Теория относительности топит субмарины

Теория относительности топит субмарины

Теория относительности топит субмарины

Бразильский физик разрешил парадокс, «подброшенный» релятивистской теорией, так называемый «парадокс субмарины».

Согласно СТО — Специальной теории относительности Эйнштейна, объекты, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, становятся короче с точки зрения «внешнего наблюдателя». Но с точки зрения тех, кто находится на этом движущемся объекте, наоборот, «неподвижные» наблюдатели кажутся «сплюснутыми». Это касается только длины объекта — его размеров в направлении движения. Другие измерения при этом остаются теми же самыми. Впрочем, нужно оговориться, что «движущийся» и «неподвижный» объекты названы так совершенно условно, решения для них получаются совершенно симметричные.

Однако когда эти понятия применяются к движению субмарины под водой (если допустить, что она каким-то чудом движется с околосветовой скоростью или у нас есть сверхчувствительные приборы, позволяющие измерять релятивистские эффекты в обычных условиях), возникает некая несогласованность. Зрители на берегу видели бы, что субмарина «сжалась». При этом плотность ее должна увеличиться, что потянет ее — движущийся в воде объект — на дно. Однако экипаж подводного судна видел бы противоположную картину: вода, мчащаяся мимо них, в соответствии с теми же самыми формулами должна сжаться, стать более плотной, делая субмарину более плавучей и выталкивая ее на поверхность.

Теория относительность настаивает на том, что обе точки зрения должны быть одинаково верными. Так погружается ли в данном случае подводная лодка или, наоборот, всплывает?

Она тонет, отвечает Джордж Матсас (George Matsas) из бразильского Института теоретической физики (Instituto de F?sica Te?rica) в Сан-Пауло. Для разбора этого «парадокса» ему пришлось использовать ОТО — Общую теорию относительности и включить в решение эффект искривляющих пространство гравитационных сил, получив своеобразный модифицированный релятивистский закон Архимеда. Хотя окружающая вода действительно выглядит более плотной с точки зрения подводников, они также испытывают и дополнительное воздействие гравитации, которая тянет их вниз с большей силой.

Это объяснение парадокса — не первое. В 1989 году американский физик Джеймс Саппли (James Supplee) уже занимался этой проблемой, решив использовать только более раннюю и более простую Специальную теорию относительности Эйнштейна, которая объясняет, как движение с околосветовыми скоростями может деформировать пространство. Но СТО, в отличие от Общей теории относительности, не учитывает влияние на пространство «изгибающих» релятивистских гравитационных эффектов. Саппли также заключил, что субмарина должна тонуть, однако гравитационный фактор в его вычисления вводился способом довольно искусственным. Он утверждал, что подводная лодка погружается благодаря ускорению; относительность как бы искажает форму морских слоев, изгибая вверх слои, лежащие под лодкой.

Матсас рассчитывает, что подобные вычисления могли бы помочь решить и другие известные загадки. Например, как может оставаться истинным вблизи черных дыр второй закон термодинамики, согласно которому ничто не может уменьшить общее количество энтропии (или «беспорядка») во Вселенной.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.