Если продолговатый объект на околосветовой скорости становится короче, то что будет с вращающимся диском? - новости Подоляка

Если продолговатый объект на околосветовой скорости становится короче, то что будет с вращающимся диском?

Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D

+1
1
+1
2
+1
1
+1
0
+1
0
+1
0
+1
0

Вы наверняка знаете про шуточки, которые следуют из теории относительности. Согласно логике Эйнштейна, есть только одна постоянная величина и это скорость света в вакууме. Все остальные величины меняются в зависимости от условий.

И, конечно же, вам точно знакомы Лоренцовы преобразования, согласно которым при приближении объекта к околосветовой скорости, при наблюдении за ним из другой системы отсчёта видится, что произошло изменение длины или замедление времени. Тут всё просто. Если скорость света менять нельзя, то переменными станут все остальные параметры, а в случае движения у нас их и не так-то много — скорость, расстояние время. Скорость не трогаем, зато можем играть со временем и с длиной объекта.

Обычно все схожие примеры разбираются на некоторых продолговатых предметах. Например, очень любят иллюстраторы рисовать ракету и изображать, как сокращение Лоренца повлияет на её кажущуюся длину при увеличении скорости относительно системы наблюдателя.

Стандартная схема
Стандартная схема

А как тогда будет выглядеть вращающийся на околосветовой скорости диск? Вращающийся диск выглядит максимально неестественно. Это не объект, который просто уменьшается в одном измерении, нет, это нечто хуже. Окружность диска движется быстрее её центра. Внешний край укорачивается, а радиус остается постоянным.

Звучит невозможно, не правда ли? Как в каком-то геометрическом безумии, в котором число π не такое, каким должно быть. Диск выглядит так, будто он неестественно деформирован.

Примерная модель
Примерная модель

Чем быстрее вращается диск, тем меньше длина его окружности, а радиус отстаёт. Почему это так?

Вспомните, как связаны в элементарной геометрии радиус и длина окружности. Школьная формула подсказывает, что l=2PiR. Радиус уменьшается медленнее. Но есть ещё кое-что интересное.

Кстати, обратите внимание, что мы говорим сейчас не про движение всего диска, который летит на околосветовой скорости, а именно про его вращение. Уверен, что найдутся читатели, которые обязательно начнут строчить в комментариях — хм, ну так диск-то сжимается вместе с движением? В чём сложность?! Проблема в том, что мы рассматриваем именно вращение на околосветовой скорости.

Ещё один очень интересный момент — а что станет с числом Пи? Вы все знаете это стандартное значение. Это математическая константа, равная отношению длины окружности к её диаметру. Диаметр изменится, дина окружности изменится. Сохранится ли таким же число Пи?

Несмотря на то, что мы имеем неравномерную деформацию, соотношение между объектами должно оставаться пропорциональным. Это с одной стороны. А по другой логике — точки на окружности будут вращаться с разной скоростью. Чем ближе точка на радиусе к центру тем медленнее она может позволить себе двигаться.

Значит при околосветовой скорости точки радиуса, которые находятся ближе к центру будут испытывать меньшее сокращение длины, чем точки снаружи. Отсюда логично следует, что число Пи потеряет пропорциональность и станет резиновым.

Ничего себе
Ничего себе

Ну и ещё кое-что. Вы большой молодец, что задаётесь такими вопросами. Мы только что проговорили парадокс Эренфеста.

Парадокс Эренфеста — это мысленный эксперимент, в котором рассматривается диск, вращающийся с околосветовой скоростью. Изначально неподвижная жёсткая окружность после раскручивания должна парадоксальным образом уменьшать свой радиус, чтобы сохранить длину. Вот мы сейчас об этом и рассуждали. Все наши мысли относительно «резинового числа Пи» ложатся в эту проблему. Ну а такие метаморфозы должны неизбежно разломать природу материи.

Парадокс был выдвинут Эренфестом в 1909 году после разработки Эйнштейном специальной теории относительности. Вы могли слышать его логику, переложенную на поведение часов. Часы на окружности идут быстрее, чем часы в центре. Но тогда и стрелка должна превращаться в какую-то непонятную штуку.

Но физики пошли более простым путём. В современном понимании парадокс показывает несовместимость некоторой части классической механики со специальной теорией относительности, а также возможность различного определения понятий времени и расстояния во вращающихся системах отсчёта. Или, если упростить — вы не можете вращать настоящий диск достаточно быстро, чтобы он не развалился задолго до того, как релятивистские эффекты станут заметны.

+1
1
+1
2
+1
1
+1
0
+1
0
+1
0
+1
0

Поделись видео:
Источник
Подоляка
0 0 голоса
Оцените новость
Подписаться
Уведомить о
0 комментариев
Новые
Старые Популярные
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии