Die Schwerkraft ist nicht in Mode

Es gibt viele populärwissenschaftliche Artikel und Bücher über die Schwerkraft, die über die Krümmung der Raumzeit sprechen und Bilder mit einem gepressten Blatt (Trampolin, Matte) versehen. Lassen Sie uns diese Ordnung der Dinge zusammen brechen! Unter dem Schnitt finden Sie eine ziemlich normale, aber nicht modische Beschreibung der Schwerkraft.

Kaiser Sarlac Grant Scenticus III liebte Geometrie sehr. Und seine Liebe war so stark, dass er sich eines Tages für ein Sakrileg entschied - um es experimentell zu testen. Dies war eine unerhörte Sache: Ist es ein Witz, wie kann Geometrie, die perfekte Idee der reinen Logik, mit einigen weltlichen Experimenten schmutzig werden? Der große Geometer Haffleath selbst kam, um dies zu sehen.

Am frühen Morgen schickte Grant die beiden besten Segelflugzeuge in verschiedene Richtungen und forderte sie auf, genau hundert Kilometer zu fliegen (tatsächlich entsprach die Entfernung einhundertdreißig Skelette, aber dies unterscheidet sich fast nicht von hundert Kilometern), ohne sich irgendwo zu drehen, streng in einer geraden Linie, die verschmolz Farbe aus Tanks, die an Segelflugzeugen befestigt sind.

Wie Sie wahrscheinlich bereits verstanden haben, wollte er auf diese Weise den Satz über die Summe der Winkel eines Dreiecks überprüfen. Der Ausgangspunkt der beiden Segelflugzeuge und ihre Ziele sollten die Eckpunkte dieses Dreiecks werden.

Ohne die Geschichte herauszuziehen, wenden wir uns sofort dem Höhepunkt zu: Die Summe der Winkel betrug mehr als 180 Grad.

***

Es sollte eine sehr künstlerische und lange Beschreibung des allgemeinen Schocks geben.

***.

Halfclit war vom Ergebnis des Experiments so schockiert, dass er beschloss, das Trauerdreieck mit eigenen Augen zu betrachten und beschleunigte Flugkurse auf dem Segelflugzeug zu bestehen. Schauen wir uns ein Bild von dem an, was er gesehen hat, das uns freundlicherweise von einem Beobachtungssatelliten zur Verfügung gestellt wurde, der von der Ptaagh-Zivilisation in die Umlaufbahn von Sarlak gebracht wurde und dessen Vorstellungen über das Satellitenbild etwas anders sind als unsere.

"Verdammte Flyer!" - rief Halfclit aus, "sie konnten den Kurs nicht einmal genau aushalten!" Bei einem Treffen im Grant's Palace anlässlich der Eröffnung von Hefclit gaben die „verdammten Flyer“ jedoch an, dass sie nicht vom Kurs abgekommen waren, und zeigten sogar mit Instrumenten gekritzelte Bänder, die deutlich machten, dass sie sich nicht drehten. Und dann gab der Philosoph Niu-Tan eine Stimme.

"Offensichtlich", sagte er, "sind sowohl Flyer als auch Geometrie in Ordnung." Ich gehe davon aus, dass die Fluglinien gekrümmt waren, weil eine unbekannte Kraft auf die Segelflugzeuge wirkte und sie in die Mitte des Dreiecks zog.

So wurde die Ehre der Geometrie gerettet und eine neue Stärke gefunden. Und in Grants Kopf wurden viele Ideen für neue Experimente geboren.

Vielleicht könnten wir hier die Geschichte beenden. Aber schauen wir uns noch eines der Bilder des Ptaagh-Satelliten an:

Sehen? Siehst du es? Ja, Sie haben es erraten, keiner der Einwohner von Sarlak wusste, dass sie auf der Oberfläche des Balls leben (und ziemlich klein). Und die Krümmung der Linien wurde nur dadurch erklärt, dass die Oberfläche selbst, auf der sie gezeichnet wurden, eine Kurve war. Wenn Sie jedoch nichts über Krümmung wissen, ist die bestmögliche Erklärung (mit Ausnahme von optischen Täuschungen und der Unerfahrenheit von Flyern) das Vorhandensein einer bestimmten Kraft, die die Flugbahnen von Segelflugzeugen (und allem anderen) biegt. Beachten Sie, dass diese Kraft alle Körper betrifft. Darüber hinaus wird es auf alle diese Gremien gleichermaßen einwirken .

Nun, wir haben eine solche Kraft in Sicht. Es wirkt auf alles, es ist unmöglich, sich davor zu verstecken, und seine Wirkung auf alle Körper (nämlich die Beschleunigung, die es den Körpern gibt) ist dieselbe. Wie der Titel der Veröffentlichung aufdringlich sagt, handelt es sich natürlich um die Schwerkraft. Glücklicherweise haben wir mit der Zeit erkannt, dass die Schwerkraft nur eine Manifestation der Tatsache ist, dass der Raum gekrümmt ist. Albert Einstein, ein bescheidener Angestellter des Patentamts in der Schweiz und einer der größten Wissenschaftler der Menschheit, hat uns dabei geholfen (zweifellos wird der junge und talentierte Philosoph Han-Shtan auch die Kraft erklären, die Niu-Tan irgendwann auf Sarlak durch Krümmung erfunden hat).
Sehen wir uns diese Krümmung am Beispiel von Kieselsteinen an, die in der Nähe eines Zwergplaneten fliegen (danke Ptaagh):

Ptaagh notierte hilfreich die Ausgangspositionen der Steine ​​und zeichnete ihre Routen. Verdrehte. Neben dem Durchschnitt, der direkt ist. Stimmt etwas nicht.

Der weise Albert verstand auch, dass Raum und Zeit untrennbar miteinander verbunden sind. Es gibt nur eine einzige Raumzeit. Und nicht nur der Raum ist gekrümmt, sondern auch die Zeit. "Aber!" Sie sagen, Leser, "wie kann die Zeit schief sein?" Wir werden nicht in die Wildnis eintauchen und nur eins sagen. Die Krümmung der Zeit wird von uns als Beschleunigung beobachtet . In gleichen Zeitabständen legen unsere Steine ​​immer mehr Entfernungen zurück. Wir wenden uns noch einmal dem Satelliten Ptaagh zu:

Hier werden die Routen nicht fortlaufend dargestellt, sondern in Form separater Segmente, deren Flug jeweils dieselbe Zeit in Anspruch nimmt. Albert hat recht!

Uns ist jedoch ein anderer Fall bekannt, in dem sich Körper mit derselben Beschleunigung relativ zu uns bewegen. Dies passiert, wenn wir uns schnell bewegen. Aus unserer Sicht wird sich alles um uns herum mit der gleichen Beschleunigung bewegen (wodurch wir uns bewegen, aber in die entgegengesetzte Richtung gerichtet sind). Diese Ähnlichkeit wurde von Einstein festgestellt und als Äquivalenzprinzip bezeichnet . Wie kann man die reale Krümmung der Raumzeit von der scheinbaren Krümmung unterscheiden, die durch unsere beschleunigte Bewegung verursacht wird?

Ptaagh platzierte vier Steine ​​in den Eckpunkten einer Raute nahe der Oberfläche des Planeten, ließ sie frei und machte zwei Bilder in einem Bild zu verschiedenen Zeitpunkten (Stroboskopie):

Die Raute erstreckte sich in Richtung der "Gravitationskraft" und zog sich quer zusammen. Dies liegt daran, dass die Beschleunigungen nicht parallel zueinander, sondern zum Zentrum des Planeten gerichtet sind. Und die Beschleunigung nimmt zu, wenn wir uns dem Planeten nähern. Infolgedessen bewegen sich die Körper, die näher am Planeten sind, schneller und die Körper an den Seiten konvergieren zur Mitte.

Ein solcher Effekt, bei dem der Körper in Richtung der Schwerkraft gedehnt und in Querrichtung zusammengedrückt wird, wird als Gezeitenkräfte bezeichnet . Es sind Gezeitenkräfte, die die wahre Manifestation der Schwerkraft sind.

: , , . . , «»

Wenn sich die Schwerkraft eines Körpers oder eines Körpersystems schnell ändert (z. B. wenn sich zwei Schwarze Löcher um ein gemeinsames Zentrum drehen), hat das „Bild“ der Krümmung der Raumzeit keine Zeit, sich zu glätten, wenn bereits ein neues gebildet wird. In der Raumzeit gibt es eine "Welligkeit". Diese Welligkeit nennen wir Gravitationswellen. Der Einfluss von Gravitationswellen manifestiert sich in Form einer periodischen Spannung und Kompression der Raumzeit in zwei sich gegenseitig kreuzenden Richtungen, dh in Form von Gezeitenkräften. Gleichzeitig werden zwei verschiedene Polarisationen von Gravitationswellen getrennt: (+) und (×).

So

 

erscheinen (+) - polarisierte HS: Und so - (× ) - polarisiert : Das

 

blaue Gitter repräsentiert hier den Raum.

Denken wir jetzt: Können wir diese Wellen irgendwie „fühlen“? Die Antwort lautet ja, wir können.

Stellen Sie sich eine eiserne Kugel vor. Wenn der Raum, in dem es sich befindet, zu schrumpfen und sich zu dehnen beginnt, beginnen die Atome, aus denen es besteht, in eine Richtung zu konvergieren und sich in der anderen weg zu bewegen. Die Kräfte zwischen ihnen hindern sie jedoch daran, sich so frei zu bewegen, wie sie sollten. Infolgedessen bleibt die Verformung der Kugel etwas hinter der Verformung der Raumzeit zurück. In Bezug auf die Raumzeit beginnt der Ball zu vibrieren, sich zusammenzuziehen und zu dehnen. Und solche Vibrationen können uns wissen lassen, dass GW gerade jetzt durch den Ball geht. Leider sind die Verformungen sehr gering: Die relative Größenänderung unter dem Einfluss des im September 2015 verzeichneten GW beträgt zehn bis minus einundzwanzig Grad. Ich werde diese Nummer

ausschreiben : 0.000000000000000000001

Wenn die Kugel dreimal kleiner als die Erde wäre, würde eine Änderung ihrer Größe dem Durchmesser eines Protons entsprechen. Daher ist die Idee von einteiligen HS-Detektoren etwas erfolglos.

Anstelle von massiven Kugeln werden jetzt hohle "Buchstaben G" verwendet, in denen Laserstrahlen verlaufen. So funktioniert der berühmte LIGO. Änderungen in den Abmessungen der "Hülsen" des Detektors manifestieren sich in Form von Änderungen in den Phasen der Laserstrahlen, die durch Hinzufügen von zwei Strahlen bestimmt werden können. Im Detail darüber werde ich vielleicht eines Tages später schreiben. Und für diejenigen, die es kaum erwarten können, empfehle ich diesen Artikel von Shkaff , in dem unter anderem ausführlich beschrieben wird, wie LIGO funktioniert.

Source: https://habr.com/ru/post/de386953/