Bagian pertama artikel ada di
sini . Sementara itu, kami akan menganalisis mitos lain yang tidak akan diceritakan oleh kedua lelaki ini kepada Anda:
Massa benda terbang cepat meningkat
Pernah saya punya buku tentang teori relativitas, diterbitkan kembali di Uni Soviet. Seingat saya sekarang, sebuah ilustrasi digambar di sana: sebuah roket terbang (dengan kecepatan mendekati cahaya) dan gravitasi mengerikan menarik planet, bintang, galaksi ke arahnya sendiri ... Semua ini tumbuh dari rumus ini:
Di mana M besar adalah massa "relativistik". Konsep ini sangat populer pada awal abad ke-20, tetapi
kemudian Einstein sendiri yang menguburnya . Sebenarnya, hingga faktor "ce", nilai ini bertepatan dengan energi total tubuh, sehingga tidak masuk akal untuk memiliki dua kuantitas fisik yang berbeda yang hanya berbeda oleh faktor (dan dalam sistem unit "alami", di mana c = 1, jumlah ini umumnya identik) . Secara default, kata "massa" berarti
massa istirahat (lebih tepatnya,
massa invarian ).
Akan tetapi, para pakar ilmu pengetahuan membaca banyak karya awal fisikawan - karena mereka ingin menggambarkan bagaimana semuanya dimulai. Maka mereka
menggali pramugari itu menarik massa relativistik pada halaman-halaman buku mereka. Ini, secara umum, tidak begitu menakutkan, hanya penting untuk memahami bahwa kuantitas ini tidak ada hubungannya dengan gravitasi. Berikut ini sebuah contoh:
Dalam gambar A, kami memiliki dua bola dengan massa yang sama saat diam relatif terhadap pengamat. Berkat gravitasi, dalam satu menit bola-bola itu saling tertarik. Sekarang opsi B - bola terbang mendekati kecepatan cahaya. Biarkan Lorentz faktor 2 (memperlambat waktu setengahnya, mengurangi panjangnya setengahnya, "massa relativistik" dua kali lebih besar dari massa sisanya). Berapa lama kedua bola ini menarik satu sama lain?
Tugas ini diselesaikan dengan sederhana. Dari sudut pandang pengamat yang duduk di atas bola, bola tetap akan bertabrakan dalam satu menit (prinsip kesetaraan). Tetapi waktu dalam sistem bola lambat bagi seorang pengamat yang melihatnya dari samping. Ini berarti bahwa ini akan terjadi
lebih lambat , dan tidak
lebih cepat , seperti yang dipikirkan banyak orang (karena, kata mereka, massa relativistik telah meningkat)
Jika bintang dipercepat ke kecepatan tinggi, maka itu bisa menjadi lubang hitam
Tidak. Di sini satu-satunya hal yang bisa dikatakan adalah lihat di atas.
Jika tubuh dipanaskan, maka itu lebih berat.
Tetapi ini benar. Di sini ada gunanya memikirkan apa yang sebenarnya menciptakan gravitasi:
Ini adalah tensor, matriks 4 dengan 4. Dari mana angka 4 berasal? Tiga dimensi spasial dan satu temporer. Di diagonal yang kami miliki: di sudut kiri atas adalah kepadatan energi (dalam hal ini, sangat sederhana untuk berpikir tentang massa sisanya dikalikan tse-squared). Kemudian muncul tekanan (dalam tiga dimensi). Sel-sel yang tersisa penting untuk menggelembungkan plasma dengan fluks mendekati kecepatan cahaya. Dengan memanaskan tubuh, kami meningkatkan tekanan di dalamnya (untuk kesederhanaan, lebih baik mempertimbangkan gas)
Di sini tepat untuk mengajukan pertanyaan yang menarik. Tetapi tekanan gas adalah pergerakan molekul! Artinya, alih-alih satu tubuh dengan tekanan di dalam, seseorang dapat mempertimbangkan banyak molekul bergerak yang terpisah, dan tekanannya nol? Benar Selain itu, ini dapat dilakukan bahkan untuk "gas" yang terdiri dari bintang - Anda dapat menghitung gerakan semua bintang secara individual, atau Anda dapat mengatakan bahwa sebuah galaksi mengandung "gas" dari bintang-bintang di bawah tekanan tertentu. Dan hasilnya akan sama!
Di sini, properti GR seperti itu sangat membantu: dalam sistem koordinat, di mana momentum total sistem adalah nol, kita dapat mengganti semua tensor ini hanya dengan nilai massa tertentu (yaitu, tinggalkan satu sel) (jika kita tidak memperhitungkan kehilangan radiasi dari gelombang gravitasi). Dengan demikian, kita dapat dengan mudah mengatakan bahwa tubuh yang dipanaskan lebih berat dan tidak tertarik pada apa yang terjadi di dalam. Anda tahu ini mengingatkan saya pada apa dari dunia TI?
Enkapsulasi !
Apakah cahaya menarik benda lain?
Semua orang tahu bahwa cahaya dibelokkan oleh bintang. Tetapi apakah cahaya itu sendiri menarik benda lain? Banyak orang berpikir itu tidak, karena "massa foton lainnya sama dengan nol". Kembali ke tensor kita, energi foton bukanlah nol, dan mereka juga memiliki momentum dan menciptakan tekanan - hampir semua sel bukan nol! Gas foton yang terlampir dalam cangkang cermin yang ideal akan menciptakan gravitasi.
Cahaya saling tertarik, dan dari cahaya itu Anda bisa membuat lubang hitam. Dua sinar senter yang diarahkan ke satu sama lain akan bengkok, saling tertarik. Menariknya, dua sinar yang bergerak dalam arah yang sama tidak berinteraksi (Anda dapat membayangkan ini sebagai kasus ekstrim dari contoh pertama dengan bola). Secara khusus, sinar cahaya tidak dapat "fokus dengan sendirinya" karena gravitasi.
Namun secara umum, semuanya sangat buruk
Jika kita memiliki banyak tubuh yang saling berinteraksi, lalu berapakah massa sistem? Kita tidak bisa, seperti dalam mekanika klasik, mengambil dan menjumlahkan massa. Pengamat yang duduk di bintang yang berbeda akan memiliki pendapat yang berbeda tentang simultanitas peristiwa, tentang massa tubuh yang berbeda, tentang pusat massa sistem. Untuk sejumlah kasus khusus, konsep massa Komar (bukan serangga, tetapi ilmuwan dengan nama itu!), Massa ADM, massa Bondi -
telah dikembangkan
secara terperinci di sini . Tetapi ini semua adalah kasus khusus. Dalam kasus umum, tidak jelas apa massa dalam GR. Ngomong-ngomong, dalam kasus umum, konsep "energi potensial medan gravitasi" juga tidak ada.
PSTerima kasih atas komentarnya di bagian pertama. Ada begitu banyak sehingga saya tidak bisa menjawab semuanya secara fisik. Pertanyaan itu sering diulang - di sini Anda mengatakan sesuatu, dan mengapa Anda harus percaya, ini kata-kata Anda. Tujuan artikel ini bukan untuk membuktikan apa pun kepada Anda, tetapi hanya untuk memberi Anda poin awal untuk googling.