Вопрос, где отдохнуть в мае, возникает у каждого с первым дыханием весны. Отдых во время майских...
Мы стоим на Земле, ходим по ней и падаем на нее благодаря гравитации. Гравитация обеспечивает вращение Луны вокруг Земли, вызывая при этом приливы, и вращение Земли вокруг Солнца, обеспечивая смену времен года.
Но все это – вполне заметные человеку эффекты, связанные с законом всемирного тяготения Исаака Ньютона. Существуют же и другие эффекты, не заметные человеку без измерительных приборов, связанные с гравитацией. Эти эффекты были предсказаны Альбертом Эйнштейном в его “Общей теории относительности”. О них мы и поговорим в этой статье.
Чем массивнее объект, тем более мощное поле тяготения он создает вокруг себя, т.е. большую гравитацию. И, образно выражаясь, сильнее искривляет пространственно-временной континуум. Например, луч света, являясь наилучшим представлением прямой линии, искривляется в поле тяготения Солнца.
Искривление времени заключается в том, что чем ближе часы находятся к источнику гравитации (например, звезде или планете), тем более медленно они идут (по нашим оценкам, поскольку, если бы мы двигались вместе с часами, мы бы не заметили замедления времени). В самом экстремальном случае это можно показать на примере черной дыры. Когда часы подлетают достаточно близко к черной дыре, они полностью останавливаются. И с нашей точки зрения такие часы будут падать на черную дыру бесконечно долго.
На Земле, например, в результате гравитационного поля Солнца, разница между показаниями часов, расположенных на экваторе и на полюсах, за сутки достигает величины порядка 15 нс. Что и регистрируют современные приборы. Теория относительности Эйнштейна многократно доказывалась экспериментально. Но в свое время А. Эйнштейн получил Нобелевскую премию не за теорию относительности, а за открытие закона фотоэффекта, поскольку Нобелевскую премию вручают за экспериментально доказанные факты. А в то время теория относительности оставалась лишь теорией, хотя и произвела кардинальные изменения в физике. Кстати, за достижения в математике Нобелевскую премию не вручают.
Также скорость хода часов меняется с высотой. На высоте 10 км часы идут быстрее, чем на поверхности Земли, но разница намного меньше, чем 15 нс.
Здесь можно сказать пару слов о парадоксе близнецов. Сам феномен: когда один близнец улетает на корабле, долго летает и затем возвращается на Землю, он будет моложе, чем его брат, оставшийся на Земле. И суть парадокса: когда один близнец летит на корабле в одну сторону, его брат одновременно “летит на Земле” с такой же скоростью в противоположном направлении, ввиду относительности движения. Поэтому братья находятся в равноправных условиях. И не понятно, почему один должен стареть быстрее другого. Эта задача решается, если учесть гравитационное влияние. И действительно, брат, оставшийся на Земле, постареет быстрее.
Гравитационное взаимодействие – самое дальнодействующее из всех известных. Оно “держит всю Вселенную вместе” и является самым важным в астрономии. Многие физики занимаются проблемой поиска гравитационных зарядов.
Поэтому братья находятся в равноправных условиях. И не понятно, почему один должен стареть быстрее другого. Эта задача решается, если учесть гравитационное влияние. И действительно, брат, оставшийся на Земле, постареет быстрее.
Совершенно безграмотное утверждение. Гравитация абсолютно ни при чем, парадокс близнецов возникает на скорости, близкой к световой. А тут выходит, что стоит улететь с Земли на орбиту, как перестанешь стареть, потому что там "нет гравитации". Это просто неверно. За такую статью нужно ставить даже не 1, а МИНУС.
Да уж, Вы как всегда добры.
Ну что можно сказать человеку, который считает, что на орбите нет гравитации и так рьяно настаивает на своем? Разве что посочувствовать...
Или же все-таки попробовать еще раз объяснить. К тому же, может быть кому-то это интересно.
Гравитация - это одно из четырех фундаментальных взаимодействий. Гравитация пропорциональна массе тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними (см. формулу).
Гравитации нет только на огромных расстояниях от звезд. Когда R из формулы стремится к бесконечности, F стремится к нулю.
Спутник, вращающийся по орбите вокруг Земли, находится в ее гравитационном поле. Он не падает на Землю потому, что центростремительная сила, вызванная вращением вокруг Земли, компенсирует ее тяготение. Тогда вес (сила, с которой тело действует на опору или подвес) становится равным нулю. Потому что вес равен разности центростремительной силы и силы тяготения. Но гравитация не равна нулю.
Кстати, из условия равенства силы гравитации центростремительной силе, находят значение первой космической скорости. Это минимальная скорость, которой должно обладать тело, чтобы стать спутником планеты. Она направлена по касательной к поверхности планеты. И для Земли равна примерно 7.9 км/с. При такой скорости орбита спутника имеет форму окружности. Если скорость больше (но меньше второй космической, которая для Земли равна 11.2 км/с), то орбита имеет форму эллипса.
Не поняла, это кто, я считаю, что на орбите нет гравитации? Или в статье так получается?
Ведь именно в статье сказано, что близнец, который летает, постареет меньше чем домосед, потому что в космосе нет гравитации. Хотя во-первых, она там есть, а во-вторых парадокс близнецов никаким боком не связан ни с какой гравитацией (или с ее отсутствием), а связан с движением на скорости, сравнимой со скоростью света.
Вообще это, конечно, слишком объемные темы для маленькой статьи в глянцевом журнале.
Нет желания пересказывать все заново. В статье и комментариях все правильно.
При ускорении (торможении) время замедляется не только за счет большой скорости, но и из-за гравитационного поля (ускорения). а при движении с постоянной скоростью - только за счет скорости. Даже не смотря на то, что движение с постоянной скоростью происходит на большие расстояния, его вклад в уменьшение времени намного меньше.
Если учитывать только скорость, то эффекта не будет, поскольку относительно близнеца, летящего в корабле, близнец-"домосед" тоже летит со скоростью, близкой к световой.
хорошая статья! я даже вспомнил школьные уроки по физике и астрономии. занятненько, занятненько!
Оценка статьи: 5
Ты не прав.
Оценка статьи: 1
Помню свое знакомство с гравитацией, когда в детстве, падая с дерева, встретился с землей…
За материал поставил "5". Но, почитав комменты, усомнился в правильности своего решения. Александр, зря Вы так - все в одну кучу. Различные временные парадоксы рассматриваются, как правило, в условиях движения на световых или околосветовых скоростях. Ускорение? Это несколько другая тема...
Да Вы и сами можете это сделать, если рассматривать и скорость, и импульс, и силу тяжести. Даю подсказку: Энштейн говорил, что при скоростях, близких к скорости света, масса стремится к бесконечности. Какая при этом будет гравитация даже от клавиатуры корабельного компутера!
И еще: Вам что-нибудь говорит формула "Е равно эм цэ квадрат пополам?"
Кстати, беря из Вашей статьи или из комментов отдельные высказывания, могу легко "доказать", что близнецы останутся одинакового возраста, а также то, что постареть раньше другого может любой из них.
Оценка статьи: 5
Уважаемый, А. А, спасибо Вам за комментарий, но видите ли, довольно сложно вот так вот изложить теорию гравитаци, хоть даже ее маленькую часть.
Вам что-нибудь говорит формула "Е равно эм цэ квадрат пополам?"
Если Вы имеете ввиду энергию тела в состоянии покоя, то она просто эм цэ квадрат, без пополам.
Кстати, беря из Вашей статьи или из комментов отдельные высказывания, могу легко "доказать", что близнецы останутся одинакового возраста, а также то, что постареть раньше другого может любой из них.
Что ж, попробуйте доказать. Дело в том, что Вам потребуются две формулы - о зависимости времени от ускорения и о зависимости времени от скорости. Если Вы их знаете, то, думаю, сможете посчитать. В коментариях их нет, я пробовал объяснить "на пальцах". Видимо, не очень успешно.
Но дома лежит конспект с прошлого года. Там эти формулы есть.
Энштейн говорил, что при скоростях, близких к скорости света, масса стремится к бесконечности. Какая при этом будет гравитация даже от клавиатуры корабельного компутера!
А насчет большой гравитации, так никто не говорит о скорости света, а только о скорости, сравнимой с ней. Если она будет меньше скорости света в два раза, то гравитация будет больше нашей обычной лишь на 15 %.
Вместо того, чтобы говорить по делу, будем объяснять "на пальцах" теорию гравитации? Ну-ну...
Не! Я пас, господин Ментор!
Оценка статьи: 5
Вам же статья понравилась.
В коментариях меня стали спрашивать, как что получается.
Так как я не собирался писать на непонятном большинству людей языке, то пришлось объяснять теорию гравитации "на пальцах".
Кстати, был такой физик, Ричард Фейнман, лауреат нобелевской премии. Он, в частности, знаменит своими лекциями, которые физики называют "лекциями для домохозяек". На этих лекциях он на "пальцах" объясняет весь курс общей физики для студентов, может быть даже для студентов-физиков. Одну из его книг Вы можете найти здесь