Меню Рубрики

С точки зрения общей теории относительности земля не улетает от солнца

1. Предсказания специальной теории относительности и классической механики совпадают при условии, что …

1. скорости движения гораздо меньше скорости света

2. рассматривается движение макроскопических тел

3. движение происходит в разреженной среде (вакууме)

4. можно пренебречь сопротивлением среды движению тела.

2. К числу наблюдательных подтверждений общей теории относительности относится …

1. медленное смещение перигелия орбиты, по которой Меркурий обращается вокруг Солнца

2. открытие Галилеем того факта, что все тела падают на Землю одинаково быстро

3. тот факт, что спутник Юпитера Ио является самым вулканически активным телом в Солнечной системе

4. закон всемирного тяготения, открытый И. Ньютоном.

3. С точки зрения общей теории относительности, Земля не улетает от Солнца потому, что …

1. Солнце, обладая огромной массой, искривляет пространство-время вокруг себя, и траектория свободного движения Земли из прямой превращается в кривую, причем замкнутую

2. Солнце притягивает Землю в соответствии с законом всемирного тяготения и тем самым постоянно изменяет направление и величину скорости движения Земли

3. Земля и Солнце обладают разноименными электрическими зарядами и потому притягиваются друг к другу по закону Кулона

4. пространство-время нашей Вселенной искривлено настолько, что незамкнутых траекторий движения материальных тел в нем просто не существует.

4. Мы не замечаем релятивистских эффектов в повседневной жизни, поскольку мы …

1. слишком медленно движемся, а релятивистские эффекты заметны только при околосветовых скоростях

2. живые, а релятивистские эффекты не распространяются на живые организмы

3. слишком велики, а релятивистские эффекты существенны только для объектов микромира

4. слишком малы, а релятивистские эффекты становятся заметны только в масштабах всей Вселенной.

5. Согласно теории относительности, при переходе от одной системы отсчета к другой может измениться тот факт, что …

1. Анатолий Иванович Митрюшкин старше своего родного внука ровно на 53 года

2. пространственно-временной интервал между рождением Анатолия Ивановича Митрюшкина и его родного внука равен 2809 св. лет

3. свет, испущенный Солнцем, несется к Земле со скоростью 300 000 км/с

4 Анатолий Иванович Митрюшкин родился раньше своего родного внука.

6. Предсказания специальной теории относительности и классической механики совпадают при условии, что …

1. скорости движения гораздо меньше скорости света

2. рассматривается движение макроскопических тел

3. движение происходит в разреженной среде (вакууме)

4. можно пренебречь сопротивлением среды движению тела.

7. Основная идея общей теории относительности заключается в том, что …

1. материя и пространство-время едины и не могут существовать одно без другого

2. пространство и время едины и не могут существовать по отдельности

3. пространственно-временные соотношения не зависят от материальных объектов

4. расстояния и промежутки времени относительны, то есть зависят от выбора системы отсчета.

8. Согласно специальной теории относительности, масса и энергия …

1. эквивалентны друг другу

2. могут превращаться друг в друга

3. независимы друг от друга

4. дополнительны друг другу.

9. Общая теория относительности описывает …

1. наиболее фундаментальные свойства пространства и времени в их взаимосвязи со свойствами материи

2. законы движения материальных тел при скоростях, близких к скорости света

3. законы движения материальных тел при скоростях, превышающих скорость света

4. законы движения и взаимодействия объектов микромира, для которых нельзя пренебречь квантовыми флуктуациями

10. Общая теория относительности, в отличие от специальной теории относительности, применима …

1. в очень сильных гравитационных полях

2. при скоростях, близких к скоростям света

3. не только в мегамире, но и в микромире

4. только для описания движения с постоянной скоростью.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10057 — | 7508 — или читать все.

195.133.146.119 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

источник

ЗАДАНИЕ N 21

Объект, занимающий основную часть поля зрения на данной фотографии, не может быть нашей Галактикой (Млечный Путь), поскольку

мы находимся внутри нашей Галактики, а снимок явно сделан извне

ЗАДАНИЕ N 22

Чем меньше масса элементарной частицы, тем, как правило,

больше ее время жизни

ЗАДАНИЕ N 24


На рисунке приведена карта реликтового излучения, построенная по результатам спутниковых измерений. Каждая точка карты соответствует определенному направлению небесной сферы, с которого принималось реликтовое излучение, цвет этой точки соответствует интенсивности излучения с этого направления. Переход от одного цвета к другому соответствует изменению интенсивности примерно на 10 –6 (то есть на 0,000001) от ее среднего значения по всем направлениям. Карта позволяет сделать вывод, что реликтовое излучение

практически изотропно

ЗАДАНИЕ N 25 Установите соответствие между концепцией возникновения жизни и ее содержанием:
1) теория биохимической эволюции
2) стационарное состояние
3) креационизм

начало жизни связано с абиогенным образованием органических веществ из неорганических
виды живой материи, как и Земля, никогда не возникали, а существовали вечно
жизнь была создана Творцом в далеком прошлом

ЗАДАНИЕ N 26 Биохимические методы исследования эволюции живой природы включают изучение

вариаций белков в популяциях одного вида

ЗАДАНИЕ N 27 Историческая эволюция живых систем (филогенез) является

необратимой

ЗАДАНИЕ N 28 Внутреннее строение Земли правильно изображает рисунок

ЗАДАНИЕ N 1 Согласно представлениям античных атомистов

пустота, в которой движутся атомы, – такой же самостоятельный элемент мироздания, как и сами атомы

ЗАДАНИЕ N2 Свойство симметрии пространства, выражающееся в том, что при повороте любой системы вокруг любой оси на любой угол ход любого процесса в этой системе не изменяется, называется …

изотропностью

ЗАДАНИЕ N 3 Предсказания специальной теории относительности и классической механики совпадают при условии, что

скорости движения гораздо меньше скорости света

ЗАДАНИЕ N 4 К числу наблюдательных подтверждений общей теории относительности относится

медленное смещение перигелия орбиты, по которой Меркурий обращается вокруг Солнца

ЗАДАНИЕ N5 Окончательный отказ от концепции дальнодействия в пользу концепции близкодействия произошел при переходе от …

механической научной картины мира к электромагнитной

ЗАДАНИЕ N6 Электромагнитная картина мира отличается от механической представлениями о …

движении, которое представлено не только механическим перемещением, но и распространением волн
существовании двух видов фундаментальных взаимодействий

ЗАДАНИЕ N 7 От истинной науки псевдонаука отличается …

невосприимчивостью к критике и восхвалением своих результатов

ЗАДАНИЕ N 8 Атомно-молекулярное учение основывалось на концепции

дискретности строения вещества

ЗАДАНИЕ N 10Нельзя описать как механическое перемещение или результат механического перемещения каких-то тел или частиц …

дифракцию света на углу здания

ЗАДАНИЕ N 11 Предположение о наличии у света квантовых (корпускулярных) свойств оказалось необходимым для объяснения экспериментально установленных законов …

фотоэффекта

ЗАДАНИЕ N 12 «Эффект бабочки», то есть кардинальное изменение системы под влиянием ничтожно слабого воздействия, существен для …

долгосрочных прогнозов погоды

ЗАДАНИЕ N 13 В классической книге Ю. Одума «Основы экологии» говорится, что при протекании потока энергии по трофическим цепям качество энергии на каждом следующем трофическом уровне существенно выше, чем на предыдущем. Это не противоречит второму закону термодинамики, требующему, чтобы качество энергии во всех процессах в целом понижалось, поскольку

с каждого трофического уровня на следующий переходит не более 10 % энергии (высококачественной), а остальные 90 % (низкокачественной) энергии рассеиваются в окружающей среде

ЗАДАНИЕ N 14 В число атрибутов (обязательных признаков) процесса самоорганизации в некоторой системе не входит

приближение системы к равновесному состоянию

ЗАДАНИЕ N 15 Установите соответствие между понятием и его определением:
1) гомозиготный организм
2) гетерозиготный организм

организм, имеющий одинаковые структуры данного типа гена
организм, имеющий разные аллели одного гена

ЗАДАНИЕ N 16 Как Солнце, так и Земля имеют

атмосферу

ЗАДАНИЕ N 17 Большинство химических элементов современной Вселенной образовалось

в ходе термоядерных реакций в недрах звезд и взрывов Сверхновых

ЗАДАНИЕ N 18 Примером адаптации, возникшей у животных, является …

изменение окраски шерсти

ЗАДАНИЕ N 19 Установите соответствие между понятием и его определением:
1) гетеротрофы
2) анаэробы
3) эукариоты

организмы, неспособные образовывать органические питательные вещества из неорганических соединений
организмы, способные жить при отсутствии свободного кислорода в окружающей среде
организмы с оформленным клеточным ядром

ЗАДАНИЕ N 20 Эволюционным фактором, который называется в синтетической теории эволюции и которого не было в теории Ч. Дарвина, является (-ются) …

популяционные волны

ЗАДАНИЕ N 21 Очень существенно, в десятки и сотни тысяч раз, различаются размеры

атомов и атомных ядер

ЗАДАНИЕ N 22 Ферменты отличаются от обычных катализаторов тем, что …

образуются и функционируют в живых системах
имеют высокомолекулярную природу

ЗАДАНИЕ N 23 Понятия Вселенной и Метагалактики различаются тем, что

Метагалактика – лишь часть Вселенной

ЗАДАНИЕ N 24 Установите соответствие между свойством воды и его значением для жизни на Земле:
1) высокое поверхностное натяжение
2) аномальная плотность льда
3) высокая теплоемкость

возможность движения водных растворов от корней к стеблям и листьям
сохранение жизни живых существ, населяющих замерзающие водоемы
участие воды гидросферы в регулировании климата на нашей планете

ЗАДАНИЕ N 25 Качественное отличие человека от животных, в том числе и от наиболее близких к нему человекообразных обезьян, определяется, прежде всего …

социальной сущностью человека

ЗАДАНИЕ N 26 Установите соответствие между утверждением о свойствах трофических цепей в экосистемах и его характеристикой относительно верности или неверности:
1) число звеньев в трофической цепи не превышает четырех – шести
2) большая часть энергии (до 90%) переходит с одного трофического уровня на другой
3) число видов остается постоянным на протяжении геологических периодов

ЗАДАНИЕ N 27 Одним из путей решения проблемы физического (параметрического) загрязнения городской среды является

использование бесшумного транспорта

ЗАДАНИЕ N 1 В классической книге Ю. Одума «Основы экологии» говорится, что при протекании потока энергии по трофическим цепям качество энергии на каждом следующем трофическом уровне существенно выше, чем на предыдущем. Это не противоречит второму закону термодинамики, требующему, чтобы качество энергии во всех процессах в целом понижалось, поскольку

с каждого трофического уровня на следующий переходит не более 10 % энергии (высококачественной), а остальные 90 % (низкокачественной) энергии рассеиваются в окружающей среде

ЗАДАНИЕ N 2 Молекулярно-кинетическая теория описывает газ как

систему беспорядочно движущихся и сталкивающихся между собой частиц

ЗАДАНИЕ N 3 Квантовая механика дает

вероятностное описание для всех материальных объектов

ЗАДАНИЕ N 4 Результатом процесса самоорганизации является (-ются)

облака вокруг Южного полюса Сатурна

ЗАДАНИЕ N 5 Установите соответствие между названием стадии в концепции биохимической эволюции и примером изменений, происходящих на этой стадии:
1) абиогенез
2) коацервация
3) биоэволюция

синтез органических молекул из неорганических газов
концентрирование органических молекул и образования многомолекулярных комплексов
возникновение автотрофов

ЗАДАНИЕ N 6 По своим размерам Земля занимает __________ место среди 8 планет Солнечной системы.

пятое

ЗАДАНИЕ N 7 Большинство химических элементов современной Вселенной образовалось

в ходе термоядерных реакций в недрах звезд и взрывов Сверхновых

ЗАДАНИЕ N 8 Экологические методы исследования эволюции живой природы включают изучение

роли конкретных адаптаций на модельных популяциях

ЗАДАНИЕ N10 Историческая эволюция живых систем (филогенез) является …

направленной

ЗАДАНИЕ N 11 В рамках механической картины мира пространственные размеры тела с ростом его скорости движения …

остаются неизменными

ЗАДАНИЕ N 12 Свойством хиральности не обладают …

контактные линзы

ЗАДАНИЕ N 13 С точки зрения общей теории относительности, Земля не улетает от Солнца потому, что …

Солнце, обладая огромной массой, искривляет пространство-время вокруг себя, и траектория свободного движения Земли из прямой превращается в кривую, причем замкнутую

ЗАДАНИЕ N 14 Мы не замечаем релятивистских эффектов в повседневной жизни, поскольку мы …

слишком медленно движемся, а релятивистские эффекты заметны только при околосветовых скоростях

ЗАДАНИЕ N 16 Установите соответствие между функциональной группой организмов биогеоценоза луга и примерами организмов:
1) консументы
2) продуценты
3) редуценты

кузнечики и лягушки
зеленые растения и автотрофные бактерии
почвенные микроорганизмы

ЗАДАНИЕ N17 Одним из индикаторов глобального экологического кризиса современности является …

антропогенное изменение состава атмосферы

ЗАДАНИЕ N 18 Важнейшей чертой человеческого общества, отличающей его от самых близких представителей животного мира, является …

наличие фонда социальной и культурной информации

ЗАДАНИЕ N 19 Установите соответствие между свойством воды и его значением для жизни на Земле:
1) высокое поверхностное натяжение
2) аномальная плотность льда
3) высокая теплоемкость

возможность движения водных растворов от корней к стеблям и листьям
сохранение жизни живых существ, населяющих замерзающие водоемы
участие воды гидросферы в регулировании климата на нашей планете

ЗАДАНИЕ N 22


Данный снимок является изображением …

астероида

ЗАДАНИЕ N 23 Электромагнитная картина мира отличается от механической представлениями о

движении, которое представлено не только механическим перемещением, но и распространением волн
существовании двух видов фундаментальных взаимодействий

ЗАДАНИЕ N 24 Между объектами мегамира преобладает __________ взаимодействие.

гравитационное

ЗАДАНИЕ N 26 сообщить об ошибке
Тема: Развитие представлений о материи
Для современной естественнонаучной картины мира характерно понимание материи как …

всего, что существует независимо от нас и доступно эмпирическому познанию

ЗАДАНИЕ N 27 Установите соответствие между методом научного познания и примером его использования:
1) моделирование
2) эксперимент
3) наблюдение

написание структурных формул биоорганических соединений
многократное проведение синтеза органических молекул, свойственных живому, из неорганических газов
получение сведений об агрегатном состоянии, цвете, запахе веществ, выделяющихся в химической реакции

ЗАДАНИЕ N 28 Результатом процесса интеграции знания является _____________ химия.

фармацевтическая

ЗАДАНИЕ N1 Развитие фонда социальной и культурной информации в человеческом обществе …

уменьшает зависимость человеческого общества от природы

ЗАДАНИЕ N 3Установите соответствие между экологическими факторами среды обитания и их примерами:
1) биотические факторы
2) абиотические факторы
3) антропогенные факторы

паразитизм и колебания численности популяции
естественный радиационный фон и почвенный состав
возделывание сельскохозяйственных культур и отстрел животных

ЗАДАНИЕ N 4 К деструктивному загрязнению окружающей среды приводит

строительство автомагистралей

ЗАДАНИЕ N 5 К числу экспериментальных подтверждений общей теории относительности относится …

различие хода атомных хронометров, находящихся на разной высоте над Землей

ЗАДАНИЕ N 6 В рамках механической картины мира пространственные размеры тела с ростом его скорости движения

остаются неизменными

ЗАДАНИЕ N 7 Согласно теории относительности, при переходе от одной системы отсчета к другой может измениться тот факт, что …

Афанасий Тимофеевич Малашкин старше своего родного внука Данилы ровно на 53 года

ЗАДАНИЕ N 8 Согласно закону усложнения системной организации, сформулированному К. Ф. Рулье в 1837 г., историческое развитие природных систем приводит к усложнению их организации путем нарастающей дифференциации функций и подсистем, выполняющих эти функции. При этом степень симметричности природных систем …

с необходимостью понижается

ЗАДАНИЕ N 9 В современной картине мира (вторая половина XX века по настоящее время) по сравнению с предыдущими появились представления о (об)

развитии природных систем по пути самоорганизации
существовании третьей формы материи – физическом вакууме

ЗАДАНИЕ N10 Для современной естественнонаучной картины мира характерно понимание материи как …

всего, что существует независимо от нас и доступно эмпирическому познанию

ЗАДАНИЕ N 11 Нельзя описать как механическое перемещение или результат механического перемещения каких-то тел или частиц …

дифракцию света на углу здания

ЗАДАНИЕ N 12 В настоящее время считается, что 25–30 % всей материи во Вселенной составляет «темная материя». Она не способна ни излучать, ни поглощать, ни рассеивать свет, и потому мы не можем непосредственно видеть ее в телескопы. О самом существовании «темной материи» оказывается возможным судить лишь по ее ______________ взаимодействию с обычным светящимся веществом (звездами и галактиками).

гравитационному

ЗАДАНИЕ N 14 Псевдонаука отличается от истинной науки …

отрывочными несистемными знаниями

ЗАДАНИЕ N 16 Установите соответствие между уровнями организации биологических систем и их примерами:
1) органеллы
2) биополимеры
3) клетки

митохондрии
нуклеиновые кислоты
эритроциты

ЗАДАНИЕ N 17 К числу гипотетических элементарных частиц, то есть предсказанных теорией, но пока еще не обнаруженных экспериментами и наблюдениями, относятся …

гравитон и бозон Хиггса

ЗАДАНИЕ N 18 Изотопы уран-232 и уран-238 имеют одинаковое …

число протонов
зарядовое число

ЗАДАНИЕ N 20 Обозначим:
– количество энтропии, которое Земля ежегодно получает с потоком солнечного света;
– количество энтропии, которое Земля ежегодно отправляет в космос с потоком собственного теплового излучения;
– количество энтропии, которое ежегодно производится на Земле во всех происходящих на ней процессах.
Тогда, учитывая, что на Земле с течением времени постоянно возникали все более сложные и упорядоченные структуры (например, биосфера и человеческое общество), должно иметь место неравенство …

ЗАДАНИЕ N 22 Точно предсказать положение и скорость частицы спустя заданное время позволяет

классическая механика

ЗАДАНИЕ N 23 Основной движущей силой геологической эволюции нашей планеты служит …

продолжающаяся дифференциация вещества в земных недрах

ЗАДАНИЕ N 24 Установите соответствие между свойством генетического материала и проявлением этого свойства:

1) линейность
2) дискретность

гены расположены в хромосомах в определенной последовательности
ген определяет возможность развития отдельного качества данного организма

ЗАДАНИЕ N 25 Установите соответствие между концепцией возникновения жизни и ее содержанием:
1) теория биохимической эволюции
2) постоянное самозарождение
3) панспермия

возникновение жизнь есть результат длительных процессов самоорганизации неживой материи
жизнь неоднократно самопроизвольно зарождалась из неживого вещества, в составе которого есть активный нематериальный фактор
жизнь на Землю занесена из космоса

ЗАДАНИЕ N 26 Сходство между Большим Взрывом (процессом, в ходе которого образовалась и приобрела свои свойства наша Вселенная) и обычным взрывом артиллерийского снаряда состоит в том, что …

расстояния между галактиками с течением времени увеличиваются, подобно тому, как разлетаются в разные стороны осколки взорвавшегося снаряда

ЗАДАНИЕ N 27 Следствием фотосинтеза – важнейшего ароморфоза в истории жизни на Земле – является …

формирование озонового экрана

ЗАДАНИЕ N 1 Предсказания специальной теории относительности и классической механики совпадают при условии, что …

скорости движения гораздо меньше скорости света

ЗАДАНИЕ N 2 Согласно представлениям о пространстве и времени, свойственным механической картине мира, если бы из Вселенной исчезли все материальные тела, то пространство и время …

продолжали бы существовать, и их свойства ничуть не изменились бы

ЗАДАНИЕ N4 Основная идея общей теории относительности заключается в том, что …

материя и пространство-время едины и не могут существовать одно без другого

ЗАДАНИЕ N6 Не очень сильно, всего в несколько раз, различаются размеры атомов и …

неорганических молекул

ЗАДАНИЕ N 7 Установите соответствие между уровнями организации биологических систем и их примерами:
1) органелла
2) биополимер
3) клетка

комплекс Гольджи
белок
лейкоцит

ЗАДАНИЕ N8 Состав сложных веществ отображается формулами …

ЗАДАНИЕ N 9 В развитии фонда социальной и культурной информации – важнейшей черты человеческого общества, решающее значение имели …

социальные факторы эволюции

ЗАДАНИЕ N 10 Производство бесшумного транспорта способствует решению проблемы ______________ загрязнения среды.

параметрического

ЗАДАНИЕ N 13 Установите соответствие между понятием и его определением:
1) гетеротрофы
2) анаэробы
3) эукариоты

организмы, неспособные образовывать органические питательные вещества из неорганических соединений
организмы, способные жить при отсутствии свободного кислорода в окружающей среде
организмы с оформленным клеточным ядром
Читайте также:  Женщина с нормальным зрением отец которой

ЗАДАНИЕ N 14 Расширению арены жизни в истории развития органического мира способствовало

накопление кислорода в атмосфере

ЗАДАНИЕ N 15 Историческая эволюция живых систем (филогенез) является …

необратимой

ЗАДАНИЕ N 16 Установите соответствие между понятием и его определением:
1) генотип
2) фенотип

совокупность всех генов диплоидного набора хромосом организма
совокупность всех свойств и признаков конкретного организма

ЗАДАНИЕ N 18 Масса обычного вещества, доступного непосредственным наблюдениям в телескопы и сосредоточенного в основном в звездах, составляет ______________ от полной массы материи во Вселенной.

менее 5 %

ЗАДАНИЕ N 19 Результатом процесса самоорганизации является (-ются) …

европейский бобер

ЗАДАНИЕ N 20 Хорошей наглядной иллюстрацией принципа дополнительности может служить возникновение

стереоэффекта (ощущения 3D) при предоставлении каждому глазу своего изображения сцены

ЗАДАНИЕ N 21«Эффект бабочки», то есть кардинальное изменение системы под влиянием ничтожно слабого воздействия, существен для …

долгосрочных прогнозов погоды

ЗАДАНИЕ N 22Энтропия системы может изменяться …

как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, если система открытая

ЗАДАНИЕ N 23 сообщить об ошибке
Тема: Развитие научных исследовательских программ и картин мира (история естествознания, тенденции развития)
Электромагнитная картина мира отличается от механической представлениями о …

движении, которое представлено не только механическим перемещением, но и распространением волн
существовании двух видов фундаментальных взаимодействий

ЗАДАНИЕ N 24 Планету Марс можно считать материальной точкой при …

расчете орбиты, по которой Марс движется вокруг Солнца

ЗАДАНИЕ N 25 Представления Аристотеля о взаимодействии основывались на

концепции близкодействия

ЗАДАНИЕ N 27 Функционирование живого организма обеспечивается, в первую очередь, _________ формами движения материи.

химической и биологической

ЗАДАНИЕ N28 Псевдонаука отличается от истинной науки …

отрывочными несистемными знаниями

ЗАДАНИЕ N 1 В число атрибутов (обязательных признаков) процесса самоорганизации в некоторой системе не входит …

приближение системы к равновесному состоянию

ЗАДАНИЕ N 4Опыт, схема и результат которого изображены на рисунке, позволяет продемонстрировать

дифракцию электронов

ЗАДАНИЕ N 5 Согласно специальной теории относительности, масса и энергия

эквивалентны друг другу

ЗАДАНИЕ N 6 В рамках механической картины мира пространственные размеры тела с ростом его скорости движения

остаются неизменными

ЗАДАНИЕ N7Общая теория относительности описывает …

наиболее фундаментальные свойства пространства и времени в их взаимосвязи со свойствами материи

ЗАДАНИЕ N 8 Среди изображенных геометрических фигур наиболее симметрична …

источник

Рассказать о теории относительности настолько просто, чтобы понял даже ребёнок, вероятно, невозможно, так как существуют понятия и теории, интуитивно не воспринимаемые нашим мозгом. Но можно описать её так, чтобы она не вызывала страха в изучении. Ну а база по физике и математике нужна в любом случае.

Скажем так, по легенде, прозрение пришло к Альберту Эйнштейну в одно мгновение. Учёный, ехав на трамвае по Берну (Швейцария), взглянул на уличные часы и внезапно осознал, что если бы трамвай сейчас разогнался до скорости света, то в его восприятии эти часы остановились бы, значит времени бы вокруг не стало. Это и привело его к формулировке одного из центральных постулатов относительности — различные наблюдатели по-разному воспринимают действительность, включая столь фундаментальные величины, как расстояние и время.

Говоря научным языком, Эйнштейн осознал, что описание любого физического события или явления зависит от системы отсчета, в которой находится наблюдатель (см. Эффект Кориолиса ). Если пассажирка трамвая, например, уронит очки, то для неё они упадут вертикально вниз, а для пешехода, стоящего на улице, очки будут падать по параболе, поскольку трамвай движется, в то время как очки падают. Такой мысленный эксперимент провести не трудно.

Но хотя описания событий при переходе из одной системы отсчёта в другую меняются, есть и универсальные вещи, остающиеся неизменными. Если вместо описания падения очков задаться вопросом о законе природы, вызывающем их падение, то ответ на него будет один и тот же и для наблюдателя в неподвижной системе координат, и для наблюдателя в движущейся системе координат. Закон распределенного движения в равной мере действует и на улице, и в трамвае. Иными словами, в то время как описание событий зависит от наблюдателя, законы природы от него не зависят, то есть, являются инвариантными. В этом и заключается принцип относительности.

Как и любую другую гипотезу, принцип относительности необходимо было проверить путём соотнесения его с реальными природными явлениями. Из принципа относительности Эйнштейн вывел две отдельные теории. Одна является частным случаем второй. Специальная, или частная, теория относительности (СТО) исходит из положения, что законы природы одни и те же для всех систем отсчета, движущихся с постоянной скоростью. Общая теория относительности (ОТО) распространяет этот принцип на любые системы отсчёта, включая те, что движутся с ускорением. СТО была опубликована в 1905 году, а более сложная с точки зрения математического аппарата ОТО была завершена Эйнштейном к 1916 году. Именно поэтому сложно объяснить их на пальцах — для их формулировки потребовалось огромное количество времени и совокупная работа многих учёных.

Специальная теория относительности.

Большинство парадоксальных и противоречащих интуитивным представлениям о мире эффектов, возникающих при движении со скоростью, близкой к скорости света, предсказывается именно СТО. Самый известный из них — эффект замедления хода часов, или эффект замедления времени. Часы, движущиеся относительно наблюдателя, идут для него медленнее, чем точно такие же часы у него в руках. В художественном фильме «Интерстеллар» это показано очень хорошо.

Время в системе координат, движущейся со скоростями, близкими к скорости света, относительно наблюдателя растягивается, а пространственная протяженность (длина) объектов вдоль оси направления движения — напротив, сжимается («кротовые норы»). Этот эффект, известный как сокращение Лоренца-Фицджеральда , был описан в 1889 году ирландским физиком Джорджем Фицджеральдом (George Fitzgerald, 1851–1901) и дополнен в 1892 году нидерландцем Хендриком Лоренцем (Hendrick Lorentz, 1853–1928). Сокращение Лоренца-Фицджеральда объясняет, почему опыт Майкельсона-Морли по определению скорости движения Земли в космическом пространстве посредством замеров «эфирного ветра» дал отрицательный результат (и доказал, что эфира не существует). Позже Эйнштейн включил эти уравнения в СТО и дополнил их аналогичной формулой преобразования для массы, согласно которой масса тела также увеличивается по мере приближения скорости тела к скорости света. Так, при скорости 260 000 км/с (87% от скорости света) масса объекта с точки зрения наблюдателя, находящегося в покоящейся системе отсчета, удвоится.

Со времени Эйнштейна все эти предсказания, сколь бы противоречащими здравому смыслу они ни казались ( чем пользуются псевдоучёные ), находят полное и прямое экспериментальное подтверждение (о чём либо специально умалчивают, либо просто не знают псевдоучёные, распространяя своё непонимание и нежелание учиться). В одном из самых показательных опытов ученые Мичиганского университета поместили сверхточные атомные часы на борт авиалайнера, совершавшего регулярные трансатлантические рейсы, и после каждого его возвращения в аэропорт приписки сверяли их показания с контрольными часами. Выяснилось, что часы на самолёте постепенно отставали от контрольных всё больше и больше (речь идёт о долях секунды, но важна принципиальная доказуемость отставания). Уже больше полувека учёные исследуют элементарные частицы на огромных ускорителях. В них пучки заряженных субатомных частиц (таких как протоны и электроны) разгоняются до скоростей, близких к скорости света, затем ими обстреливаются различные ядерные мишени (либо, как на БАК, эти пучки сталкиваются друг с другом, что намного эффективнее, так как скорости движущихся навстречу другу другу объектов складываются). В таких опытах приходится учитывать увеличение массы разгоняемых частиц — иначе результаты эксперимента попросту не будут поддаваться разумной интерпретации. И в этом смысле СТО давно перешла из разряда гипотетических теорий в область инструментов прикладной инженерии, где используется наравне с законами механики Ньютона.

Стоит особо отметить, что СТО, хотя она внешне и противоречит законам классической ньютоновской механики, на самом деле практически в точности воспроизводит все обычные уравнения законов Ньютона, если её применить для описания тел, движущихся со скоростью значительно меньше, чем скорость света. То есть, СТО не отменяет ньютоновской физики, а расширяет и дополняет её.

Принцип относительности помогает также понять, почему именно скорость света, а не какая-нибудь другая, играет столь важную роль в этой модели строения мира — этот вопрос задают многие из тех, кто впервые столкнулся с теорией относительности. Скорость света выделяется и играет особую роль универсальной константы, потому что она определена естественнонаучным законом (см. Уравнения Максвелла). В силу принципа относительности скорость света в вакууме одинакова в любой системе отсчёта. Это, казалось бы, противоречит здравому смыслу, поскольку получается, что свет от движущегося источника (с какой бы скоростью он ни двигался) и от неподвижного доходит до наблюдателя одновременно. Однако это так.

Благодаря своей особой роли в законах природы скорость света занимает центральное место и в ОТО.

Общая теория относительности.

ОТО применяется уже ко всем системам отсчёта (а не только к движущимися с постоянной скоростью друг относительно друга) и выглядит математически гораздо сложнее, чем специальная (чем и объясняется разрыв в одиннадцать лет между их публикацией). Она включает в себя, как частный случай, СТО (и, следовательно, законы Ньютона). При этом, ОТО идёт значительно дальше всех своих предшественниц. В частности, она даёт новую интерпретацию гравитации, сильна сегодня является, грубо выражаясь, её нерешённой частью.

ОТО делает мир четырёхмерным: к трём пространственным измерениям добавляется время. Все четыре измерения неразрывны, поэтому речь идёт уже не о пространственном расстоянии между двумя объектами, как это имеет место в трехмерном мире, а о пространственно-временных интервалах между событиями, которые объединяют их удалённость друг от друга — как по времени, так и в пространстве. То есть пространство и время рассматриваются как четырёхмерный пространственно-временной континуум или, попросту, пространство-время. В этом континууме наблюдатели, движущиеся друг относительно друга, могут расходиться даже во мнении о том, произошли ли два события одновременно — или одно предшествовало другому. К счастью для нашего обеднённого эволюцией разума, до нарушения причинно-следственных связей дело не доходит — то есть существования систем координат, в которых два события происходят не одновременно и в разной последовательности, даже ОТО не допускает (что упускают псевдоучёные и мракобесы).

Читайте также:  Таблицы для исследования цветового зрения полихроматические

Закон всемирного тяготения Ньютона говорит нам, что между любыми двумя телами во Вселенной существует сила взаимного притяжения. С этой точки зрения Земля вращается вокруг Солнца, поскольку между ними действуют силы взаимного притяжения. ОТО, однако, заставляет нас взглянуть на это явление иначе. Согласно этой теории, гравитация — это следствие деформации упругой ткани пространства-времени под воздействием массы (при этом чем тяжелее тело, например Солнце, тем сильнее пространство-время «прогибается» под ним и тем, соответственно, сильнее его гравитационное поле). То есть гравитация — совокупность таких исправлений, которые действуют на отдельно взятое тело. Представьте себе туго натянутое полотно, на которое помещён массивный шар. Полотно деформируется под тяжестью шара, и вокруг него образуется впадина в форме воронки. Согласно ОТО, Земля обращается вокруг Солнца подобно маленькому шарику, пущенному кататься вокруг конуса воронки, образованной в результате «продавливания» пространства-времени тяжёлым шаром — Солнцем. А то, что нам кажется силой тяжести, на самом деле является, по сути чисто внешнем проявлением искривления пространства-времени, а вовсе не силой в ньютоновском понимании. На сегодняшний день лучшего объяснения природы гравитации, чем даёт нам ОТО, не найдено. И это факт.

Проверить ОТО непросто, поскольку в обычных лабораторных условиях её результаты практически полностью совпадают с тем, что предсказывает закон всемирного тяготения Ньютона. Тем не менее, несколько важных экспериментов были проведены, и их результаты позволяют считать теорию подтвержденной. Кроме того, ОТО помогает объяснить явления, которые мы наблюдаем в космосе, — например, незначительные отклонения Меркурия от стационарной орбиты, необъяснимые с точки зрения классической механики Ньютона, или искривление электромагнитного излучения далеких звёзд при его прохождении в непосредственной близости от Солнца или звёзд вообще.

На самом деле результаты, которые предсказывает ОТО, заметно отличаются от результатов, предсказанных законами Ньютона, только при наличии сверхсильных гравитационных полей. Это значит, что для полноценной проверки ОТО нужны либо сверхточные измерения очень массивных объектов, либо изучения чёрных дыр, к которым никакие наши привычные интуитивные представления неприменимы. Так что разработка новых экспериментальных методов проверки теории относительности остается одной из важнейших задач экспериментальной физики.

Основано на «200 законов мироздания» Джеймса Трефила.

источник

Когда Эйнштейн упомянул о своем желании решить проблему гравитации, ему было сказано две вещи: первое, — что это просто невозможно сделать, а второе заключается в том, что никто не поверит ему, даже если бы он это сделал. В ответ он создал свое величайшее творение — Общую теорию относительности.

Общая теория относительности сделала для гравитации то, что даже Ньютон не смог сделать, — дала ей объяснение, показала закономерность, благодаря которой вещи падают, вращаются на орбите и искажают время. Фактически, создание общей теории относительности связано с противостоянием с Ньютоном и его представлениями о гравитации, которая им описывалась как таинственна сила, сближающая объекты. Хотя по правде говоря, даже сам Ньютон не понимал, как это работает, поскольку сила притяжения действует через пустое пространство, и горько критиковал свою собственную теорию гравитации.

Тем не менее, несмотря на вопросы, которые остались без ответа, формулы Ньютона для гравитации всё еще использовались в течение десятилетий, как основа для универсальных законов физики, чтобы точно предсказывать движения планет и даже отправить людей на Луну. Чтобы понять общую теорию относительности, нам нужно кратко взглянуть на ньютоновскую теорию тяготения и на то, где она не дотягивает.

Ньютоновская гравитация была сформулирована главным образом для объяснения двух вещей. Первым был вопрос о том, почему объекты разного веса падают на землю одновременно. Обратите внимание на слово «падают», а не «брошены». Бросание объектов добавляет дополнительную энергию, которую объект не имел бы, если бы он был просто уронен. Например, если бы не сопротивление воздуха, перо и свинцовый шар при падении приземлились бы одновременно. Два камня разных размеров и веса также будут приземляться на землю одновременно.

Другой вопрос, который Ньютон попытался решить, — это орбиты небесных тел, почему Луна вращается вокруг Земли, а Земля — вокруг Солнца. В конечном счете, ответ Ньютона на это заключался в том, что гравитация — это сила, пропорциональная массе объекта. Чем больше масса объекта, тем сильнее его гравитационное притяжение.

Но, как мы уже упоминали ранее, проблема ньютоновской гравитации заключается в её действии на расстоянии. Силы зависят от массы объектов и от расстояния между ними. Проблема с этим в том, что сила не имеет носителя, она действует в пустом пространстве. Также проблема в том, что она нарушает «ограничение скорости» Вселенной: ничто не может двигаться быстрее скорости света. Если объект изменил свое положение во Вселенной, силы притяжения, с которой он действует на другие объекты, мгновенно изменились бы, нарушив это ограничение скорости.

В попытке решить проблему гравитации Эйнштейн впервые придумал Специальную теорию относительности, которая учитывала только объекты, движущиеся по прямой и с постоянной скоростью. Однако она не включала ускорения, и Эйнштейн стремился создать теорию, которая могла бы применяться более широко. Так родился термин Общая теория относительности.

В начале 1900-х Эйнштейн провел мысленный эксперимент. Он смотрел в окно и представлял себе человека, падающего с крыши. Когда человек падал, он чувствовал себя невесомым. Но что если бы этот человек был в падающем лифте? Лифт будет двигаться с той же скоростью, что и человек, который также почувствует себя невесомым.

Именно тогда Эйнштейн понял, что происходит. Вопреки теории Ньютона, не было никакой гравитационной силы, тянущей объекты вниз. Вместо этого пространство вокруг них было изогнуто, подталкивая оба объекта к земле. Оно толкало, а не притягивало, как это считалось в теории притяжения Ньютона. Последствия этого открытия были удивительными. Это означало, что пространство является гибким, его можно складывать и изгибать. Эйнштейн объединил пространство и время в так называемый пространственно-временной континуум.

В то время как естественное движение вещей состоит в том, чтобы следовать простейшему пути через пространство-время, масса изгибает окружающее её пространство так, что мы движемся к центрам большей массы. Это и есть сила, которую мы называем гравитацией.

Как это описывает орбиты планет и их лун? Ньютоновская гравитация говорит, что Солнце притягивает нас к себе, но мы не падаем на него, потому что Земля также одновременно движется в сторону по эллиптической орбите. Но согласно общей теории относительности, огромная масса Солнца искажает пространство вокруг себя, и это изогнутое пространство толкает Землю к Солнцу.

Ни одно из этих изображений не является точным относительно того, как на самом деле выглядит кривизна пространства-времени — три измерения пространства, обернутые вокруг четвертого измерения (времени), — но наши умы не способны представить, как это будет выглядеть на самом деле. Поскольку мы живем в трех измерениях, мы можем представить себе только трехмерные ситуации.

Откуда мы знаем, что Общая теория относительности работоспособна? Доказательства этого есть во всей Вселенной. Теория не только объясняет нейтронные звезды и аномалии орбиты Меркурия, но и правильно предсказывает черные дыры и способность гравитации сгибать свет. Звездный свет, например, искривляется, когда проходит вблизи Солнца. Еще один интересный момент со светом заключается в том, что когда он отклоняется вокруг более компактных объектов, это приводит к нескольким изображениям этого объекта. Это обычно наблюдаемое явление называется гравитационным линзированием и помогает подтвердить общую относительность.

Знаете ли вы, что время также может быть искажено? Время замедляется ближе к объектам очень большой массы. Например, для тех, кто живет в высоком небоскребе, время течет быстрее, чем для находящихся на земле. Но, эта разница очень мала, разумеется.

Теория относительности также предсказывает, что в момент зарождения нашей Вселенной она была очень горячей и плотной, что в конечном итоге привело к Большому взрыву. С тех пор мы обнаружили, что наша Вселенная расширяется гораздо быстрее, чем предсказывал Эйнштейн.

Как выразился физик-теоретик Джон Уилер ( John Wheeler), «пространство-время говорит материи, как двигаться, а материя говорит пространству-времени, как изгибаться».

Что касается опыта с двумя падающими объектами разной массы, теория относительности говорит, что они упали на пол одновременно, потому что на них не действует сила.

Применений общей теории относительности гораздо больше. Это был один из величайших даров Эйнштейна миру, и он продолжает проходить тестирование. Но это действительно рисует довольно странную картину Вселенной — ту, где червоточины могут существовать, и параллельные линии могут в конечном итоге расходиться. Мы до сих пор всё еще обсуждаем эту теорию. Мы продолжаем использовать слово «гравитация», и мы продолжаем думать с точки зрения ньютоновской гравитации, потому что это более понятно для нашего ума, чем изогнутое пространство-время.

источник