Иван Кузьмин
февраль 2016.
12376

Есть ли способ доступно и наглядно объяснить теорию относительности?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
24
4 ответа
Поделиться

Конечно, существует много занимательных книжек, в той или иной мере популярно рассказывающих о принципах теории относительности. Наверное, ничего лучше книги Мартина Гарднера «Теория относительности для миллионов» я придумать не смогу (может, еще «Кратчайшая история времени» Хокинга).

Вообще вопрос подразумевает, что человек начнет объяснять про то, что три волоса на голове — это мало, а три волоса в супе — это много. Если же пытаться чуть более серьезно в двух словах рассказать о теории относительности, то, наверное, придется начать с того, какого рода вопросы привели к её возникновению. Одним из главных вопросов здесь является такой: «Как измерить скорость?».

Предположим, речь идет о скорости лодки. Тогда поступают следующим образом: выбирают какое-нибудь фиксированное расстояние, скажем, расстояние между двумя столбами, и измеряют время, за которое лодка проплывет от одного столба до другого. Осталось только разобраться, как померить это самое время. Тут обычно делают так: встают на носу лодки, берут секундомер и начинают засекать время, когда поравняются с первым столбом. И когда увидят, что проплывают мимо столба-окончания, секундомер останавливают. Теперь попробуем проделать это же измерение, но находясь не в лодке, а в бочке, где ничего не видно. Тогда нам надо как-то понять, что мы проплываем мимо столба. Например, можно поставить у столбов по помощнику, которые бы бросались в воду, как только наша бочка с ними поравняется, доплывали бы до нас и говорили, что пора начинать (или заканчивать) отсчет. Тогда мы бы начали отсчет времени, когда приплывет первый помощник, закончили, когда доплыл бы второй, и таким образом узнали бы, сколько времени прошло. Правда, при этом мы бы узнали, не сколько времени мы плыли между двумя столбами, а сколько времени мы плыли между двумя сигналами о том, что мы проплываем мимо столба. Так что по-хорошему нам бы ещё надо было как-то учесть, сколько времени плыли оба помощника. А ведь при неудачном стечении обстоятельств могло оказаться так, что второй приплыл бы раньше первого (например, если русло реки ниже по течению становится уже, и плыть ему надо гораздо меньше). О жизни и долголетии Можно ли вычислить вероятное количество оставшихся лет своей жизни, и если да, то как?Какой самый первый признак (который я могу обнаружить сам) того, что я 100% болен каким-то смертельным заболеванием?Как японцы доживают до 80 лет, постоянно питаясь лапшой быстрого приготовления?Задавайте вопросы экспертам

Другой пример, чуть ближе к современной реальности. Если мы захотим измерить скорость пули, нам надо будет засечь время выстрела как время начала полета пули и время попадания в мишень как время окончания полета. Тогда, если мы не видим саму пулю, то мы начнем отсчет, когда услышим звук выстрела, а закончим, когда услышим, что пуля попала в цель. При этом, поскольку пуля летит быстрее звука, мы можем сначала услышать, что пуля попала в мишень и только потом, издалека, прилетит звук выстрела. Чтобы таких казусов не возникало, хорошо бы, чтобы скорость сигнала о времени начала и конца отсчета была бы заметно выше скорости, которую мы хотим измерить. Так уж вышло, что самый быстрый способ подачи сигнала, который мы можем себе вообразить, — это именно увидеть. То есть в роли пловцов, подающих сигнал, в ситуации с лодкой выступает свет, отраженный от столбов на берегу. Поэтому если скорость лодки, в которой мы плывем, больше скорости света, то у нас нет никакой возможности её измерить: свет от первого столба никогда нас не догонит. А если скорость лодки и не больше скорости света, но соизмерима с ней, то чтобы её измерить, придется вносить поправки на то время, которое свет от столбов догонял нас.

Теория относительности предлагает способ учитывать все эти поправки. Это особенно важно, когда речь идет о скоростях космических объектов, поскольку они-то как раз и двигаются с безумными скоростями друг относительно друга.

Это сделал мой друг-физик Дмитрий Сергиенко на 15-минутном мастер-классе youtu.be

Надо сначала определиться — интересует ли Общая теория относительности или Специальная теория относительности. По Специальной теории есть замечательный советский научно-популярный фильм:

Роман Жигунотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
Показать остальные 1 ответ
Ответить