Техника - молодёжи 2011-02, страница 14

Российское образование

2011 №02 ТМ

Приливы и отливы — «дело рук» Луны

Они имеют все основания считать, что никуда не движутся, а согласно принципу относительности вся Вселенная со скоростью света несётся им навстречу. Отразившись от зеркала, первый фотон переходит в другую инерциальную систему отсчёта. Теперь он как бы стоит на месте, а вся Вселенная вместе с зеркалом начнёт передвижение в противоположном направлении. Фотон в своей инерциальной системе встретит другой фотон в его инерпиалыюй системе — то есть для каждого из участников без превышения скорости света. И только радар гаишника будет фиксировать скорость встречных потоков как двойную световую, но ведь он находится в самостоятельной системе отсчёта, а принцип относительности запрещает сверхсветовые скорости только внутри одной инерциальной системы.

А как быть, если какой-нибудь космический Шумахер сумеет разогнать свой болид до околосветовой скорости (например, 0,9 от световой) и, на радостях, так взболтает большую бутылку шампанского, что пробка вылетит тоже со скоростью 0,9 от световой. Поклонники высоких скоростей напрасно будут ждать чемпионскую пробку по ту сторону светового барьера. Арифметическое сложение скоростей (0,9 + 0,9 = 1,8) не подходит к релятивистским скоростям. Покинув бутылку (то есть инерциальную систему болида), пробка окажется

в самостоятельной инерциальной системе. От Шумахера она будет удаляться со скоростью 0,9 световой, а радар гаишника в неподвижных кустах зафиксирует скорость 0,99... световой.

Если скорость взаимодействия возводится в абсолют, то как на это отреагируют пространство и время? Допустим, между упомянутыми бильярдными шарами, находящимися на любом расстоянии (например — световой год), установлено гравитационное взаимодействие, то есть каждый из шаров знает о состоянии другого шара, каким оно было год назад. Если расстояние между ними не меняется, равновесие системы может продолжаться сколь угодно долго. Но если по какой-то причине один из шаров или оба начнут движение (неважно — навстречу или друг от друга) с какой-то скоростью (тоже неважно с какой, ведь к скорости света её не прибавить, не убавить), равновесие нарушится. Состояние шаров определено ещё год назад, значит, будет меняться что-то другое: либо пространство, либо время. Каждый автомобилист знает, что вмятину на кузове невозможно выправить обратным усилием изнутри — металл от удара вытянулся. Кол ичество его не изменилось, а площадь поверхности увеличилась. Жестянщики перед рихтовкой вырезают излишек металла — площадь поверхности станет ровной, но количество материала уменьшится. Абсолютный характер скорости взаимодействия играет роль жестянщика — сближение или удаление объектов изменит количество пространства или времени. Хотя, почему должен возникать такой выбор — то или другое? Теория относительности объединяет два этих понятия в связность (на мудрёной латыни — континуум). И время, и пространство занимаются во Вселенной общим делом — формируют ту поляну (слово «поле» для иллюстрации не подходит из-за второго значения), на которой происходят все взаимодействия. Существует материя, значит, она через что-то должна взаимодействовать. От количества материи и характера распределения её в объёме будет зависеть характер пространства и времени. Не зря расстояния измеряют временем преодоления их лучом света. Абсолютный характер скорости взаимодействия чем-то схож с дальнодействием, только

Эксперимент Майкельсона - Морли. А г,д ¹ же эфир?

вместо мгновенной передачи сигнала через кий шары изменят размеры кия. Каким бы пустынным не казался самый отдалённый закоулок Вселенной, в нём всё равно происходит (пусть — мизерное) изменение пространства-времени из-за перераспределения вещества в любом другом месте Вселенной.

Кстати, о веществе. Если закон всемирного тяготения откорректировать с учётом запаздывания гравитационного взаимодействия, то как будет происходить само взаимодействие? Допустим, бильярдные шары на концах кия под действием гравитации начинают сближение. Масса шаров неизменна, а расстояние уменьшается — значит, ускорение взаимного притяжения в полном согласии с Ньютоном непрерывно будет возрастать. Информация о гравитационном и электромагнитном взаимодействии, хоть и передаётся со скоростью света, будет опаздывать к фактическому местоположению шаров. Чем больше ускорение шаров — тем болыйе несоответствие, которое начнёт спрессовывать пространство-время, как куски шашлыка на шампуре.

Несмотря на внешнее сходство приведённых «бильярдных» примеров, между ними есть принципиальное различие. В первом варианте движение шаров происходило равномерно, то есть в инерциальной системе отсчёта. Для второго случая ускорение переводит их в неинерциальную систему отсчёта. Поэтому считается, что общая теория относительности (ОТО) описывает законы природы для неинерциальных (происходящих с ускорением) систем. Сам Эйнштейн называл её теорией гравитации. Специальная теория относительности не рассматривает ни массу, ни гравитацию — там только бестелесные скорости и эфемерные фотоны.

И все-таки ключевое слово в названии

12