ใครจะคิดว่าพนักงานไปรษณีย์ตัวเล็กจะเปลี่ยนไปเป็นรากฐานของวิทยาศาสตร์ในสมัยของพระองค์หรือ? แต่สิ่งนี้เกิดขึ้น! ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์บังคับให้เราพิจารณามุมมองปกติของโครงสร้างของจักรวาลอีกครั้ง และเปิดขอบเขตความรู้ทางวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ

การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เกิดจากการทดลอง นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองซ้ำหลายครั้งเพื่อให้มั่นใจในผลลัพธ์ โดยปกติงานนี้จะดำเนินการในมหาวิทยาลัยหรือห้องปฏิบัติการวิจัยของบริษัทขนาดใหญ่

Albert Einstein เปลี่ยนภาพทางวิทยาศาสตร์ของโลกไปอย่างสิ้นเชิงโดยไม่ต้องทำการทดลองเชิงปฏิบัติแม้แต่ครั้งเดียว เครื่องมือเดียวของเขาคือกระดาษและปากกา และเขาทำการทดลองทั้งหมดไว้ในหัว

แสงเคลื่อนไหว

(พ.ศ. 2422-2498) อาศัยข้อสรุปทั้งหมดของเขาจากผลลัพธ์ของ "การทดลองทางความคิด" การทดลองเหล่านี้สามารถทำได้ในจินตนาการเท่านั้น

ความเร็วของวัตถุที่เคลื่อนไหวทั้งหมดนั้นสัมพันธ์กัน ซึ่งหมายความว่าวัตถุทั้งหมดจะเคลื่อนที่หรือคงอยู่กับที่โดยสัมพันธ์กับวัตถุอื่นบางวัตถุเท่านั้น ตัวอย่างเช่น บุคคลซึ่งไม่มีการเคลื่อนไหวสัมพันธ์กับโลก ในเวลาเดียวกันก็หมุนรอบโลกโดยให้โลกรอบดวงอาทิตย์ หรือสมมุติว่ามีคนเดินตามขบวนรถไฟที่กำลังเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 3 กม./ชม. รถไฟเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 60 กม./ชม. สัมพันธ์กับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่นิ่งบนพื้น ความเร็วของบุคคลจะเท่ากับ 63 กม./ชม. ซึ่งเป็นความเร็วของบุคคลบวกกับความเร็วของรถไฟ ถ้าเขาเดินสวนทางกับการจราจร ความเร็วของเขาเมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่นิ่งจะเท่ากับ 57 กม./ชม.

ไอน์สไตน์แย้งว่าความเร็วแสงไม่สามารถพูดถึงในลักษณะนี้ได้ ความเร็วแสงคงที่เสมอไม่ว่าแหล่งกำเนิดแสงจะเข้ามาใกล้คุณ เคลื่อนตัวออกห่างจากคุณ หรือยืนนิ่งก็ตาม

ยิ่งเร็วก็ยิ่งน้อย

ตั้งแต่แรกเริ่ม ไอน์สไตน์ตั้งสมมติฐานบางอย่างที่น่าประหลาดใจ เขาแย้งว่าถ้าความเร็วของวัตถุเข้าใกล้ความเร็วแสง ขนาดของมันจะลดลง และในทางกลับกัน มวลของมันจะเพิ่มขึ้น ไม่มีวัตถุใดสามารถเร่งความเร็วให้เท่ากับหรือมากกว่าความเร็วแสงได้

ข้อสรุปอื่นของเขายิ่งน่าประหลาดใจและดูเหมือนจะขัดแย้งกับสามัญสำนึก ลองนึกภาพแฝดสองคน คนหนึ่งยังคงอยู่บนโลก ในขณะที่อีกคนหนึ่งเดินทางผ่านอวกาศด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง 70 ปีผ่านไปนับตั้งแต่เริ่มต้นบนโลก ตามทฤษฎีของไอน์สไตน์ เวลาบนเรือเดินช้าลง และตัวอย่างเช่น เวลาผ่านไปเพียงสิบปีเท่านั้น ปรากฎว่าหนึ่งในฝาแฝดที่ยังคงอยู่บนโลกมีอายุมากกว่าคนที่สองถึงหกสิบปี เอฟเฟกต์นี้เรียกว่า " ความขัดแย้งคู่- ฟังดูเหลือเชื่อ แต่การทดลองในห้องปฏิบัติการยืนยันว่าการขยายเวลาที่ความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสงนั้นมีอยู่จริง

บทสรุปที่โหดเหี้ยม

ทฤษฎีของไอน์สไตน์ยังรวมถึงสูตรที่มีชื่อเสียงด้วย อี=เอ็มซี 2โดยที่ E คือพลังงาน m คือมวล และ c คือความเร็วแสง ไอน์สไตน์แย้งว่ามวลสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานบริสุทธิ์ได้ อันเป็นผลมาจากการประยุกต์ใช้การค้นพบนี้ในชีวิตจริง พลังงานปรมาณูและระเบิดนิวเคลียร์ก็ปรากฏขึ้น

ไอน์สไตน์เป็นนักทฤษฎี เขาทิ้งการทดลองที่ควรพิสูจน์ความถูกต้องของทฤษฎีของเขาให้ผู้อื่นฟัง การทดลองหลายอย่างไม่สามารถทำได้จนกว่าจะมีเครื่องมือวัดที่แม่นยำเพียงพอ

ข้อเท็จจริงและเหตุการณ์ต่างๆ

• ทำการทดลองต่อไปนี้: เครื่องบินซึ่งติดตั้งนาฬิกาที่แม่นยำมากบินขึ้นและบินรอบโลกด้วยความเร็วสูงลงจอดที่จุดเดียวกัน นาฬิกาบนเครื่องบินนั้นช้ากว่านาฬิกาบนโลกเพียงเสี้ยววินาที
• หากคุณปล่อยลูกบอลในลิฟต์ที่ตกลงมาด้วยความเร่งการตกอย่างอิสระ ลูกบอลจะไม่ตก แต่จะดูเหมือนลอยอยู่ในอากาศ สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะลูกบอลและลิฟต์ตกลงมาด้วยความเร็วเท่ากัน
• ไอน์สไตน์พิสูจน์ว่าแรงโน้มถ่วงส่งผลต่อคุณสมบัติทางเรขาคณิตของกาล-อวกาศ ซึ่งจะส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศนี้ด้วย ดังนั้นวัตถุสองชิ้นที่เริ่มเคลื่อนที่ขนานกันก็จะมาบรรจบกันที่จุดหนึ่งในที่สุด

การดัดเวลาและพื้นที่

สิบปีต่อมาในปี พ.ศ. 2458-2459 ไอน์สไตน์ได้พัฒนาทฤษฎีแรงโน้มถ่วงใหม่ซึ่งเขาเรียกว่า ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป- เขาแย้งว่าความเร่ง (การเปลี่ยนแปลงความเร็ว) กระทำต่อวัตถุในลักษณะเดียวกับแรงโน้มถ่วง นักบินอวกาศไม่สามารถระบุได้จากความรู้สึกของเขาว่าดาวเคราะห์ขนาดใหญ่กำลังดึงดูดเขาอยู่ หรือจรวดเริ่มช้าลงหรือไม่

หากยานอวกาศเร่งความเร็วด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง นาฬิกาบนยานอวกาศจะเดินช้าลง ยิ่งเรือเคลื่อนที่เร็วเท่าไร นาฬิกาก็ยิ่งเดินช้าลงเท่านั้น

ความแตกต่างจากทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันเกิดขึ้นเมื่อศึกษาวัตถุในจักรวาลที่มีมวลมหาศาล เช่น ดาวเคราะห์หรือดวงดาว การทดลองยืนยันการโค้งงอของรังสีแสงที่ผ่านวัตถุใกล้วัตถุที่มีมวลมาก โดยหลักการแล้ว สนามโน้มถ่วงจะแรงมากจนแสงไม่สามารถทะลุผ่านออกไปได้ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า " หลุมดำ- เห็นได้ชัดว่ามีการค้นพบ "หลุมดำ" ในระบบดาวฤกษ์บางระบบ

นิวตันแย้งว่าวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ได้รับการแก้ไขแล้ว ทฤษฎีของไอน์สไตน์ทำนายการหมุนรอบวงโคจรของดาวเคราะห์เพิ่มเติมอย่างช้าๆ ซึ่งสัมพันธ์กับการมีอยู่ของสนามโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ การทำนายได้รับการยืนยันจากการทดลอง นี่เป็นการค้นพบครั้งสำคัญอย่างแท้จริง กฎแรงโน้มถ่วงสากลของเซอร์ไอแซก นิวตันได้รับการแก้ไขแล้ว

จุดเริ่มต้นของการแข่งขันด้านอาวุธ

งานของไอน์สไตน์เป็นกุญแจไขความลับหลายประการของธรรมชาติ สิ่งเหล่านี้มีอิทธิพลต่อการพัฒนาฟิสิกส์หลายแขนง ตั้งแต่ฟิสิกส์อนุภาคไปจนถึงดาราศาสตร์ ซึ่งเป็นวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับโครงสร้างของจักรวาล

ไอน์สไตน์ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีในชีวิตของเขาเท่านั้น ในปี 1914 เขาได้เป็นผู้อำนวยการสถาบันฟิสิกส์ในกรุงเบอร์ลิน ในปี 1933 เมื่อพวกนาซีขึ้นสู่อำนาจในเยอรมนี เขาซึ่งเป็นชาวยิวต้องออกจากประเทศนี้ เขาย้ายไปอยู่ที่สหรัฐอเมริกา

ในปีพ.ศ. 2482 แม้ว่าไอน์สไตน์จะต่อต้านสงคราม แต่ไอน์สไตน์ก็เขียนจดหมายถึงประธานาธิบดีรูสเวลต์เตือนเขาว่าอาจมีการสร้างระเบิดที่มีพลังทำลายล้างมหาศาล และนาซีเยอรมนีได้เริ่มพัฒนาระเบิดดังกล่าวแล้ว ประธานาธิบดีมีคำสั่งให้เริ่มงานได้ นี่เป็นการเริ่มการแข่งขันทางอาวุธ

ความลับเปิดใหญ่

Alexander Grishaev ส่วนหนึ่งจากบทความ “ การรั่วไหลและไส้ตะเกียงของแรงโน้มถ่วงสากล»

“ชาวอังกฤษไม่ทำความสะอาดปืนด้วยอิฐ อย่าให้พวกเขาทำความสะอาดปืนของเราด้วย ไม่เช่นนั้น พระเจ้าห้ามไม่ให้ทำสงคราม พวกมันไม่ดีสำหรับการยิง...” -เอ็น. เลสคอฟ

กระจกพาราโบลา 8 ดวงของกลุ่มเสาอากาศรับและส่งสัญญาณ ADU-1000 เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มรับดาวพลูโตของศูนย์การสื่อสารห้วงอวกาศ...

ในช่วงปีแรกๆ ของการสำรวจอวกาศลึก สถานีระหว่างดาวเคราะห์ของโซเวียตและอเมริกาจำนวนหนึ่งได้สูญหายไปอย่างน่าเศร้า แม้ว่าการปล่อยจะเกิดขึ้นโดยไม่มีความล้มเหลว ดังที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่า "ในโหมดปกติ" ระบบทั้งหมดทำงานได้ตามปกติ การปรับวงโคจรที่เตรียมไว้ล่วงหน้าทั้งหมดดำเนินไปตามปกติ การสื่อสารกับอุปกรณ์ต่างๆ ก็ถูกขัดจังหวะโดยไม่คาดคิด

มันมาถึงจุดที่ในช่วง "หน้าต่าง" ถัดไปซึ่งเอื้ออำนวยต่อการเปิดตัวอุปกรณ์ที่เหมือนกันกับโปรแกรมเดียวกันจะถูกเปิดตัวเป็นชุด ๆ ทีละเครื่องด้วยความหวังว่าอย่างน้อยหนึ่งเครื่องจะนำไปสู่จุดจบแห่งชัยชนะ แต่-มันอยู่ไหน! มีเหตุผลบางประการที่ตัดการเชื่อมต่อเมื่อเข้าใกล้ดาวเคราะห์ซึ่งไม่ได้ให้สัมปทาน

แน่นอนว่าพวกเขาเงียบเกี่ยวกับเรื่องนี้ ประชาชนที่โง่เขลาได้รับแจ้งว่าสถานีดังกล่าวผ่านไปในระยะทางประมาณ 120,000 กิโลเมตรจากโลก น้ำเสียงของข้อความเหล่านี้ร่าเริงมากจนอดไม่ได้ที่จะคิดว่า: “พวกมันกำลังยิง! หนึ่งแสนสองหมื่นก็ไม่เลว สามแสนก็ทำได้! คุณให้การเปิดตัวใหม่ที่แม่นยำยิ่งขึ้น!” ไม่มีใครทราบเกี่ยวกับความเข้มข้นของละคร ผู้เชี่ยวชาญว่ากำลังทำอะไรบางอย่างอยู่ ไม่เข้าใจจุดว่าง.

ในที่สุดเราก็ตัดสินใจลองสิ่งนี้ สัญญาณที่ใช้ในการสื่อสารบอกให้รู้มานานแล้วว่าอยู่ในรูปของคลื่น - คลื่นวิทยุ วิธีที่ง่ายที่สุดในการจินตนาการว่าคลื่นเหล่านี้คืออะไรคือ "เอฟเฟกต์โดมิโน" สัญญาณการสื่อสารแพร่กระจายไปทั่วอวกาศราวกับคลื่นโดมิโนที่ตกลงมา

ความเร็วของการแพร่กระจายคลื่นขึ้นอยู่กับความเร็วที่โดมิโนแต่ละตัวตกลงมา และเนื่องจากโดมิโนทุกตัวเหมือนกันและตกลงในเวลาเท่ากัน ความเร็วของคลื่นจึงเป็นค่าคงที่ นักฟิสิกส์เรียกระยะห่างระหว่างโดมิโน "ความยาวคลื่น".

ตัวอย่างของคลื่น - “เอฟเฟกต์โดมิโน”

ทีนี้ สมมติว่าเรามีเทห์ฟากฟ้า (เรียกว่าดาวศุกร์) ในรูปนี้ด้วยอักษรสีแดง สมมติว่าถ้าเราดันโดมิโนตัวแรก โดมิโนตัวต่อมาแต่ละตัวจะตกลงไปตัวถัดไปในหนึ่งวินาที หากเราวางโดมิโน 100 ตัวจากเราไปยังดาวศุกร์ คลื่นจะไปถึงมันหลังจากที่โดมิโนทั้ง 100 ตัวตกลงมาตามลำดับ โดยใช้เวลาในแต่ละวินาที โดยรวมแล้วคลื่นจากเราจะไปถึงดาวศุกร์ภายใน 100 วินาที

ในกรณีนี้หากดาวศุกร์หยุดนิ่ง จะเกิดอะไรขึ้นถ้าดาวศุกร์ไม่หยุดนิ่ง? สมมติว่าในขณะที่โดมิโน 100 ตัวล้ม ดาวศุกร์ของเราก็สามารถ "คลานออกไป" ได้ในระยะทางเท่ากับระยะห่างระหว่างโดมิโนหลายตัว (หลายความยาวคลื่น) แล้วจะเกิดอะไรขึ้น?

นักวิชาการตัดสินใจว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าคลื่นไล่ตามดาวศุกร์ตามกฎที่นักเรียนชั้นประถมศึกษาใช้ในปัญหาเช่น: “จากจุด ก รถไฟออกด้วยความเร็ว กกม./ชม. และจากจุดนั้น บี ในเวลาเดียวกันคนเดินเท้าก็ออกด้วยความเร็ว ขในทิศทางเดียวกันรถไฟจะทันคนเดินถนนอีกนานเท่าใด”

เมื่อนักวิชาการตระหนักว่าพวกเขาจำเป็นต้องแก้ไขปัญหาง่ายๆ เช่นนี้สำหรับเด็กนักเรียนที่อายุน้อยกว่า สิ่งต่างๆ ก็เริ่มดีขึ้น หากไม่ใช่เพราะความเฉลียวฉลาดนี้ เราก็คงไม่ได้เห็นความสำเร็จอันโดดเด่นของอวกาศอวกาศในอวกาศ

และอะไรจะฉลาดขนาดนี้ Dunno ที่ไม่มีประสบการณ์ในด้านวิทยาศาสตร์จะยกมือขึ้น! และในทางตรงกันข้าม Znayka ผู้มีประสบการณ์ด้านวิทยาศาสตร์จะร้องออกมา: ระวังหยุดคนโกงนี่คือวิทยาศาสตร์เทียม! ตามหลักวิทยาศาสตร์ที่ถูกต้องและแท้จริงแล้ว ถูกต้องแล้ว ปัญหานี้ควรได้รับการแก้ไขแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง! ท้ายที่สุดแล้ว เราไม่ได้กำลังเผชิญกับเรือจิ้งจอกที่เคลื่อนที่ช้าๆ แต่ด้วยสัญญาณที่วิ่งตามดาวศุกร์ด้วยความเร็วแสง ซึ่งไม่ว่าคุณจะหรือดาวศุกร์วิ่งเร็วแค่ไหน ก็ยังตามทันคุณด้วยความเร็ว แสงสว่าง! ยิ่งกว่านั้น หากคุณรีบไปหาเขา คุณจะไม่พบเขาเร็วขึ้น!

หลักสัมพัทธภาพ

“เป็นแบบนี้” Dunno จะอุทาน “ปรากฎว่าถ้าจากจุดนั้น บี สำหรับฉันซึ่งอยู่ในยานอวกาศตรงจุดนั้น ก พวกเขาจะแจ้งให้คุณทราบว่าพวกเขามีโรคระบาดร้ายแรงบนเรือ ซึ่งฉันมีทางแก้ไข มันไม่มีประโยชน์สำหรับฉันที่จะหันไปพบพวกเขา เพราะ... เราคงไม่เจอกันเร็วกว่านี้ถ้ายานอวกาศที่ส่งมาให้ฉันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง? และนั่นหมายความว่าฉันสามารถเดินทางต่อไปยังจุดนั้นได้ด้วยมโนธรรมที่ชัดเจน ค เพื่อส่งผ้าอ้อมจำนวนหนึ่งให้ลิงที่จะเกิดเดือนหน้า?

“ ถูกต้อง” Znayka จะตอบคุณ“ ถ้าคุณขี่จักรยานคุณจะต้องขี่ตามที่ลูกศรประแสดง - ไปยังรถที่จะออกหาคุณ” แต่หากยานพาหนะความเร็วแสงกำลังเคลื่อนเข้าหาคุณ ไม่ว่าคุณจะเคลื่อนเข้าหามันหรือเคลื่อนตัวออกห่างจากยานพาหนะนั้น หรืออยู่กับที่ ก็ไม่สำคัญ - ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงเวลาการประชุมได้.

“ เป็นไปได้อย่างไร” Dunno จะกลับไปที่โดมิโนของเรา “ โดมิโนจะเริ่มล้มเร็วขึ้นหรือไม่” มันไม่ได้ช่วยอะไร - มันจะเป็นแค่ปัญหาที่จุดอ่อนตามเต่าไม่ทัน ไม่ว่าจุดอ่อนจะวิ่งเร็วแค่ไหน แต่ก็ยังต้องใช้เวลาพอสมควรในการครอบคลุมระยะทางเพิ่มเติมที่เต่าครอบคลุม

ไม่ ทุกอย่างเย็นกว่าที่นี่ - หากมีแสงส่องเข้ามาหาคุณ คุณก็จะขยับขยายพื้นที่ วางโดมิโนตัวเดียวกันบนหนังยางแล้วดึง - กากบาทสีแดงที่อยู่บนนั้นจะเคลื่อนที่ แต่โดมิโนก็จะเคลื่อนที่เช่นกัน ระยะห่างระหว่างโดมิโนจะเพิ่มขึ้นเช่น ความยาวคลื่นจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นระหว่างคุณกับจุดเริ่มต้นของคลื่นจะมีจำนวนโดมิโนเท่ากันตลอดเวลา ว้าว!

ฉันเองที่เป็นคนร่างรากฐานของไอน์สไตน์อย่างแพร่หลาย ทฤษฎีสัมพัทธภาพซึ่งเป็นทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ถูกต้องเพียงทฤษฎีเดียวที่ควรพิจารณาการผ่านของสัญญาณแสงย่อย รวมถึงเมื่อคำนวณโหมดการสื่อสารด้วยโพรบระหว่างดาวเคราะห์

ขอให้เราทำให้ประเด็นหนึ่งคมชัดขึ้น: ในทฤษฎีสัมพัทธภาพ (และมีสองประเด็น: หนึ่งร้อย– ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและ จีทีโอ– ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป) ความเร็วแสงเป็นค่าสัมบูรณ์และไม่สามารถเกินได้ในทางใดทางหนึ่ง และคำที่เป็นประโยชน์คำหนึ่งสำหรับผลของการเพิ่มระยะห่างระหว่างข้อนิ้วเรียกว่า " ผลกระทบดอปเปลอร์» – ผลของการเพิ่มความยาวคลื่นหากคลื่นเคลื่อนตามวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ และผลของการลดความยาวคลื่นหากวัตถุเคลื่อนที่เข้าหาคลื่น

ดังนั้นนักวิชาการจึงเชื่อตามทฤษฎีที่ถูกต้องเพียงข้อเดียวเท่านั้นที่เหลืออยู่สำหรับนม ในขณะเดียวกันในช่วงทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ 20 มีหลายประเทศที่ผลิต เรดาร์ของดาวศุกร์- ด้วยการตรวจจับด้วยเรดาร์ของดาวศุกร์ จึงสามารถยืนยันสมมติฐานของการบวกความเร็วเชิงสัมพัทธภาพได้

อเมริกัน บี.เจ. วอลเลซในปี พ.ศ. 2512 ในบทความ “การตรวจสอบเรดาร์ของความเร็วสัมพัทธ์ของแสงในอวกาศ” เขาได้วิเคราะห์การสังเกตการณ์ด้วยเรดาร์แปดครั้งของดาวศุกร์ที่ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2504 การวิเคราะห์ทำให้เขาเชื่อว่าความเร็วของลำแสงวิทยุ ( ตรงกันข้ามกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ) จะถูกเพิ่มเข้าไปในพีชคณิตในความเร็วการหมุนของโลก ต่อมาเขาประสบปัญหาในการเผยแพร่เนื้อหาในหัวข้อนี้

ให้เราแสดงรายการบทความที่เกี่ยวข้องกับการทดลองดังกล่าว:

1. วีเอ Kotelnikov และคณะ “การติดตั้งเรดาร์ที่ใช้ในเรดาร์ของดาวศุกร์ในปี 1961” วิศวกรรมวิทยุและอิเล็กทรอนิกส์ 7, 11 (1962) 1851

2. วีเอ Kotelnikov และคณะ “ผลลัพธ์เรดาร์ของดาวศุกร์ในปี 1961” อ้างแล้ว, หน้า 1860.

3. วีเอ โมโรซอฟ, Z.G. Trunova “เครื่องวิเคราะห์สัญญาณอ่อนที่ใช้ในเรดาร์ของดาวศุกร์ในปี 1961” อ้างแล้ว, หน้า 1880.

ข้อสรุปซึ่งกำหนดไว้ในบทความที่สามสามารถเข้าใจได้แม้แต่กับ Dunno ผู้ซึ่งเข้าใจทฤษฎีการล้มโดมิโนซึ่งระบุไว้ที่นี่ในตอนต้น

ในบทความที่แล้วในส่วนที่กล่าวถึงเงื่อนไขการตรวจจับสัญญาณที่สะท้อนจากดาวศุกร์มีข้อความว่า “ ส่วนประกอบย่านความถี่แคบเข้าใจกันว่าเป็นส่วนประกอบของสัญญาณเสียงสะท้อนที่สอดคล้องกับการสะท้อนจากตัวสะท้อนแสงแบบจุดที่อยู่นิ่ง...»

ในที่นี้ "ส่วนประกอบย่านความถี่แคบ" คือส่วนประกอบที่ตรวจพบของสัญญาณที่ส่งกลับมาจากดาวศุกร์ และจะถูกตรวจพบหากพิจารณาดาวศุกร์ ... ไม่นิ่ง- เหล่านั้น. พวกเขาไม่ได้เขียนตรงนั้นโดยตรง ตรวจไม่พบเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์พวกเขาเขียนแทนว่าสัญญาณจะถูกรับรู้โดยผู้รับก็ต่อเมื่อการเคลื่อนไหวของดาวศุกร์ไปในทิศทางเดียวกับที่ไม่ได้คำนึงถึงสัญญาณนั่นคือ เมื่อปรากฏการณ์ดอปเปลอร์เป็นศูนย์ตามทฤษฎีใดๆ แต่เนื่องจากดาวศุกร์กำลังเคลื่อนที่ ผลของการเพิ่มความยาวคลื่นจึงไม่เกิดขึ้น ซึ่งกำหนดโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพ

น่าเสียดายอย่างยิ่งกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ ดาวศุกร์ไม่ได้ขยายอวกาศ และ "โดมิโน" ก็ซ้อนกันมากขึ้นเมื่อสัญญาณมาถึงดาวศุกร์มากกว่าตอนที่มันปล่อยออกจากโลก ดาวศุกร์ก็เหมือนกับเต่าของอคิลลีสที่สามารถคลานออกไปจากขั้นบันไดคลื่นตามทันเธอด้วยความเร็วแสง

เห็นได้ชัดว่านักวิจัยชาวอเมริกันทำเช่นเดียวกัน โดยเห็นได้จากกรณีที่กล่าวข้างต้นด้วย วอลเลซซึ่งไม่ได้รับอนุญาตให้ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับการตีความผลลัพธ์ที่ได้รับระหว่างการสแกนดาวศุกร์ ดังนั้นคณะกรรมาธิการเพื่อต่อสู้กับวิทยาศาสตร์เทียมจึงทำหน้าที่เป็นประจำไม่เพียงแต่ในสหภาพโซเวียตเผด็จการเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม ความยาวของคลื่นตามที่เราค้นพบตามทฤษฎีควรระบุระยะห่างของวัตถุอวกาศจากผู้สังเกต และเรียกว่า กะแดงและการเคลื่อนตัวสีแดงนี้ซึ่งค้นพบโดยฮับเบิลในปี 1929 เป็นรากฐานของทฤษฎีจักรวาลวิทยาของบิ๊กแบง

ตำแหน่งของดาวศุกร์ปรากฏ ขาดนี้มาก ชดเชยและต่อจากนี้ไปจากช่วงเวลาที่ผลลัพธ์ที่ประสบความสำเร็จของตำแหน่งของดาวศุกร์ ทฤษฎีนี้ - ทฤษฎีของบิ๊กแบง - รวมถึงสมมติฐานของ "หลุมดำ" และเรื่องไร้สาระเชิงสัมพันธ์อื่น ๆ เข้าสู่หมวดหมู่ของวิทยาศาสตร์ นิยาย. นิยายวิทยาศาสตร์ที่พวกเขาให้รางวัลโนเบลไม่ใช่ในวรรณคดี แต่ในฟิสิกส์!!! ผลงานของพระองค์ช่างมหัศจรรย์จริงๆ

ป.ล. ในโอกาสครบรอบ 100 ปีของการรฟท. และวันครบรอบ 90 ปีของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป พบว่าไม่มีทฤษฎีใดทฤษฎีหนึ่งที่ได้รับการยืนยันจากการทดลอง! เนื่องในโอกาสครบรอบ 10 ปี โครงการ “โพรบแรงโน้มถ่วง B (GP-B) ” มูลค่า 760 ล้านดอลลาร์ซึ่งควรจะให้การยืนยันอย่างน้อยหนึ่งครั้งเกี่ยวกับทฤษฎีไร้สาระเหล่านี้ แต่ทุกอย่างจบลงด้วยความลำบากใจอย่างมาก บทความถัดไปก็ประมาณนี้ครับ...

OTO ของไอน์สไตน์: “และกษัตริย์ก็เปลือยเปล่า!”

“ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2547 สมัชชาใหญ่แห่งสหประชาชาติได้มีมติให้ปี พ.ศ. 2548 เป็นปีฟิสิกส์สากล สมัชชาได้เชิญ UNESCO (องค์การการศึกษา วิทยาศาสตร์ และวัฒนธรรมแห่งสหประชาชาติ) จัดกิจกรรมเฉลิมฉลองแห่งปีโดยร่วมมือกับสมาคมฟิสิกส์และกลุ่มผู้สนใจอื่น ๆ ทั่วโลก...”– ข้อความจากแถลงการณ์ของสหประชาชาติ

แน่นอน! – ปีหน้าครบรอบ 100 ปีทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ( หนึ่งร้อย), 90 ปี – ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ( จีทีโอ) - ชัยชนะอย่างต่อเนื่องของฟิสิกส์ใหม่เป็นเวลาร้อยปีซึ่งโค่นล้มฟิสิกส์นิวตันที่เก่าแก่ออกจากฐานดังนั้นเจ้าหน้าที่จากสหประชาชาติจึงเชื่อโดยคาดการณ์ว่าจะมีการเฉลิมฉลองในปีหน้าและให้เกียรติอัจฉริยะที่ยิ่งใหญ่ที่สุดตลอดกาลและผู้คนตลอดจนผู้ติดตามของเขา .

แต่เหล่าสาวกรู้ดีกว่าคนอื่น ๆ ว่าทฤษฎีที่ "ฉลาด" ไม่ได้แสดงตัวเองในทางใดทางหนึ่งมาเกือบร้อยปีแล้ว ไม่มีการคาดการณ์ปรากฏการณ์ใหม่บนพื้นฐานของทฤษฎีเหล่านั้น และไม่มีคำอธิบายใด ๆ สำหรับผู้ที่ค้นพบแล้ว แต่ไม่ได้อธิบายโดย ฟิสิกส์คลาสสิกของนิวตัน ไม่มีอะไรเลย ไม่มีอะไร!

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปไม่มีการยืนยันการทดลองแม้แต่ครั้งเดียว!

สิ่งเดียวที่รู้ก็คือทฤษฎีนี้ยอดเยี่ยม แต่ไม่มีใครรู้ว่าจุดประสงค์ของมันคืออะไร ใช่เธอเลี้ยงเธอด้วยสัญญาและอาหารเช้าเป็นประจำซึ่งจ่ายเงินจำนวนมหาศาลและในตอนท้ายของวัน - นิยายวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับหลุมดำซึ่งรางวัลโนเบลไม่ได้มอบให้ในวรรณคดี แต่ในฟิสิกส์ ชนกันถูกสร้างขึ้นทีละคนมีขนาดใหญ่กว่าอีกอันหนึ่ง เครื่องวัดอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์แรงโน้มถ่วงกำลังทวีคูณทั่วโลกซึ่งในการถอดความขงจื้อใน "สสารมืด" พวกเขากำลังมองหาแมวดำซึ่งยิ่งกว่านั้นคือ ไม่อยู่ที่นั่น และไม่มีใครเคยเห็น "สสารมืด" ด้วยซ้ำ

ดังนั้นในเดือนเมษายน พ.ศ. 2547 จึงมีการเปิดตัวโครงการที่ทะเยอทะยานที่สุดซึ่งได้รับการเตรียมการอย่างระมัดระวังเป็นเวลาประมาณสี่สิบปีและสำหรับขั้นตอนสุดท้ายที่มีการจัดสรรเงิน 760 ล้านดอลลาร์ - "หัววัดแรงโน้มถ่วง B (GP-B)". การทดสอบแรงโน้มถ่วง Bควรจะหมุนไม่มากไม่น้อยในอวกาศ-เวลาของไอน์สไตน์ ในจำนวน 6.6 อาร์ควินาที บนไจโรสโคปที่มีความแม่นยำ (นั่นคือ ยอดสูงสุด) ในเวลาประมาณหนึ่งปีของการบิน - ตรงกับวันครบรอบอันยิ่งใหญ่

ทันทีหลังจากการเปิดตัว เรารอรายงานชัยชนะ ด้วยจิตวิญญาณของ "ผู้ช่วยฯ ของพระองค์" - "จดหมาย" ตามกิโลเมตรที่ N: "ส่วนโค้งแรกของกาลอวกาศได้แผลสำเร็จแล้ว" แต่รายงานชัยชนะซึ่งผู้ศรัทธาในความยิ่งใหญ่ที่สุด การหลอกลวงในศตวรรษที่ 20บางอย่างก็ไม่เป็นไปตามนั้น

และหากไม่มีรายงานชัยชนะ วันครบรอบจะเป็นเช่นไร - ฝูงชนของศัตรูของการสอนที่ก้าวหน้าที่สุดพร้อมปากกาและเครื่องคิดเลขกำลังรอที่จะถ่มน้ำลายใส่คำสอนอันยิ่งใหญ่ของไอน์สไตน์ ดังนั้นพวกเขาจึงทำให้ฉันผิดหวัง “ปีฟิสิกส์สากล”บนเบรก - เขาผ่านไปอย่างเงียบ ๆ และไม่มีใครสังเกตเห็น

ไม่มีรายงานชัยชนะทันทีหลังจากเสร็จสิ้นภารกิจในเดือนสิงหาคมของปีครบรอบ: มีเพียงข้อความว่าทุกอย่างเป็นไปด้วยดี ทฤษฎีอันยอดเยี่ยมได้รับการยืนยัน แต่เราจะประมวลผลผลลัพธ์เพียงเล็กน้อยและตรงเป๊ะ หนึ่งปีคงมีคำตอบที่แน่นอน ไม่มีคำตอบแม้จะผ่านไปหนึ่งปีหรือสองปีก็ตาม ในท้ายที่สุดพวกเขาสัญญาว่าจะสรุปผลภายในเดือนมีนาคม 2010

แล้วผลมันอยู่ไหนล่ะ! หลังจากท่องอินเทอร์เน็ต ฉันพบข้อความที่น่าสนใจนี้ใน LiveJournal ของบล็อกเกอร์คนหนึ่ง:

Gravity Probe B (GP-B) – โดยร่องรอย760 ล้านดอลลาร์. $

ดังนั้น - ฟิสิกส์ยุคใหม่ไม่สงสัย GTR เลยดูเหมือนว่าเหตุใดจึงจำเป็นต้องมีการทดลองมูลค่า 760 ล้านดอลลาร์เพื่อยืนยันผลกระทบของ GTR

ท้ายที่สุดแล้วนี่เป็นเรื่องไร้สาระ - เช่นเดียวกับการใช้จ่ายเกือบพันล้านเพื่อยืนยันกฎของอาร์คิมิดีส อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาจากผลการทดลองแล้ว เงินจำนวนนี้ไม่ได้ถูกส่งไปยังการทดลองโดยตรง เงินถูกใช้ไปกับการประชาสัมพันธ์.

การทดลองดำเนินการโดยใช้ดาวเทียมที่ปล่อยเมื่อวันที่ 20 เมษายน พ.ศ. 2547 พร้อมกับอุปกรณ์สำหรับตรวจวัดปรากฏการณ์เลนส์ Thirring (เป็นผลโดยตรงของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป) ดาวเทียม โพรบแรงโน้มถ่วง B นำไจโรสโคปที่แม่นยำที่สุดในโลกในขณะนั้นมาด้วย การออกแบบการทดลองได้รับการอธิบายไว้ค่อนข้างดีใน Wikpedia

ในระหว่างการรวบรวมข้อมูล เริ่มมีคำถามเกี่ยวกับการออกแบบการทดลองและความถูกต้องของอุปกรณ์ ท้ายที่สุดแล้ว แม้จะมีงบประมาณมหาศาล แต่อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อวัดผลกระทบระดับอัลตร้าไฟน์ไม่เคยได้รับการทดสอบในอวกาศ ในระหว่างการรวบรวมข้อมูล การสั่นสะเทือนถูกเปิดเผยเนื่องจากการเดือดของฮีเลียมใน Dewar มีการหยุดไจโรโดยไม่คาดคิดและการหมุนตามมาเนื่องจากความล้มเหลวในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายใต้อิทธิพลของอนุภาคจักรวาลที่มีพลัง มีความล้มเหลวของคอมพิวเตอร์และการสูญเสียอาร์เรย์ "ข้อมูลวิทยาศาสตร์" และปัญหาที่สำคัญที่สุดกลับกลายเป็นผลกระทบ "polhode"

แนวคิด "โพลโฮด"ต้นกำเนิดของมันย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 18 เมื่อนักคณิตศาสตร์และนักดาราศาสตร์ชื่อดัง เลออนฮาร์ด ออยเลอร์ ได้รับระบบสมการสำหรับการเคลื่อนที่อย่างอิสระของวัตถุที่เป็นของแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ออยเลอร์และผู้ร่วมสมัยของเขา (ดาล็องแบร์, ลากรองจ์) ได้ตรวจสอบความผันผวน (น้อยมาก) ในการวัดละติจูดของโลก ซึ่งเห็นได้ชัดว่าเกิดขึ้นเนื่องจากความผันผวนของโลกสัมพันธ์กับแกนการหมุน (แกนขั้วโลก) ...

ไจโรสโคป GP-B ซึ่งรวมอยู่ในหนังสือกินเนสส์ว่าเป็นวัตถุทรงกลมมากที่สุดเท่าที่เคยสร้างด้วยมือมนุษย์ ทรงกลมทำจากแก้วควอตซ์และเคลือบด้วยฟิล์มบางของไนโอเบียมตัวนำยิ่งยวด พื้นผิวควอตซ์ได้รับการขัดเงาถึงระดับอะตอม

ภายหลังการอภิปรายเรื่องการนำหน้าตามแนวแกน คุณมีสิทธิ์ถามคำถามโดยตรง: เหตุใดไจโรสโคปของ GP-B ที่ได้รับการบันทึกในกินเนสส์บุ๊กว่าเป็นวัตถุทรงกลมที่มากที่สุด จึงแสดงการเคลื่อนตัวในแนวแกนด้วย อันที่จริง ในตัววัตถุทรงกลมและเป็นเนื้อเดียวกันโดยสมบูรณ์ ซึ่งแกนหลักทั้งสามแกนของความเฉื่อยเหมือนกัน ระยะเวลาโพลโฮดรอบแกนใดๆ เหล่านี้จะมีขนาดใหญ่เป็นอนันต์ และจะไม่มีอยู่จริงเพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติทั้งหมด

อย่างไรก็ตาม โรเตอร์ GP-B ไม่ใช่ทรงกลมที่ "สมบูรณ์แบบ" รูปร่างทรงกลมและความสม่ำเสมอของพื้นผิวควอตซ์ที่หลอมละลายทำให้สามารถปรับช่วงเวลาของความเฉื่อยสัมพันธ์กับแกนให้เป็นหนึ่งส่วนในล้านซึ่งเพียงพอแล้วที่จะต้องคำนึงถึงระยะเวลา polholde ของโรเตอร์และยึดแทร็กตาม ซึ่งปลายแกนโรเตอร์จะเคลื่อนที่

ทั้งหมดนี้เป็นไปตามที่คาดหวัง- ก่อนการปล่อยดาวเทียม จะมีการจำลองพฤติกรรมของโรเตอร์ GP-B แต่ยังคงมีความเห็นเป็นเอกฉันท์อยู่ว่า เนื่องจากโรเตอร์เกือบจะสมบูรณ์แบบและเกือบจะเหมือนกัน พวกมันจึงให้แอมพลิจูดของรางโพลโฮดที่น้อยมาก และใช้เวลานานมากจนการหมุนของโพลโฮดของแกนจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตลอดการทดลอง

อย่างไรก็ตาม ตรงกันข้ามกับการคาดการณ์ที่ดี โรเตอร์ GP-B ในชีวิตจริงทำให้สามารถมองเห็นการเคลื่อนตัวของแกนที่มีนัยสำคัญได้ เมื่อพิจารณาจากรูปทรงทรงกลมที่เกือบจะสมบูรณ์แบบและองค์ประกอบที่เป็นเนื้อเดียวกันของโรเตอร์ จึงมีความเป็นไปได้สองประการ:

– การสลายตัวของพลังงานภายใน

– อิทธิพลภายนอกที่มีความถี่คงที่

ปรากฎว่าทั้งสองผลงานรวมกัน แม้ว่าโรเตอร์จะมีความสมมาตรเหมือนกับโลกที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่ไจโรสโคปยังคงยืดหยุ่นและยื่นออกมาที่เส้นศูนย์สูตรประมาณ 10 นาโนเมตร เนื่องจากแกนการหมุนลอยไป ความนูนของพื้นผิวร่างกายจึงลอยไปเช่นกัน เนื่องจากข้อบกพร่องเล็กน้อยในโครงสร้างโรเตอร์และข้อบกพร่องขอบเขตเฉพาะระหว่างวัสดุแกนโรเตอร์และการเคลือบไนโอเบียม พลังงานการหมุนสามารถกระจายไปภายในได้ สิ่งนี้ทำให้เส้นทางดริฟท์เปลี่ยนไปโดยไม่เปลี่ยนโมเมนตัมเชิงมุมโดยรวม (คล้ายกับเมื่อไข่ดิบหมุน)

หากผลที่ทำนายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปปรากฏออกมาจริง ในแต่ละปี โพรบแรงโน้มถ่วง B ในวงโคจร แกนการหมุนของไจโรสโคปควรเบี่ยงเบนไป 6.6 อาร์ควินาที และ 42 อาร์ควินาที ตามลำดับ

ไจโรสองตัวใน 11 เดือนเนื่องจากผลกระทบนี้ หมุนไปหลายสิบองศา, เพราะ ถูกหมุนไปตามแกนของความเฉื่อยขั้นต่ำ

เป็นผลให้ไจโรสโคปออกแบบมาเพื่อการวัด มิลลิวินาทีส่วนโค้งเชิงมุมต้องเผชิญกับผลกระทบที่ไม่ได้วางแผนไว้และข้อผิดพลาดสูงถึงหลายสิบองศา! ในความเป็นจริงมันเป็น ความล้มเหลวของภารกิจอย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ที่ได้กลับเงียบลง หากผลลัพธ์สุดท้ายของภารกิจได้รับการวางแผนในตอนแรกว่าจะประกาศในปลายปี พ.ศ. 2550 ก็จะถูกเลื่อนออกไปเป็นเดือนกันยายน พ.ศ. 2551 และจากนั้นทั้งหมดเป็นเดือนมีนาคม พ.ศ. 2553

ดังที่ฟรานซิส เอเวอริตต์รายงานอย่างร่าเริง “เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของประจุไฟฟ้า “แข็งตัว” เข้าไปในไจโรสโคปและผนังห้องของพวกมัน (เอฟเฟกต์แพทช์)และผลกระทบที่ไม่ทราบสาเหตุก่อนหน้านี้ของการอ่านค่า ซึ่งยังไม่ได้รับการแยกออกจากข้อมูลที่ได้รับอย่างสมบูรณ์ ความแม่นยำในการวัดในขั้นตอนนี้ถูกจำกัดไว้ที่ 0.1 อาร์ควินาที ซึ่งทำให้สามารถยืนยันผลกระทบของ precession ทางภูมิศาสตร์ได้ (6.606 อาร์ควินาที ต่อปี) ด้วยความแม่นยำดีกว่า 1% (6.606 อาร์ควินาทีต่อปี) แต่ยังไม่ทำให้สามารถแยกและตรวจสอบปรากฏการณ์การลากกรอบอ้างอิงเฉื่อย (0.039 อาร์ควินาทีต่อปี) เรากำลังดำเนินการอย่างเข้มข้นเพื่อคำนวณและแยกสัญญาณรบกวนจากการวัด..."

ฉันหมายถึงว่าฉันแสดงความคิดเห็นต่อข้อความนี้อย่างไร ZZCW : “จากสิบองศา สิบองศาจะถูกลบออกและมิลลิวินาทีเชิงมุมยังคงอยู่ โดยมีความแม่นยำหนึ่งเปอร์เซ็นต์ (จากนั้นความแม่นยำที่ประกาศไว้จะยิ่งสูงขึ้นไปอีก เพราะสำหรับลัทธิคอมมิวนิสต์ที่สมบูรณ์นั้น จะต้องยืนยันเอฟเฟกต์เลนส์ที่ทำให้สั่นไหว) ซึ่งสอดคล้องกับ ผลสำคัญของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป...”

ไม่น่าแปลกใจเลยที่ นาซ่าปฏิเสธมอบเงินสนับสนุนอีกหลายล้านให้กับมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดสำหรับโครงการระยะเวลา 18 เดือนเพื่อ "ปรับปรุงการวิเคราะห์ข้อมูลเพิ่มเติม" ซึ่งวางแผนไว้สำหรับช่วงเดือนตุลาคม พ.ศ. 2551 ถึงเดือนมีนาคม พ.ศ. 2553

นักวิทยาศาสตร์ที่ต้องการได้รับ ดิบ(ข้อมูลดิบ) เพื่อยืนยันโดยอิสระ กลับแปลกใจที่พบว่าแทน ดิบและแหล่งที่มา สสสพวกเขาจะได้รับเพียง "ข้อมูลระดับที่สอง" "ระดับสอง" หมายความว่า "ข้อมูลได้รับการประมวลผลเพียงเล็กน้อย..."

เป็นผลให้ทีมงาน Stanford ซึ่งขาดเงินทุนได้ตีพิมพ์รายงานขั้นสุดท้ายเมื่อวันที่ 5 กุมภาพันธ์ซึ่งมีข้อความว่า:

หลังจากลบการแก้ไขเอฟเฟกต์จีโอเดติกของดวงอาทิตย์ (+7 marc-s/yr) และการเคลื่อนที่ที่เหมาะสมของดาวนำทาง (+28 ± 1 marc-s/yr) ผลลัพธ์ที่ได้คือ −6.673 ± 97 marc-s/yr เพื่อเปรียบเทียบกับค่าที่คาดการณ์ไว้ −6,606 marc-s/yr ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

นี่คือความคิดเห็นของบล็อกเกอร์ที่ฉันไม่รู้จักซึ่งเราจะถือว่าเป็นเสียงของเด็กชายที่ตะโกนว่า: “ และกษัตริย์ก็เปลือยเปล่า!»

และตอนนี้เราจะกล่าวถึงคำกล่าวของผู้เชี่ยวชาญที่มีความสามารถซึ่งมีคุณวุฒิที่ท้าทายได้ยาก

Nikolay Levashov “ทฤษฎีสัมพัทธภาพเป็นรากฐานที่ผิดของฟิสิกส์”

Nikolay Levashov “ทฤษฎีของไอน์สไตน์ ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ การทดลองที่เงียบงัน”

รายละเอียดเพิ่มเติมและข้อมูลต่างๆ เกี่ยวกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในรัสเซีย ยูเครน และประเทศอื่นๆ ในโลกที่สวยงามของเราสามารถรับได้ที่ การประชุมทางอินเทอร์เน็ตจัดขึ้นอย่างต่อเนื่องบนเว็บไซต์ “กุญแจแห่งความรู้” การประชุมทั้งหมดเปิดกว้างและสมบูรณ์ ฟรี- ขอเชิญทุกท่านที่ตื่นมาแล้วสนใจ...

เนื้อหาจากหนังสือ "A Brief History of Time" โดย Stephen Hawking และ Leonard Mlodinow

ทฤษฎีสัมพัทธภาพ

สมมุติฐานพื้นฐานของไอน์สไตน์ ที่เรียกว่าหลักการสัมพัทธภาพ ระบุว่ากฎทางฟิสิกส์ทั้งหมดจะต้องเหมือนกันสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนไหวอย่างอิสระทุกคน โดยไม่คำนึงถึงความเร็วของพวกเขา หากความเร็วแสงคงที่ ผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนไหวอย่างอิสระควรบันทึกค่าเดียวกันโดยไม่คำนึงถึงความเร็วที่เขาเข้าใกล้หรือเคลื่อนออกจากแหล่งกำเนิดแสง

ข้อกำหนดที่ผู้สังเกตการณ์ทุกคนเห็นด้วยกับความเร็วของแสงบังคับให้มีการเปลี่ยนแปลงแนวคิดเรื่องเวลา ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ ผู้สังเกตการณ์ที่เดินทางด้วยรถไฟและผู้สังเกตการณ์ที่ยืนอยู่บนชานชาลาจะประมาณระยะทางที่แสงเดินทางต่างกัน และเนื่องจากความเร็วคือระยะทางหารด้วยเวลา วิธีเดียวที่ผู้สังเกตการณ์จะเห็นด้วยกับความเร็วแสงก็คือพวกเขาไม่ตรงต่อเวลาด้วย กล่าวอีกนัยหนึ่งทฤษฎีสัมพัทธภาพทำให้แนวคิดเรื่องเวลาสัมบูรณ์สิ้นสุดลง! ปรากฎว่าผู้สังเกตการณ์แต่ละคนจะต้องมีหน่วยเวลาเป็นของตัวเอง และนาฬิกาที่เหมือนกันสำหรับผู้สังเกตการณ์แต่ละคนก็ไม่จำเป็นต้องแสดงเวลาเดียวกันเสมอไป

เมื่อเราบอกว่าอวกาศมีสามมิติ เราหมายความว่าตำแหน่งของจุดในนั้นสามารถแสดงโดยใช้ตัวเลขสามตัว - พิกัด ถ้าเราใส่เวลาเข้าไปในคำอธิบายของเรา เราจะได้กาล-อวกาศสี่มิติ

ผลที่ตามมาที่รู้จักกันดีอีกประการหนึ่งของทฤษฎีสัมพัทธภาพคือความสมมูลของมวลและพลังงาน ซึ่งแสดงโดยสมการที่มีชื่อเสียงของไอน์สไตน์ E = mс 2 (โดยที่ E คือพลังงาน, m คือมวลกาย, c คือความเร็วของแสง) เนื่องจากความเท่าเทียมกันของพลังงานและมวล พลังงานจลน์ที่วัตถุวัตถุครอบครองเนื่องจากการเคลื่อนที่ของวัตถุจะเพิ่มมวลของมัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง วัตถุจะเร่งความเร็วได้ยากขึ้น

ผลกระทบนี้มีความสำคัญเฉพาะกับวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้กับความเร็วแสงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ที่ความเร็วเท่ากับ 10% ของความเร็วแสง มวลกายจะมากกว่าขณะนิ่งเพียง 0.5% แต่ที่ความเร็วเท่ากับ 90% ของความเร็วแสง มวลจะมากกว่าสองเท่า อันปกติ เมื่อเข้าใกล้ความเร็วแสง มวลของร่างกายจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ อย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อเร่งความเร็ว ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ วัตถุไม่สามารถไปถึงความเร็วแสงได้ เนื่องจากในกรณีนี้มวลของมันจะกลายเป็นอนันต์ และเนื่องจากความเท่าเทียมกันของมวลและพลังงาน จึงจำเป็นต้องใช้พลังงานอันไม่มีที่สิ้นสุดในการทำเช่นนี้ นี่คือสาเหตุที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพตลอดกาลประณามวัตถุธรรมดาใดๆ ก็ตามที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่น้อยกว่าความเร็วแสง เฉพาะแสงหรือคลื่นอื่นที่ไม่มีมวลของตัวเองเท่านั้นที่สามารถเดินทางด้วยความเร็วแสงได้

พื้นที่บิดเบี้ยว

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ตั้งอยู่บนสมมติฐานเชิงปฏิวัติที่ว่าแรงโน้มถ่วงไม่ใช่พลังธรรมดา แต่เป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่ากาล-อวกาศไม่แบนราบดังที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป กาลอวกาศจะโค้งงอหรือโค้งตามมวลและพลังงานที่อยู่ในนั้น วัตถุเช่นโลกเคลื่อนที่ในวงโคจรโค้งซึ่งไม่อยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงที่เรียกว่าแรงโน้มถ่วง

เนื่องจากเส้นพิกัดทางภูมิศาสตร์เป็นเส้นที่สั้นที่สุดระหว่างสนามบินสองแห่ง นักเดินเรือจะนำทางเครื่องบินไปตามเส้นทางเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถอ่านเข็มทิศและบินเป็นระยะทาง 5,966 กิโลเมตรจากนิวยอร์กไปยังมาดริด เกือบจะถึงทิศตะวันออกตามแนวเส้นขนานทางภูมิศาสตร์ แต่คุณจะต้องเดินทางเป็นระยะทางเพียง 5,802 กิโลเมตรเท่านั้นหากคุณบินเป็นวงกลมใหญ่ โดยมุ่งหน้าไปทางตะวันออกเฉียงเหนือก่อนแล้วค่อย ๆ เลี้ยวไปทางทิศตะวันออกแล้วไปทางตะวันออกเฉียงใต้ การปรากฏตัวของทั้งสองเส้นทางบนแผนที่ ซึ่งพื้นผิวโลกบิดเบี้ยว (แสดงเป็นแนวราบ) ถือเป็นการหลอกลวง เมื่อเคลื่อนที่ "ตรง" ไปทางตะวันออกจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งบนพื้นผิวโลก แท้จริงแล้วคุณไม่ได้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง หรือไม่ใช่ตามเส้นจีโอเดติกที่สั้นที่สุด

หากวิถีของยานอวกาศที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงผ่านอวกาศถูกฉายลงบนพื้นผิวโลกสองมิติ ปรากฎว่ามันโค้ง

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป สนามโน้มถ่วงควรทำให้แสงโค้งงอ ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีทำนายว่าใกล้กับดวงอาทิตย์ รังสีของแสงควรโค้งงอเข้าหาดวงอาทิตย์เล็กน้อยภายใต้อิทธิพลของมวลของดาวฤกษ์ ซึ่งหมายความว่าแสงของดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลหากเกิดขึ้นใกล้ดวงอาทิตย์จะเบี่ยงเบนไปเป็นมุมเล็ก ๆ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ผู้สังเกตการณ์บนโลกมองเห็นดาวฤกษ์ไม่ตรงกับตำแหน่งที่ดาวดวงนั้นอยู่จริง

ขอให้เราระลึกว่าตามสมมุติฐานพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ กฎฟิสิกส์ทั้งหมดจะเหมือนกันสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนไหวอย่างอิสระทุกคน โดยไม่คำนึงถึงความเร็วของพวกเขา พูดโดยคร่าวๆ หลักการของความเท่าเทียมกันขยายกฎนี้ไปยังผู้สังเกตการณ์ที่ไม่ได้เคลื่อนที่อย่างอิสระ แต่อยู่ภายใต้อิทธิพลของสนามโน้มถ่วง

ในพื้นที่ที่มีขนาดเล็กเพียงพอ เป็นไปไม่ได้ที่จะตัดสินว่าคุณอยู่นิ่งในสนามโน้มถ่วงหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคงที่ในพื้นที่ว่าง

ลองนึกภาพว่าคุณอยู่ในลิฟต์กลางพื้นที่ว่าง ไม่มีแรงโน้มถ่วง ไม่มี "ขึ้น" และ "ลง" คุณกำลังลอยอย่างอิสระ จากนั้นลิฟต์ก็เริ่มเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคงที่ คุณรู้สึกถึงน้ำหนักทันที นั่นคือคุณถูกกดเข้ากับผนังด้านหนึ่งของลิฟต์ซึ่งตอนนี้ถูกมองว่าเป็นพื้น ถ้าคุณหยิบแอปเปิ้ลขึ้นมาแล้วปล่อย มันจะตกลงไปที่พื้น ในความเป็นจริง ตอนนี้เมื่อคุณเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง ทุกอย่างภายในลิฟต์จะเกิดขึ้นเหมือนกับว่าลิฟต์ไม่ได้เคลื่อนที่เลย แต่อยู่นิ่งในสนามโน้มถ่วงสม่ำเสมอ ไอน์สไตน์ตระหนักดีว่าเช่นเดียวกับเมื่อคุณอยู่ในตู้รถไฟ คุณไม่สามารถบอกได้ว่ารถกำลังยืนนิ่งหรือเคลื่อนที่สม่ำเสมอ ดังนั้นเมื่อคุณอยู่ในลิฟต์ คุณไม่สามารถบอกได้ว่ารถกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคงที่หรืออยู่ในการเคลื่อนที่ที่สม่ำเสมอ ผลของความเข้าใจนี้คือหลักการแห่งความเท่าเทียมกัน

หลักการของความเท่าเทียมและตัวอย่างที่กำหนดจะมีผลก็ต่อเมื่อมวลเฉื่อย (ส่วนหนึ่งของกฎข้อที่สองของนิวตัน ซึ่งกำหนดว่าแรงเร่งความเร็วที่กระทำต่อวัตถุส่งให้กับวัตถุ) และมวลความโน้มถ่วง (ส่วนหนึ่งของกฎของนิวตัน) ของแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็นตัวกำหนดขนาดของแรงดึงดูด) ก็เป็นสิ่งเดียวกัน

การใช้ความเท่าเทียมกันของมวลเฉื่อยและแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์เพื่อให้ได้หลักการสมมูล และท้ายที่สุดแล้ว ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทั้งหมดก็เป็นตัวอย่างของการพัฒนาข้อสรุปเชิงตรรกะอย่างต่อเนื่องและสม่ำเสมออย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนในประวัติศาสตร์ความคิดของมนุษย์

การขยายเวลา

การทำนายทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอีกอย่างหนึ่งก็คือเวลาควรจะช้าลงรอบๆ วัตถุขนาดใหญ่เช่นโลก

ตอนนี้เราคุ้นเคยกับหลักการความเท่าเทียมกันแล้ว เราก็สามารถทำตามความคิดของไอน์สไตน์ได้โดยทำการทดลองทางความคิดอีกอย่างหนึ่งที่แสดงให้เห็นว่าเหตุใดแรงโน้มถ่วงจึงส่งผลต่อเวลา ลองนึกภาพจรวดที่บินอยู่ในอวกาศ เพื่อความสะดวก เราจะถือว่าร่างกายของมันมีขนาดใหญ่มากจนต้องใช้เวลาทั้งวินาทีในการส่องผ่านจากบนลงล่าง สุดท้าย สมมติว่ามีผู้สังเกตการณ์สองคนอยู่ในจรวด คนหนึ่งอยู่ด้านบน ใกล้เพดาน อีกคนอยู่ด้านล่าง บนพื้น และทั้งสองคนมีนาฬิกาเรือนเดียวกันซึ่งนับวินาที

สมมติว่าผู้สังเกตด้านบนรอให้นาฬิกานับถอยหลังแล้วจึงส่งสัญญาณไฟไปยังนาฬิกาด้านล่างทันที เมื่อนับครั้งถัดไปจะส่งสัญญาณที่สอง ตามเงื่อนไขของเรา จะใช้เวลาหนึ่งวินาทีกว่าแต่ละสัญญาณจะไปถึงผู้สังเกตการณ์ระดับล่าง เนื่องจากผู้สังเกตการณ์ด้านบนส่งสัญญาณแสงสองสัญญาณโดยมีช่วงเวลาหนึ่งวินาที ผู้สังเกตการณ์ด้านล่างจะบันทึกสัญญาณแสงเหล่านั้นด้วยช่วงเวลาเดียวกันด้วย

จะเกิดอะไรขึ้นหากในการทดลองนี้ แทนที่จะลอยอย่างอิสระในอวกาศ จรวดกลับยืนอยู่บนโลกและประสบกับแรงโน้มถ่วง ตามทฤษฎีของนิวตัน แรงโน้มถ่วงจะไม่ส่งผลกระทบต่อสถานการณ์แต่อย่างใด หากผู้สังเกตการณ์ด้านบนส่งสัญญาณด้วยช่วงเวลาหนึ่งวินาที ผู้สังเกตการณ์ด้านล่างก็จะรับสัญญาณในช่วงเวลาเดียวกัน แต่หลักการของความเท่าเทียมกันทำนายพัฒนาการของเหตุการณ์ที่แตกต่างกัน อันไหนที่เราสามารถเข้าใจได้หากเราแทนที่การกระทำของแรงโน้มถ่วงด้วยการเร่งความเร็วคงที่ทางจิตใจตามหลักการของความเท่าเทียมกัน นี่เป็นตัวอย่างหนึ่งของวิธีที่ไอน์สไตน์ใช้หลักการแห่งความเท่าเทียมกันในการสร้างทฤษฎีแรงโน้มถ่วงใหม่ของเขา

สมมุติว่าจรวดของเรากำลังเร่งความเร็ว (เราจะถือว่ามันเร่งความเร็วอย่างช้าๆ จนความเร็วไม่เข้าใกล้ความเร็วแสง) เนื่องจากตัวจรวดกำลังเคลื่อนขึ้น สัญญาณแรกจะต้องเดินทางเป็นระยะทางน้อยกว่าเดิม (ก่อนที่จะเริ่มการเร่งความเร็ว) และจะไปถึงผู้สังเกตการณ์ด้านล่างเร็วกว่าวินาทีนั้น หากจรวดเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ สัญญาณที่สองก็จะมาถึงเร็วขึ้นเหมือนกันทุกประการ เพื่อให้ช่วงเวลาระหว่างสัญญาณทั้งสองคงเท่ากับหนึ่งวินาที แต่ในขณะที่ส่งสัญญาณที่สอง เนื่องจากการเร่งความเร็ว จรวดจึงเคลื่อนที่เร็วกว่าตอนที่ส่งสัญญาณแรก ดังนั้นสัญญาณที่สองจะเดินทางในระยะทางที่สั้นกว่าสัญญาณแรกและจะใช้เวลาน้อยกว่าด้วยซ้ำ ผู้สังเกตการณ์ด้านล่างตรวจสอบนาฬิกาของเขา จะบันทึกว่าช่วงเวลาระหว่างสัญญาณน้อยกว่าหนึ่งวินาที และจะไม่เห็นด้วยกับผู้สังเกตการณ์ด้านบน ซึ่งอ้างว่าเขาส่งสัญญาณหลังจากนั้นหนึ่งวินาทีอย่างแน่นอน

ในกรณีของจรวดที่กำลังเร่งความเร็ว ผลกระทบนี้ไม่น่าจะน่าแปลกใจนัก ท้ายที่สุดเราเพิ่งอธิบายมัน! แต่จำไว้ว่า หลักการความเท่าเทียมกันบอกว่าสิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นเมื่อจรวดหยุดนิ่งอยู่ในสนามโน้มถ่วง ดังนั้น แม้ว่าจรวดจะไม่เร่งความเร็ว แต่ตัวอย่างเช่น กำลังยืนอยู่บนแท่นยิงจรวดบนพื้นผิวโลก สัญญาณที่ส่งโดยผู้สังเกตการณ์ชั้นบนด้วยช่วงเวลาหนึ่งวินาที (ตามนาฬิกาของเขา) จะมาถึงที่ ผู้สังเกตการณ์ที่ต่ำกว่าด้วยช่วงเวลาที่น้อยลง (ตามนาฬิกาของเขา) นี่มันน่าทึ่งจริงๆ!

แรงโน้มถ่วงเปลี่ยนการไหลของเวลา เช่นเดียวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษบอกเราว่าเวลาผ่านไปต่างกันสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปบอกเราว่าเวลาผ่านไปต่างกันสำหรับผู้สังเกตการณ์ในสนามโน้มถ่วงที่ต่างกัน ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ผู้สังเกตการณ์ระดับล่างจะบันทึกช่วงเวลาที่สั้นลงระหว่างสัญญาณต่างๆ เนื่องจากเวลาผ่านไปช้ากว่าที่พื้นผิวโลกเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่นั่นแรงกว่า ยิ่งสนามโน้มถ่วงยิ่งแรง ผลกระทบก็จะยิ่งมากขึ้นตามไปด้วย

นาฬิกาชีวภาพของเรายังตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของกาลเวลาอีกด้วย ถ้าแฝดคนใดคนหนึ่งอาศัยอยู่บนภูเขาและอีกคนอาศัยอยู่ริมทะเล แฝดคนแรกจะแก่เร็วกว่าแฝดที่สอง ในกรณีนี้ ความแตกต่างของอายุจะไม่มีนัยสำคัญ แต่จะเพิ่มขึ้นอย่างมากทันทีที่ฝาแฝดคนใดคนหนึ่งเดินทางไกลในยานอวกาศที่เร่งความเร็วด้วยความเร็วแสง เมื่อผู้พเนจรกลับมา เขาจะอายุน้อยกว่าน้องชายที่เหลืออยู่บนโลกมาก กรณีนี้เรียกว่า Twin Paradox แต่เป็น Paradox สำหรับผู้ที่ยึดติดกับแนวคิดเรื่องเวลาเท่านั้น ในทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่มีเวลาที่แน่นอนเฉพาะเจาะจง แต่ละคนมีเวลาเป็นของตัวเอง ซึ่งขึ้นอยู่กับว่าเขาอยู่ที่ไหนและเคลื่อนไหวอย่างไร

ด้วยการถือกำเนิดของระบบนำทางที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษซึ่งรับสัญญาณจากดาวเทียม ความแตกต่างของอัตรานาฬิกาที่ระดับความสูงต่างกันจึงมีความสำคัญในทางปฏิบัติ หากอุปกรณ์เพิกเฉยต่อคำทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ข้อผิดพลาดในการระบุตำแหน่งอาจเป็นหลายกิโลเมตร!

การเกิดขึ้นของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้เปลี่ยนแปลงสถานการณ์ไปอย่างสิ้นเชิง พื้นที่และเวลาได้รับสถานะของเอนทิตีแบบไดนามิก เมื่อวัตถุเคลื่อนที่หรือแรงกระทำ พวกมันจะทำให้เกิดความโค้งของอวกาศและเวลา และโครงสร้างของอวกาศ-เวลาก็ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุและการกระทำของแรงในทางกลับกัน อวกาศและเวลาไม่เพียงแต่มีอิทธิพลต่อทุกสิ่งที่เกิดขึ้นในจักรวาลเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับทุกสิ่งอีกด้วย

ลองจินตนาการถึงนักบินอวกาศผู้กล้าหาญที่ยังคงอยู่บนพื้นผิวดาวฤกษ์ที่กำลังถล่มระหว่างการหดตัวของหายนะ เมื่อถึงจุดหนึ่งตามนาฬิกาของเขา เช่น เวลา 11.00 น. ดาวฤกษ์จะหดตัวจนเหลือรัศมีวิกฤต ซึ่งเกินกว่านั้นสนามโน้มถ่วงจะเข้มข้นขึ้นมากจนไม่สามารถหลบหนีจากมันได้ ทีนี้ สมมติว่าตามคำแนะนำ นักบินอวกาศจะต้องส่งสัญญาณทุก ๆ วินาทีบนนาฬิกาของเขาไปยังยานอวกาศที่อยู่ในวงโคจรด้วยระยะห่างคงที่จากศูนย์กลางของดาวฤกษ์ โดยจะเริ่มส่งสัญญาณเวลา 10:59:58 น. นั่นคือสองวินาทีก่อนเวลา 11:00 น. ลูกเรือจะลงทะเบียนอะไรบนยานอวกาศ?

ก่อนหน้านี้ หลังจากทำการทดลองทางความคิดด้วยการส่งสัญญาณแสงภายในจรวด เราเชื่อว่าแรงโน้มถ่วงทำให้เวลาช้าลง และยิ่งแรงมากเท่าใด ผลกระทบก็จะยิ่งมีนัยสำคัญมากขึ้นเท่านั้น นักบินอวกาศบนพื้นผิวดาวฤกษ์อยู่ในสนามโน้มถ่วงที่แรงกว่าเพื่อนร่วมงานในวงโคจร ดังนั้น หนึ่งวินาทีบนนาฬิกาของเขาจึงยาวนานกว่าหนึ่งวินาทีบนนาฬิกาบนเรือ เมื่อนักบินอวกาศเคลื่อนที่โดยให้พื้นผิวเข้าหาศูนย์กลางดาว สนามที่กระทำต่อเขาก็จะแข็งแกร่งขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นระยะห่างระหว่างสัญญาณของเขาที่ได้รับบนยานอวกาศจะยาวขึ้นอย่างต่อเนื่อง การขยายเวลานี้จะเล็กน้อยมากจนถึง 10:59:59 น. ดังนั้นสำหรับนักบินอวกาศในวงโคจรช่วงเวลาระหว่างสัญญาณที่ส่งที่ 10:59:58 และ 10:59:59 น. จะมากกว่าหนึ่งวินาทีน้อยมาก แต่สัญญาณที่ส่งเวลา 11.00 น. จะไม่รับสัญญาณบนเรืออีกต่อไป

อะไรก็ตามที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวดาวฤกษ์ระหว่างเวลา 10:59:59 น. ถึง 11:00 น. บนนาฬิกาของนักบินอวกาศจะขยายออกไปในระยะเวลาอันไม่สิ้นสุดบนนาฬิกาของยานอวกาศ เมื่อเวลา 11.00 น. ใกล้เข้ามา ช่วงเวลาระหว่างการมาถึงของวงโคจรของยอดต่อเนื่องกับร่องคลื่นแสงที่ปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์จะนานขึ้นเรื่อยๆ สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นกับช่วงเวลาระหว่างสัญญาณของนักบินอวกาศ เนื่องจากความถี่ของการแผ่รังสีถูกกำหนดโดยจำนวนยอด (หรือร่อง) ที่มาถึงต่อวินาที ยานอวกาศจะบันทึกการแผ่รังสีความถี่ต่ำลงจากดาวฤกษ์ แสงของดวงดาวจะกลายเป็นสีแดงมากขึ้นเรื่อยๆ และในเวลาเดียวกันก็จางหายไป ในที่สุดดาวก็จะสลัวจนผู้สังเกตการณ์บนยานอวกาศมองไม่เห็น สิ่งที่เหลืออยู่ก็คือหลุมดำในอวกาศ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ที่มีต่อยานอวกาศจะยังคงอยู่ และมันจะยังคงอยู่ในวงโคจรต่อไป

ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ดูเหมือนเป็นนามธรรมและไม่อาจเข้าใจได้สำหรับฉันเสมอ ลองอธิบายทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ด้วยคำพูดง่ายๆ ลองนึกภาพการออกไปข้างนอกท่ามกลางฝนตกหนักโดยมีลมพัดที่หลัง หากคุณเริ่มวิ่งเร็ว เม็ดฝนจะไม่ตกบนหลังของคุณ หยดจะช้าลงหรือไม่ถึงหลังคุณเลย นี่เป็นข้อเท็จจริงที่พิสูจน์แล้วทางวิทยาศาสตร์ และคุณสามารถตรวจสอบได้ด้วยตัวเองท่ามกลางพายุฝน ทีนี้ลองจินตนาการว่าหากคุณหันหลังกลับและวิ่งฝ่าลมท่ามกลางสายฝน หยดน้ำจะกระทบเสื้อผ้าของคุณและเผชิญหน้าแรงกว่าการยืนเฉยๆ

ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์เคยคิดว่าแสงทำหน้าที่เหมือนฝนในสภาพอากาศที่มีลมแรง พวกเขาคิดว่าถ้าโลกเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ และดวงอาทิตย์เคลื่อนที่รอบกาแลคซี ก็เป็นไปได้ที่จะวัดความเร็วของการเคลื่อนที่ในอวกาศ ในความเห็นของพวกเขา สิ่งที่พวกเขาต้องทำคือวัดความเร็วของแสงและการเปลี่ยนแปลงที่สัมพันธ์กับวัตถุสองชิ้น

นักวิทยาศาสตร์ทำมันและ ได้พบบางสิ่งที่แปลกมาก- ความเร็วแสงยังเท่าเดิม ไม่ว่าวัตถุจะเคลื่อนที่อย่างไร และไม่ว่าการวัดจะถูกนำไปในทิศทางใด

มันแปลกมาก หากเรารับมือกับสถานการณ์ที่มีพายุฝน ภายใต้สถานการณ์ปกติ เม็ดฝนจะส่งผลกระทบต่อคุณไม่มากก็น้อยขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหวของคุณ เห็นด้วย คงแปลกมากถ้าพายุฝนพัดเข้าที่หลังของคุณด้วยแรงเท่ากันทั้งตอนวิ่งและตอนหยุด

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าแสงไม่มีคุณสมบัติเหมือนกับเม็ดฝนหรือสิ่งอื่นใดในจักรวาล ไม่ว่าคุณจะเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน และไม่ว่าคุณจะมุ่งหน้าไปในทิศทางใด ความเร็วแสงก็จะเท่าเดิมเสมอ สิ่งนี้น่าสับสนมากและมีเพียงอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์เท่านั้นที่สามารถให้ความกระจ่างเกี่ยวกับความอยุติธรรมนี้ได้

ไอน์สไตน์และนักวิทยาศาสตร์อีกคนหนึ่ง เฮนดริก ลอเรนซ์ ค้นพบว่ามีเพียงวิธีเดียวเท่านั้นที่จะอธิบายว่าทั้งหมดนี้เป็นไปได้อย่างไร สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อเวลาช้าลง

ลองนึกภาพว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าเวลาของคุณเดินช้าลง และคุณไม่รู้ว่าคุณกำลังเดินช้าลง คุณจะรู้สึกเหมือนว่าทุกสิ่งทุกอย่างเกิดขึ้นเร็วขึ้นทุกสิ่งรอบตัวคุณจะเคลื่อนไหวเหมือนในหนังกรอไปข้างหน้า

ตอนนี้ลองจินตนาการว่าคุณอยู่ในสายฝนที่มีลมแรงอีกครั้ง เป็นไปได้ยังไงที่ฝนจะส่งผลต่อคุณเหมือนเดิมแม้ว่าคุณจะวิ่งอยู่ก็ตาม? ปรากฎว่าหากคุณพยายามวิ่งหนีฝนแล้ว เวลาของคุณช้าลงและฝนก็จะเร็วขึ้น- เม็ดฝนจะกระแทกหลังคุณด้วยความเร็วเท่ากัน นักวิทยาศาสตร์เรียกการขยายเวลานี้ว่า ไม่ว่าคุณจะเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน เวลาของคุณก็จะช้าลง อย่างน้อยก็ความเร็วแสงสำนวนนี้เป็นจริง

ความเป็นคู่ของมิติ

อีกสิ่งหนึ่งที่ไอน์สไตน์และลอเรนซ์คิดก็คือ คนสองคนภายใต้สถานการณ์ที่แตกต่างกันสามารถรับค่าที่คำนวณต่างกันได้ และสิ่งที่แปลกที่สุดคือพวกเขาทั้งคู่จะคิดถูก นี่เป็นผลข้างเคียงอีกประการหนึ่งของแสงที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากันเสมอ

มาทำการทดลองทางความคิดกันเถอะ

ลองนึกภาพว่าคุณกำลังยืนอยู่ตรงกลางห้องและติดตั้งโคมไฟไว้ตรงกลางห้อง ทีนี้ลองจินตนาการว่าความเร็วแสงช้ามาก และคุณคงเห็นว่ามันเดินทางอย่างไร ลองจินตนาการว่าคุณเปิดตะเกียง

ทันทีที่เปิดโคมไฟ แสงจะเริ่มกระจายและสว่างขึ้น เนื่องจากผนังทั้งสองอยู่ห่างจากกัน แสงจึงไปถึงผนังทั้งสองในเวลาเดียวกัน

ทีนี้ลองจินตนาการว่ามีหน้าต่างบานใหญ่อยู่ในห้องของคุณ และเพื่อนของคุณคนหนึ่งขับรถผ่านมา เขาจะได้เห็นอย่างอื่น สำหรับเขาแล้วห้องของคุณจะดูเหมือนเคลื่อนไปทางขวา และเมื่อคุณเปิดโคมไฟ เขาจะเห็นว่าผนังด้านซ้ายเคลื่อนไปทางแสงไฟ และผนังด้านขวาเคลื่อนตัวออกห่างจากแสง เขาจะเห็นว่าแสงกระทบผนังด้านซ้ายก่อนแล้วจึงไปทางขวา สำหรับเขาดูเหมือนว่าแสงไม่ได้ส่องผนังทั้งสองในเวลาเดียวกัน

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ มุมมองทั้งสองจะถูกต้อง- จากมุมมองของคุณ แสงตกกระทบผนังทั้งสองในเวลาเดียวกัน จากมุมมองของเพื่อนของคุณ สิ่งนี้ไม่เป็นเช่นนั้น ไม่มีอะไรผิดปกติกับที่

ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์จึงกล่าวว่า “ความพร้อมกันนั้นสัมพันธ์กัน” หากคุณวัดสองสิ่งที่ควรจะเกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน คนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกันหรือไปในทิศทางอื่นจะไม่สามารถวัดสิ่งเหล่านั้นในลักษณะเดียวกับคุณได้

สิ่งนี้ดูแปลกมากสำหรับเรา เพราะความเร็วแสงนั้นเกิดขึ้นทันทีสำหรับเรา และเราเคลื่อนที่ช้ามากเมื่อเปรียบเทียบกัน เนื่องจากความเร็วแสงสูงมาก เราจึงไม่สังเกตเห็นความเร็วแสงจนกว่าเราจะทำการทดลองพิเศษ

ยิ่งวัตถุเคลื่อนที่เร็วเท่าไร วัตถุก็จะสั้นและเล็กลงเท่านั้น

ผลข้างเคียงที่แปลกมากอีกอย่างหนึ่งว่าความเร็วแสงไม่เปลี่ยนแปลง ด้วยความเร็วแสง สิ่งของที่เคลื่อนไหวจะสั้นลง

ลองจินตนาการอีกครั้งว่าความเร็วแสงช้ามาก ลองนึกภาพว่าคุณกำลังเดินทางบนรถไฟและได้ติดตั้งโคมไฟไว้ตรงกลางตู้โดยสาร ทีนี้ลองนึกภาพว่าคุณเปิดโคมไฟเหมือนอยู่ในห้อง

แสงจะกระจายไปถึงผนังด้านหน้าและด้านหลังรถพร้อมๆ กัน วิธีนี้ทำให้คุณสามารถวัดความยาวของแคร่ได้ด้วยการวัดว่าแสงต้องใช้เวลานานแค่ไหนจึงจะไปถึงทั้งสองด้านได้

มาคำนวณกัน:

ลองจินตนาการว่าใช้เวลา 1 วินาทีในการเดินทาง 10 เมตร และใช้เวลา 1 วินาทีก่อนที่แสงจะกระจายจากโคมไฟไปยังผนังรถม้า ซึ่งหมายความว่าโคมไฟอยู่ห่างจากรถทั้งสองด้าน 10 เมตร เนื่องจาก 10 + 10 = 20 หมายความว่าความยาวของรถคือ 20 เมตร

ทีนี้ลองจินตนาการว่าเพื่อนของคุณอยู่บนถนนและเฝ้าดูรถไฟที่ผ่านไป จำไว้ว่าเขามองเห็นสิ่งต่างๆ แตกต่างออกไป ผนังด้านหลังของรถเลื่อนไปทางโคมไฟ และผนังด้านหน้าขยับออกห่างจากโคมไฟ ด้วยวิธีนี้แสงจะไม่สัมผัสผนังด้านหน้าและด้านหลังรถพร้อมกัน แสงจะส่องไปทางด้านหลังก่อนแล้วจึงส่องไปทางด้านหน้า

ดังนั้น หากคุณและเพื่อนของคุณวัดความเร็วของการแพร่กระจายของแสงจากโคมไฟไปยังผนัง คุณจะได้ค่าที่แตกต่างกัน แต่จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ การคำนวณทั้งสองอย่างจะถูกต้อง ตามการวัดแล้วความยาวของเกวียนจะมีขนาดเท่ากันสำหรับคุณเท่านั้น แต่สำหรับเพื่อนความยาวของเกวียนจะน้อยกว่า

โปรดจำไว้ว่า ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับวิธีและภายใต้เงื่อนไขที่คุณจะทำการวัด หากคุณอยู่ในจรวดที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง คุณจะไม่รู้สึกผิดปกติ ไม่เหมือนผู้คนบนพื้นที่กำลังวัดการเคลื่อนไหวของคุณ คุณจะไม่มีทางรู้ได้เลยว่าเวลานั้นเดินช้าลงสำหรับคุณ หรือจู่ๆ ด้านหน้าและด้านหลังของเรือก็เข้าใกล้กันมากขึ้น

ในเวลาเดียวกัน หากคุณบินด้วยจรวด สำหรับคุณดูเหมือนดาวเคราะห์และดวงดาวทุกดวงกำลังบินผ่านคุณด้วยความเร็วแสง ในกรณีนี้ หากคุณพยายามวัดเวลาและขนาดของพวกเขา เวลาก็ควรช้าลงและขนาดก็ควรลดลงตามหลักเหตุผลสำหรับพวกเขา ใช่ไหม?

ทั้งหมดนี้เป็นเรื่องแปลกและเข้าใจยากมาก แต่ ไอน์สไตน์เสนอวิธีแก้ปัญหาและรวมปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้ไว้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพเดียว.