La première partie de l'article est
ici . En attendant, nous analyserons d'autres mythes dont ces deux gars ne vous parleront pas:
La masse des corps volant rapidement augmente
Une fois, j'ai eu un livre sur la théorie de la relativité, publié en URSS. Si je me souviens bien, une illustration y a été dessinée: une fusée vole (à une vitesse proche de la lumière) et la gravité monstrueuse tire les planètes, les étoiles, les galaxies vers elle-même ... Tout cela découle de cette formule:
Où le grand M est la masse «relativiste». Ce concept était très populaire au début du 20e siècle, mais
Einstein lui-même l'a ensuite enterré . En fait, jusqu'au facteur «ce», cette quantité coïncide avec l'énergie totale du corps, donc cela n'a aucun sens d'avoir deux quantités physiques différentes qui ne diffèrent que par le facteur (et dans le système d'unités «naturel», où c = 1, ces quantités sont généralement identiques) . Par défaut, le mot «masse» signifie une
masse au repos (plus exactement, une
masse invariante ).
Cependant, les vulgarisateurs de la science ont lu bon nombre des premiers travaux des physiciens - parce qu'ils voulaient décrire comment tout a commencé. Alors ils ont
déterré l'hôtesse de l'air tiré la masse relativiste sur les pages de leurs livres. Cela, en général, n'est pas si effrayant, il est seulement important de comprendre que cette quantité n'a aucun rapport avec la gravité. Voici un exemple:
Dans l'image A, nous avons deux boules de la même masse au repos par rapport à l'observateur. Grâce à la gravité, en une minute les balles sont attirées les unes vers les autres. Maintenant option B - les balles volent près de la vitesse de la lumière. Soit Lorentz facteur 2 (ralentissant le temps de moitié, réduisant la longueur de moitié, la «masse relativiste» est deux fois plus grande que la masse au repos). Combien de temps ces deux balles s'attirent-elles?
La tâche est résolue simplement. Du point de vue de l'observateur assis sur le ballon, les balles entreront quand même en collision en une minute (principe d'équivalence). Mais le temps dans le système de boules est lent pour un observateur qui les regarde de côté. Cela signifie que cela se produira
plus lentement et non
plus vite , comme beaucoup de gens le pensent (parce que, disent-ils, la masse relativiste a augmenté)
Si l'étoile est accélérée à grande vitesse, elle peut devenir un trou noir
Non. Ici, la seule chose que l'on peut dire est de voir ci-dessus.
Si le corps est chauffé, il pèse plus.
Mais c'est vrai. Ici, il vaut la peine de s'attarder sur ce qui, en fait, crée la gravité:
Ceci est un tenseur, une matrice de 4 sur 4. D'où vient le nombre 4? Trois dimensions spatiales et une temporaire. Sur la diagonale, nous avons: dans le coin supérieur gauche se trouve la densité d'énergie (pour la matière, il est simpliste de penser à la masse de repos multipliée par le tse). Vient ensuite la pression (en trois dimensions). Les cellules restantes sont importantes pour faire bouillonner des plasmas avec des flux proches de la vitesse de la lumière. En chauffant le corps, on augmente la pression à l'intérieur (pour plus de simplicité, il vaut mieux considérer le gaz)
Ici, il convient de poser une question intéressante. Mais la pression du gaz est le mouvement des molécules! Autrement dit, au lieu d'un corps avec une pression à l'intérieur, on peut considérer plusieurs molécules mobiles distinctes, et la pression est nulle? Oui. De plus, cela peut être fait même pour un «gaz» composé d'étoiles - vous pouvez calculer le mouvement de toutes les étoiles individuellement, ou vous pouvez dire qu'une galaxie contient du «gaz» d'étoiles sous une certaine pression. Et le résultat sera le même!
Ici, une telle propriété de GR aide beaucoup: dans le système de coordonnées, où la quantité de mouvement totale du système est nulle, nous pouvons remplacer tout ce tenseur avec juste une certaine valeur de masse (c'est-à-dire laisser une cellule) (si nous ne prenons pas en compte les pertes de rayonnement des ondes gravitationnelles). Ainsi, nous pouvons simplement dire qu'un corps chauffé est plus lourd et ne pas être intéressé par ce qui se passe à l'intérieur. Vous savez ce que cela me rappelle du monde informatique?
Encapsulation !
La lumière attire-t-elle d'autres objets?
Tout le monde sait que la lumière est déviée par les étoiles. Mais la lumière elle-même attire-t-elle d'autres objets? Beaucoup de gens pensent que ce n’est pas le cas, car «la masse au repos d’un photon est égale à zéro». De retour à notre tenseur, l'énergie des photons n'est pas nulle, et ils ont également une impulsion et créent une pression - presque toutes les cellules sont non nulles! Un gaz photonique enfermé dans une coque de miroir idéale créera la gravité.
La lumière est attirée les uns vers les autres, et à partir de la lumière, vous pouvez faire un trou noir. Deux rayons de lampes de poche dirigés l'un vers l'autre se plieront, attirés l'un vers l'autre. Fait intéressant, deux rayons se déplaçant dans la même direction n'interagissent pas (vous pouvez l'imaginer comme un cas extrême du premier exemple avec des boules). En particulier, un rayon de lumière ne peut pas «se focaliser» à cause de la gravité.
Mais en général, tout va très mal
Si nous avons de nombreux corps en interaction, alors quelle est la masse du système? Nous ne pouvons pas, comme dans la mécanique classique, prendre et additionner les masses. Les observateurs assis sur différentes étoiles auront des opinions différentes sur la simultanéité des événements, sur la masse des différents corps, sur le centre de masse du système. Pour un certain nombre de cas particuliers, les concepts de la masse de Komar (pas un insecte, mais un scientifique portant ce nom!), La masse ADM, la masse Bondi -
ont été développés
en détail ici . Mais ce sont tous des cas particuliers. Dans le cas général, la masse en GR n'est pas claire. Soit dit en passant, dans le cas général, le concept «d'énergie potentielle du champ gravitationnel» n'existe pas non plus.
PSMerci pour les commentaires sur la première partie. Il y en avait tellement que je ne pouvais pas tout répondre physiquement. La question a été souvent répétée - ici vous dites quelque chose, et pourquoi vous devriez vous croire, c'est votre parole contre la nôtre. Le but de cet article n'est pas de vous prouver quoi que ce soit, mais seulement de vous fournir des points de départ pour la recherche sur Google.