Der erste Teil des Artikels ist
hier . In der Zwischenzeit werden wir andere Mythen analysieren, von denen diese beiden Jungs Ihnen nichts erzählen werden:
Die Masse der schnell fliegenden Körper nimmt zu
Einmal hatte ich ein Buch über die Relativitätstheorie, das in der UdSSR veröffentlicht wurde. Wie ich mich jetzt erinnere, wurde dort eine Illustration gezeichnet: Eine Rakete fliegt (mit Lichtgeschwindigkeit) und die monströse Schwerkraft zieht Planeten, Sterne, Galaxien zu sich selbst ... All dies wächst aus dieser Formel:
Wobei großes M die "relativistische" Masse ist. Dieses Konzept war zu Beginn des 20. Jahrhunderts sehr beliebt, wurde
dann aber von
Einstein selbst begraben . Bis zum „ce“ -Faktor stimmt dieser Wert mit der Gesamtenergie des Körpers überein, sodass es keinen Sinn macht, zwei verschiedene physikalische Größen zu haben, die sich nur durch den Faktor unterscheiden (und im „natürlichen“ Einheitensystem mit c = 1 sind diese Größen im Allgemeinen identisch). . Standardmäßig bedeutet das Wort "Masse" eine
Ruhemasse (genauer gesagt,
invariante Masse ).
Die Popularisierer der Wissenschaft lasen jedoch viele der frühen Werke von Physikern - weil sie beschreiben wollten, wie alles begann. Also
gruben sie die Stewardess aus und zogen die relativistische Masse auf die Seiten ihrer Bücher. Dies ist im Allgemeinen nicht so beängstigend, es ist nur wichtig zu verstehen, dass diese Größe keinen Bezug zur Schwerkraft hat. Hier ist ein Beispiel:
In Bild A ruhen zwei Kugeln gleicher Masse relativ zum Betrachter. Dank der Schwerkraft werden die Kugeln in einer Minute voneinander angezogen. Jetzt Option B - die Kugeln fliegen nahe an der Lichtgeschwindigkeit. Lassen Sie den Lorentz-Faktor 2 (Verlangsamung der Zeit um die Hälfte, Verringerung der Länge um die Hälfte, die „relativistische Masse“ ist doppelt so groß wie die Ruhemasse). Wie lange ziehen sich diese beiden Bälle an?
Die Aufgabe ist einfach gelöst. Aus der Sicht des auf dem Ball sitzenden Beobachters kollidieren die Bälle ohnehin in einer Minute (Äquivalenzprinzip). Für einen Beobachter, der sie von der Seite betrachtet, ist die Zeit im Ballsystem jedoch langsam. Dies bedeutet, dass dies
langsamer und nicht
schneller geschehen
wird , wie viele Leute denken (weil, wie sie sagen, die relativistische Masse zugenommen hat).
Wenn der Stern auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird, kann er zu einem Schwarzen Loch werden
Nein. Hier kann nur das oben Gesagte gesagt werden.
Wenn der Körper erhitzt wird, wiegt er mehr.
Aber das ist wahr. Hier lohnt es sich, darüber nachzudenken, was tatsächlich die Schwerkraft erzeugt:
Dies ist ein Tensor, eine 4 x 4-Matrix. Woher kommt die Zahl 4? Drei räumliche Dimensionen und eine temporäre. Auf der Diagonale haben wir: In der oberen linken Ecke ist die Energiedichte (für die Materie ist es einfach, über die Restmasse mal das tse-Quadrat nachzudenken). Dann kommt der Druck (in drei Dimensionen). Die verbleibenden Zellen sind wichtig für sprudelnde Plasmen mit Flüssen nahe der Lichtgeschwindigkeit. Durch Erhitzen des Körpers erhöhen wir den Druck in ihm (der Einfachheit halber ist es besser, Gas in Betracht zu ziehen).
Hier ist es angebracht, eine interessante Frage zu stellen. Aber Gasdruck ist die Bewegung von Molekülen! Das heißt, anstelle eines Körpers mit einem Druck im Inneren kann man viele separate sich bewegende Moleküle betrachten, und der Druck ist Null? Richtig. Darüber hinaus kann dies auch für ein aus Sternen bestehendes „Gas“ durchgeführt werden - Sie können die Bewegung aller Sterne einzeln berechnen oder Sie können sagen, dass eine Galaxie unter einem bestimmten Druck „Gas“ von Sternen enthält. Und das Ergebnis wird das gleiche sein!
Hier hilft eine solche Eigenschaft von GR sehr: Im Koordinatensystem, in dem der Gesamtimpuls des Systems Null ist, können wir all diesen Tensor durch nur einen bestimmten Massenwert ersetzen (dh eine Zelle verlassen) (wenn wir die Strahlungsverluste von Gravitationswellen nicht berücksichtigen). Wir können also einfach sagen, dass ein erhitzter Körper schwerer ist und sich nicht dafür interessiert, was im Inneren vor sich geht. Weißt du, woran mich das aus der IT-Welt erinnert?
Verkapselung !
Zieht Licht andere Objekte an?
Jeder weiß, dass Licht von Sternen abgelenkt wird. Aber zieht das Licht selbst andere Objekte an? Viele Leute denken, dass dies nicht der Fall ist, weil "die Restmasse eines Photons gleich Null ist". Zurück zu unserem Tensor ist die Photonenenergie nicht Null, und sie haben auch Impuls und erzeugen Druck - fast alle Zellen sind ungleich Null! Ein Photonengas, das in einer idealen Spiegelhülle eingeschlossen ist, erzeugt Schwerkraft.
Licht wird voneinander angezogen und aus dem Licht kann man ein Schwarzes Loch machen. Zwei aufeinander gerichtete Taschenlampenstrahlen biegen sich und ziehen sich an. Interessanterweise interagieren zwei Strahlen, die sich in dieselbe Richtung bewegen, nicht (Sie können sich dies als Extremfall des ersten Beispiels mit Kugeln vorstellen). Insbesondere kann sich ein Lichtstrahl aufgrund der Schwerkraft nicht „selbst fokussieren“.
Aber im Allgemeinen ist alles sehr schlecht
Wenn wir viele interagierende Körper haben, wie groß ist dann die Masse des Systems? Wir können nicht wie in der klassischen Mechanik die Massen nehmen und summieren. Beobachter, die auf verschiedenen Sternen sitzen, haben unterschiedliche Meinungen über die Gleichzeitigkeit von Ereignissen, über die Masse verschiedener Körper, über den Schwerpunkt des Systems. Für eine Reihe von Sonderfällen wurden hier die Konzepte der Komar-Masse (kein Insekt, sondern ein Wissenschaftler mit diesem Namen!), Der ADM-Masse und der Bondi-Masse
im Detail entwickelt. Dies sind jedoch alles Sonderfälle. Im allgemeinen Fall ist nicht klar, welche Masse in GR vorliegt. Übrigens existiert im allgemeinen Fall auch das Konzept der „potentiellen Energie des Gravitationsfeldes“ nicht.
PSDanke für die Kommentare zum ersten Teil. Es gab so viele, dass ich nicht alles physisch beantworten konnte. Die Frage wurde oft wiederholt - hier sagst du etwas und warum du dir glauben solltest, das ist dein Wort gegen unser. Der Zweck dieses Artikels ist nicht, Ihnen etwas zu beweisen, sondern Ihnen nur Ausgangspunkte für das Googeln zu geben.