Н. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в




Скачать 236.89 Kb.
НазваниеН. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в
страница2/3
Дата публикации11.07.2013
Размер236.89 Kb.
ТипДокументы
lit-yaz.ru > Математика > Документы
1   2   3

^ 3 СКОРОСТЬ ХОДА ЧАСОВ

Увеличение скорости хода часов в гравитационном поле - самая больная тема ТГВ. Дело в том, что существуют прямые эксперименты по измерению скорости хода часов, подтверждающие ОТО. Итальянцы поднимали водородный стандарт частоты на гору, а американцы возили его на самолете. Первые получили результат, согласующийся с ОТО, а вторые – с ОТО и СТО, ведь часы еще и двигались. Кроме того, уменьшение скорости хода часов следует и из того, что частота источника в гравитационном поле уменьшается. Этот вывод является справедливым только в том случае, если волны следуют непрерывно друг за другом, то есть расстояние между гребнями волн равно длине волны. Это условие не всегда соблюдается. Так, средняя частота движущегося источника возрастает.

v= (19)

Если источник света в виде прямого отрезка, из торцов которого излучается свет, установить в движущемся вагоне перпендикулярно стенкам, то неподвижные наблюдатели на перроне зарегистрируют частоту (19). Судя по частоте, они придут к ложному выводу о том, что движущиеся часы идут быстрее. Это связано с тем, что неподвижные наблюдатели принимают фотоны в разных точках. Первый фотон в точке А, второй в точке В дальше по ходу поезда и т. д. В результате расстояние между гребнями волн оказывается больше длины волны, а время между их приходом больше периода колебаний. Движущиеся часы с точки зрения неподвижного наблюдателя не исправны: маятник быстро делает одно колебание, потом на некоторое время останавливается, и делает следующее колебание, т. е. пропускает часть времени, не измеряя его. С точки зрения движущегося наблюдателя его часы работают нормально, излучают волны непрерывно. Движущийся источник излучит меньше волн, чем неподвижный, то есть движущиеся часы на самом деле идут медленнее. Чтобы сделать вывод о том, какие часы идут быстрее, нужно пересчитать количество волн от каждого источника.

Итальянцы и американцы судили о скорости хода часов по сдвигу фазы волн от нижних и верхних стандартов. Но интерференционная картина не зависит от того у каких часов сдвинулась фаза, она зависит только от величины сдвига фаз. Это раз. Два: водородный стандарт – очень тонкая штука. Отклонение температуры в стандартах на одну сотую Кельвина приведет к уходу частоты в сотни раз большему, чем эффекты ОТО и СТО. Три: часы при перемещении подвергались ускорениям (толчкам), и это могло сказаться на их показаниях. Четыре: изменялось атмосферное давление, что могло привести к изменению объёма камеры резонатора, от которого также зависит частота. Короче говоря, нельзя доверять этим экспериментам на 100%. Может быть, ребятам надо было срочно защищать докторские диссертации (человеческий фактор, как теперь принято говорить).

Не смотря на уменьшение частоты нижнего источника, он излучает больше волн, чем верхний. Ситуация подобна движению струи воды. При движении вниз скорость увеличивается, струя разбивается на капли, расстояние между которыми увеличивается. При движении вверх капли сливаются и струя достигает максимальной толщины в точке поворота. При этом количество воды, протекающей за единицу времени в любом месте струи одинаково (водяные часы идут с одинаковой скоростью). При падении струи она утоняется, но при этом во столько же раз увеличивается её скорость. Фотоны- это тоже частицы и при движении вверх расстояние между ними уменьшается. На этот эффект накладывается ещё то, что длина отрезков при удалении от источника поля уменьшается. В результате этого сближение фотонов больше, чем в классическом примере со струёй воды, нижние часы идут быстрее. Чем выше, тем больше фотонов пролетает через сечение светового луча от нижнего источника. И, наоборот, чем ниже, тем меньше фотонов принимает нижний наблюдатель от верхнего источника. В ТГВ скорость падающего в гравитационном поле света увеличивается. При этом частота (энергия) фотона в полете не изменяется, изменяется частота эталонного источника за счет уменьшения массы частиц (прежде всего, электронов). Скорость света увеличивается за счет увеличения длины волны (длины любых отрезков в гравитационном поле). В ОТО возникает противоречие: Длина волны света от нижнего источника увеличивается, а длина отрезков внизу сокращается. (За счет чего тогда уменьшается скорость света). Но длина волны может служить эталоном длины, то есть получается, что длина эталона (и любого другого отрезка) внизу увеличивается, а не сокращается.

Проблема времени - это очень сложная тема. Мы очень мало знаем о природе времени, может быть, по этой причине возникают парадоксы типа парадокса близнецов. Точно так же можно говорить о парадоксе массы. Один наблюдатель утверждает, что массы частиц в системе отсчета движущегося коллеги увеличиваются. Коллега возражает: нет, дорогой, это твои частицы имеют большую массу. Никакого парадокса нет, оба наблюдателя правы: масса (энергия) движущейся частицы возрастает. Масса - это скаляр, здесь все ясно, а время будто бы течет в будущее и некое божественное существо его отмеряет. Между тем, прошлого уже нет, а будущее не наступило. Иллюзия течения времени возникает вследствие необратимости явлений. Для каждого явления степень необратимости разная. Все часы построены как раз на необратимости какого либо процесса. Стрелка часов шагнула вперед и назад она уже не двинется, как не встанет сломанное дерево. С помощью идеального газа, находящегося в равновесии при постоянных параметрах часов не построишь, так как происходящие в газе процессы (упругие соударения) практически полностью обратимы. А время течет, на микроуровне можно рассмотреть движение отдельных атомов, но, чтобы это сделать, необходимо вмешаться в систему. Система станет неравновесной и в ней пойдут необратимые процессы. Скорость хода часов, прежде всего, зависит от того, на каком принципе они работают. Часы, работающие от подвешенной гири или песочные часы, вопреки ОТО, на Земле идут быстрее, чем на Луне (ради юмора можно сказать, что это согласуется с ТГВ). Существует множество, так называемых термоактивируемых реакций, к ним относятся практически все химические реакции и фазовые превращения в металлах и сплавах (в том числе в растениях и в живых существах). Скорость их возрастает экспоненциально с повышением температуры. Взяв часы, в основе работы которых лежит такая реакция, мы установим, что с повышением температуры скорость хода часов резко возрастает. Можно указать еще десятки процессов, скорость которых зависит от самых разных параметров. Следовательно, скорость хода часов, работающих с использованием этих процессов, будет самой разной. Вывод: никакого времени, как материальной субстанции, текущей в будущее, не существует. Скорость физических явлений в движущейся системе отсчета замедляется, (часы идут медленнее) за счет увеличения массы (инерции) материальной субстанции, находящейся в этой системе. В гравитационном поле масса (инерция) материи уменьшается, часы идут быстрее, не смотря на то, что в эталонном акте взаимодействия выделяется или поглощается меньше энергии.

^ 4. ИНТЕРВАЛ В ГРАВИТАЦИОННОМ ПОЛЕ

Интервал в гравитационном поле, полученный Шварцшильдом имеет вид.

ds2=2c2dt2-dr2/2-r2(d2+sin2d2), (20)

Помимо решения Шварцшильда существуют другие способы вывода интервала. Я предлагаю самый простой. В инерциальной системе отсчета (в СТО) интервал в сферических координатах имеет вид

ds2 = c2dt2 - dr2 - r2(d2 + sin2d2). (21)

Интервал в гравитационном поле получается подстановкой dt2, dr2 из уравнений (3), (4) в (21).

dsg2=2c2dtg2-drg2/2-r2(dg2+sin2dg2). (22)

Теперь остается только отбросить индекс g, так как и без него ясно, что речь идет об интервале в гравитационном поле, и мы получим уравнение Шварцшильда (20). В ТГВ интервал имеет вид

ds2=c2dt2/2-2dr2- r2(d2+sin2d2). (23)

Вид последнего члена в (22, 23) не изменился, так как длина отрезков увеличивается только в радиальном направлении, dg/d=dg/d=1, иначе говоря длина окружности не зависит от потенциала.

Положим в (23) с = 1 и будем считать, что планета движется в плоскости r при =/2, d=0. При этих условиях имеем три первых интеграла, которые отличаются от интегралов ОТО [3] заменой множителя 2 на 1/2.

r2d/ds=-1, (dt/ds)/2=E, (24)

(dt/ds)2/2-(dr/ds)22-r2(d/ds)2 = , (25)

где = 1 для временноподобной геодезической и = 0 - для изотропной. Исключая из (25) dt и ds, с помощью (24), имеем

2dr2+(r2 - 22E2r4 + 2r4) d2=0 (26)

В ОТО соответствующее уравнение имеет вид

dr2+(r22 - 2E2r4 + 2r42) d2=0. (27)

Таким образом, задача о смещении перигелия планет и отклонении световых лучей сводится к интегрированию (26) при =1 для планеты и = 0 для света. Решения уравнение (26) совпадают с соответствующими решениями уравнения ОТО (27) с точностью до членов второго порядка по 1/с, не смотря на то, что в уравнение (26) вместо 2 входит 1/2. В РТГ [1] с использованием принципа геометризации получен интервал вида

ds2=[(r-)/(r+)]dt2-[(r+)/(r-)]dr2-(r+)2(d2+sin2d2), =Gm, с=1 (27*)

Аналогичное уравнение для интервала получил Фок [4]. Хотя интервал (27*) отличается от (20), он приводит к решениям, согласующимся во втором приближении по (1/с) с выводами ОТО.

Запаздывание радиоэха в ОТО связывают с уменьшением скорости света в гравитационном поле. В ТГВ оно связано с увеличением длины отрезков в радиальном направлении.

^ 5. ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ

Из ПА следует, что образование черных дыр невозможно вследствие уменьшения массы в гравитационном поле. Масса тяжелого сжимающегося тела, состоящего из суммы масс отдельных частиц, уменьшается за счет уменьшения потенциала внутри и на поверхности тела. Полагая, что, внутренняя энергия тела, связанная с давлением, входит в массу mg, можно не рассматривать конкретную модель тела и вместо (5) положить

mg=m(1-2Gkmg/Rc2)1/2, (28)

где R- радиус тела, m- масса тела при R=, при сжатии m остается постоянным параметром, k -множитель, зависящий от формы тела и количества потенциальной энергии, перешедшей во внутреннюю. При квазистатическом сжатии k=1/2, то есть половина потенциальной энергии переходит во внутреннюю Мы будем считать, что вся потенциальная энергия доступна для выделения (k=1), что не имеет принципиального значения, так как в любом случае k не равно нулю. Постоянство m означает, что тело теряет массу не за счет сброса вещества, а за счет уменьшения его потенциальной энергии. Если затратить энергию для растяжения тела от R до R=, то мы снова получим массу m. Из (28) имеем

R=2Gm/c2(1-mg2/m2). (29)

При R>0 имеем mg>0, поэтому радиус тела всегда больше критического

R>Rg=2Gm/c2. (30

Вследствие этого с позиции ПА образование черных дыр невозможно. Для образования черной дыры необходимо, чтобы сжимающееся тело представляло собой замкнутую систему (k=0), то есть изначально было черной дырой. Поскольку экранирование гравитационного поля невозможно, такие системы не существуют.

Пример. Сожмем Солнце с массой М = 2 1033г до критического радиуса

Rg=2GМ/c2.

Из уравнения (28) следует, что его масса при этом уменьшится до значения

Mg =[(5/4)1/2 – 1/2]M=1,24 1033г,

поэтому черная дыра не образуется. Мы можем продолжить сжатие, но черной дыры не получим. В реальных условиях, например при вспышке сверхновой, звезда теряет массу не только за счет уменьшения потенциальной энергии, но и за счет сброса вещества и излучения, поэтому достижение ею состояния черной дыры тем более невозможно.

ТГВ предсказывает поразительный эффект. Радиус сжимающегося тела с точки зрения внешнего наблюдателя достигает минимального значения

R=3/2 Rg.

При дальнейшем сжатии наблюдателю кажется, что объект расширяется. Это связано с увеличением длины отрезков в гравитационном поле. Иначе говоря, происходит инфляция пространства, аналогичная той, которую описывают в теории большого взрыва.
1   2   3

Похожие:

Н. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в iconРаздел Принцип диспозитивности и субъекты гражданских процессуальных правоотношений
Принцип диспозитивности в системе принципов гражданского процессуального права

Н. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в iconПонятие развития и принцип историзма прогресс и его критерии
Послекантовский немецкий идеализм. Диалектика и принцип историзма. Антропологизм Л. Фейербаха

Н. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в iconРождественский Д. С. Принцип зеркала
Принцип зеркала подразумевает создание условий взаимодействия, в которых пациент видит в психоаналитике лишь собственное отражение,...

Н. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в iconПринцип работы электромагнитного пускателя обучение
Но, к сожалению, очень просто и толково объяснить молодому электрослесарю принцип работы электромагнитного пускателя не может ни...

Н. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в iconД. М. Кейнс Общая теория занятости процента и денег
Постулаты классической экономической теории Глава Принцип эффективного спроса

Н. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в iconМифогенная Любовь Кастанеды Роман (фрагменты) a d m arginem Ad Patres 1 999
Первый конституционный принцип: принцип верховенства права. Он означает, что в реальной практике развития украинизации допускается...

Н. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в iconЗакон Гука при изгибе
Закон Гука при изгибе:, откуда (формула Навье):, Jx — момент инерции сечения относительно главной центральной оси, перпендикулярной...

Н. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в icon«история создания специальной теории относительности»
Аберрация и опыт Араго с точки зрения волновой теории света. Теории Френеля и Стокса. 7

Н. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в iconТема: наблюдение явлений количественной и качественной эвфонии в...
Тема: наблюдение явлений количественной и качественной эвфонии в поэтических текстах. Установление фактов, реализующих принцип возвращения...

Н. И. Афанасьев принцип эквивалентности при создании общей теории относительности (ото) Эйнштейн использовал принцип эквивалентности (ПЭ) сил инерции и тяготения. Относительно физического содержания и роли (ПЭ) в iconНашего урока: "Закон всемирного тяготения"
Цель урока – изучить закон всемирного тяготения, показать его практическую значимость. Шире раскрыть понятие взаимодействия тел на...



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
lit-yaz.ru
главная страница