Блондинка про теорию относительности

← К списку тем раздела «Физика лирики»

talash 30.04.2011 11:43
Блондинка рассказывает про СТО. Советский научно-популярный ролик о физике и теории относительности:
http://www.youtube.com/watch?v=PWtw7NcUZZ8
http://www.youtube.com/watch?v=yR7W3AWJox0

Посмотрел фильм и придумал задачку. Кто ответит?

Задачка:

Есть два брата-близнеца (брат 1 и брат 2). Один из них (брат 2) совершил полёт с околосветовой скоростью (280000 км в час, как в фильме) . Рассмотрим отрезок жизни брата 2 и обозначим различные периоды этого отрезка буквами. Сначала он был рядом с братом 1 (период времени AB, где A - начальный момент времени, B - конечный момент времени), затем он быстро разогнался (период BC), отлетел на некоторое расстояние (период CD), затем быстро остановился (период DE), отдохнул некоторое время (период EF), затем опять быстро разогнался (период FG), но уже в противоположную сторону и долетев до своего брата (период GH) быстро остановился (период HI). И вот он вновь оказался рядом с братом 1 (период IJ).

В периоды AB, CD, EF, GH, IJ системы отсчёта, связанные с братом 2, инерциальны. "Наблюдая" (с помощью формул Эйнштейна) из этих систем отсчёта за братом 1, мы видим, что в периоды времени AB, EF, IJ, время у первого брата течёт с такой же скоростью, как и у брата 2. А в периоды CD и GH время у брата 1 течёт в три раза медленнее. Несмотря на это, как говорится в фильме, по окончанию полёта брат 1 окажется старше. Значит он постарел относительно брата 2 в какие-либо из оставшихся периодов времени BC, DE, FG, HI. В эти периоды системы отсчёта, связанные с братом 2, неинерциальны и мы не умеем из них "наблюдать" за первым братом. Однако, мы можем сделать нужные выводы, сравнивая возраст брата 1, который был у него в момент времени B и который стал у него в момент времени C и так далее.

Итак вопрос, на каких из периодов BC, DE, FG, HI брат 1 постарел относительно брата 2?
[картинка скрыта]
LUCA 03.05.2011 08:26
автор: talash сообщение 23024
мы видим, что в периоды времени AB, EF, IJ, время у первого брата течёт с такой же скоростью, как и у брата 2.
Нет, это не так. Ты не учитываешь эффект рассинхронизации (вспомни, что одновременность тоже относительна).


Пусть брат 2 двигается, скажем, к какой-то звезде. Представь, что между Землёй и этой Звездой есть условная дорожка, которая вся утыкана синхронизированными часами.

Так вот, при движении, пусть даже равномерном, сказывается эффект их рассинхронизации - она происходит именно в момент ускорения
Те часы, которые находятся сзади, начнут тикать медленее, и тем медленее, чем дальше до них расстояние.
Итак, время у первого и второго брата текут с разной скоростью не только в момент ускорения, но и в момент равномерного движения.
Но асимметричность ситуации возникает именно во время процесса ускорения, которое совпадает с рассинхронизацией.
Таким образом, брат 1 стареет (его время идёт быстрее, чем у брата 2) от B до J во всём интервале.



LUCA 03.05.2011 08:36
Не учёт относительности одновременности приводит ко многим кажущимся противоречиям.
Попробуй вот объяснить такую ситуацию.
Сверчок сидит на шестке длиной 1 м. Шесток движется с околосветовой скоростью под углом 45 градусов к решётке, с расстоянием между прутьями тоже 1 м так, что концы прутьев при сближении с шестом должны быть на одинаковом расстоянии от решётки (шесток параллелен плоскости решётки).
Если есть другой сверчок на прутьях, то ему вроде бы должно казаться, что будет релятивисткое сокращение длины шестка и он должен пройти между прутьями.
Если же сверчок сидит на шестке, то ему будет казаться, что расстояние между прутьями уменьшится и шесток просто не влезет в прутья.

:)7
talash 04.05.2011 01:54
автор: LUCA сообщение №23044
Так вот, при движении, пусть даже равномерном, сказывается эффект их рассинхронизации - она происходит именно в момент ускорения
Те часы, которые находятся сзади, начнут тикать медленее, и тем медленее, чем дальше до них расстояние.


Да, те часы, которые сзади будут показывать меньшее время, чем те часы, которые спереди. Но ход времени у всех часов будет одинаков. Не будет часов, которые тикают медленнее или быстрее.

Так что в условии всё корректно.
talash 04.05.2011 01:58
автор: LUCA сообщение №23045
Не учёт относительности одновременности приводит ко многим кажущимся противоречиям.


Я знаю про относительность одновремённости и учитывал её при составлении условия задачи. Жду ответа :)
LUCA 04.05.2011 05:51
автор: talash сообщение 23055 Про сверчка - если относительно решётки оба конца шестка одновременно пересекут плоскость решётки и войдут в неё (длина шестка меньше расстояния между решётками), то относительно шестка сначала в плоскость решётки войдёт один конец шестка, а затем другой)
talash 04.05.2011 19:04
автор: LUCA сообщение №23056
Про сверчка - если относительно решётки оба конца шестка одновременно пересекут плоскость решётки и войдут в неё (длина шестка меньше расстояния между решётками), то относительно шестка сначала в плоскость решётки войдёт один конец шестка, а затем другой)


Хитро! Я не сразу понял условие, надо было с картинкой.
KIRILL 04.05.2011 19:14

Слушая разговор братьев-сверчков из-за решетки действительно легко почувствовать себя "блондинкой" [картинка скрыта]

Вы нашли друг друга [картинка скрыта]

Grayven 22.06.2011 07:42
Не вдаваясь в формулы... Основой для утверждения о разном ходе времени в частной (специальной) ТО является сокращение продольного размера тел при ускорении с околосветовой скоростью. Однако тут же возникает вопрос - ведь время и пространство в теории относительности это единое целое? Как тогда временная координата сможет "рассинхронизироваться", а пространственная - остаться неизменной? А если будем учитывать и её, то "летучее" тело по возвращении обязано ещё и стать меньше размерами - что по законам физики либо невозможно, либо приведёт к его уничтожению.
nan 22.06.2011 09:02

Пространство и время - не есть какие-то взаимно влияющие сущности. Это - всего лишь условные обозначения (как меридианы и параллели) некоторых соотношений, размерностей, которые являются проявлением текущих процессов.

rudoms 30.09.2011 01:56
Разгоны и торможения не важны.
Важно то, кто совершил полет.

А это брат 2. Он и постареет относительно оставшегося на Земле брата 1.

Об этом прямо говорит и сам Эйнштейн в - Эйнштейн А. «К электродинамике движущихся тел», Ann. d. Phys.,1905 b. 17, s. 89, русский перевод в «Эйнштейн А. Собрание научных трудов в четырех томах. Том 1. Работы по теории относительности 1905—1920.» М.: Наука, 1965.

... а именно:

"Если в точке А находятся двое синхронно идущих часов и мы перемещаем одни из них по замкнутой кривой с постоянной скоростью до тех пор, пока они не вернутся в А (на что потребуется, скажем, t сек), то эти часы по прибытии в А будут отставать по сравнению с часами, остававшимися неподвижными…"
STR 30.09.2011 09:05

перемещаем одни из них по замкнутой кривой с постоянной скоростью

невозможно перемещать по замкнутой кривой с постоянной скоростью, не избежать центробежного ускорения

sergish 30.09.2011 10:45
... если пространство замкнуто, то абсолютно прямолинейного движения не бывает...
rudoms 30.09.2011 16:03
Да, конечно.
Но дело в том, что ускоение не важно - Земля ведь тоже движется с ускорением.
В СТО ускорение никак не связано с изменением хода времени - это и видно из приведенной цитаты Эйнштейна.
(Ускорение влияет на ход времени в ОТО, поскольку оно эквивалентно гравитационному полю, но знак эффекта будет обратный - замедление хода времени).

Первооснова Парадокса близнецов - относительность одновременности в различных системах отсчета.
А точный расчет можно делать по разному - итог будет один.

Например, Вольфганг Паули дал исчерпывющее объяснение на основании инвариантности собственного времени - Паули В. — «Теория Относительности» М.: Наука, 1991.
LUCA 03.10.2011 12:15
автор: rudoms сообщение 24624
Разгоны и торможения не важны.
Важно то, кто совершил полет.

А это брат 2. Он и постареет относительно оставшегося на Земле брата 1.

Об этом прямо говорит и сам Эйнштейн в - Эйнштейн А. «К электродинамике движущихся тел», Ann. d. Phys.,1905 b. 17, s. 89, русский перевод в «Эйнштейн А. Собрание научных трудов в четырех томах. Том 1. Работы по теории относительности 19051920.» М.: Наука, 1965.

... а именно:

"Если в точке А находятся двое синхронно идущих часов и мы перемещаем одни из них по замкнутой кривой с постоянной скоростью до тех пор, пока они не вернутся в А (на что потребуется, скажем, t сек), то эти часы по прибытии в А будут отставать по сравнению с часами, остававшимися неподвижными"
Ох уж эти копипасты с Википедии.автор: rudoms сообщение 24631
Да, конечно.

Например, Вольфганг Паули дал исчерпывющее объяснение на основании инвариантности собственного времени - Паули В. «Теория Относительности» М.: Наука, 1991.
Открой эту книжку НА САМОМ ДЕЛЕ (стр. 204-205) и, если действительно разбираешься в тензорном анализе, то увидишь, что расчёты ведутся КАК РАЗ С УЧЁТОМ УСКОРЕНИЯ. Ты, сослался на собственное опровержение своих же слов.
Цитата из ссылки, на которую ты сослался: "причиной отставания часов является гравитационное поле, создаваемое ВО ВРЕМЯ ТОРМОЖЕНИЯ".
Если бы ты не скопипастил эти фразы с Википедии, то не так бросалась бы в глаза та глупость, которую написал:
автор: rudoms сообщение 24631
Да, конечно.
Но дело в том, что ускоение не важно - Земля ведь тоже движется с ускорением.


Поаккуратней надо быть с копипастами.
arctic 03.10.2011 14:06
автор: LUCA сообщение 24654
Поаккуратней надо быть с копипастами.

Ох уж эта википедия... )
Большая куча народу чувсвтвует себя правыми, причем в последней инстанции и абсолютном измерении, проштудировав и отложив в памяти статью из нее про что-либо, и больше ниччо не надо. Как б...
Думаю, с помощью ее и при желании можно легко провести кампанию по переворачиванию вгляда на какую-нить вещь. И все будет шито-крыто и именно так, как нужно, чтоб на это смотрели люди. Шучу )

А ваще, Вики, это когда встречаешь незнакомое слово, или просто забыл, что оно обозначает, вот тогда можно туда и глянуть, чтобы дать толчок памяти. Не более.
Всерьз воспринимать, тем более слепо верить и цитировать что-либо оттуда, по меньшей мере глупо и смешно. Легко можно вляпаться, что сейчас и произошло. И такое отношение к ней желательно вбить себе в голову, т.е. - априори.
LUCA 03.10.2011 14:59
автор: arctic сообщение 24655
Большая куча народу чувсвтвует себя правыми, причем в последней инстанции и абсолютном измерении, проштудировав и отложив в памяти статью из нее про что-либо, и больше ниччо не надо.
Ах если бы "проштудировав и отложив", писались по памяти, а то ведь текст приводится без изменения под видом своего. Зато даются с умным видом ссылки на литературу, которую сами не читают. Вот и вышел конфуз.
arctic 03.10.2011 16:05
автор: LUCA сообщение 24656
Вот и вышел конфуз.

Ну да, все так... ну люди, фигле, и это нормально, в общем-то, т.е. Вики для многих воспринимается как Авторитет, и что-то в ней менять, да еще /не дай боже!/ пересказывать своими словами /а в случае даже не поверхностного знания темы, а вообще ее НЕзнания, тут своими словами и невозможно - выйдет сплошная белиберда/...

Блин, о чем это я... /ха-ха-ха!/ - просто если попал в подобную непонятку, то есть кто-то оказался умнее тебя, не нужно на этом циклиться и развивать в себе комплекс вины по этому поводу или, тем паче обижаться на весь белый свет и что-то там пытаться доказать. А можно попробовать сделать выводы и все должно быть хорошо.
Люди-то поймут, в чем дело, и поймут правильно, кто этого захочет. А кто не захочет - да и фиг с ними )))