانند کشیده شده و فاصله بین اجرام واقع در فاصله یک متری زمین را به اندازه یک هزارم قطر یک هسته اتم فشرده کنند.

آزمایش‌هایی ظاهر شده‌اند که می‌توانند تغییرات فضا-زمان ناشی از چنین رویدادهایی را ثبت کنند.

شانس خوبی برای تشخیص امواج گرانشی در دو سال آینده وجود دارد.

کلیفورد ویل

رصدخانه امواج گرانشی تداخل سنج لیزری (LIGO)، با رصدخانه هایی در نزدیکی ریچلند، واشنگتن، و لیوینگستون، لوئیزیانا، از لیزر برای تشخیص اعوجاج های کوچک در آشکارسازهای L شکل دوگانه استفاده می کند. با عبور امواج فضا-زمان از آشکارسازها، کشش و فشرده شدن فضا باعث تغییر ابعاد آشکارساز می شود. و LIGO می تواند آنها را اندازه گیری کند.

LIGO یک سری پرتاب را در سال 2002 آغاز کرد، اما نتوانست به نتیجه برسد. بهبودهایی در سال 2010 انجام شد و جانشین سازمان، Advanced LIGO، باید امسال دوباره عملیاتی شود. بسیاری از آزمایشات برنامه ریزی شده با هدف جستجوی امواج گرانشی است.

راه دیگر برای آزمایش نظریه نسبیت، بررسی خواص امواج گرانشی است. به عنوان مثال، آنها می توانند قطبی شوند، مانند عبور نور از شیشه های پلاریزه. نظریه نسبیت ویژگی‌های چنین تأثیری را پیش‌بینی می‌کند و هرگونه انحراف از محاسبات ممکن است دلیلی برای شک در این نظریه باشد.

نظریه یکپارچه

کلیفورد ویل معتقد است که کشف امواج گرانشی تنها نظریه انیشتین را تقویت می کند:

من فکر می کنم ما باید به جستجوی شواهد نسبیت عام ادامه دهیم تا از صحت آن مطمئن شویم.

اصلاً چرا این آزمایش ها لازم است؟

یکی از مهمترین و دست نیافتنی ترین وظایف فیزیک مدرن، جستجوی نظریه ای است که تحقیقات انیشتین را به هم مرتبط کند، یعنی علم کیهان ماکرو، و مکانیک کوانتومی، واقعیت کوچکترین اجسام.

پیشرفت در این زمینه، گرانش کوانتومی، ممکن است به تغییراتی در نسبیت عام نیاز داشته باشد. این امکان وجود دارد که آزمایش‌های گرانش کوانتومی به انرژی زیادی نیاز داشته باشند که انجام آنها غیرممکن باشد. ویل می‌گوید: «اما چه کسی می‌داند، شاید تأثیری در جهان کوانتومی وجود داشته باشد که ناچیز باشد، اما قابل جستجو باشد.»

آنها می گویند که آلبرت انیشتین در یک لحظه ظهور کرد. ظاهراً این دانشمند سوار بر تراموا در برن (سوئیس) بود، به ساعت خیابان نگاه کرد و ناگهان متوجه شد که اگر تراموا اکنون به سرعت نور شتاب می‌گیرد، از نظر او این ساعت متوقف می‌شود - و زمانی در اطراف وجود نخواهد داشت. این باعث شد که او یکی از فرضیه های اصلی نسبیت را فرموله کند - این که ناظران مختلف واقعیت را متفاوت درک می کنند، از جمله کمیت های اساسی مانند فاصله و زمان.

از نظر علمی، در آن روز انیشتین متوجه شد که توصیف هر رویداد یا پدیده فیزیکی به این بستگی دارد سیستم های مرجع، که ناظر در آن قرار دارد. به عنوان مثال، اگر یک مسافر تراموا عینک خود را بیاندازد، برای او به صورت عمودی به پایین می افتد و برای یک عابر پیاده که در خیابان ایستاده است، عینک به صورت سهمی سقوط می کند، زیرا تراموا در حالی که عینک در حال افتادن است حرکت می کند. هر کسی چارچوب مرجع خود را دارد.

اما اگرچه توصیف رویدادها هنگام انتقال از یک چارچوب به چارچوب دیگر تغییر می کند، چیزهای جهانی نیز وجود دارند که بدون تغییر باقی می مانند. اگر به جای توصیف سقوط عینک، سؤالی در مورد قانون طبیعت که باعث سقوط آنها می شود بپرسیم، پاسخ آن برای ناظر در سیستم مختصات ثابت و برای ناظر در مختصات متحرک یکسان خواهد بود. سیستم. قانون حرکت توزیع شده در خیابان و تراموا به طور یکسان اعمال می شود. به عبارت دیگر، در حالی که توصیف رویدادها به ناظر بستگی دارد، قوانین طبیعت به او بستگی ندارد، یعنی همانطور که در زبان علمی رایج است، آنها هستند. ثابت.این چیزی است که همه چیز در مورد آن است اصل نسبیت.

مانند هر فرضیه، اصل نسبیت باید با همبستگی آن با پدیده های طبیعی واقعی آزمایش شود. از اصل نسبیت، اینشتین دو نظریه مجزا (هر چند مرتبط) استخراج کرد. نظریه نسبیت خاص یا خاصاز این موقعیت ناشی می شود که قوانین طبیعت برای همه سیستم های مرجع که با سرعت ثابت حرکت می کنند یکسان است. نظریه نسبیت عاماین اصل را به هر چارچوب مرجع، از جمله آنهایی که با شتاب حرکت می کنند، گسترش می دهد. نظریه نسبیت خاص در سال 1905 منتشر شد و نظریه نسبیت عام پیچیده تر از نظر ریاضی توسط اینشتین در سال 1916 تکمیل شد.

نظریه نسبیت خاص

اکثر اثرات متناقض و ضد شهودی که هنگام حرکت با سرعت های نزدیک به سرعت نور رخ می دهد توسط نظریه نسبیت خاص پیش بینی می شود. معروف ترین آنها اثر کاهش سرعت ساعت یا اثر اتساع زمانساعتی که نسبت به یک ناظر حرکت می کند برای او کندتر از همان ساعتی که در عقربه هایش است حرکت می کند.

زمان در یک سیستم مختصات که با سرعت نزدیک به سرعت نور نسبت به ناظر حرکت می کند، کشیده می شود و برعکس، وسعت (طول) فضایی اجسام در امتداد محور جهت حرکت فشرده می شود. این اثر، معروف به انقباض لورنتس - فیتزجرالد، در سال 1889 توسط فیزیکدان ایرلندی جورج فیتزجرالد (1851-1901) توصیف شد و در سال 1892 توسط هلندی هندریک لورنتس (1853-1928) گسترش یافت. کاهش لورنتس-فیتزجرالد توضیح می دهد که چرا آزمایش مایکلسون- مورلی برای تعیین سرعت حرکت زمین در فضای بیرونی با اندازه گیری "باد اتری" نتیجه منفی داد. انیشتین بعداً این معادلات را در نظریه نسبیت خاص گنجاند و با فرمول تبدیل مشابهی برای جرم تکمیل کرد که طبق آن با نزدیک شدن سرعت جسم به سرعت نور، جرم یک جسم نیز افزایش می یابد. بنابراین، در سرعت 260000 کیلومتر بر ثانیه (87 درصد سرعت نور)، جرم جسم از دید ناظری که در یک چارچوب مرجع در حال استراحت قرار دارد، دو برابر خواهد شد.

از زمان انیشتین، همه این پیش‌بینی‌ها، مهم نیست که چقدر برخلاف عقل سلیم به نظر می‌رسند، تأیید تجربی کامل و مستقیم پیدا کرده‌اند. در یکی از آشکارترین آزمایش‌ها، دانشمندان دانشگاه میشیگان، ساعت‌های اتمی فوق‌العاده دقیقی را روی هواپیمای مسافربری قرار دادند که به طور منظم پروازهای بین‌آتلانتیک را انجام می‌داد و پس از هر بار بازگشت به فرودگاه اصلی، آن‌ها را با ساعت کنترل مقایسه کردند. معلوم شد که ساعت در هواپیما به تدریج از ساعت کنترلی بیشتر و بیشتر عقب می ماند (به اصطلاح وقتی در مورد کسری از ثانیه صحبت می کنیم). در نیم قرن گذشته، دانشمندان ذرات بنیادی را با استفاده از مجتمع های سخت افزاری عظیمی به نام شتاب دهنده ها مورد مطالعه قرار داده اند. آنها حاوی بسته های باردار هستند ذرات زیر اتمی(مانند پروتون ها و الکترون ها) تا سرعت های نزدیک به سرعت نور شتاب می گیرند، سپس به سمت اهداف هسته ای مختلف شلیک می شوند. در چنین آزمایش‌هایی در شتاب‌دهنده‌ها، باید افزایش جرم ذرات شتاب‌دار را در نظر گرفت - در غیر این صورت، نتایج آزمایش به سادگی نمی‌تواند تفسیر معقولی داشته باشد. و از این نظر، نظریه نسبیت خاص مدت‌هاست که از مقوله نظریه‌های فرضی به حوزه ابزارهای مهندسی کاربردی منتقل شده است، جایی که از آن همتراز با قوانین مکانیک نیوتن استفاده می‌شود.

با بازگشت به قوانین نیوتن، مایلم به ویژه توجه داشته باشم که نظریه نسبیت خاص، اگرچه ظاهراً با قوانین مکانیک نیوتنی کلاسیک در تضاد است، اما در واقع همه چیز را تقریباً دقیقاً بازتولید می کند. معادلات معمولیقوانین نیوتن، اگر برای توصیف اجسامی که با سرعت بسیار کمتری از سرعت نور حرکت می کنند، اعمال شوند. یعنی نظریه نسبیت خاص فیزیک نیوتنی را لغو نمی کند، بلکه آن را بسط و تکمیل می کند.

اصل نسبیت همچنین به درک اینکه چرا سرعت نور است و نه هیچ چیز دیگری، نقش مهمی را در این مدل از ساختار جهان ایفا می کند کمک می کند - این سؤالی است که بسیاری از کسانی که برای اولین بار با آن مواجه شدند می پرسند. نظریه نسبیت. سرعت نور به عنوان یک ثابت جهانی نقش ویژه ای دارد، زیرا توسط یک قانون علوم طبیعی تعیین می شود. با توجه به اصل نسبیت، سرعت نور در خلاء جدر هر سیستم مرجع یکسان است. به نظر می رسد که این با عقل سلیم در تضاد است، زیرا معلوم می شود که نور از یک منبع متحرک (مهم نیست با چه سرعتی حرکت می کند) و از یک منبع ثابت به طور همزمان به ناظر می رسد. با این حال، این درست است.

سرعت نور به دلیل نقش ویژه ای که در قوانین طبیعت دارد، جایگاه اصلی را در نظریه نسبیت عام دارد.

نظریه نسبیت عام

نظریه نسبیت عام برای همه سیستم های مرجع (و نه فقط برای آنهایی که با سرعت ثابت نسبت به یکدیگر حرکت می کنند) اعمال می شود و از نظر ریاضی بسیار پیچیده تر از نظریه خاص (که فاصله یازده ساله بین انتشار آنها را توضیح می دهد) به نظر می رسد. به عنوان یک مورد خاص شامل نظریه نسبیت خاص (و بنابراین قوانین نیوتن) می شود. در عین حال، نظریه نسبیت عام بسیار فراتر از همه پیشینیان خود است. به ویژه، تفسیر جدیدی از گرانش به دست می دهد.

نظریه نسبیت عام جهان را چهار بعدی می کند: زمان به سه بعد فضایی اضافه می شود. هر چهار بعد جدایی ناپذیر هستند، بنابراین ما دیگر در مورد فاصله فضایی بین دو جسم صحبت نمی کنیم، همانطور که در جهان سه بعدی وجود دارد، بلکه در مورد فواصل فضا-زمان بین رویدادها صحبت می کنیم، که فاصله آنها را از یکدیگر ترکیب می کند - هر دو. در زمان و مکان . یعنی فضا و زمان به عنوان یک پیوستار فضا-زمان چهار بعدی در نظر گرفته می شوند یا به سادگی فضازمان. در این پیوستار، ناظرانی که نسبت به یکدیگر حرکت می کنند حتی ممکن است در مورد اینکه آیا دو رویداد همزمان رخ داده اند یا اینکه یکی قبل از دیگری اتفاق افتاده است، اختلاف نظر داشته باشند. خوشبختانه برای ذهن بیچاره ما، به حدی نمی رسد که روابط علت و معلولی را نقض کند - یعنی حتی نظریه نسبیت عام اجازه وجود سیستم مختصاتی را نمی دهد که در آن دو رویداد به طور همزمان و متفاوت رخ ندهند. دنباله ها

قانون گرانش جهانی نیوتن به ما می گوید که بین هر دو جسم در جهان نیروی جاذبه متقابل وجود دارد. از این منظر، زمین به دور خورشید می چرخد، زیرا نیروهای جاذبه متقابل بین آنها عمل می کنند. با این حال، نسبیت عام، ما را وادار می کند که به این پدیده متفاوت نگاه کنیم. بر اساس این نظریه، گرانش نتیجه تغییر شکل ("انحنا") بافت الاستیک فضا-زمان تحت تأثیر جرم است (هر چه جسم سنگین تر باشد، برای مثال خورشید، فضا-زمان بیشتر زیر آن خم می شود. و بر این اساس، میدان نیروی گرانشی آن قوی تر است). یک بوم محکم کشیده (نوعی ترامپولین) را تصور کنید که یک توپ عظیم روی آن قرار گرفته است. بوم زیر وزن توپ تغییر شکل می دهد و یک فرورفتگی قیفی شکل در اطراف آن ایجاد می شود. بر اساس نظریه نسبیت عام، زمین مانند یک توپ کوچک به دور خورشید می چرخد ​​که به دور مخروط یک قیف که در نتیجه "هل دادن" فضا-زمان توسط یک توپ سنگین - خورشید به وجود آمده است، بچرخد. و آنچه به نظر ما نیروی گرانش است، در واقع، اساساً یک تجلی بیرونی صرف از انحنای فضا-زمان است، و اصلاً نیرویی در درک نیوتنی نیست. تا به امروز، هیچ توضیحی بهتر از نظریه نسبیت عام در مورد ماهیت گرانش وجود ندارد.

آزمایش نسبیت عام دشوار است زیرا در شرایط عادی آزمایشگاهی، نتایج آن تقریباً دقیقاً مشابه آنچه قانون گرانش نیوتن پیش بینی می کند است. با این وجود، چندین آزمایش مهم انجام شد و نتایج آنها به ما اجازه می‌دهد تا نظریه را تایید شده در نظر بگیریم. علاوه بر این، نسبیت عام به توضیح پدیده‌هایی که در فضا مشاهده می‌کنیم کمک می‌کند، مانند انحرافات جزئی عطارد از مدار ثابت، غیرقابل توضیح از دیدگاه مکانیک کلاسیک نیوتنی، یا انحنای عطارد. تابش الکترومغناطیسیستارگان دور هنگام عبور از نزدیکی خورشید.

در واقع، نتایج پیش‌بینی‌شده توسط نسبیت عام با نتایج پیش‌بینی‌شده توسط قوانین نیوتن تنها در حضور میدان‌های گرانشی فوق‌قوی به‌طور چشمگیری متفاوت است. این بدان معناست که برای آزمایش کامل نظریه نسبیت عام، یا به اندازه گیری های فوق دقیق اجرام بسیار عظیم نیاز داریم، یا سیاهچاله هایی که هیچ یک از ایده های شهودی معمول ما قابل اجرا نیستند. بنابراین توسعه روش‌های تجربی جدید برای آزمایش نظریه نسبیت یکی از روش‌های آزمایشی است مهمترین وظایففیزیک تجربی

GTO و RTG: برخی از لهجه ها

1. در کتاب‌های بی‌شماری - تک‌نگاره‌ها، کتاب‌های درسی و انتشارات علمی رایج، و همچنین در انواع مختلف مقاله‌ها - خوانندگان عادت دارند ارجاعاتی به نظریه نسبیت عام (GTR) را به عنوان یکی از بزرگترین دستاوردهای قرن ما ببینند. نظریه، ابزار ضروری فیزیک و نجوم مدرن است. در همین حال، از مقاله A. A. Logunov می آموزند که به نظر او، GTR باید رها شود، که بد، ناسازگار و متناقض است. بنابراین، GTR نیاز به جایگزینی با برخی نظریه های دیگر و به طور خاص، با نظریه نسبیتی گرانش (RTG) ساخته شده توسط A. A. Logunov و همکارانش دارد.

آیا چنین وضعیتی ممکن است زمانی که بسیاری از افراد در ارزیابی خود از GTR اشتباه می کنند، که بیش از 70 سال است که وجود داشته و مورد مطالعه قرار گرفته است، و تنها چند نفر، به رهبری A. A. Logunov، واقعا متوجه شدند که GTR باید دور ریخته شود؟ اکثر خوانندگان احتمالاً انتظار پاسخ را دارند: این غیرممکن است. در واقع، من فقط می توانم دقیقاً برعکس پاسخ دهم: «این» در اصل امکان پذیر است، زیرا ما در مورد دین صحبت نمی کنیم، بلکه در مورد علم صحبت می کنیم.

بنیانگذاران و پیامبران ادیان و مذاهب گوناگون «کتاب‌های مقدس» خود را خلق کرده و می‌سازند که مفاد آن حقیقت نهایی اعلام شده است. اگر کسی شک کند، برای او بدتر، بدعت گذار می شود و عواقب ناشی از آن، اغلب حتی خونین. بهتر است به هیچ وجه فکر نکنیم، بلکه با پیروی از فرمول معروف یکی از رهبران کلیسا باور کنیم: "من معتقدم، زیرا پوچ است." جهان بینی علمی اساساً مخالف است: می خواهد چیزی را بدیهی ندانیم، به شخص اجازه می دهد در همه چیز شک کند، و جزم ها را به رسمیت نمی شناسد. تحت تأثیر واقعیات و ملاحظات جدید، نه تنها ممکن است، بلکه لازم است، در صورت موجه، دیدگاه خود را تغییر دهید، نظریه ای ناقص را با نظریه ای کامل تر جایگزین کنید، یا مثلاً به نوعی یک نظریه قدیمی را تعمیم دهید. در مورد افراد نیز وضعیت مشابه است. بنیانگذاران آموزه های دینی معصوم تلقی می شوند، و به عنوان مثال، در میان کاتولیک ها، حتی یک فرد زنده - پاپ "حاکم" - معصوم اعلام می شود. علم هیچ معصومی را نمی شناسد. احترام بزرگ، گاه حتی استثنایی که فیزیکدانان (برای وضوح در مورد فیزیکدانان صحبت خواهم کرد) برای نمایندگان بزرگ حرفه خود، به ویژه برای غول هایی مانند ایزاک نیوتن و آلبرت انیشتین، هیچ ربطی به قدیس شدن قدیسان ندارد. خدایی شدن و فیزیکدانان بزرگ مردم هستند و همه مردم نقاط ضعف خود را دارند. اگر در مورد علم صحبت کنیم که فقط در اینجا به ما علاقه مند است، بزرگترین فیزیکدانان همیشه در همه چیز حق نداشتند؛ احترام به آنها و شناخت شایستگی های آنها بر اساس عصمت نیست، بلکه بر این واقعیت است که آنها توانستند علم را با دستاوردهای چشمگیر غنی کنند. ، برای دیدن بیشتر و عمیق تر از معاصران خود.

2. اکنون لازم است در مورد الزامات نظریه های فیزیکی بنیادی صحبت کنیم. اولاً، چنین نظریه ای باید در زمینه کاربردی بودن آن کامل باشد، یا همانطور که برای اختصار می گویم باید سازگار باشد. ثانیاً نظریه فیزیکیباید برای واقعیت فیزیکی کافی باشد، یا به عبارت ساده تر، با آزمایش ها و مشاهدات سازگار باشد. الزامات دیگری را می توان ذکر کرد، در درجه اول رعایت قوانین و قواعد ریاضی، اما همه اینها ضمنی است.

اجازه دهید آنچه را که گفته شد با استفاده از مثال مکانیک کلاسیک و غیر نسبیتی توضیح دهیم - مکانیک نیوتنی که برای ساده ترین مسئله اصولی حرکت یک ذره "نقطه ای" به کار می رود. همانطور که مشخص است، نقش چنین ذره ای در مسائل مکانیک سماوی می تواند توسط کل سیاره یا ماهواره آن ایفا شود. بگذار در لحظه t 0ذره در یک نقطه است آبا مختصات xiA(t 0) و دارای سرعت v است iA(t 0) (اینجا من= l، 2، 3، زیرا موقعیت یک نقطه در فضا با سه مختصات مشخص می شود و سرعت یک بردار است). سپس، اگر تمام نیروهای وارد بر ذره شناخته شده باشند، قوانین مکانیک به ما اجازه می دهد موقعیت را تعیین کنیم. بو سرعت ذرات v مندر هر زمان بعدی تی، یعنی مقادیر کاملاً تعریف شده را پیدا کنید xiB(تی) و v iB(تی). چه اتفاقی می‌افتد اگر قوانین مکانیک مورد استفاده پاسخ روشنی نمی‌دادند و مثلاً در مثال ما پیش‌بینی می‌کردند که ذره در حال حاضر تیرا می توان در هر نقطه قرار داد ب، یا در نقطه ای کاملاً متفاوت سی? واضح است که چنین نظریه کلاسیکی (غیر کوانتومی) ناقص یا به عبارتی که ذکر شد ناسازگار خواهد بود. این یا باید تکمیل شود، آن را بدون ابهام می کند، یا به طور کلی کنار گذاشته می شود. مکانیک نیوتن، همانطور که گفته شد، سازگار است - پاسخ های روشن و مشخصی به سؤالات در حوزه صلاحیت و کاربرد خود می دهد. مکانیک نیوتنی نیز نیاز ذکر شده دوم را برآورده می کند - نتایج به دست آمده بر اساس آن (و به طور خاص، مقادیر مختصات x i(تی) و سرعت v من (تی)) با مشاهدات و آزمایشات سازگار است. به همین دلیل است که تمام مکانیک های آسمانی - توصیف حرکت سیارات و ماهواره های آنها - در حال حاضر کاملاً و با موفقیت کامل بر مکانیک نیوتنی استوار بود.

3. اما در سال 1859، لو وریر کشف کرد که حرکت نزدیکترین سیاره به خورشید، عطارد، تا حدودی با حرکتی که مکانیک نیوتنی پیش بینی کرده بود، متفاوت است. به طور خاص، مشخص شد که حضیض - نزدیک ترین نقطه مدار بیضی سیاره به خورشید - با سرعت زاویه ای 43 ثانیه قوس در هر قرن می چرخد، متفاوت از آنچه که با در نظر گرفتن تمام اختلالات شناخته شده از سیارات دیگر و همچنین انتظار می رود. ماهواره های آنها حتی قبل از آن، لو وریر و آدامز هنگام تجزیه و تحلیل حرکت اورانوس، دورترین سیاره از خورشید که در آن زمان شناخته شده بود، با وضعیتی اساسا مشابه روبرو شدند. و آنها توضیحی برای اختلاف بین محاسبات و مشاهدات پیدا کردند که نشان می دهد حرکت اورانوس تحت تأثیر سیاره ای حتی دورتر به نام نپتون است. در سال 1846، نپتون در واقع در مکان پیش بینی شده خود کشف شد، و این رویداد به درستی یک پیروزی مکانیک نیوتنی تلقی می شود. کاملاً طبیعی است که لو وریر سعی کرد ناهنجاری ذکر شده در حرکت عطارد را با وجود یک سیاره هنوز ناشناخته توضیح دهد - در این مورد، یک سیاره خاص Vulcan که حتی به خورشید نزدیکتر می شود. اما بار دوم "ترفند شکست خورد" - Vulcan وجود ندارد. سپس آنها شروع به تلاش برای تغییر قانون گرانش جهانی نیوتن کردند که بر اساس آن نیروی گرانشی، هنگامی که به منظومه خورشید-سیاره اعمال می شود، مطابق قانون تغییر می کند.

جایی که ε مقدار کمی است. به هر حال، در روزگار ما از تکنیک مشابهی (اگرچه بدون موفقیت) برای توضیح برخی از سؤالات نامشخص نجوم استفاده می شود (ما در مورد مسئله جرم پنهان صحبت می کنیم؛ برای مثال به کتاب نویسنده «درباره فیزیک و اخترفیزیک» اشاره کنید. زیر، ص 148). اما برای اینکه یک فرضیه به یک نظریه تبدیل شود، لازم است از برخی اصول پیش برویم، مقدار پارامتر ε را نشان دهیم و یک طرح نظری سازگار بسازیم. هیچ کس موفق نشد و مسئله چرخش حضیض عطارد تا سال 1915 باز ماند. پس از آن، در بحبوحه جنگ جهانی اول، زمانی که تعداد کمی به مسائل انتزاعی فیزیک و نجوم علاقه مند بودند، انیشتین (پس از حدود 8 سال تلاش شدید) ایجاد نظریه نسبیت عام را تکمیل کرد. آخرین مرحله در ساخت پایه GTR در سه مقاله کوتاه گزارش شده و در نوامبر 1915 نوشته شده است. در دومی از آنها که در 11 نوامبر گزارش شد، انیشتین، بر اساس نسبیت عام، چرخش اضافی حضیض عطارد را در مقایسه با نیوتنی محاسبه کرد که برابر بود (بر حسب رادیان در هر چرخش سیاره به اطراف). خورشید)

و ج= 3·10 10 cm s –1 – سرعت نور. هنگام انتقال به آخرین عبارت (1)، از قانون سوم کپلر استفاده شد

آ 3 =	جنرال موتورز ☼	تی 2
	4π 2

جایی که تی- دوره انقلاب سیاره. اگر بهترین مقادیر شناخته شده در حال حاضر از همه کمیت ها را در فرمول (1) جایگزین کنیم، و همچنین یک تبدیل اولیه از رادیان در هر دور به چرخش در ثانیه قوس (علامت ″) در هر قرن انجام دهیم، به مقدار Ψ = 42 می رسیم. ″.98 / قرن. مشاهدات با این نتیجه با دقت به دست آمده در حال حاضر در حدود ± 0.1 / قرن موافق است (انیشتین در اولین کار خود از داده های کمتر دقیقی استفاده کرد، اما در محدوده خطا به توافق کامل بین نظریه و مشاهدات دست یافت). فرمول (1) در بالا، اولاً برای روشن شدن سادگی آن، که اغلب در نظریه های فیزیکی پیچیده ریاضی، از جمله در بسیاری از موارد در نسبیت عام، وجود ندارد، در بالا آورده شده است. ثانیا، و این نکته اصلی است، از (1) مشخص است که چرخش حضیض از نسبیت عام بدون نیاز به درگیر کردن هیچ ثابت یا پارامتر ناشناخته جدیدی است. بنابراین، نتیجه به دست آمده توسط اینشتین به یک پیروزی واقعی نسبیت عام تبدیل شد.

در بهترین بیوگرافی انیشتین که من می شناسم، این عقیده بیان و توجیه شده است که توضیح چرخش حضیض عطارد "قوی ترین رویداد عاطفی در کل زندگی علمی اینشتین و شاید در کل زندگی او بود." آره اینجوری بود " بهترین ساعت» انیشتین. اما فقط برای خودش به دلایل متعدد (به ذکر جنگ کافی است) برای خود GR، هم برای اینکه این نظریه و هم خالق آن وارد صحنه جهانی شوند، "بهترین ساعت" رویداد دیگری بود که 4 سال بعد - در سال 1919 اتفاق افتاد. واقعیت این است که که در همان کاری که در آن فرمول (1) به دست آمد، انیشتین پیش بینی مهمی کرد: پرتوهای نوری که از نزدیکی خورشید می گذرند باید خم شوند و انحراف آنها باید باشد.

α = 4جنرال موتورز ☼ = 1.75 r ☼ , ج 2 r r

(2)

جایی که rنزدیکترین فاصله بین پرتو و مرکز خورشید است و r☼ = 6.96·10 10 سانتی متر – شعاع خورشید (به طور دقیق تر، شعاع فتوسفر خورشیدی). بنابراین حداکثر انحراف قابل مشاهده 1.75 ثانیه قوسی است. مهم نیست که چنین زاویه ای چقدر کوچک باشد (تقریباً در این زاویه یک فرد بالغ از فاصله 200 کیلومتری قابل مشاهده است)، می توان آن را در آن زمان با روش نوری با عکاسی از ستارگان در آسمان در مجاورت خورشید اندازه گیری کرد. این مشاهدات بود که توسط دو اکتشاف انگلیسی در جریان خورشید گرفتگی کامل در 29 می 1919 انجام شد. اثر انحراف پرتوها در میدان خورشید با قطعیت مشخص شد و با فرمول (2) مطابقت دارد، اگرچه دقت اندازه‌گیری‌ها به دلیل کوچک بودن اثر کم بود. با این حال، نیمی از انحراف مطابق با (2)، یعنی 0.87 اینچ، حذف شد. مورد دوم بسیار مهم است، زیرا انحراف 0.87 اینچ است (با r = r☼) را می توان از نظریه نیوتن به دست آورد (امکان انحراف نور در یک میدان گرانشی توسط نیوتن ذکر شد، و بیان زاویه انحراف، نصف آن مطابق فرمول (2)، در سال 1801 به دست آمد؛ مورد دیگر این است که که این پیش بینی فراموش شد و انیشتین از آن خبر نداشت). در 6 نوامبر 1919، نتایج این سفرها در لندن در نشست مشترک انجمن سلطنتی و انجمن سلطنتی نجوم گزارش شد. تامسون در این جلسه چه تأثیری برجای گذاشتند، واضح است: «این مهم‌ترین نتیجه‌ای است که از زمان نیوتن در رابطه با نظریه گرانش به دست آمده است... این یکی از بزرگترین دستاوردهای اندیشه بشری است. "

اثرات نسبیت عام در منظومه شمسی، همانطور که دیدیم، بسیار اندک است. این با این واقعیت توضیح داده می شود که میدان گرانشی خورشید (بدون ذکر سیارات) ضعیف است. دومی به معنای پتانسیل گرانشی نیوتنی خورشید است

اکنون نتیجه شناخته شده از درس فیزیک مدرسه را به یاد بیاوریم: برای مدارهای دایره ای سیارات |φ ☼ | = v 2، که در آن v سرعت سیاره است. بنابراین، ضعف میدان گرانشی را می توان با پارامتر بصری تر v 2 / مشخص کرد. ج 2، که برای منظومه شمسی، همانطور که دیدیم، از مقدار 2.12·10 - 6 تجاوز نمی کند. در مدار زمین v = 3 10 6 cm s – 1 و v 2 / ج 2 = 10 - 8، برای ماهواره های نزدیک زمین v ~ 8 10 5 cm s - 1 و v 2 / ج 2 ~ 7 · 10 - 10 . در نتیجه، آزمایش اثرات ذکر شده نسبیت عام حتی با دقت به دست آمده فعلی 0.1٪، یعنی با خطای بیش از 10-3 مقدار اندازه گیری شده (مثلاً انحراف پرتوهای نور در میدان خورشید)، هنوز به ما اجازه نمی دهد که نسبیت عام را با دقت شرایط نظم به طور جامع آزمایش کنیم

ما فقط می توانیم رویای اندازه گیری مثلاً انحراف پرتوهای منظومه شمسی را با دقت مورد نیاز داشته باشیم. با این حال، پروژه هایی برای آزمایش های مربوطه در حال حاضر مورد بحث قرار گرفته اند. در ارتباط با موارد فوق، فیزیکدانان می گویند که نسبیت عام عمدتاً فقط برای یک میدان گرانشی ضعیف آزمایش شده است. اما ما (من، در هر صورت) به نوعی حتی یک مورد مهم را برای مدت طولانی متوجه نشدیم. پس از پرتاب اولین ماهواره زمین در 4 اکتبر 1957 بود که ناوبری فضایی به سرعت شروع به توسعه کرد. برای ابزار فرود بر روی مریخ و زهره، هنگام پرواز در نزدیکی فوبوس و غیره، محاسبات با دقت تا متر مورد نیاز است (در فواصل از زمین در حد صد میلیارد متر)، زمانی که اثرات نسبیت عام کاملاً قابل توجه است. بنابراین، محاسبات اکنون بر اساس طرح‌های محاسباتی انجام می‌شوند که به طور ارگانیک نسبیت عام را در نظر می‌گیرند. به یاد دارم که چگونه چندین سال پیش یکی از سخنرانان - متخصص ناوبری فضایی - حتی سؤالات من در مورد صحت تست نسبیت عام را متوجه نشد. او پاسخ داد: ما در محاسبات مهندسی خود نسبیت عام را در نظر می گیریم، در غیر این صورت نمی توانیم کار کنیم، همه چیز درست می شود، دیگر چه می خواهید؟ البته، شما می توانید آرزوهای زیادی داشته باشید، اما نباید فراموش کنید که GTR دیگر یک نظریه انتزاعی نیست، بلکه در "محاسبات مهندسی" استفاده می شود.

4. با توجه به همه موارد فوق، انتقاد A. A. Logunov از GTR به ویژه شگفت‌انگیز به نظر می‌رسد. اما با توجه به آنچه در ابتدای این مقاله گفته شد، نمی توان بدون تحلیل این انتقاد را رد کرد. تا حد زیادی، بدون تجزیه و تحلیل دقیق قضاوت در مورد RTG پیشنهاد شده توسط A. A. Logunov - نظریه نسبیتی گرانش غیرممکن است.

متأسفانه انجام چنین تحلیلی در صفحات نشریات علمی عمومی کاملاً غیرممکن است. A. A. Logunov در مقاله خود در واقع فقط موضع خود را اعلام و اظهار نظر می کند. اینجا هم کار دیگری نمی توانم انجام دهم.

بنابراین، ما معتقدیم که GTR یک تئوری فیزیکی سازگار است - به تمام سوالات به درستی و واضح مطرح شده که در حوزه کاربرد آن مجاز هستند، GTR پاسخی بدون ابهام می دهد (این دومی به ویژه در مورد زمان تاخیر سیگنال ها اعمال می شود. هنگام مکان یابی سیارات). از نسبیت عام یا هیچ نقصی از نظر ماهیت ریاضی یا منطقی رنج نمی برد. با این حال، لازم است که منظور از ضمیر "ما" در بالا روشن شود. "ما" البته خودم هستم، بلکه همه آن فیزیکدانان شوروی و خارجی که مجبور شدم با آنها نسبیت عام و در برخی موارد انتقاد A. A. Logonov را با آنها بحث کنم. گالیله بزرگ چهار قرن پیش گفت: در مسائل علمی، نظر یک نفر از نظر هزار نفر ارزشمندتر است. به عبارت دیگر، اختلافات علمی با اکثریت آرا حل نمی شود. اما، از سوی دیگر، کاملاً بدیهی است که نظر بسیاری از فیزیکدانان، به طور کلی، بسیار قانع کننده تر، یا بهتر بگوییم، قابل اعتمادتر و سنگین تر از نظر یک فیزیکدان است. بنابراین، انتقال از "من" به "ما" در اینجا مهم است.

مفید و بجا خواهد بود، امیدوارم چند نظر دیگر هم بنویسم.

چرا A. A. Logunov GTR را خیلی دوست ندارد؟ دلیل اصلی این است که در نسبیت عام مفهومی از انرژی و تکانه به شکلی که از الکترودینامیک برای ما آشنا است وجود ندارد و به قول او، «از نمایش میدان گرانشی به عنوان میدان کلاسیک از نوع فارادی-مکسول امتناع می‌کنیم. که دارای چگالی انرژی- تکانه به خوبی تعریف شده است». بله، مورد اخیر به یک معنا درست است، اما با این واقعیت توضیح داده می شود که «در هندسه ریمانی، در حالت کلی، تقارن لازم نسبت به جابجایی ها و چرخش ها وجود ندارد، یعنی گروهی وجود ندارد... حرکت فضا-زمان.» هندسه فضا-زمان بر اساس نسبیت عام، هندسه ریمانی است. به همین دلیل است که پرتوهای نور هنگام عبور از نزدیکی خورشید از یک خط مستقیم منحرف می شوند.

یکی از بزرگترین دستاوردهای ریاضیات قرن گذشته ایجاد و توسعه هندسه نااقلیدسی توسط لوباچفسکی، بولیایی، گاوس، ریمان و پیروان آنها بود. سپس این سوال مطرح شد: در واقع هندسه فضا-زمان فیزیکی که در آن زندگی می کنیم چیست؟ همانطور که گفته شد، طبق GTR، این هندسه غیراقلیدسی، ریمانی، و نه هندسه شبه اقلیدسی مینکوفسکی است (این هندسه با جزئیات بیشتر در مقاله A. A. Logunov توضیح داده شده است). شاید بتوان گفت، این هندسه مینکوفسکی محصول نظریه نسبیت خاص (STR) بود و جایگزین زمان مطلق و فضای مطلق نیوتن شد. بلافاصله قبل از ایجاد SRT در سال 1905، آنها سعی کردند دومی را با اتر بی حرکت لورنتس شناسایی کنند. اما اتر لورنتس، به عنوان یک محیط مکانیکی کاملاً بی حرکت، کنار گذاشته شد، زیرا تمام تلاش‌ها برای مشاهده حضور این رسانه ناموفق بود (منظورم آزمایش مایکلسون و برخی آزمایش‌های دیگر است). این فرضیه که فضا-زمان فیزیکی لزوماً دقیقاً فضای مینکوفسکی است، که A. A. Logunov آن را به عنوان اساسی می پذیرد، بسیار گسترده است. از جهاتی شبیه فرضیه‌های فضای مطلق و اتر مکانیکی است و همانطور که به نظر ما می‌رسد، تا زمانی که استدلال‌های مبتنی بر مشاهدات و آزمایش‌ها به نفع آن نشان داده نشود، کاملاً بی‌اساس باقی می‌ماند. و چنین استدلال هایی، حداقل در حال حاضر، کاملاً وجود ندارد. ارجاعات به قیاس با الکترودینامیک و آرمان های فیزیکدانان برجسته قرن گذشته، فارادی و ماکسول، در این زمینه قانع کننده نیست.

5. اگر در مورد تفاوت بین میدان الکترومغناطیسی و بنابراین الکترودینامیک و میدان گرانشی صحبت کنیم (GR دقیقاً نظریه چنین میدانی است) باید به موارد زیر توجه کرد. با انتخاب یک سیستم مرجع، تخریب (به صفر رساندن) حتی به صورت محلی (در یک منطقه کوچک) کل میدان الکترومغناطیسی غیرممکن است. بنابراین، اگر چگالی انرژی میدان الکترومغناطیسی

دبلیو =	E 2 + اچ 2
	8π

(Eو اچ- قدرت میدان های الکتریکی و مغناطیسی به ترتیب) با صفر در برخی از سیستم های مرجع متفاوت است، سپس در هر سیستم مرجع دیگری با صفر متفاوت خواهد بود. میدان گرانشی، به طور کلی، به شدت به انتخاب سیستم مرجع بستگی دارد. بنابراین، یک میدان گرانشی یکنواخت و ثابت (یعنی یک میدان گرانشی باعث شتاب می شود gذرات قرار داده شده در آن، مستقل از مختصات و زمان) را می توان با انتقال به یک چارچوب مرجع با شتاب یکنواخت به طور کامل "از بین برد" (به صفر کاهش داد). این شرایط اصلی است محتوای فیزیکی«اصل هم ارزی» اولین بار توسط انیشتین در مقاله ای که در سال 1907 منتشر شد اشاره کرد و اولین کسی بود که نسبیت عام را ایجاد کرد.

اگر میدان گرانشی وجود نداشته باشد (به ویژه، شتابی که ایجاد می کند gبرابر با صفر است)، سپس چگالی انرژی مربوط به آن نیز برابر با صفر است. از اینجا واضح است که در مسئله چگالی انرژی (و تکانه)، نظریه میدان گرانشی باید با نظریه میدان الکترومغناطیسی تفاوت اساسی داشته باشد. این بیانیه به دلیل این واقعیت تغییر نمی کند که در حالت کلی میدان گرانشی را نمی توان با انتخاب چارچوب مرجع "از بین برد".

اینشتین حتی قبل از سال 1915، زمانی که ایجاد نسبیت عام را تکمیل کرد، این را فهمید. بنابراین، در سال 1911 نوشت: «البته، جایگزینی هر میدان گرانشی با حالت حرکت یک سیستم بدون میدان گرانشی غیرممکن است، همانطور که غیرممکن است تمام نقاط یک محیط متحرک خودسرانه را به حالت استراحت تبدیل کنیم. تحول نسبیتی.» و در اینجا گزیده ای از مقاله ای از سال 1914 است: «ابتدا، اجازه دهید یک نکته دیگر را برای از بین بردن سوء تفاهم ایجاد شده بیان کنیم. حامی معمول نظریه مدرننسبیت (ما در مورد STR - V.L.G صحبت می کنیم) با حق مشخصی سرعت یک نقطه مادی را "ظاهری" می نامد. یعنی می تواند سیستم مرجعی را انتخاب کند که نقطه مادی در لحظه مورد نظر سرعتی برابر با صفر داشته باشد. اگر سیستمی از نقاط مادی وجود داشته باشد که سرعت های متفاوتی دارند، دیگر نمی تواند چنین سیستم مرجعی را معرفی کند تا سرعت تمام نقاط مادی نسبت به این سیستم صفر شود. به روشی مشابه، فیزیکدانی که از دیدگاه ما استفاده می‌کند، می‌تواند میدان گرانشی را «ظاهری» بنامد، زیرا با انتخاب مناسب شتاب چارچوب مرجع، می‌تواند به آن برسد که در نقطه‌ای از فضا-زمان، میدان گرانشی صفر شود. با این حال، قابل توجه است که ناپدید شدن میدان گرانشی از طریق تبدیل در حالت کلی برای میدان‌های گرانشی گسترده قابل دستیابی نیست. مثلا میدان گرانشی زمین را نمی توان ساخت برابر با صفربا انتخاب یک چارچوب مرجع مناسب.» سرانجام، در سال 1916، انیشتین در پاسخ به انتقاد از نسبیت عام، بار دیگر بر همین نکته تأکید کرد: «به هیچ وجه نمی‌توان ادعا کرد که میدان گرانشی به هیچ وجه صرفاً به صورت سینماتیکی توضیح داده شده است: «درکی سینماتیکی، غیر دینامیکی. گرانش» غیرممکن است. ما نمی‌توانیم با شتاب بخشیدن به یک سیستم مختصات گالیله نسبت به دیگری، هیچ میدان گرانشی را به دست آوریم، زیرا از این طریق می‌توان میدان‌هایی را فقط با ساختار خاصی به‌دست آورد، که با این حال، باید از قوانینی مانند سایر میدان‌های گرانشی تبعیت کند. این فرمول دیگری از اصل هم ارزی است (به ویژه برای اعمال این اصل در گرانش).

عدم امکان "درک سینماتیک" گرانش، همراه با اصل هم ارزی، انتقال در نسبیت عام از هندسه شبه اقلیدسی مینکوفسکی به هندسه ریمانی را تعیین می کند (در این هندسه، فضا-زمان، به طور کلی، غیر صفر است. انحنا؛ وجود چنین انحنای چیزی است که میدان گرانشی "واقعی" را از "سینماتیکی" متمایز می کند). ویژگی های فیزیکی میدان گرانشی تعیین می کند، اجازه دهید این را تکرار کنیم، تغییر اساسی در نقش انرژی و تکانه در نسبیت عام در مقایسه با الکترودینامیک. در عین حال، هم استفاده از هندسه ریمانی و هم ناتوانی در به کارگیری مفاهیم انرژی آشنا از الکترودینامیک، همانطور که قبلاً در بالا تأکید شد، مانع از این واقعیت نمی شود که از GTR آن را دنبال می کند و می توان مقادیر کاملاً مبهم را برای همه کمیت های قابل مشاهده محاسبه کرد. (زاویه انحراف پرتوهای نور، تغییرات عناصر مداری برای سیارات و تپ اخترهای دوتایی و غیره و غیره).

احتمالاً ذکر این واقعیت مفید خواهد بود که نسبیت عام را می‌توان به شکل آشنای الکترودینامیک با استفاده از مفهوم چگالی انرژی- تکانه فرموله کرد (برای این موضوع به مقاله ذکر شده توسط Ya. B. Zeldovich و L. P. Grishchuk مراجعه کنید. در این مورد، فضای مینکوفسکی کاملاً ساختگی (غیر قابل مشاهده) است و ما فقط در مورد همان نسبیت عام صحبت می کنیم که به شکلی غیر استاندارد نوشته شده است. توسط او در نظریه نسبیتی گرانش (RTG) فضای فیزیکی واقعی و در نتیجه قابل مشاهده است.

6. در این رابطه، سوال دوم مطرح شده در عنوان این مقاله از اهمیت ویژه ای برخوردار است: آیا GTR با واقعیت فیزیکی مطابقت دارد؟ به عبارت دیگر، تجربه چه می گوید - قاضی عالی در تصمیم گیری در مورد سرنوشت هر نظریه فیزیکی؟ مقالات و کتاب های متعددی به این مشکل - تأیید تجربی نسبیت عام - اختصاص داده شده است. نتیجه گیری کاملاً قطعی است - همه داده های تجربی یا مشاهده ای موجود یا نسبیت عام را تأیید می کنند یا با آن تناقض ندارند. با این حال، همانطور که قبلاً اشاره کردیم، تأیید نسبیت عام انجام شده است و عمدتاً فقط در یک میدان گرانشی ضعیف رخ می دهد. علاوه بر این، هر آزمایشی دقت محدودی دارد. در میدان های گرانشی قوی (به طور کلی، در موردی که نسبت |φ| / ج 2 کافی نیست نسبیت عام هنوز به اندازه کافی تأیید نشده است. برای این منظور، اکنون می توان عملاً از روش های نجومی مربوط به فضای بسیار دور استفاده کرد: مطالعه ستاره های نوترونی، تپ اخترهای دوگانه ، "سیاه چاله ها" ، انبساط و ساختار جهان ، همانطور که می گویند "در بزرگ" - در گستره های وسیعی که در میلیون ها و میلیاردها سال نوری اندازه گیری می شود. تاکنون کارهای زیادی در این راستا انجام شده و در حال انجام است. کافی است به مطالعات تپ اختر دوگانه PSR 1913+16 اشاره کنیم که برای آن (به طور کلی برای ستارگان نوترونی) پارامتر |φ| / ج 2 در حال حاضر حدود 0.1 است. علاوه بر این، در این مورد امکان شناسایی اثر سفارش (v / ج) 5 مرتبط با انتشار امواج گرانشی. در دهه‌های آینده، فرصت‌های بیشتری برای مطالعه فرآیندها در میدان‌های گرانشی قوی باز خواهد شد.

ستاره راهنما در این تحقیق نفس گیر در درجه اول نسبیت عام است. در همان زمان، به طور طبیعی، برخی احتمالات دیگر نیز مورد بحث قرار می گیرد - دیگر، همانطور که گاهی اوقات می گویند، نظریه های جایگزین گرانش. برای مثال، در نسبیت عام، مانند نظریه گرانش جهانی نیوتن، ثابت گرانش جیدر واقع یک مقدار ثابت در نظر گرفته می شود. یکی از مشهورترین نظریه‌های گرانش، تعمیم (یا دقیق‌تر، بسط) نسبیت عام، نظریه‌ای است که در آن "ثابت" گرانشی یک تابع اسکالر جدید در نظر گرفته می‌شود - کمیتی بسته به مختصات و زمان. مشاهدات و اندازه گیری ها نشان می دهد، با این حال، تغییرات نسبی ممکن است جیبا گذشت زمان، بسیار کوچک - ظاهراً بیش از صد میلیارد در سال نیست، یعنی | dG / dt| / جی < 10 – 11 год – 1 . Но когда-то в прошлом изменения جیمی تواند نقش داشته باشد توجه داشته باشید که حتی بدون توجه به سوال عدم ثبات جیفرض وجود در فضا-زمان واقعی، علاوه بر میدان گرانشی g ik، همچنین مقداری میدان اسکالر ψ جهت اصلی در فیزیک و کیهان شناسی مدرن است. در سایر نظریه های جایگزین گرانش (درباره آنها، به کتاب K. Will که در یادداشت 8 در بالا ذکر شد مراجعه کنید)، GTR به روشی متفاوت تغییر یا تعمیم داده می شود. البته، نمی توان به تحلیل مربوطه اعتراض کرد، زیرا GTR یک جزم نیست، بلکه یک نظریه فیزیکی است. علاوه بر این، می دانیم که نسبیت عام، که یک نظریه غیرکوانتومی است، بدیهی است که باید به ناحیه کوانتومی تعمیم داده شود، که هنوز برای آزمایش های گرانشی شناخته شده قابل دسترسی نیست. طبیعتاً نمی‌توانید در اینجا بیشتر در مورد همه اینها به ما بگویید.

7. A. A. Logunov، با شروع انتقاد از GTR، بیش از 10 سال است که نظریه دیگری از گرانش ایجاد کرده است، متفاوت از GTR. در همان زمان، تغییرات زیادی در طول کار انجام شد، و نسخه پذیرفته شده این نظریه (این RTG است) با جزئیات ویژه در مقاله ای که حدود 150 صفحه را اشغال می کند و فقط شامل حدود 700 فرمول شماره گذاری شده است، ارائه شده است. بدیهی است که تجزیه و تحلیل دقیق RTG تنها در صفحات مجلات علمی امکان پذیر است. فقط پس از چنین تحلیلی می توان گفت که آیا RTG سازگار است یا نه، آیا حاوی تضادهای ریاضی نیست یا خیر. حل معادلات دیفرانسیل RTG معادلات GTR را برآورده می کند، اما نویسندگان RTG چگونه می گویند، نه برعکس. در عین حال، نتیجه گیری می شود که با توجه به مسائل جهانی (راه حل هایی برای کل فضا-زمان یا مناطق بزرگ آن، توپولوژی و غیره)، تفاوت بین RTG و GTR، به طور کلی، رادیکال است. همانطور که برای تمام آزمایش‌ها و مشاهدات انجام شده در منظومه شمسی، تا آنجا که من می‌دانم، RTG نمی‌تواند با نسبیت عام تضاد داشته باشد. اگر اینطور باشد، ترجیح دادن RTG (در مقایسه با GTR) بر اساس آزمایشات شناخته شده در منظومه شمسی غیرممکن است. در مورد "سیاهچاله ها" و جهان، نویسندگان RTG ادعا می کنند که نتیجه گیری آنها به طور قابل توجهی با نتیجه گیری نسبیت عام متفاوت است، اما ما از هیچ داده رصدی خاصی که به نفع RTG گواهی می دهد آگاه نیستیم. در چنین شرایطی، RTG توسط A. A. Logunov (اگر RTG واقعاً از نظر ماهیت با GTR تفاوت دارد و نه فقط در نحوه ارائه و انتخاب یکی از کلاس های ممکن شرایط مختصات؛ مقاله Ya. B. Zeldovich و را ببینید. L. P. Grishchuk) را می توان تنها به عنوان یکی از نظریه های قابل قبول، در اصل، جایگزین گرانش در نظر گرفت.

برخی از خوانندگان ممکن است در مورد بندهایی مانند: "اگر چنین است"، "اگر RTG واقعا با GTR متفاوت است" محتاط باشند. آیا در این راه سعی می کنم از خودم در برابر اشتباهات محافظت کنم؟ نه، من از اشتباه کردن نمی ترسم صرفاً به دلیل این اعتقاد که تنها یک ضمانت عدم خطا وجود دارد - اصلاً کار نکردن و در این مورد بحث نکردن در مورد مسائل علمی. نکته دیگر این است که احترام به علم، آشنایی با شخصیت و تاریخ آن باعث احتیاط می شود. اظهارات مقوله ای همیشه نشان دهنده وجود وضوح واقعی نیست و به طور کلی به اثبات حقیقت کمک نمی کند. RTG A. A. Logunov در شکل مدرن آن اخیراً فرموله شده است و هنوز در ادبیات علمی به تفصیل مورد بحث قرار نگرفته است. بنابراین طبیعتاً نظر نهایی در مورد آن ندارم. علاوه بر این، بحث در مورد تعدادی از مسائل نوظهور در یک مجله علمی عمومی غیرممکن و حتی نامناسب است. البته در عین حال، به دلیل علاقه زیاد خوانندگان به نظریه گرانش، پوشش در سطح قابل دسترس این طیف از موضوعات، از جمله موارد بحث برانگیز، در صفحات علم و زندگی موجه به نظر می رسد.

بنابراین، با هدایت "اصل حکیمانه محبوب ترین ملت"، RTG اکنون باید یک نظریه جایگزین گرانش در نظر گرفته شود که نیاز به تجزیه و تحلیل و بحث مناسب دارد. برای کسانی که این نظریه (RTG) را دوست دارند، و به آن علاقه مند هستند، هیچ کس در توسعه آن زحمت (و البته نباید دخالت کند) را نمی دهد و راه های احتمالی تأیید آزمایشی را پیشنهاد می کند.

در عین حال، دلیلی وجود ندارد که بگوییم GTR در حال حاضر به هیچ وجه متزلزل شده است. علاوه بر این، به نظر می رسد دامنه کاربرد نسبیت عام بسیار گسترده است و دقت آن بسیار بالا است. به نظر ما این یک ارزیابی عینی از وضعیت فعلی است. اگر در مورد سلیقه ها و نگرش های شهودی صحبت کنیم و ذائقه و شهود نقش مهمی در علم دارند، اگرچه نمی توان آنها را به عنوان مدرک مطرح کرد، در اینجا باید از "ما" به "من" حرکت کنیم. بنابراین، هر چه بیشتر با نظریه نسبیت عام و نقد آن سروکار داشتم و دارم، تصورم از عمق و زیبایی استثنایی آن بیشتر می شود.

در واقع، همانطور که در چاپ نشان داده شده است، تیراژ مجله "علم و زندگی" شماره 4، 1987، 3 میلیون و 475 هزار نسخه بوده است. در سال های اخیر، تیراژ تنها چند ده هزار نسخه بود که تنها در سال 2002 از 40 هزار نسخه گذشت. (یادداشت - A. M. Krainev).

به هر حال، سال 1987 سیصدمین سالگرد انتشار اولین کتاب بزرگ نیوتن "اصول ریاضی فلسفه طبیعی" است. آشنایی با تاریخچه خلق این اثر و البته خود اثر بسیار آموزنده است. با این حال، همین امر در مورد تمام فعالیت‌های نیوتن نیز صدق می‌کند، که آشنایی با آن‌ها برای افراد غیرمتخصص چندان آسان نیست. برای این منظور می توانم کتاب بسیار خوب اس.آی واویلوف «آیزاک نیوتن» را توصیه کنم که باید بازنشر شود. اجازه دهید همچنین به مقاله خود که به مناسبت سالگرد نیوتن نوشته شده است، در مجله "Uspekhi Fizicheskikh Nauk"، ج 151، شماره 1، 1987، ص. 119.

بزرگی چرخش با توجه به اندازه‌گیری‌های مدرن داده می‌شود (Le Verrier چرخش 38 ثانیه‌ای داشت). اجازه دهید برای وضوح یادآوری کنیم که خورشید و ماه از زمین با زاویه حدود 0.5 درجه قوس - 1800 ثانیه قوس قابل مشاهده هستند.

A. دوستان "لطیف است خداوند..." علم و زندگی آلبرت انیشتین. دانشگاه آکسفورد چاپ، 1982. بهتر است ترجمه روسی این کتاب منتشر شود.

دومی در طول کامل امکان پذیر است خورشید گرفتگی; با عکاسی از همان قسمت از آسمان، مثلاً شش ماه بعد، زمانی که خورشید روی کره آسمانی حرکت کرده است، برای مقایسه تصویری به دست می‌آوریم که در نتیجه انحراف پرتوها تحت تأثیر میدان گرانشی، تحریف نشده است. مربوط به خورشید، خورشیدی.

برای جزئیات، باید به مقاله Ya. B. Zeldovich و L. P. Grishchuk که اخیراً در Uspekhi Fizicheskikh Nauk (جلد 149، ص 695، 1986) منتشر شده است، و همچنین به ادبیات ذکر شده در آنجا، به ویژه به مقاله L. D. Faddeev ("پیشرفت در علوم فیزیکی"، جلد 136، ص 435، 1982).

به پاورقی 5 مراجعه کنید.

K. Will را ببینید. "نظریه و آزمایش در فیزیک گرانشی." M., Energoiedat, 1985; V. L. Ginzburg را نیز ببینید. درباره فیزیک و اخترفیزیک M.، Nauka، 1985، و ادبیات اشاره شده در آنجا.

A. A. Logunov و M. A. Mestvirishvili. "مبانی نظریه نسبیتی گرانش." مجله «فیزیک ذرات بنیادی و هسته اتمی»، ش 17، ش 1، 1365.

در آثار A. A. Logunov اظهارات دیگری وجود دارد و به طور خاص اعتقاد بر این است که برای زمان تأخیر سیگنال هنگام مکان یابی مثلاً عطارد از زمین، مقدار بدست آمده از RTG با مقدار زیر از GTR متفاوت است. به طور دقیق‌تر، استدلال می‌شود که نسبیت عام به هیچ وجه پیش‌بینی روشنی از زمان‌های تاخیر سیگنال ارائه نمی‌کند، یعنی نسبیت عام ناسازگار است (به بالا مراجعه کنید). با این حال، به نظر ما چنین نتیجه‌گیری ثمره یک سوء تفاهم است (به عنوان مثال، در مقاله ذکر شده توسط Ya. B. Zeldovich و L. P. Grishchuk، به پانوشت 5 اشاره شده است): نتایج متفاوتدر نسبیت عام هنگام استفاده سیستم های مختلفمختصات فقط به این دلیل به دست می آیند که سیارات واقع شده با یکدیگر مقایسه می شوند، در مدارهای مختلف قرار دارند و بنابراین دارای دوره های مختلف چرخش به دور خورشید هستند. زمان تأخیر سیگنال های مشاهده شده از زمین هنگام تعیین یک سیاره خاص، بر اساس نسبیت عام و RTG، همزمان است.

به پاورقی 5 مراجعه کنید.

جزئیات برای کنجکاوها

انحراف نور و امواج رادیویی در میدان گرانشی خورشید. معمولاً یک توپ کروی متقارن ساکن به شعاع به عنوان یک مدل ایده آل از خورشید در نظر گرفته می شود. آر☼ ~ 6.96·10 10 سانتی متر، جرم خورشیدی م☼ ~ 1.99·10 30 کیلوگرم (332958 برابر جرم زمین). انحراف نور برای پرتوهایی که به سختی خورشید را لمس می کنند، حداکثر است آر ~ آر☼، و برابر با: φ ≈ 1″.75 (ثانیه قوسی). این زاویه بسیار کوچک است - تقریباً در این زاویه یک فرد بالغ از فاصله 200 کیلومتری قابل مشاهده است و بنابراین دقت اندازه گیری انحنای گرانشی پرتوها تا همین اواخر کم بود. آخرین اندازه‌گیری‌های نوری انجام‌شده در جریان خورشید گرفتگی 30 ژوئن 1973 تقریباً 10 درصد خطا داشت. امروزه به لطف ظهور تداخل سنج های رادیویی "با پایه فوق العاده طولانی" (بیش از 1000 کیلومتر)، دقت اندازه گیری زاویه ها به شدت افزایش یافته است. تداخل‌سنج‌های رادیویی اندازه‌گیری دقیق فواصل زاویه‌ای و تغییرات زاویه‌ای در حدود ۱۰ تا ۴ ثانیه قوسی (~ ۱ نانورادیان) را ممکن می‌سازند.

شکل انحراف تنها یکی از پرتوهایی را نشان می دهد که از یک منبع دور می آید. در حقیقت، هر دو پرتو خمیده هستند.

پتانسیل گرانش

در سال 1687، کار اساسی نیوتن "اصول ریاضی فلسفه طبیعی" ظاهر شد (به "علم و زندگی" شماره 1، 1987 مراجعه کنید)، که در آن قانون گرانش جهانی فرموله شد. این قانون بیان می کند که نیروی جاذبه بین هر دو ذره مادی با جرم آنها نسبت مستقیم دارد مو مترو با مجذور فاصله نسبت معکوس دارد rبین آنها:

اف = جی	میلی متر	.
	r 2

عامل تناسب جیبه عنوان ثابت گرانشی نامیده می شود، لازم است که ابعاد سمت راست و چپ فرمول نیوتنی را با هم تطبیق دهیم. خود نیوتن با دقت بسیار بالایی برای زمان خود این را نشان داد جی- مقدار ثابت است و بنابراین، قانون جاذبه کشف شده توسط او جهانی است.

دو جرم نقطه ای جذاب مو متربه طور مساوی در فرمول نیوتن ظاهر می شود. به عبارت دیگر، می توان در نظر گرفت که هر دو به عنوان منبع میدان گرانشی عمل می کنند. با این حال، در مسائل خاص، به ویژه در مکانیک آسمانی، یکی از دو جرم اغلب در مقایسه با دیگری بسیار کوچک است. مثلا جرم زمین م 3 ≈ 6 · 10 24 کیلوگرم بسیار کمتر از جرم خورشید است م☼ ≈ 2 · 10 30 کیلوگرم یا مثلا جرم ماهواره متر≈ 10 3 کیلوگرم را نمی توان با جرم زمین مقایسه کرد و بنابراین عملاً تأثیری بر حرکت زمین ندارد. به چنین جرمی که خود میدان گرانشی را مختل نمی کند، اما به عنوان کاوشگری عمل می کند که این میدان بر روی آن عمل می کند، جرم آزمایش نامیده می شود. (به همین ترتیب، در الکترودینامیک مفهوم "بار آزمایشی" وجود دارد، یعنی باری که به تشخیص میدان الکترومغناطیسی کمک می کند.) از آنجایی که جرم آزمایشی (یا بار آزمایشی) سهم ناچیزی در میدان دارد، برای چنین جرمی میدان به "خارجی" تبدیل می شود و می توان آن را با کمیتی به نام کشش مشخص کرد. در اصل، شتاب ناشی از گرانش است gشدت میدان گرانشی زمین است. سپس قانون دوم مکانیک نیوتنی معادلات حرکت یک جرم آزمایشی نقطه ای را به دست می دهد متر. به عنوان مثال، مشکلات در بالستیک و مکانیک سماوی اینگونه حل می شود. توجه داشته باشید که برای اکثر این مشکلات، نظریه گرانش نیوتن حتی امروزه نیز از دقت کافی برخوردار است.

کشش، مانند نیرو، یک کمیت برداری است، یعنی در فضای سه بعدی با سه عدد تعیین می شود - مؤلفه هایی در امتداد محورهای دکارتی عمود بر یکدیگر. ایکس, در, z. هنگام تغییر سیستم مختصات - و چنین عملیاتی در مسائل فیزیکی و نجومی غیرمعمول نیست - مختصات دکارتی بردار به روشی، اگرچه پیچیده نیست، اما اغلب دست و پا گیر تبدیل می شود. بنابراین، به جای قدرت میدان برداری، استفاده از کمیت اسکالر مربوطه راحت است، که مشخصه نیروی میدان - قدرت - با استفاده از مقداری به دست می آید. دستور العمل ساده. و چنین کمیت اسکالر وجود دارد - به آن پتانسیل می گویند و انتقال به تنش با تمایز ساده انجام می شود. نتیجه این است که پتانسیل گرانشی نیوتنی ایجاد شده توسط جرم م، برابر است

از این رو برابری |φ| = v 2.

در ریاضیات، نظریه گرانش نیوتن را گاهی «نظریه پتانسیل» می نامند. زمانی، نظریه پتانسیل نیوتنی به عنوان مدلی برای نظریه الکتریسیته عمل کرد و سپس ایده های میدان فیزیکی که در الکترودینامیک ماکسول شکل گرفت، به نوبه خود باعث ظهور نظریه نسبیت عام اینشتین شد. انتقال از نظریه نسبیتی گرانش اینشتین به مورد خاص نظریه گرانش نیوتن دقیقاً با ناحیه مقادیر کوچک پارامتر بی بعد |φ| / ج 2 .