Со конструирање модел на простор и време, Ајнштајн го отворил патот до разбирање како ѕвездите светат и светат, и открил основните причиниработа на електрични мотори и генератори на електрична струја и, всушност, ја постави основата за целата модерна физика. Во неговата книга „Зошто E=mc2?“ Научниците Брајан Кокс и Џеф Форшо не ја доведуваат во прашање теоријата на Ајнштајн, но учат да не му веруваме на она што го нарекуваме здрав разум. Објавуваме поглавја за просторот и времето, поточно, за тоа зошто треба да ги напуштиме постоечките идеи за нив.
Што значат за вас зборовите „простор“ и „време“? Можеби мислите дека вселената е темнината меѓу ѕвездите што ја гледате кога ќе погледнете на студеното небо зимска ноќ? Или како празнината меѓу Земјата и Месечината, во која брза вселенски бродсо ѕвездите и пругите, пилотирани од тип по име Баз (Баз Олдрин, пилот на лунарниот модул на Аполо 11)? Времето може да се замисли како отчукување на вашиот часовник или како есенските лисја се претвораат од зелени во црвени и жолти додека Сонцето се движи пониско на небото по пет милијардити пат. Сите ние имаме интуитивно чувство за простор и време; Тие - составен дел нанашето постоење. Се движиме низ вселената на површината на сина планета како што времето одминува.
Ред научни откритијанаправено во последните години XIX векна навидум неповрзани полиња, ги поттикна физичарите да ги преиспитаат едноставните и интуитивни слики на просторот и времето. На почетокот на 20 век, Херман Минковски, колега и учител на Алберт Ајнштајн, го напишал својот познат некролог за античката сфера со орбитите по кои патувале планетите: „Отсега, просторот сам по себе и времето само по себе не станаа ништо повеќе. отколку сенки, и постои само еден вид мешавина од овие два концепта“. Што мислеше Минковски со мешање простор и време? За да се разбере суштината на оваа речиси мистична изјава, неопходно е да се разбере Ајнштајновата теорија за специјалната релативност, која го запозна светот со најпознатата од сите равенки, E = mc2, и засекогаш ставена во центарот на нашето разбирање на структурата на Вселената количината симболизирана со симболот c - брзината на светлината.
Специјалната теорија на релативност на Ајнштајн е всушност опис на просторот и времето. Централна локацијаокупирана е од концептот на посебна брзина, која не може да се надмине со никакво забрзување, колку и да е силно. Оваа брзина е брзината на светлината во вакуум, која е 299.792.458 метри во секунда. Патувајќи со таква брзина, зрак светлина што ја напушта Земјата ќе прелета покрај Сонцето за осум минути, ќе ја помине нашата галаксија Млечен Пат за 100 илјади години и за два милиони години ќе стигне до најблиската соседна галаксија - маглината Андромеда. Оваа вечер најголемите телескопиЗемјите ќе ѕирнат во црнилата на меѓуѕвездениот простор и ќе ги фатат древните зраци на светлина од далечните, одамна мртви ѕвезди на работ на видливиот универзум. Овие зраци го започнале своето патување пред повеќе од 10 милијарди години, неколку милијарди години пред да се појави Земјата од облак што се распаѓа меѓуѕвездена прашина. Брзината на светлината е голема, но далеку од бесконечна. Во споредба со огромните растојанија помеѓу ѕвездите и галаксиите, може да изгледа многу ниско - толку многу што можеме да ги забрзаме многу малите објекти до брзини кои се за дел од процент поголеми од брзината на светлината, користејќи технологија како што е 27 -километар Голем хадронски судирач на европски центарнуклеарни истражувања во Женева.
Кога би можеле да ја надминеме брзината на светлината, би можеле да изградиме временска машина која би можела да не однесе до која било точка од историјата.
Постоењето на посебна, крајна космичка брзина е прилично чуден концепт. Како што ќе дознаеме подоцна во оваа книга, врската помеѓу оваа брзина и брзината на светлината е еден вид замена на концептите. Граница брзина на бегствоигра многу повеќе важна улогаво Ајнштајн универзум, и има добра причина зошто зрак светлина патува со таа одредена брзина. Сепак, на ова ќе се вратиме подоцна. Засега, доволно е да се каже дека кога предметите ќе ја достигнат оваа посебна брзина, почнуваат да се случуваат чудни работи. Како можете да спречите објект да ја надмине оваа брзина? Како да постои универзален закон на физиката кој го спречува вашиот автомобил да помине преку 90 километри на час, без оглед на моќноста на моторот. Но, за разлика од ограничувањето на брзината на автомобилот, овој закон не го спроведува некоја неземна полиција. Нејзиното прекршување станува апсолутно невозможно благодарение на самата конструкција на ткаенината на просторот и времето, а тоа е исклучителна среќа, бидејќи во во спротивноби требало да се соочиме со многу непријатни последици. Подоцна ќе видиме дека ако е можно да се надмине брзината на светлината, тогаш би можеле да изградиме временска машина која ќе не однесе до која било точка од историјата. На пример, би можеле да патуваме назад пред да се родиме и случајно или намерно да се мешаме во состанокот меѓу нашите родители.
Ова е добар заплет за научно-фантастична литература, но не и за создавање на Универзумот. И навистина, Ајнштајн открил дека Универзумот е структуриран поинаку. Просторот и времето се толку суптилно испреплетени што таквите парадокси се неприфатливи. Сепак, сè има своја цена, и во овој случајоваа цена е нашето отфрлање на длабоко вкоренетите идеи за просторот и времето. Во универзумот на Ајнштајн, движечките часовници работат побавно, предметите што се движат се намалуваат во големина и можеме да патуваме милијарди години во иднината. Ова е универзумот каде човечки животможе да се протега речиси на неодредено време. Можевме да гледаме како сонцето згаснува, океаните испаруваат, тоне сончев системво вечната ноќ, раѓањето на ѕвездите од облаците од меѓуѕвездена прашина, формирањето на планетите и, веројатно, потеклото на животот во новите, сè уште неформирани светови. Универзумот на Ајнштајн ни овозможува да патуваме во далечната иднина, а во исто време да ги држиме вратите кон минатото цврсто затворени.
До крајот на оваа книга ќе видиме како Ајнштајн бил принуден да дојде до таква фантастична слика на Универзумот и како нејзината исправност постојано била докажана во текот на големо количество научни експериментии технолошка примена. На пример, системот за сателитска навигација во автомобил е дизајниран да го земе предвид фактот дека времето во сателитската орбита и во површината на земјатасе движи со со различни брзини. Сликата на Ајнштајн е радикална: просторот и времето воопшто не се онакви какви што ни изгледаат.
Замислете да читате книга додека летате во авион. Во 12:00 часот го погледнавте вашиот часовник и решивте да одморите и да прошетате низ кабината за да разговарате со пријател кој седел десет реда напред. Во 12:15 се вративте на вашето место, седнавте и повторно ја зедовте книгата. Здравиот разум ви налага да се вратите на истото место: т.е. ги одевте истите десет реда назад, а кога се вративте, вашата книга беше на истото место каде што ја оставивте. Сега да размислиме малку за концептот „исто место“. Бидејќи е интуитивно јасно што мислиме кога зборуваме за место, сето тоа може да се сфати како прекумерна педантерија. Можеме да поканиме пријател на чаша пиво во бар, а барот нема да се помести никаде додека да стигнеме таму. Ќе биде на истото место каде што го оставивме, сосема веројатно претходната вечер. Има многу работи во ова воведно поглавје што веројатно ќе ги најдете малку премногу педантни, но сепак продолжете да читате. Внимателно разгледување на овие навидум очигледни концепти ќе не одведе по стапките на Аристотел, Галилео Галилеј, Исак Њутн и Ајнштајн.
Ако легнете навечер и спиете осум часа, додека да се разбудите ќе имате поминато повеќе од 800 илјади километри.
Значи, како да дефинираме што точно подразбираме под „исто место“? Веќе знаеме како да го направиме тоа на површината на Земјата. Земјатапокриени со имагинарни линии на паралели и меридијани, така што секое место на неговата површина може да се опише со два броја што претставуваат координати. На пример, британскиот град Манчестер се наоѓа на координати 53 степени и 30 минути северна географска широчинаи 2 степени и 15 минути западна географска должина. Овие два броја ни кажуваат точно каде е Манчестер, претпоставувајќи ја позицијата на екваторот и главен меридијан. Следствено, позицијата на која било точка и на површината на Земјата и пошироко може да се фиксира со помош на имагинарна тродимензионална мрежа која се протега нагоре од површината на Земјата. Всушност, таквата мрежа може да се спушти низ центарот на Земјата и да излезе на другата страна. Со негова помош, можете да ја опишете положбата на која било точка - на површината на Земјата, под земја или во воздух. Во реалноста, не треба да застануваме на нашата планета. Решетката може да се прошири на Месечината, Јупитер, Нептун и пошироко млечен пат, точно до самиот раб на набљудуваниот универзум. Таквата голема, можеби бескрајно голема мрежа овозможува да се пресмета локацијата на кој било објект во универзумот, што, парафразирано на Вуди Ален, може да биде многу корисно за некој што не може да се сети каде ставил нешто. Затоа, оваа мрежа ја дефинира областа каде што се наоѓа сè што постои, еден вид џиновска кутија што ги содржи сите објекти на Универзумот. Можеби ќе бидеме во искушение да го наречеме овој гигантски регион простор.
Но, да се вратиме на прашањето што значи „исто место“, и на пример со авион. Можеме да претпоставиме дека во 12:00 и 12:15 сте биле во иста точка во вселената. Сега да замислиме како изгледа редоследот на настани од перспектива на лице кое го гледа авионот од површината на Земјата. Ако авион лета над главата со брзина од, да речеме, околу илјада километри на час, тогаш во периодот од 12:00 до 12:15 часот сте се преселиле, од негова гледна точка, 250 километри. Со други зборови, во 12:00 и 12:15 часот сте биле внатре различни точкипростор. Па кој е во право? Кој се пресели и кој остана на истото место?
Ако не можете да одговорите на ова навидум едноставно прашање, тогаш сте во добро друштво. Аристотел, еден од најголемите мислители Античка Грција, би било апсолутно погрешно, бидејќи јасно би рекол дека се работи за патник во авионот кој се движи. Аристотел верувал дека Земјата е неподвижна и се наоѓа во центарот на Универзумот, а Сонцето, Месечината, планетите и ѕвездите се вртат околу Земјата, фиксирани на 55 концентрични проѕирни сфери вгнездени една во друга како кукли за гнездење. Така, Аристотел ја сподели нашата интуитивна идеја за просторот како одреден регион во кој се наоѓаат Земјата и небесните сфери. За модерен човекслика на Универзумот кој се состои од Земјата и ротира небесни сфери, изгледа сосема смешно. Но, размислете сами до каков заклучок би можеле да дојдете ако никој не ви кажеше дека Земјата се врти околу Сонцето, а ѕвездите не се ништо повеќе од многу далечни сонца, меѓу кои има ѕвезди илјадници пати посветли од најблиската ѕвезда. иако се наоѓаат на милијарди километри од Земјата? Се разбира, не би имале чувство дека Земјата се движи на незамисливи начини. огромен универзум. Нашиот модерен светоглед беше обликуван од цената голем напори често е во спротивност Здрав разум. Ако сликата на светот што ја создадовме во текот на илјадници години експериментирање и размислување беше очигледна, тогаш големите умови од минатото (како Аристотел) самите би ја решиле оваа загатка. Вреди да се потсетите на ова кога некој од концептите опишани во книгата ви изгледа премногу тежок. Најголемите умови од минатото би се согласиле со вас.
Бирото на Ајнштајн неколку часа по неговата смрт
За да ја пронајдеме маната во одговорот на Аристотел, да ја прифатиме неговата слика за светот за момент и да видиме до каде води. Според Аристотел, ние мора да го пополниме просторот со линии на замислена мрежа поврзана со Земјата и да ја искористиме за да одредиме кој каде е, кој се движи, а кој не. Ако го замислите просторот како кутија исполнета со предмети, со Земјата фиксирана во центарот, тогаш ќе биде очигледно дека вие, патникот во авионот, ја менувате вашата локација во кутијата, додека лицето кое го гледа вашиот лет стои неподвижно на површината на Земјата, виси неподвижна во вселената. Со други зборови, постои апсолутно движење, а со тоа и апсолутен простор. Објектот е во апсолутно движење ако ја промени својата локација во вселената со текот на времето, што се пресметува со помош на замислена решетка упатена на центарот на Земјата.
Секако, проблемот со оваа слика е што Земјата не мирува неподвижна во центарот на Универзумот, туку е ротирачка топка која се движи во орбитата околу Сонцето. Всушност, Земјата се движи во однос на Сонцето со брзина од околу 107 илјади километри на час. Ако легнете навечер и спиете осум часа, до будењето ќе имате поместено повеќе од 800 илјади километри. Можете дури да кажете дека за околу 365 дена вашата спална соба повторно ќе биде во истата точка во вселената, бидејќи Земјата ќе заврши целосен пресвртоколу Сонцето. Затоа, можете да одлучите да ја промените сликата на Аристотел само малку, оставајќи го самиот дух на неговото учење недопрен. Зошто не само да го поместите центарот мрежаво сонцето? За жал, ова е доволно едноставна мислаисто така е неточно, бидејќи Сонцето исто така се движи во орбитата околу центарот на Млечниот Пат. Млечниот Пат е нашиот локален остров во Универзумот, кој се состои од повеќе од 200 милијарди ѕвезди. Само замислете колку е голема нашата Галакси и колку време е потребно за да ја обиколиме. Сонцето, со Земјата во влечење, се движи низ Млечниот Пат со брзина од околу 782 илјади километри на час на растојание од околу 250 квадрилиони километри од центарот на Галаксијата. Со оваа брзина, ќе бидат потребни околу 226 милиони години за да се заврши целосната револуција. Во овој случај, можеби уште еден чекор ќе биде доволен за да се зачува сликата на светот на Аристотел? Ајде да го поставиме почетокот на решетката во центарот на Млечниот Пат и да видиме што имало во вашата спална соба кога местото во кое се наоѓа било во оваа точка во вселената во последен пат. И последен пат на ова место, диносаурус рано наутро проголтал лисја од праисториски дрвја. Но и оваа слика е погрешна. Во реалноста, галаксиите се „растураат“, оддалечувајќи се една од друга, и колку е подалеку една галаксија од нас, толку побрзо се оддалечува. Нашето движење меѓу огромен број галаксии што го формираат универзумот е исклучително тешко да се замисли.
Науката ја поздравува неизвесноста и признава дека таа е клучот за новите откритија
Значи, постои јасен проблем со светогледот на Аристотел, бидејќи тој не дефинира прецизно што значи „застанување во место“. Со други зборови, невозможно е да се пресмета каде да се постави центарот на замислената координатна мрежа, и затоа, да се одлучи што е во движење и што стои во место. Самиот Аристотел не мораше да се соочи со овој проблем затоа што неговата слика на неподвижна Земја опкружена со ротирачки сфери беше неприкосновена речиси две илјади години. Ова веројатно требаше да се направи, но, како што веќе рековме, таквите работи не се секогаш очигледни дури и за нив најголемите умови. Клавдиј Птоломеј, кого го знаеме како едноставно Птоломеј, работел во II век во великиот Библиотека во Александријаи внимателно го проучувал ноќното небо. Научникот бил загрижен за навидум необичното движење на петте тогаш познати планети, или „ѕвезди скитници“ (името од кое потекнува зборот „планета“). Повеќемесечните набљудувања од Земјата покажаа дека планетите не се движат по мазна патека наспроти позадината на ѕвездите, туку следат чудни јамки. Ова необично движење, означено со терминот „ретроградно“, било познато многу милениуми пред Птоломеј. Старите Египќани го опишале Марс како планета која „се движи наназад“. Птоломеј се согласил со Аристотел дека планетите се вртат околу неподвижна Земја, но за да го објасни ретроградното движење, тој морал да ги прикачи планетите на ексцентрични ротирачки тркала, кои пак биле прикачени на ротирачки сфери. Таков многу сложен, но далеку од елегантен модел овозможи да се објасни движењето на планетите низ небото. Вистинско објаснување ретроградно движењемораше да почека додека средината на 16 веквек, кога Никола Коперник предложи поелегантна (и попрецизна) верзија, која беше дека Земјата не лежи во центарот на Универзумот, туку се врти околу Сонцето заедно со останатите планети. Делото на Коперник имало сериозни противници, па затоа било забрането католичка црква, а забраната била укината дури во 1835 година. Точни мерењаТихо Брахе и работата на Јоханес Кеплер, Галилео Галилеј и Исак Њутн не само што целосно ја потврдија исправноста на Коперник, туку доведоа и до создавање на теорија за планетарно движење во форма на Њутновите закони за движење и гравитација. Овие закони беа најдобар описдвижењата на „залутаните ѕвезди“ и воопшто на сите објекти (од ротирачки галаксии до артилериски гранати) под влијание на гравитацијата. Оваа слика на светот не беше доведена во прашање до 1915 година, кога беше формулирана општа теоријарелативноста на Ајнштајн.
Постојаното менување на концептот за положбата на Земјата, планетите и нивното движење низ небото треба да послужи како лекција за оние кои се апсолутно убедени во одредено знаење. Постојат многу теории за светот околу нас кои на прв поглед се чини дека се очигледна вистина, а една од нив е за нашата неподвижност. Идните набљудувања може да нè изненадат и да нè збунат, а во многу случаи тоа го прават. Иако не треба болно да реагираме на фактот дека природата често доаѓа во судир со интуициите на племето на набљудувачки потомци на примати, кои претставуваат форма на живот базиран на јаглерод на мала карпеста планета која орбитира околу незабележителна, средовечна ѕвезда на периферијата. на Млечниот Пат. Теориите за просторот и времето што ги дискутираме во оваа книга всушност може да бидат (и најверојатно ќе бидат) ништо повеќе од посебни случаи на сè уште неформулирана подлабока теорија. Науката ја поздравува неизвесноста и признава дека таа е клучот за новите откритија.
- Превод
Најпознатата равенка на Ајнштајн е пресметана поубаво отколку што може да се очекува.
Од посебна теоријарелативноста имплицира дека масата и енергијата се различни манифестацииза истото е концепт непознат за просечниот ум.
- Алберт Ајнштајн
Некои научни концептиТие толку го менуваат светот и толку длабоки што речиси секој знае за нив, дури и ако не ги разбира целосно. Зошто да не работиме на ова заедно? Секоја недела ги испраќате вашите прашања и предлози, а оваа недела избрав прашање од Марк Лиу, кој прашува:
Ајнштајн ја изведе равенката E = mc 2. Но, единиците за енергија, маса, време, должина биле веќе познати пред Ајнштајн. Па, како излегува толку убаво? Зошто не постои некаква константа за должина или време? Зошто не е E = amc 2, каде што a е некаква константа?
Ако нашиот Универзум не беше структуриран како што е сега, тогаш сè би можело да биде поинаку. Ајде да видиме што мислам.
Од една страна, имаме објекти со маса: од галаксии, ѕвезди и планети до најмалите молекули, атоми и основни честички. Иако тие се мали, секоја од компонентите на она што го знаеме како материја има фундаментално својство на маса, што значи дека дури и ако неговото движење е елиминирано, дури и ако е забавено до застанување, сепак ќе влијае на сите други. на Универзумот. 
Поточно, тој обезбедува гравитациска привлечностна сè друго во Универзумот, без разлика колку далеку е далечниот објект. Таа привлекува сè кон себе, се привлекува кон сè друго, а исто така има енергија својствена за самото негово постоење.
Последната изјава е контраинтуитивна, бидејќи енергијата, барем во физиката, се зборува како способност да се направи нешто - способност да се работи. Што можете да направите ако само седите мирно?
Пред да одговориме, да ја погледнеме другата страна на паричката - нештата без маса.
Од друга страна, има работи кои немаат маса - на пример, светлина. Овие честички имаат одредена енергија, а тоа е лесно да се разбере со набљудување на нивната интеракција со други нешта - кога се апсорбираат, светлината ја пренесува својата енергија на нив. Светлината со доволно енергија може да ја загрее материјата, да додаде кинетичка енергија (и брзина) и да ги исфрли електроните на врвот. нивоа на енергијаили дури и јонизираат, во зависност од енергијата.
Освен тоа, количината на енергија содржана во честичката без маса се определува само со нејзината фреквенција и бранова должина, чиј производ секогаш е еднаков на брзината на честичката: брзината на светлината. Тоа значи дека подолгите бранови имаат пониски фреквенции и помалку енергија, додека пократките бранови имаат повисоки фреквенции и енергија. Масивната честичка може да се забави, а обидите да се одземе енергија од безмасната честичка само ќе доведе до продолжување на нејзиниот бран, а не до промена на брзината.
Имајќи го на ум горенаведеното, ајде да размислиме како енергијата на масата може да биде еквивалентна на работа? Да, можете да земете честичка од материја и честичка антиматерија (електрон и позитрон), да ги судрите и да добиете честички без маса (два фотони). Но, зошто енергиите на два фотони се еднакви на масите на електронот и позитронот помножени со квадратот на брзината на светлината? Зошто нема друг фактор, зошто равенката точно ги изедначува E и mc 2?
Интересно, ако верувате во SRT, равенката едноставно мора да изгледа како E=mc 2, без никакви отстапувања. Ајде да зборуваме за причините за ова. За почеток, замислете дека имате кутија во вселената. Тој е неподвижен, има огледала од двете страни, а внатре има фотон кој лета кон едно од огледалата.
Првично, кутијата не се движи, но бидејќи фотоните имаат енергија (и моментум), кога фотонот ќе удри во огледалото на едната страна од кутијата и ќе отскокне, кутијата ќе почне да се движи во насоката во која фотонот првично се движел. Кога фотонот ќе стигне на другата страна, ќе се рефлектира од огледалото на другата страна, менувајќи го моментумот на кутијата назад на нула. И ќе продолжи да се рефлектира на овој начин, додека кутијата половина од времето ќе се движи во една насока, а другата половина ќе остане неподвижна.
Во просек, кутијата ќе се движи и затоа, бидејќи има маса, ќе има одредена кинетичка енергија, благодарение на енергијата на фотонот. Но, исто така е важно да се запамети за моментумот, количината на движење на објектот. Моментот на фотоните е поврзан со нивната енергија и бранова должина многу едноставно: колку е пократок бранот и колку е поголема енергијата, толку е поголем импулсот.
Ајде да размислиме што значи ова, а за да го направиме ова, да спроведеме уште еден експеримент. Замислете што се случува кога првично се движи само самиот фотон. Ќе има одредена количина на енергија и импулс. Двете својства мора да се зачуваат, па во почетен моментенергијата на фотонот се определува според неговата бранова должина, а кутијата има само енергија на одмор - што и да е - и фотонот го има целиот импулс на системот, додека кутијата има нула импулс.
Фотонот потоа се судира со кутијата и привремено се апсорбира. Моментумот и енергијата мора да се зачуваат - ова се основните закони за зачувување на Универзумот. Ако фотон се апсорбира, тогаш постои само еден начин да се зачува импулсот - кутијата мора да се движи со одредена брзина во истата насока во која се движел фотонот.
Засега е во ред. Дури сега можеме да се запрашаме која е енергијата на кутијата. Излегува дека ако тргнеме од нашата вообичаена формула за кинетичка енергија, K E = ½mv 2, веројатно ја знаеме масата на кутијата и, врз основа на концептот на импулс, неговата брзина. Но, ако ја споредиме енергијата на кутијата со енергијата на фотонот што ја имала пред судирот, ќе видиме дека кутијата нема доволно енергија.
Проблем? Не, тоа е прилично лесно да се реши. Енергијата на кутијата/фотонскиот систем е еднаква на масата на мирување на кутијата плус кинетичката енергија на кутијата плус енергијата на фотонот. Кога кутија апсорбира фотон, повеќетонејзината енергија оди во зголемување на масата на кутијата. Кога кутијата апсорбира фотон, неговата маса се менува (се зголемува) во споредба со она што беше пред судирот.
Кога кутијата емитира фотон повторно во друга насока, таа добива уште поголем импулс и брзина (што се компензира со негативниот момент на фотонот во обратна насока), уште повеќе кинетичка енергија (а фотонот има енергија), но за возврат губи дел од масата на мирување. Ако броите сè (има три различни начиниза да го направите ова, а тука е и описот), може да се открие дека единствената трансформација на масата што овозможува да се зачува енергијата и моментумот ќе биде E = mc 2.
Ако додадете некоја константа, равенката повеќе нема да се балансира и ќе губите или добивате енергија секој пат кога ќе емитувате или апсорбирате фотон. Кога ја откривме антиматеријата во 1930-тите, видовме докази од прва рака дека можеме да ја претвориме енергијата во маса и повторно назад, а резултатите точно се совпаѓаат со E = mc 2, но се сметаше дека експериментите ни овозможија да ја изведеме оваа формула неколку децении пред набљудувањето . Само со поврзување на фотонот со ефективна маса еквивалентна на m = E/c 2 можеме да обезбедиме зачувување на енергијата и импулсот. И иако велиме E = mc 2, Ајнштајн беше првиот што ја напиша формулата поинаку, доделувајќи енергетски еквивалентна маса на честички без маса.
Значи, благодарам за одличното прашање, Марк, и се надевам дека ова мисловен експериментќе ви помогне да разберете зошто ни треба не само еквивалентноста на масата и енергијата, туку и зошто има само една во оваа равенка можно значењеза „константа“, која ќе помогне да се зачува енергијата и моментумот - и тоа го бара нашиот Универзум. Единствената равенкашто работи е E = mc 2 .
/ Физичко значење на формулата E = mc 2
Физичко значење на формулата E = mc 2
Речиси и нема возрасен човек кој не ја знае оваа формула. Понекогаш дури се нарекува и најпознатата формула во светот. Таа стана познати на човештвотооткако Ајнштајн ја создаде својата теорија на релативност. Според Ајнштајн, неговата формула ја покажува не само врската помеѓу материјата и енергијата, туку еквивалентноста на материјата и енергијата. Со други зборови, според оваа формула, енергијата може да се претвори во материја, а материјата може да се претвори во енергија.
Но, знам и друга формула (и не само јас, туку сите специјалисти за термички процеси): Q = mr, каде што Q е количината на топлина, m е маса, r е топлина фазна транзиција. Сите фазни транзиции (испарување и кондензација, топење и кристализација, аблација и суви сублимација) се опишани со оваа формула. Кога топлината се испорачува во количина Q (или отстранета) на нова фазна состојбасе пренесува количина на супстанција m која е директно пропорционална на количината на топлина Q и обратно пропорционална на топлината на фазната транзиција r. А топлината е еден вид енергија. Но, никој никогаш не извлекол заклучок од овој факт дека самата топлина, односно енергијата, се претвора во материја. Зошто дошло до ваква пертурбација со формулата E = mc 2?
Кога успеав да ја добијам формулата за енергија физички вакуум, тогаш успеав да одговорам на ова прашање. Се покажа дека во самиот општ погледенергијата на физичкиот вакуум е опишана со ова добро позната формула E = mc 2. И неговото физичко значење точно се совпаѓа со физичкото значење на формулата Q = mr: кога снабдуваме енергија во количина од E на вакуумот (или етер, како што се нарекуваше претходно), вакуумот создава количина на материја m што е директно пропорционална на испорачаната енергија E и обратно пропорционална енергија на транзиција на фаза со 2. Со други зборови, не се забележува пренос на енергија во супстанција или материја.
И причината за грешката на Ајнштајн во врска со физичко значењенеговата формула се состои во неговото негирање на вистинското постоење на етер-физичкиот вакуум. Ако веруваме дека етерот не постои, тогаш ќе добиеме дека материјата е родена во вистинска смисла на зборот од празнината. Но, секој разбира дека е невозможно да се добие нешто од ништо. Затоа, мора да бараме друг извор на супстанцијата. Покрај фактот дека овој процесраѓањето на материјата е опишано со формулата E = mc 2, физичарите се толку навикнати да се занимаваат со енергија што почнуваат да ја перципираат како нешто што навистина постои, а не како карактеристика, што едноставно е. И од тука останува само еден чекор да се прогласи трансформацијата на самата енергија во материја.
Скептиците може да ми приговараат дека моето размислување е побиено од резултатите од експериментите. Тие велат дека експериментите со акцелератори покажуваат дека масата на елементарните честички се зголемува со зголемување на брзината, односно со зголемување на енергијата што се снабдува на честичката за да се зголеми нејзината брзина. И од овој факт се заклучува дека во овие експерименти енергијата се претвора во маса. Но, кога барав информации за тоа како точно биле извршени овие и други слични експерименти, открив една интересна работа: излегува дека во целата историја на научните истражувања, ниту еден експеримент не мери директно маса, туку секогаш ги мерел трошоците за енергија, а потоа ја префрлил енергијата на масата според формулата E = mc 2 и зборувал за зголемување на масата. Како и да е, можеме да понудиме друго објаснување за зголемената потрошувачка на енергија во експериментите со акцелератори: енергијата што се доставува до честичката не се претвора во масата на честичката, туку во надминување на отпорот на етер-физичкиот вакуум што не опкружува. Кога некој предмет (и елементарна честичкаисто така) брзо се движи, тој нерамномерно движењего деформира етер-вакуумот и тој реагира со создавање сили на отпор, кои бараат енергија за да се надминат. И колку е поголема брзината на објектот, толку е поголема деформацијата на етер-вакуумот, толку се поголеми силите на отпорот, толку повеќе енергија ќе биде потребна за нивно надминување.
За да се открие кој концепт е точен (традиционален во форма на зголемување на масата со зголемена брзина или алтернатива во форма на надминување на отпорните сили на етер-вакуумот), неопходно е да се постави експеримент во кој масата на подвижната честичка би се мери директно без мерење на трошоците за енергија. Но, сè уште не сум сфатил што треба да биде овој експеримент. Можеби некој друг ќе излезе со идеја?
I. A. ПрохоровАко земете обична АА батерија од далечинскиот управувач на телевизорот и ја претворите во енергија, тогаш токму истата енергија може да се добие од 250 милијарди исти батерии ако ги користите на старомоден начин. Ефикасноста не е многу добра.
А тоа значи дека масата и енергијата се една иста работа. Тоа е, масата е посебен случајенергија. Енергијата содржана во масата на било што може да се пресмета со помош на оваа едноставна формула.
Брзината на светлината е многу. Тоа се 299.792.458 метри во секунда или, ако сакате, 1.079.252.848,8 километри на час. Поради ова голема големинаИзлегува дека ако цела кесичка чај ја претворите во енергија, ќе биде доволно да сварите 350 милијарди чајници.
Имам неколку грама супстанција, каде можам да ја добијам мојата енергија?
Можете да ја претворите целата маса на објект во енергија само ако некаде најдете иста количина на антиматерија. Но, добивањето дома е проблематично, оваа опција повеќе не е достапна.
Термонуклеарна фузија
Има многу природни термонуклеарни реактори, можете едноставно да ги набљудувате. Сонцето и другите ѕвезди се огромни термонуклеарни реактори.
Друг начин да се одгризе барем дел од масата од материјата и да се претвори во енергија е да се произведе термонуклеарна фузија. Земаме две јадра на водород, ги судриме и добиваме едно јадро на хелиум. Трикот е во тоа што масата на две водородни јадра е малку поголема од масата на едно јадро на хелиум. Оваа маса се претвора во енергија.
Но, и овде сè не е толку едноставно: научниците сè уште не научиле да ја поддржуваат реакцијата на контролираните нуклеарна фузија, индустриски реактор за фузијасе појавува само во најоптимистичките планови за средината на овој век.
Нуклеарно распаѓање
Поблиску до реалноста е реакцијата на нуклеарното распаѓање. Широко се користи во. Ова е кога две големи кернелиатомите се делат на два мали. Со таква реакција, масата на фрагменти се покажува дека е помала од масата на јадрото, а масата што недостасува оди во енергија.
Нуклеарната експлозија е исто така нуклеарно распаѓање, но неконтролирано, одлична илустрација за оваа формула.
Согорување
Можете да ја видите трансформацијата на масата во енергија токму во вашите раце. Запалете кибрит и ете го. Некои хемиски реакции, како што е согорувањето, ослободуваат енергија од загуба на маса. Но, тоа е многу мало во споредба со реакцијата на нуклеарно распаѓање, и наместо нуклеарна експлозијаСамо имаш кибрит во рацете.
Згора на тоа, кога сте јаделе, храната е тешка хемиски реакцииблагодарение на малото губење на масата, ослободува енергија, која потоа ја користите за да играте пинг-понг или на софата пред телевизорот за да го земете далечинскиот управувач и да го промените каналот.
Значи, кога јадете сендвич, дел од неговата маса ќе се претвори во енергија користејќи ја формулата E=mc 2 .
Секој кој знае физика барем до одреден степен веројатно слушнал за „Теории на релативноста“Алберт Ајнштајн и познатата формула E=MC2. Оваа формула почна да се шири во науката на самиот почеток на дваесеттиот век, а нејзината слава беше нераскинливо поврзана со теоријата на Ајнштајн.
Во тоа време, кој и да ја критикуваше новата ѕвезда во подем за екстравагантните „претпоставки“ направени во неговата револуционерна теорија, верувајќи дека фантазиите на г-дин Ајнштајн, разведени од реалноста, немаат никаква врска со науката.
Еве само еден пример за тоа како светски познатите научници критикувале Бог знае како се појавил во науката немир. „Меѓутоа, дали постои потреба што нè принудува безусловно да се согласиме со овие претпоставки, со кои здравиот ум не може, барем, веднаш да се помири? На ова можеме категорично да одговориме: не! Сите заклучоци од теоријата на Ајнштајн кои се во согласност со реалноста може да се добијат и често се добиваат многу повеќе на едноставен начинсо помош на теории кои не содржат апсолутно ништо неразбирливо - ништо на кој било начин слично на барањата што ги поставува теоријата на Ајнштајн“.Овие зборови му припаѓаат на рускиот академик Климент Тимирјазев, автор фундаментална работа„Животот на едно растение“ (1878).
Сепак, сета оваа критика, а критиката секако беше фер, не му беше важна на Ајнштајн, бидејќи тој имаше многу покровители, на крајот на краиштата, тој беше еврејски научник! Напротив, му беше овозможен таков ПР во медиумите каков што немала ниту една холивудска поп дива! Ајнштајн доби дури и Нобелова награда! Точно, тој воопшто не го доби за „Теоријата на релативноста“, која буквално предизвика бура од огорченост во научниот свет, и за теоретска основаотвори А.Г. Столетов“ надворешен фотоелектричен ефект".
Историска референца:„Алберт Ајнштајн беше номиниран за Нобеловата награда за физикапостојано, сепак, членовите на Нобеловиот комитет за долго времене се осмелиле да му доделат награда на авторот на таква револуционерна теорија како што е теоријата на релативноста. На крајот, беше најдено дипломатско решение: наградата од 1921 година му беше доделена на Ајнштајн за теоријата на фотоелектричниот ефект, односно за најнеспорната и експериментално тестирана работа; сепак, текстот на одлуката содржеше неутрален додаток: „и за други работи од областа на теоретската физика“. На 10 ноември 1922 година, секретарот на Шведската академија на науките, Кристофер Аурвилиус, му напиша на Ајнштајн: „Како што веќе ве информирав преку телеграма, Кралската академија Sciences на својот вчерашен состанок одлучи да ви додели награда по физика за изминатата година (1921), со што ја препознава вашата работа на теоретска физика, особено откривањето на законот за фотоелектричниот ефект, без да се земе предвид вашата работа на теоријата на релативност и теоријата на гравитација, кои ќе бидат евалуирани по нивното потврдување во иднина“. Нормално, Ајнштајн го посвети својот традиционален говор за Нобел на теоријата на релативноста...“ .
Со други зборови, рускиот научник Александар Григориевич Столетов, додека го проучувал ефектот на ултравиолетовото зрачење врз електричната енергија, го открил феноменот надворешен фотоелектричен ефектво пракса, а Алберт Ајнштајн можеше теоретски да ја објасни суштината на овој феномен. За ова му беше доделена Нобеловата награда.
Коментар:
Teslafreshpower: Ајнштајн ја доби Нобеловата награда дури и за откривањето на самиот фотоелектричен ефект, туку за неговиот посебен случај... „На Ајнштајн му беше доделена Нобеловата награда за... откривањето на вториот закон на фотоефектот, кој беше посебен случај од Првиот закон на фотоефектот.Но, чудно е што рускиот физичар Столетов Александар Григориевич (1830-1896) кој го открил самиот фотоелектричен ефект, не Нобелова награда, и никој друг, не го доби своето откритие за ова, додека на А. Ајнштајн му беше дадено за „проучување“ на одреден случај од овој закон на физиката. Излегува дека е целосна глупост од која било гледна точка. Единственото објаснувањеОва може да се должи на фактот дека некој навистина сакал да го направи А. Ајнштајн Нобеловеци бараше каква било причина да го направи тоа. „Генијецот“ мораше малку да се издува со откритието на рускиот физичар А.Г. Столетов, „проучувајќи го“ фотоелектричниот ефект и потоа... се „роди“ нов нобеловец.
Неверојатно, но вистинито: TO има 8 условни претпоставки или ПОСТУЛАТИ (условни договори), а во ГР има 20 од овие конвенции! Иако физиката е егзактна наука“.
Во однос на формулатаE=MC2, тогаш на интернет кружи следнава приказна.
„На 20 јули 1905 година, Алберт Ајнштајн и неговата сопруга Милева Мариќ решија да го прослават откритието што штотуку го направија. Ова беше првпат во животот на големиот физичар кога се опијани, како обичен чевлар: „... Пијаните мажи лежеа под масата.Твојот кутриот пријател и неговата сопруга“, —подоцна му пишал на својот пријател Конрад Хабихт (списание ГЕО, септември 2005 година).И на 1 јули 1946 година, портретот на Ајнштајн се појави на насловната страница на магазинот Тајм со сликата атомска печуркаи формули E=MC2и речиси обвинувачки наслов: „Светски уништувач - Ајнштајн: целата материја е направена од брзина и оган“. .
Фактот дека оваа формула не вреди „фунта волна“, можете да дознаете денес од кратка статијаБогдана Шинкарик
За да ги спречите читателите да мора да ја бараат оваа статија на Интернет, таа ќе биде дадена подолу во целост.
„Денешната статија на некој начин е продолжение на моите други две статии на тема магнетна измама во теоретската физика: „Магнетна измама“И „Двестогодишнината измама во теориската физика“ .
Нова статијасе однесува на феномен што ниту научниците кои стоеле на потеклото на проучувањето на магнетизмот и електричната енергија - Ханс Кристијан Оерстед и Андре Мари Ампер, ниту нивните следбеници - не го забележале. Едноставно, никому не му паднало на памет дека магнетизирањето на телата е придружено со набивање на суптилна материја во нив! Зашто, навистина, како може да се претпостави дека челична шипка по нејзиното магнетизирање има неколку голема масаотколку што беше пред магнетизацијата.
Ако првите истражувачи на електромагнетизмот претпоставуваа за постоењето на овој феномен и го истражуваа, тогаш денес физиката би ја опишала структурата на материјата на сосема поинаков начин. Прво на сите во описот физички феномени одлучувачка улогаби играла материјата за таканаречениот „физички вакуум“ (буквалниот превод на оваа сосема апсурдна фраза е „природна празнина“).
За време на долги вековиДодека науката за природата — физиката — се развиваше, меѓу научниците преовладуваше мислењето дека „природата се гнаси од вакуум“. Во светлината на ова гледиште, безвоздушниот простор на повеќето научници им се чинеше ништо друго освен најдобрата материја во која се шират светлината и топлината. Овој најтенок медиум се нарекува етер уште од времето на Античка Грција. А неделиви честички, формирајќи го етерот, на предлог на античкиот грчки научник Демокрит, биле наречени атоми.
Неодамна откриениот феномен - зголемувањето на масата на магнетизираните тела - во извесна смисла е јасен доказ дека првичниот правец на развојот на науката и филозофската мисла бил точен, но Алберт и Ко, со исклучување на прозрачниот етер од сликата на Универзумот, ја водеше науката по погрешен пат.
Процесот на магнетизација (или магнетизација) на телата не е придружен само со формирање на индуцирана (секундарна) магнетно полеоколу металите, но е поврзан и со згуснувањето на етерот во магнетизираниот регион (внатре и надвор од магнетизираните тела).
Ако магнетизираното тело лесно се манифестира како магнет при интеракција со други магнети или, на пример, со железни гребени, тогаш набивањето во нивната етерична материја се манифестира во форма на зголемување на нивната маса.
Горенаведеното важи и за електромагнетите: масата на жичаната калем се зголемува кога низ неа почнува да тече постојана струја. електрична енергија, во исто време се зголемува масата на железното јадро на електромагнетот.
Користејќи скромни домашни ресурси, авторот направил експеримент во кој сакал да открие дали е можно, во примитивни домашни услови, да се открие промена во телесната тежина што се јавува кога таа е магнетизирана. Во експериментот, користени се вага за чаши за домаќинство со сет на тегови од 1 g до 20 g и од 10 mg до 500 mg.
Изворот на силното магнетно поле бил Неодимиумски магнет, со облик на таблета (дијаметар - 18 mm, дебелина - 5 mm). Предметите за магнетизација беа челична топка со дијаметар од 18,8 mm и сет од три челични рамни подлошки залепени заедно. Подлошките имаа надворешен дијаметар од 21 mm, внатрешен дијаметар од 11 mm и дебелина од 6 mm секоја од нив.
Текот на експериментот беше како што следува.
На почетокот, магнетот, прстените и топката се мереле посебно - тие тежеле соодветно: 9,38 g; 11,15 g; 27,75 g Со собирање на овие бројки на калкулатор, добив вкупна тежина од 48,28 грама.
Откриено зголемување на телесната тежинатри наведените ставки, од кои две биле подложени на процес на магнетизација, се разбира, може да се оправдаат со постоењето грешки во мерењето.
Сепак, за време на експериментот беше откриено љубопитни феномен, што не дозволува да се сомнева во фактот промени во тежинататела, во процес на нивна магнетизација или демагнетизација! И што не може да се припише на влијанието на магнетното поле на земјата врз измерените тела!
За тоа што беше љубопитна појава, мојата следна приказна.
Влезете во него!
Откако создадов структура составена од магнет, метални подлошки и топка, а потоа ја поставив на вага, го балансирав системот на вага со тегови со различна тежина. Следно, почнав да набљудувам дали вкупната тежина на структурата ќе се промени за време на процесот на магнетизирање на подлошките и топката. По околу 15 - 20 минути нешто интересно почна да се случува!
Садот со структурата почна полека да паѓа надолу. Нејзината тежина почна да се зголемува! За да ја избалансирам вагата за чаши, почнав да додавам кибритчиња, цели и скршени на парчиња, во чашата со тегови.
Ова го правев додека не запре процесот на нерамнотежа на вагата. Потоа ги измерив кибритите што ги додадов во садот со тегови за време на експериментот - нивната тежина беше 0,38 грама! На овој начин е утврдено дека тежината на структурата при магнетизација (оттука и нејзината маса) се зголемила за овие 0,38 грама. Односно, за време на магнетизацијата, токму оваа количина на суптилна материја, која ја формира основата на магнетното поле на вител, дополнително навлезе во атомска супстанцијапрстен и топка, чија комбинирана тежина пред магнетизацијата била: 11,15 g + 27,75 g = 38,90 грама.
Едноставна математичка пресметка покажува дека зголемувањето на масата на прстените и топката за време на магнетизацијата во овој експеримент бил околу 1% (0,38*100%/38,9).
Извлечете ги вашите заклучоци, господа!
Јас лично донесов два заклучоци за себе:
1. Познатата формула на „Теоријата на релативноста“ не вреди ниту фунта волна.
2. Магнетното поле е материјално, тоа не е ништо повеќе од вителско движење на тој прозрачен етер, во чиј океан живееме сите! Згуснувањето на овој етер во магнетизираните тела предизвикува зголемување на нивната маса и тежина.