fantascop

Занимательная физика. Мир с точки зрения мотоциклиста движущегося с околосветовой скоростью.

в выпуске 2015/11/19
17 ноября 2015 - Андрей Ненилин
article6770.jpg



Пост, в общем-то, не совсем про мотоциклы (можно сказать, мотоциклизм притянут сюда за уши), и, вероятно, будет интересен тем людям, кто любит поразмышлять о физической природе того, что нас окружает… Данная статья имеет научно-публицистический характер и доступна для понимания широкому кругу читателей, даже тем, кто в последний раз сталкивался с физикой в старшей школе ( По крайней мере я буду стараться описать все очень доступно и понятно).

Сам я ни коем образом не физик, ни по образованию, ни по призванию. Но мне всегда было интересно знать, как устроены те вещи, которые меня окружают. И вот однажды ко мне в руки попала книга Кипа Торна «Черные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна» которая напомнила мне о теории относительности и многом другом, что когда-то давно мы изучали в институте на занятиях по физике, и о чем я имел достаточно смутное представление. Из этой книги я почерпнул очень много нового, и основываясь на полученной информации смог смоделировать в воображении ситуацию, которая никак не укладывается в голове, но по теории относительности Энштейна все должно быть именно так. Возможно, среди читателей окажется грамотный физик, который сможет расставить все точки над «i», но на этот момент я вижу все именно так:

Начнем с небольшего пояснения. Любое движение — относительно. Например, если вы стоите на автобусной остановке на обочине шоссе, а мимо вас проезжает автомобиль со скоростью 100 км/ч, то в системе отсчета связанной с автобусной остановкой — ваша скорость равна 0 км/ч, а скорость водителя автомобиля — 100 км/ч… Но в системе отсчета связанной с корпусом автомобиля — скорость водителя автомобиля( относительно этого корпуса) — 0 км/ч, а скорость человека, стоящего на автобусной остановке — 100 км/ч ( минус 100км/ч если быть совсем-уж корректным, но направление движения нас не интересует). Иными словами, неважно что относительно чего движется. Важно — какую систему отсчета мы выбрали ( относительно какого объекта мы замеряем скорость).

Итак, перейдем к самому главному и интересному. Предположим, что у нас есть быстрый спортивный мотоцикл, способный двигаться с релятивистской скоростью ( со скоростью сравнимой по величине со скоростью света). Есть смелый пилот-испытатель и подготовленная трасса, которая представляет из себя кольцо, радиусом достаточным для размещения внутри типового городского микро-района. (да, радиус трассы слишком мал, и при движении по ней с релятивистской скоростью мотоциклиста снесло бы с дороги центробежной силой, да и ветром сдуло бы с байка… и вообще такого не бывает — скажите вы и будите правы… но мои рассуждения утрированы для наглядности и носят чисто теоретический характер… постарайтесь абстрагироваться от подобного рода мыслей и вникнуть в самую суть… Ведь данный эксперимент теоретически осуществим, но только при условии использования очень точного оборудования вместо наручных часов, быстрых вычислительных машин вместо людей и быстро летящих космических беспилотных аппаратов вместо мотоцикла )))). Так вот… продолжим… на руку пилоту испытателю мы одеваем часы… такие же точно часы мы одеваем на руки всем жителям нашего типового микро-района внутри кольца, в том числе детям, играющим на площадке перед домами. Синхронизируем время на часах, и даем нашему пилоту испытателю команду на старт. После того, как он разгонится до релятивистской скорости наблюдатели на земле взглянут на часы на его запястье (да, да, предположим что они успеют их разглядеть… это сейчас неважно) и заметят, что секундная стрелка на них перемещается оооооооооооооооооооооооооочень медленно, гораздо медленнее чем мы привыкли… Это широко известное следствие теории относительности Энштейна — замедление времени, известное наверно каждому по фантастическим книгам и фильмам… Дети, которые наблюдали старт мотоциклиста, когда играли на детской площадке, уже отправились по домам… а мотоциклист все кружил и кружил вокруг района по своему треку… Через несколько лет «по их времени» они закончили школы, институты, женились, родили детей… они и думать забыли про мотоциклиста… а он все кружил и кружил… в один прекрасный день, уже пожилые «наблюдатели» вспомнили про эксперимент с мотоциклистом, взглянули на него, и увидели — что мотоциклист остался таким же молодым, каким они его помнили… Ведь по «его часам», с медленно тикающей секундной стрелкой, прошло буквально пару часов с момента старта, а по времени наблюдателей — 70 лет. А теперь вспомним про относительность движения, о которой я говорил в начале статьи, и «перейдем» в систему отсчета связанную с корпусом мотоцикла. Относительно нее — мотоциклист неподвижен, а окружающие люди и предметы проносятся со скоростью близкой к скорости света( но в противоположном направлении). И если мотоциклист посмотрит на секундную стрелку часов которые одеты у какого-нибудь из наблюдателей на площадке, то он обнаружит, что она тоже движется ооооооооочень медленно ( оно и не удивительно — ведь в системе отсчета связанной с мотоциклом — мотоциклист не движется, а двор с наблюдателями пролетает мимо него с огромной скоростью). Это опять таки вытекает из теории относительности Энштейна. Мотоциклист будет летать вокруг микро-района много лет по «своему» времени, он будет становиться старше, и наконец состариться… с грустью в глазах он будет смотреть за все теми же «наблюдателями», которые играют на детской площадке ( ведь для них прошло буквально пара часов с момента старта мотоциклиста по «их времени»).

То есть — стареющие на земле наблюдатели будут видеть «вечно молодого» мотоциклиста, кружащего вокруг них многие десятилетия…
А мотоциклист, старея, будет видеть еще не повзрослевших детей наблюдателей, которые до сих пор гуляют на детской площадке…

Пародокс в том, что ничего из увиденного ни наблюдателями, ни мотоциклистом нельзя считать за единственно верную схемму развития событий… Ведь нельзя же сказать, что Ваша точка зрения правильная, только по тому что вы находитесь в «этой» а не в «другой» системе отсчета…

Также интересно, что же произойдет, если мотоциклист после этого эксперемента остановиться и взглянет на микро-район стоя на собственных ногах, а не двигаясь на байке с огромной скоростью...? Что он увидит?

Зеркало на подстер:


От редактора:
Очень неплохой ликбез родом из СССР на заданную тему с участием хорошо известных актеров:




 

Похожие статьи:

РассказыПервый прыжок

Рейтинг: +8 Голосов: 8 1669 просмотров
Нравится
Комментарии (36)
DaraFromChaos # 17 ноября 2015 в 23:14 +2
тема хорошая (читала что-то подобное с кем-то другим, не мотоциклистом, в качестве примера) :)))
но вот вычитать и апшипки исправить не помешает smoke
Андрей Ненилин # 18 ноября 2015 в 02:48 +3
Да, с правописанием у меня всегда были проблемы )
Казиник Сергей # 17 ноября 2015 в 23:18 +3
Отлично! А вот давайте усложним задачу:
Вокруг заданного микрорайона проложим железную дорогу и по ней запустим закольцованный поезд с околосветовой скоростью. А внутрь поезда поместим нашего мотоциклиста и его разгоним до околосветовой скорости. То есть мотоцикл будет относительно поезда ехать на скорости близкой к свету, а относительно микрорайона - превышая скорость света....
Далее. Железную дорогу мы проложили в виде идеального круга. Человек, стоящий рядом с ней хлебнет по полной программе всех прелестей временных коллизий, которые ему устроят поезд с мотоциклистом. Но при этом относительно человека стоящего в центре нашего круга, поезд и мотоцикл будут неподвижны... Но и человек стоящий возле ж/д полотна относительно него тоже неподвижен... Короче, тут Саня Сержан нужен, без него у меня уже извилины заплетаться начали!
Андрей Ненилин # 18 ноября 2015 в 02:52 +3
Ага....темка та еще )))
Казиник Сергей # 18 ноября 2015 в 19:11 +2
Страница эфира:
http://fantastic.podfm.ru/310
Андрей Штырков # 19 ноября 2015 в 13:01 +2
Прошу, продолжайте! dance
DaraFromChaos # 19 ноября 2015 в 13:09 +3
...подарите мне мотоцикл и сделайте это со мной rofl
Славик Слесарев # 19 ноября 2015 в 14:30 0
Куда надо слать деньги?
Казиник Сергей # 19 ноября 2015 в 17:00 +2
Дар, у тебя есть мотоцикл! Попробуешь на своем? zlo
DaraFromChaos # 19 ноября 2015 в 17:03 +2
не вопрос :)))
если ты мне тюнингуешь двигатель, чтобы можно было разогнаться до околосветовой скорости

*шепотом*
опять дам подставляют...
у самого цельный гараж с мотиками, нет же, все на Дару валит zlo
DjeyArs # 20 ноября 2015 в 22:00 +2
...подарите мне мотоцикл и сделайте это со мной
И я хочу))) хочу вот так покататься)) этож прикольно! rofl crazy
Григорий Неделько # 19 ноября 2015 в 15:58 +2
+
Славик Слесарев # 20 ноября 2015 в 15:21 +2
Кстати, что он увидит? - Он увидит свой микрорайон но весьма хорошо развившийся. :)

Тут ключевым является другое рассуждение: что будет, если этот мотоциклист, катящийся со скоростью 299 000 км/с вдруг возьмет и включит фонарик?
Можно сделать нездоровое предположение, что этот фонарик просто засветит как обычный фонарик. Но не фига: свет не может вылетать из него с суммарной скоростью 599 км/с.
Он все равно будет вылетать с суммарной скоростью 300 000 км/с. То есть, с нашей точки зрения он будет медленно выползать из фонарика бешено летящего мотоциклиста. (Со скоростью 1000 км/с, 1/300 скорости света)
Но для мотоциклиста не будет такого эффекта, что свет у него медленно выползает из фонарика. Для него он тоже как бы вылетает со скоростью света. Просто время у него идёт в 300 раз медленнее. И вот таким способом этот парадокс обходится. Все процессы внутри него точно так же заторможены (с нашей точки зрения), как и этот медленный луч из фонарика.

Но проблема тут вполне очевидная: мы сами являемся волнами. И объект состоящий из волн не может переместиться быстрее скорости распространения этой самой волны. И ситуация, когда мы летим со скоростью 299000 км/с и при этом электрон внутри нас тоже летит вокруг ядра с примерно такой же скоростью - исключена: по той же причине, что и причина проблемы с фонариком. В результате этот электрон и крутится в триста раз медленнее. Соответственно, все временные процессы для нас замедляются.

А при достижении скорости света вполне понятно, что электрон внутри нас вообще не сможет летать вокруг ядра - это будет просто параллельное переползание застывшей волны: объект, внутреннее время которого остановилось.
Казиник Сергей # 20 ноября 2015 в 17:37 +3
Всё! Мозг разрушен! Саняяяяя!!!! Сержан!!!!!!! Иди сюда!!!!
Григорий LifeKILLED Кабанов # 21 ноября 2015 в 01:15 +2
Ещё не разрушен.

А вот относительно мотоциклиста застывшим во времени будет весь мир, потому что относительно него мир движется почти со скоростью света, а значит, время в этом мире заторможено.

Всё, теперь разрушен laugh
0 # 21 ноября 2015 в 02:30 +2
А вот относительно мотоциклиста застывшим во времени будет весь мир, потому что относительно него мир движется почти со скоростью света, а значит, время в этом мире заторможено
Сам додумался, или я подсказала? Заметь, в комментариях не хватает гаишника. rofl Все остальное присутствует.
Славик Слесарев # 21 ноября 2015 в 13:28 +2
А вот относительно мотоциклиста застывшим во времени будет весь мир, потому что относительно него мир движется почти со скоростью света, а значит, время в этом мире заторможено.

- Не соглашусь. Относительно его, мир будет ускоренно меняться.
Но что он увидит - другой вопрос!
Предположим, что по обе стороны от его круговой трассы на него светят два прожектора: прожектор1 и прожектор2.
Так вот, летя полукруг по направлению к прожектору1 в соответствии с эффектом Доплера, он будет видеть вовсе не лучи света, а что-то навроде рентгеновских лучей, потому что частота воспринимаемых им колебаний почти удвоится. А от Прожектора2 ему вообще будут доходить в спину волны радиодиапазона т.к. частоту надо будет делить на изрядное число.

Короче, при таком движении, картинка снаружи превратится в нечто неперевариваемое, и ничего особого он не увидит. Но остановившись в любой момент, он обнаружит, что благодаря своему сверхбыстрому перемещению значительно отстал по времени от окружающего мира.
0 # 21 ноября 2015 в 13:41 +2
Относительно его, мир будет ускоренно меняться
По-моему, мир будет меняться только на разгоне и торможении. На скорости света времени для него не будет существовать ни внутри ни снаружи.
DaraFromChaos # 21 ноября 2015 в 01:29 +1
Саняяяяя!!!! Сержан!!!!!!! Иди сюда!!!!
люди, мне страшно!!! мы даже редактора довели до того, что ему лечение маразмометром требуется crazy
0 # 20 ноября 2015 в 19:21 -1
что в ролике, что так
ни черта не понимаю, отчего время в поезде идёт медленнее.
и есть авторитетное мнение, что свет это не волна.
Славик Слесарев # 20 ноября 2015 в 19:26 +2
А ничего, что у любого цвета есть своя длина волны? :)
Жан Кристобаль Рене # 20 ноября 2015 в 19:29 +2
И вообще, с точки зрения релятивистской теории волна=частица)))
Жан Кристобаль Рене # 20 ноября 2015 в 19:30 +2
Респект автору! Великолепная и грамотная статья!! Вспомнил "Занимательную физику" Пелермана, в школьные годы читаную))
0 # 20 ноября 2015 в 19:43 -1
Вячеслав, это не мои додумки. посмотрите док.фильм "тайны квантовой физики".
сам с торрента качал.
DaraFromChaos # 20 ноября 2015 в 20:02 +1
ну я смотрела этот фильм. и что?
Аль-Халили выдвинул еще одну гипотезу. Столь же мало доказанную, как и многие другие в квантовой теории.
кстати, вот цитата из Гардиан об этом фильме:
This was television that provided a definitive answer and then threw up another 10 questions as a result

по-моему, лучше не скажешь v
0 # 20 ноября 2015 в 22:17 -6
а русский язык вам не известен?
или снобизм не позволяет?
DaraFromChaos # 20 ноября 2015 в 22:32 +2
я оригинал цитирую.
если вы не знаете английского, переведите гуглом хотя бы.
0 # 20 ноября 2015 в 22:42 -6
а русский язык вам не известен?
или снобизм не позволяет?
0 # 20 ноября 2015 в 22:19 -2
квантовая теория вообще полна "религиозных" (основанных лишь на вере) убеждениях.
поэтому умничать глупо
Славик Слесарев # 21 ноября 2015 в 00:37 +4
Я не вижу тут никакого противоречия. Фотон - попросту кусок волны, определенная порция электромагнитных колебаний, испускаемая атомом в результате определенных реакций (ядерных там, тепловых)

И свет - это множество таких кусков. Полноценная волна, но порванная на много одинаковых элементарных объектов. Никто не мешает рассматривать их как частицы.
DaraFromChaos # 21 ноября 2015 в 00:47 +2
фсе, можно не спорить :)))
забанили мелкого и зеленого dance
Григорий LifeKILLED Кабанов # 21 ноября 2015 в 01:31 +2
Также интересно, что же произойдет, если мотоциклист после этого эксперемента остановиться и взглянет на микро-район стоя на собственных ногах, а не двигаясь на байке с огромной скоростью...? Что он увидит?

Весь секрет кроется в процессе ускорения и замедления. У Эйнштейна описана, насколько я знаю, по крайней мере, в СТО, относительность объектов, движущихся с одной скоростью. В ОТО появились какие-то мудрёные дополнения. Но смысл в том, что мотоциклист проснётся на утро с жуткого похмелья и будет с ужасом вспоминать свой сон, где он гонял по кругу со скоростью света :D
0 # 21 ноября 2015 в 08:23 +2
Отлично! А вот давайте усложним задачу:
Вокруг заданного микрорайона проложим железную дорогу и по ней запустим закольцованный поезд с околосветовой скоростью. А внутрь поезда поместим нашего мотоциклиста и его разгоним до околосветовой скорости. То есть мотоцикл будет относительно поезда ехать на скорости близкой к свету, а относительно микрорайона - превышая скорость света....
А мотоциклист едет по направлению движения поезда или против его? laugh
Славик Слесарев # 21 ноября 2015 в 13:18 +1
Конечно же имеется в виду, что они едут в одном и том же направлении.
Мой прогноз такой: если поезд уже едет,положим, со скоростью 299 000 км/с, мотоциклист может пыжиться и пытаться приблизиться к скорости света. Но с точки зрения нашего микрорайона это будет выглядеть так: заторможенный в 300 раз чувак катаясь на бешено несущемся поезде реально выжимает на смоем мотике 1/300 скорости света и ему по причине его заторможенности кажется, что он приближается к скорости света.
0 # 21 ноября 2015 в 15:11 +1
Тогда не так интересно, как если б он ехал против...
Григорий LifeKILLED Кабанов # 22 ноября 2015 в 03:38 +2
Господа, а вы не забыли о растяжении объекта? Мотоциклист не сможет разогнаться до скорости света, потому что уже на Н-ной скорости он растянется длиной во всё кольцо и упрётся носом в свою же задницу laugh Но это относительно нас. А с его точки зрения, растянемся и упрёмся носом в свои задницы уже мы rofl
Добавить комментарий RSS-лента RSS-лента комментариев