Наша планета катится по кругу, поэтому вслед за летом снова приходит осень. Интернет начинает свою заунывную шарманку о том, как бороться с депрессиями, тем самым навевая еще большую депрессию. Каждый год одно и то же: теплое какао, мягкий плед, элегические настроения и божественный насморк!
Хватит хандрить, изучайте космос! Ему вообще нет дела до каких-то там времен года. Вот несколько деликатесов для интеллекта из моей любимой книги «Сейчас.Физика времени». Кстати, я начал с планеты по кругу — а она, оказывается, движется по прямой. Читайте дальше.
Быстрее скорости света!
Хотя никакой обычный объект не может двигаться быстрее скорости света, расстояние между нами и отдаленным объектом можно сократить со сколь угодно высокой сверхсветовой скоростью, не нарушая при этом законов теории относительности.
BELLA — это ускоритель электронов, созданный в лаборатории Lawrence Калифорнийского университета в Беркли. Установка длиной всего 9 см обеспечивает невероятное ускорение частиц в очень компактном пространстве. Давайте направим нашу установку BELLA на Сириус, до которого 8,6 световых лет.
В собственной системе отсчета электрона, который только что попал в установку, это и есть расстояние до звезды. Несколько миллиардных долей секунды спустя электрон движется с 0,9999999927 скорости света. В собственной системе отсчета электрона Сириус в 8317 раз ближе, то есть всего на расстоянии 0,001 светового года. Расстояние между Сириусом и электроном, измеренное в собственной системе отсчета электрона, уменьшилось почти на 8,6 световых лет примерно за одну миллиардную долю секунды. Таким образом, быстрота изменения расстояния оказывается более чем в 8,6 миллиарда раз выше скорости света.
Такое быстрое изменение расстояние оказывается очень важным для общей теории относительности, поскольку она рассматривает гравитацию как ускорение. Возможность достижения сверхсветовой скорости окажет большое влияние на космологию.
Скорость изменения этого расстояния не ограничена скоростью света.
Время замедляется
Часы на Земле идут медленнее, чем в космосе, на 0,7 миллиардных доли. По сравнению с часами в космосе время на поверхности Солнца замедляется на 6 миллиардных долей, а на поверхности белого карлика — на одну тысячную долю. Время полностью останавливается на поверхности черной дыры (радиус Шварцшильда).
Почему Плутон не планета
Все слышали о том, что Плутон больше не планета, а кто знает почему?
Решением 26-й Ассамблеи МАС (2006) Плутон был исключен из разряда планет. Планетой было решено считать тело, которое, наряду с прочими критериями, «вычищает» пространство на своей орбите. То есть кроме самой планеты и ее спутников, на гелиоцентрической орбите других тел находиться не может. Для Плутона это условие не выполняется, поэтому он был официально исключен из числа «настоящих» планет и отнесен к карликовым планетам.
Планеты движутся по прямой
Эйнштейн позволил пространству-времени иметь произвольную геометрию, включая искривления и растяжения. Точно так же, как на поверхности Земли имеются горы и долины, четыре измерения пространства-времени могут изгибаться и поворачиваться, сжиматься и расширяться, оставаясь при этом протяженными и целостными.
Планеты и их спутники, согласно этим взглядам, просто двигались по орбите вокруг массивных тел, подчиняясь действующим на них силам и следуя тем курсом, который представлялся им «прямой линией» (они еще называются геодезическими).
Старое гравитационное поле Ньютона ушло в прошлое, замененное неевклидовой геометрией, которая зависела от плотности существующей поблизости энергии (включая энергию массы).
Черная дыра
Физики часто бывают ошарашены собственными уравнениями. Из них нередко трудно сразу сделать какие-то выводы, даже если они носят эпохальный характер. Чтобы помочь себе разобраться в своих же математических построениях, они обращают внимание на исключительные примеры и смотрят, чтó в итоге получается.
Если вы кружите по орбите над небольшой черной дырой (скажем, массой с наше Солнце) на приличном расстоянии — например 1500 километров, — то не почувствуете ничего особенного. Вы находитесь на круговой орбите над массивным объектом, увидеть который не можете. На орбите испытываете невесомость, как и все астронавты. Вас не засасывает внутрь дыры. Черные дыры, в отличие от изображаемых в научной фантастике, не втягивают в себя. На такой близкой орбите от Солнца за миллионную долю секунды вы были бы уже внутри светила, но до этого моментально сгорели бы. Однако черная дыра темна. Микроскопически малые черные дыры испускают излучение, но большие не выпускают наружу ничего.
(Здесь нужно сказать, что черным дырам в книге уделено довольно много внимания. К тому же это отнюдь не простой для понимания материал. Поэтому в рамках нашего блога, опубликовав какой-либо фрагмент, можно получить больше вопросов, чем ответов 🙂 — А.Б.)
Невесомость в центре Солнца
На Солнце максимальная сила гравитации действует на его поверхности, как и в случае с Землей. Стоит внедриться под его поверхность, как масса, притягивающая объекты, в глубине светила начинает меньше действовать, чем на поверхности. В самом центре Солнца гравитация равна нулю.
Кротовая нора
Кротовая нора — это гипотетический объект, похожий на черную дыру. Но вместо искривленного пространства, которое устремляется к дыре, обладающей колоссальной массой, в конечном счете пространство открывается в другую горловину. Простейший пример такого туннеля — соединенные в узком месте две «не совсем черные дыры». («Не совсем» означает, что можно упасть в дыру с одного входа и выйти из другого за конечный промежуток времени.)
Проблема с простыми кротовыми норами состоит в том, что расчеты указывают на их нестабильность. Поскольку внизу норы нет никакой массы, чтобы концентрировать искривленное пространство, полагают, что кротовая нора прекратит свое существование быстрее, чем человек сможет «проскочить» сквозь нее. Мы могли бы стабилизировать ее (как это делают в шахтах, ставя подпоры), но, согласно современным взглядам на проблему, для этого необходимо нечто, чего человечество еще не открыло, — некая частица с негативной энергией в ее поле. Такое поле возможно (во всяком случае, его нельзя исключать).
Реликтовое излучение
Вы обращаетесь в прошлое все время. Когда смотрите на человека, стоящего от вас в полутора метрах, видите его не сиюминутного: вы видите, каким он был 5 миллиардных долей секунды назад (столько надо свету, чтобы пролететь это расстояние). Поднимая взор на Луну, видите ее тоже не той, какая она сейчас, а какой была 1,3 секунды назад. Когда щуритесь на Солнце, видите, в каком оно было состоянии 8,3 минуты назад. Если Солнце вдруг взорвалось 7 минут назад, то пока мы не имеем об этом ни малейшего представления.
Наиболее отдаленные и древние сигналы из космоса, которые удалось уловить, — космическое микроволновое (реликтовое) излучение. Это так называемые первичные сигналы. Мы верим, что они начали свое путешествие 14 миллиардов лет назад. И когда смотрим на них (с помощью микроволновой камеры), видим Вселенную того времени. Свет (микроволны — это низкочастотный свет) показывает, чтó существовало во Вселенной огромное время назад и на огромном удалении от нас. Этот свет путешествовал в космосе целых 14 миллиардов лет, чтобы достичь нас.
Детское фото Вселенной
Обнаруженное космическое микроволновое излучение, подтвердившее теорию Большого взрыва, стало самым глубоким источником информации о природе Вселенной за первые полмиллиона лет после взрыва. Но ученые еще не подошли к началу времени, а только к отметке в полмиллиона лет после него.
Для человека «полмиллиона лет» звучит как невероятно огромное число, но если сравнить с 14 миллиардами лет, прошедшими с тех пор, получается, что нам удалось сфотографировать Вселенную такой, какой бывает ребенок нескольких часов от роду. И что важно, это не теория, а данные реальных наблюдений.
По материалам суперкниги «Сейчас.Физика времени».
Картинки поста: источник.
