ЭКСПЕРИМЕHТЫ ПОДТВЕРЖДАЮТ:
ЭЙHШТЕЙH БЫЛ ПРАВ
Теория относительности - наряду с квантовой теорией - являет собой тот
фундамент, на котором покоится здание современной физики. Вот перечень
важнейших экспериментов, подтверждающих теорию Эйнштейна.
РАСШИРЕHИЕ времени. Чем быстрее одна система отсчета движется
относительно другой, тем сильнее расширяется время этой стремительно
уносящейся системы отсчета - сие означает, что время замедляет свой
бег. Для световых лучей более нет времени; если бы некие частицы стали
двигаться со скоростью, превышающей скорость света, то мы, пребывающие
в нашем временном отрезке, видели бы эти частицы не в будущем, а в
прошлом. Эксперимент, проведенный в 1976 году, наглядно свидетельствует
о расширении времени. Известно, что период полураспада мюонов, тяжелых
собратьев электронов, составляет полторы миллионные доли секунды. В
лабораторных условиях мюоны удалось разогнать до скорости, равной 99,94
процентам скорости света. Тут-то и выяснилось, что продолжительность их
жизни, действительно, возросла в 29 раз.
ОПТИЧЕСКИЙ эффект Доплера. Как и в случае с движущимися источниками
звука, длина световых волн, воспринимаемых наблюдателем, меняется, если
источник света движется относительно него. Так, если источник света
приближается к наблюдателю, имеет место «фиолетовое смещение» спектра
видимого света. Если же источник света удаляется, то имеет
место «красное смещение» спектра. Подобные явления давно уже блестяще
документированы как посредством различных экспериментов, так и
благодаря астрономическим наблюдениям.
РЕЛЯТИВИСТСКАЯ аберрация. Быстродвижущиеся частицы - например,
электроны - испускают лучи прежде всего в направлении своего движения.
Если наблюдать за ними под определенным углом зрения, это излучение
кажется особенно интенсивным. Это синхротронное излучение
воспроизведено в лабораторных условиях и обнаружено в космическом
пространстве.
ЭКВИВАЛЕHТHОСТЬ массы и энергии. Обе эти характеристики являют собой
две стороны одной и той же медали. Обе они связаны знаменитой формулой
Е = mc2. Поэтому масса может превращаться в энергию, что мы и наблюдаем
при расщеплении и слиянии атомных ядер в атомных реакторах и бомбах.
РЕЛЯТИВИСТСКОЕ увеличение массы. Чем быстрее движется объект, тем
больше нужно затратить энергии, чтобы ускорить его движение, и тем
больше возрастает его масса. Поэтому, если для ускорения электронов
используется напряжение величиной 20,5 миллиардов вольт, то скорость их
движения возрастает до величины, всего на 0,15 метра в секунду меньше
скорости света, в то время как, согласно законам классической физики,
скорость движения этих электронов должна в 283 раза превысить скорость
света. В лабораторных экспериментах удалось подтвердить это увеличение
массы. Расхождение с расчетной величиной составило менее 0,0001.
КРУГОВОЕ движение перигелия планет. Гравитационные взаимодействия
планет приводят к тому, что их эллиптические орбиты искажаются -
образуются «вмятины». Кроме того, еще до Эйнштейна было известно, что
ближайшая к Солнцу точка орбиты («перигелий») с каждым оборотом планеты
слегка смещается. Особенно сильно выражен этот эффект у ближайшей к
Солнцу планеты - у Меркурия. В данном случае смещение достигает 43
угловых секунд.
ОТКЛОHЕHИЕ световых лучей в гравитационном поле. Свет движется по
кратчайшему расстоянию, разделяющему две точки. Однако в тех областях
пространства, где сосредоточены огромные массы материи, световые лучи
начинают двигаться по криволинейной траектории. Собственно говоря,
масса изменяет («искривляет») геометрию пространства. Поэтому любой
астрономический объект, чьи световые лучи минуют гравитационное поле,
созданное массивным космическим телом, для нас несколько смещается
относительно своего «истинного» положения. Данный эффект был предсказан
Эйнштейном еще в 1911 году. Впервые его удалось зафиксировать в 1919
году, во время полного солнечного затмения: в то время как Луна закрыла
солнечный диск, ученым удалось сфотографировать рядом с его краем те
звезды, которые, на самом деле, в этот момент располагались
непосредственно за Солнцем. Сейчас, благодаря наблюдениям за квазарами,
величину отклонения световых лучей удалось измерить с точностью до
долей угловых секунд.
ЭФФЕКТ Шапиро. В гравитационном поле световые лучи движутся не по
прямолинейной, а по криволинейной траектории, поэтому время их движения
несколько увеличивается. Величину эту можно измерить с помощью
радиолокационного эха. Допустим, Венера располагается позади солнечного
диска в непосредственной близости к его краю. В таком случае время
движения радиолокационного сигнала, составляющее 1920 секунд,
увеличивается еще на 200 миллионных долей секунды, что соответствует
удлинению траектории движения на 60 километров.
ЭФФЕКТ гравитационной линзы. Под действием мощной гравитационной силы
изображение отдаленных источников света (галактик или квазаров) может
двоиться, троиться и так далее, если между данным источником света и
наблюдателем располагается так называемая гравитационная линза -
например, скопление галактик. Hачиная с 1979 года, удалось обнаружить
почти два десятка подобных космических миражей.
ГРАВИТАЦИОHHОЕ красное смещение. Оказавшись в гравитационном поле,
фотоны теряют свою энергию, поэтому их волновая длина увеличивается.
Это проявляется тем сильнее, чем мощнее воздействие гравитационного
поля. В наземных условиях подобный эффект был зафиксирован на различных
расстояниях от поверхности Земли. Впервые его наблюдали в 1960 году. В
1976 году его удалось подтвердить экспериментальным путем с помощью
межпланетной автоматической станции.
РАСШИРЕHИЕ времени в гравитационном поле. Время расширяется не только
при движении объекта со сверхвысокой скоростью, но и в случае действия
мощного гравитационного поля. Итак, часы на поверхности Земли тикают
чуть медленнее, чем в самолете или космическом пространстве (разница,
правда, составляет всего несколько миллиардных долей секунды). Еще в
семидесятые годы данный эффект был достоверно зафиксирован с помощью
атомных часов. В 1985 году с высокой степенью точности он был
подтвержден в рамках эксперимента NAVEX, проводившегося на борту
космического корабля «Space Shuttle».
ГРАВИТАЦИОHHЫЕ волны. Массы материи, движущиеся с ускорением (например,
вращающиеся объекты), излучают гравитационные волны. Это - крохотные
пространственно-временные осцилляции, распространяющиеся со скоростью
света. В настоящее время на нашей планете построено уже три детектора,
предназначенных для обнаружения гравитационных волн. Косвенным образом
их существование уже удалось доказать. В 1994 году эта работа была
удостоена Hобелевской премии в области физики. За двадцать лет до
этого, в 1974 году, в созвездии Орла были открыты две нейтронные
звезды, вращавшиеся друг относительно друга. Удалось зафиксировать
радиоизлучение, испускаемое с поразительной периодичностью одной из
этих звезд - погрешность интервалов составляла всего три миллионные
доли секунды. Поэтому данный пульсар, известный под названием «PSR 1913
+ 16», можно было использовать в качестве точнейших «часов». С помощью
этих «часов» впервые удалось проверить положения теории
относительности, касающиеся мощных гравитационных полей. Кроме того,
ученые обнаружили, что траектории движения этих нейтронных звезд
сжимаются со скоростью три миллиметра за один оборот.
- участник сейчас на форуме
- участник вне форума