Классическая физика и теория относительности – взгляд с места событий и издалека

Наблюдатели с места событий и извне

В теории относительности установлен предел распространения взаимодействий, который определён, как скорость света, значение которой присутствует во всех её формулах. Применяя CL в формулах СТО и ОТО можно избежать применения значения скорости света, как постоянной не равной единице. Это может упростить вычисления. Кроме того и значение гравитационной постоянной можно заменить на 1/4π. Это со всеми формулами, приведёнными ниже, вы сможете проделать самостоятельно, если интересно. А сейчас немного о другом.

В ОТО и СТО рассматриваются ситуации, когда пространство-время искривлено. Вызвано это искривление силами гравитации или высокой скоростью движения объекта наблюдения.

Учитывая, что время — параметр информационный, построения с искривлённым пространством также информационны (построены на восприятии, умозрительны).

Тем не менее, это, пусть и умозрительное, искривление пространства вблизи значительных масс должно приводить к изменениям в законах, описанных классической физикой. Во всяком случае, так считают многие.

Трудно сравнивать законы физики, когда к объекту наблюдения у вас нет доступа. Например, летящий мимо вас с субсветовой скоростью космический корабль вы никогда не посетите и не спросите его пассажиров о том, что там происходило. Но есть ситуации, когда можно сравнить происходящее глядя через призму теории относительности и глядя на происходящее прямо с места событий.

Одна из таких ситуаций – движение по орбите вокруг массивного тела.

Для движущегося по орбите тела написано множество интересных формул, связанных с законами Ньютона, Кеплера, ну и Эйнштейна.

В число практических задач нашего времени входит расчёт второй космической скорости. С ней связана ещё одна, уже более далёкая от практики задача, определение гравитационного радиуса, когда вторая космическая скорость приблизится к скорости света.

Первая задача решается исключительно в рамках классической физики. Поскольку вторая космическая скорость, хоть и высока, но обычно не достаточно высока, чтобы стать близкой к скорости света. По приведённой ссылке всё описано очень доходчиво. Для решения второй задачи можно применить аппарат, как классической физики, так и теории относительности.

Найти гравитационный радиус в классической физике можно из формулы для определения второй космической скорости, где в качестве скорости использована скорость света.

1)

– вот таким будет гравитационный радиус в соответствии с этим вычислением.

Но можно применить и формулы теории относительности для случая искривлённого пространства в поле тяготения.

2)

Эта формула определяет ускорение свободного падения на расстоянии R от центра массивного тела.

Аналогичная формула из классической физики:

3)

В формуле 2) есть скорость света, как константа, в формуле 3) нет.

Если в формуле 2) R будет стремиться к значению

то R приблизится к значению гравитационного радиуса, а ускорение свободного падения будет расти неограниченно.

Но в формуле из классической физики 1) «космонавтом на орбите массивного тела» уже определён гравитационный радиус.

Правда, ускорение свободного падения классической физикой определяется формулой 3). Если в неё подставить значение гравитационного радиуса, значение g не будет стремиться к бесконечности, но будет очень большим. Вычислим для случая с компактным телом, радиус которого меньше гравитационного, а масса равна массе Земли.

Масса Земли M=5,97219 × 10^24 кг.

Гравитационный радиус для земли Rg=0,0884 м.

=1,145*1037 м*с-2

Больше, чем десять в тридцать седьмой степени м*с-2! Напомню, что ускорение свободного падения а поверхности Земли всего 9,8 м*с-2.

Экспериментально обнаружить, что тело развило скорость равную второй космической просто – тело покинет орбиту навсегда.

Разница в двух вычислениях только в значении g. В одном случае, для наблюдателя с другой планеты g стремится к бесконечности, в другом, для «космонавта на орбите» имеет умопомрачительно огромное значение.

В одном случае в математический аппарат заложено максимально возможное в природе значение скорости, а в другом это значение скорости ограничено природным эталоном.

Можно сказать, что в теории относительности включена «защита от дурака» и невозможно в формулах применить значение скорости выше скорости света.

Какая теория вернее? Наверное обе верны. Одна – взгляд со стороны, другая – взгляд с места событий. Там, где непосредственно участвовать в событиях невозможно, остаётся только взгляд со стороны.

(Visited 14 times, 1 visits today)

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *