Фиговые листики теории относительности - [12]
Странное оно какое-то получается – замедление времени. Чересчур разборчивое! На вещество оно действует, а на свет, видите ли, не действует. За что же свету такая немилость? Уж не за то ли, что фотонов и вправду нет? Мы ведь уже говорили, что без них всё гораздо проще. Есть фотоны – есть проблемы, а нет фотонов – нет проблем! Кстати, фотоны ведь и импульс не переносят. Давление света – это шутка! Лебедев раскачивал светом крыльчатку из тонюсенькой фольги – но дело там было не в давлении света, а, скорее всего, в его тепловом действии, вызывавшем изгибные деформации. Не верится? Ладно, тогда простенький вопрос: в каком диапазоне импульсы фотонов самые большие? Конечно, в гамма-диапазоне. Так спросите специалистов по экспериментальной ядерной физике – они подтвердят, что на практике от импульсов гамма-квантов остаются нулики с хвостиками… Вот интересно, как должен поступить настоящий релятивист – чем он должен пожертвовать: фотонами или замедлением времени? А пока релятивисты на эту тему в носу ковыряют – до сих пор руки-то не доходили! – мы расскажем про эксперименты с перевозимыми атомными часами. Тем и хороши эти эксперименты, что здесь все эти мутные проблемы с фотонами удаётся отсечь начисто.
Вот, смотрите, что проделали Хафеле и Китинг с четвёркой атомных часов. Каждые часы из этой четвёрки аккуратно сличили со шкалой времени Военно-морской обсерватории США – и спрогнозировали их хода по отношению к этой опорной шкале на ближайшее обозримое будущее. А затем с величайшей осторожностью, не пиная часы ногами, прокатили их вокруг света на самолёте. Да опять провели сличения с той же шкалой. И вот что увидели: после воздушных приключений, свои хода часы сохранили, но их разности с прогнозами оказались сдвинуты, практически, на одну и ту же величину. Ага! Значит, это и есть накопившаяся сумма релятивистских и гравитационных эффектиков, которых часы нахватали в ходе своей кругосветки. Высший пилотаж! Затем, для контроля, часы прокатили вокруг света второй раз – в противоположном направлении. Поскольку сличения проводились в том же самом месте, где формировалась опорная шкала, то и вправду не было никаких кривотолков, связанных с загадками при распространении света.
Ещё убедительнее сумма релятивистских и гравитационных эффектиков проявилась, когда запустили первые экспериментальные спутники навигационной системы GPS – с квантовыми стандартами частоты на борту. Если у Хафеле и Китинга запас по точности был невелик, то здесь этот запас составлял почти четыре порядка! Правда, здесь без радиосвязи со спутниками не обошлось, но кривотолки также были исключены. Ведь спутники летают долго, и разность между бортовыми и наземными часами монотонно накапливается. Если информация о показаниях бортовых часов передаётся на Землю в импульсных кодах, то радиосигналы, несущие эту информацию, отсебятины в неё при своём движении практически не добавляют. Вот так и убедились в том, что сумма релятивистского и гравитационного эффектов у бортовых часов GPS – это серьёзно! На радостях, частоты бортовых стандартов, перед запуском их на орбиту, стали специально сдвигать – в конкретную сторону и на конкретную величину – чтобы системная шкала GPS, подправленная релятивистским и гравитационным эффектами, имела такой же ход, что и наземная. Тютелька в тютельку!
Радости, действительно, было полные штаны: вот оно, мол, релятивистское и гравитационное замедление времени – с полной очевидностью! Бей в барабаны, труби в трубы! Пусть веселится и ликует весь народ! Ну, народ и ликовал, не догадываясь о двух тонкостях из разряда «Совершенно секретно».
О первой из них мы уже упоминали выше: как ни дико это звучит, релятивистские эффекты на опыте всегда получаются однозначные. Например, если пару атомных часов сличить рядышком, затем одни из них повозить, нахватав релятивистских и гравитационных эффектиков, и затем снова сличить эту пару рядышком – то набежавшая разность будет конкретная: скажем, -230 наносекунд. Хоть ты тресни: -230 наносекунд, ни наносекундой больше или меньше. А ведь расчёты релятивистского вклада в эту набежавшую разность, выполняемые в различных системах отсчёта, будут давать различные предсказания. Именно потому, что релятивистский эффект квадратичен по скорости. Верный расчёт получится лишь в какой-то одной системе отсчёта, остальные расчёты окажутся неверными. И впервые этого хлебнули как раз Хафеле и Китинг. Они, фактически, устроили проверочку того, как на опыте обстоят дела с пресловутым «парадоксом близнецов». Помните: один остался сиднем сидеть, другой покатался и вернулся – так кто из них оказался постаревшим больше? СТО утверждает, что у движущегося объекта время течёт медленнее, чем у покоящегося. Смешной вопрос: какие часы у Хафеле и Китинга двигались, а какие покоились? Смешной ответ: те, которые повезли на самолёте – двигались, а те, что остались в лаборатории – покоились. Хафеле и Китинг не подозревали, что этот ответ смешной: они именно так и думали. И поэтому расчёт они сделали в системе отсчёта, связанной с наземной лабораторией – подставляя в формулу квадрат скорости транспортируемых часов относительно лабораторных. Сделали они этот расчёт – и ахнули: он дал совершенно не те цифры, которые получились на опыте. «Это потому, - догадались Хафеле и Китинг, - что мы неудачно выбрали систему отсчёта. Ну, с кем не бывает! Будем искать дальше – глядишь, удача и улыбнётся!» Им ещё крупно повезло: удача улыбнулась уже на второй попытке. Как вы, наверное, догадываетесь, «удачной» оказалась невращающаяся геоцентрическая система отсчёта. По отношению к ней, двигались не только те часы, которые возили на самолёте. Те часы, которые оставались в лаборатории, двигались тоже – из-за суточного вращения планеты. Соответственно, расчёт квадратично-допплеровских эффектов пришлось делать и для транспортируемых, и для лабораторных часов – индивидуально. Вот тогда всё сошлось. Задним-то умом даже СТО крепка! Авторы и шуточку-прибауточку по этому поводу выдали. Мол, система отсчёта, связанная с наземной лабораторией – она неинерциальна, и делать в ней расчёты – это дохлый номер. А вот система отсчёта, связанная с центром Земли – она инерциальна, и делать в ней расчёты – одно удовольствие. Ну, ну. Во-первых, не одно удовольствие, а два. Релятивистский-то эффект следует считать дважды – и для тех часов, и для этих – а потом ещё разность брать. А, во-вторых – скажите на милость, что же такого инерциального в геоцентрической системе отсчёта? Или вы совсем позабыли, что она ускорение имеет – в направлении к Солнцу? Не в инерциальности дело, любезные! А в том, что каждые атомные часы имеют квадратично-допплеровское замедление хода в соответствии с квадратом своей индивидуальной, истинной-однозначной скорости! Вот такой подход даёт верный расчёт квадратично-допплеровских эффектов. А концепция относительных скоростей верного расчёта не даёт, она даёт лишь «парадокс часов», которого на опыте-то и нет. Когда релятивисты в этом убедились, они быстренько разъяснили, что здесь всё дело в асимметрии: несущее возимые часы транспортное средство разгоняется, тормозится, разворачивается, и т.д. – в общем, из ускорений не вылезает. Вот, мол, и разгадка «парадокса часов»: движутся те часы, чьё движение ускоренное, а другие часы покоятся. Ну, и сильно эта «разгадка» помогает по жизни – например, в случае у Хафеле-Китинга? Не говоря уже про случай с GPS! Будем же реалистами: в терминах относительных скоростей не получается верный расчёт квадратично-допплеровских эффектов в экспериментах с перевозимыми атомными часами! Относительные скорости – это, граждане, чистая формальность. А к реальным физическим эффектам приводят скорости истинные-однозначные! Для СТО здесь – полный конец. Даже названия от неё не останется, ибо относительности-то на опыте и нету! Вот об этом и помалкивали, когда раздували горнило триумфа GPS. «Главное, - кричали, - что здесь релятивистское замедление времени отлично заметно!» Вот оно, мол, вот оно! На шкалу намотано! Откуда публике было знать, что эта намотка на шкалу происходит совсем не так, как предсказывает СТО?
Помните, как в школе мы все замирали словно кролики перед удавом перед законом про "всемирное тяготение" всех масс в мире друг к другу. Нам рисовали на доске двухэтажную формулу, а вместо её доказательства рассказывали анекдот про яблоко, поразившее в темечко спящего автора, который проснулся от удара и тут же этот самый закон записал. Особо сомневающимся в факте взаимного тяготения масс предлагалось для доказательства спрыгнуть откуда-нибудь повыше и посмотреть, что будет.Позже, в институте, доказательство этого закона тоже как-то проскакивали на большой скорости, без ненужных подробностей.И, как оказалось, далеко не случайно.
Квантовая теория приводит в трепет даже многих физиков. Ох, как они горды тем, что всякие там доморощенные опровергатели основ суются со своими умничаниями в самые разные области – и в классическую механику, и в электродинамику, и, в особенности, в теорию относительности – но никто не покушается на квантовую теорию! «Даже этим олухам ясно, - веселятся академики, - что без квантовой теории люди бы до сих пор жили в пещерах и бегали с каменными топорами!» Без квантовой теории, мол, не было бы лазеров – а без лазеров, девочки и мальчики, не было бы у вас таких балдёжных дискотек! Без квантовой теории, мол, не было бы понимания того, как движутся электроны в металлах и полупроводниках – а без этого понимания, девочки и мальчики, не было бы у вас ни компьютеров, ни мобильных телефончиков! Откуда девочкам и мальчикам знать, что всё это – шутки? Лазеры, компьютеры, мобильные телефончики – своим появлением они вовсе не обязаны квантовой теории.
Вся история физики, от начала времен и до наших дней, изложенная честно и беспристрастно. Естественно, как честный человек, описывая современное состояние предмета, автор приходит к вполне очевидному для наших современников (даже совершенно не знающих физики!) выводу:"Когда я слышу, что Галилей заложил основы научного физического метода, я понимаю: мелко же плавал этот Галилей! Куда ему до титанов, которые заложили и перезаложили всю физику с потрохами. Так оно всегда и выходит, когда любителей вытесняют профессионалы.".
В нашей науке достигнут максимум её независимости не только от общества, но и от здравого смысла. За наш счет ученые занимаются тем, чем сами хотят. Они сами отчитываются перед собой и присваивают друг другу оплачиваемые нами впоследствии звания. Они сейчас борются за эксклюзивное право исключительно самостоятельно определять, что есть наука, а что нет. Более того, они желают даже на государственном уровне запрещать другим людям заниматься (даже за собственный счет) тем, что тем интересно, но что противоречит текущим научным фантазиям (пардон, "фундаментальным теориям").Если в обычной жизни обнаруживается чья-то ошибка, её просто исправляют.
Перед вами первая книга на русском языке, почти целиком посвященная остывающим реликтам звезд, известным под именем белых карликов. А ведь судьба превратиться в таких обитателей космического пространства ждет почти все звезды, кроме самых массивных. История открытия белых карликов и их изучение насчитывает десятилетия, и автор не только подробно описывает их физическую природу и во многом парадоксальные свойства, но и рассказывает об ученых, посвятивших жизнь этим объектам Большого космоса. Кроме информации о сверхновых звездах и космологических проблемах, связанных с белыми карликами, читатель познакомится с историей радиоастрономии, узнает об открытии пульсаров и квазаров, о первом детектировании, происхождении и свойствах микроволнового реликтового излучения и его роли в исследовании Вселенной.
Ученик великого Э. Ферми, сотрудник Ф. Жолио-Кюри, почетный член Итальянской академии деи Линчей Бруно Понтекорво родился в Италии, работал во Франции, США, Канаде, Англии, а большую часть своей жизни прожил в России. Бруно Понтекорво известен как один из ведущих физиков эпохи «холодной войны». В то время, как главы государств мечтали о мировом господстве, которое им подарит ядерное оружие, лучшие ученые всего мира боролись за «ядерное равновесие» и всеми возможными способами старались не разрывать прочные научные связи, помогавшие двигать науку вперед.
Эта книга поможет вам понять, как устроен окружающий мир и чем занимается физика как наука. Легким и неформальным языком она расскажет о физических законах и явлениях, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни.
Гравитационные волны были предсказаны еще Эйнштейном, но обнаружить их удалось совсем недавно. В отдаленной области Вселенной коллапсировали и слились две черные дыры. Проделав путь, превышающий 1 миллиард световых лет, в сентябре 2015 года они достигли Земли. Два гигантских детектора LIGO зарегистрировали мельчайшую дрожь. Момент первой регистрации гравитационных волн признан сегодня научным прорывом века, открывшим ученым новое понимание процессов, лежавших в основе формирования Вселенной. Книга Говерта Шиллинга – захватывающее повествование о том, как ученые всего мира пытались зафиксировать эту неуловимую рябь космоса: десятилетия исследований, перипетии судеб ученых и проектов, провалы и победы.
В книге, одним из авторов которой является известный американский физик Г. Гамов, в доступной и увлекательной форме рассказывается о достижениях на стыке физики и биологии. Данная книга рассчитана на учащихся старших классов и студентов начальных курсов университетов самых разных специальностей.
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.