Сокращение расстояний

Для самих мюонов время не растягивается, однако они добираются до Земли. Как такое может быть? Разгадка кроется в еще одном удивительном феномене, "релятивистском сокращении расстояний", которое называют также лоренцевым. Сокращение расстояний означает, что быстро движущиеся объекты укорачиваются по направлению движения.

Парадокс близнецов

На этом удивительном феномене замедления времени основан следующий знаменитый мысленный эксперимент, так называемый парадокс близнецов. Представим себе, что один из двух близнецов отправляется в длительное путешествие на космическом корабле и уносится от Земли на чрезвычайно высокой скорости. Через пять лет он поворачивает и направляется обратно. Таким образом общее время в пути составляет 10 лет. Дома обнаруживается, что оставшийся на Земле близнец успел постареть, скажем, на 50 лет. На сколько лет путешественник будет моложе, чем оставшийся дома, - зависит от скорости полета.

Релятивистское замедление времени

Теперь мы готовы к тому, чтобы рассмотреть проблему "индивидуального времени". Для этого вернемся к примеру с космическим кораблем. На нем установлены световые часы, работающие по следующему принципу: снизу корабля вспышка света посылается наверх, где отражается от зеркала. Вернувшись вниз она регистрируется. Время затраченное светом на этот путь, является единицей времени "световых часов". Таким образом, часы идут в такт движущемуся туда и обратно свету, задавая для пассажира корабля определенную единицу времени.

Инерциальные системы отсчета

Гениальный Эйнштейн метко сформулировал это в своем первом постулате. Он звучит так: "Не существует инерциальной системы отсчета, которую по каким-либо причинам можно было бы предпочесть другим инерциальным системам отсчета. Все они равноправны."

Но что такое инерциальная система отсчета? Инерциальная система отсчета — это просто такая система отсчета, которая сохраняет свою скорость, то есть движется без ускорения.

Что такое инерциальная система отсчета

Относительное движение

Два космических корабля А и Б с высокой скоростью летят навстречу друг другу, встречаются и движутся дальше в разные стороны. Корабль А, в котором сидим мы, представляет собой одну систему отсчета, корабль Б — другую. Скорость с которой два корабля летят относительно друг друга, называют относительной скоростью.

Относительная скорость

Мы можем взглянуть на эту ситуацию так: мы находимся в покое на корабле А, а корабль Б движется относительно нас.

Индивидуальность времени

Из этого странного поведения света Эйнштейн вывел, пожалуй, важнейшее положение теории относительности. "Не существует универсального времени, которое было бы применимо повсюду. Если два человека, движущихся относительно друг друга, станут измерять время, они получат разные результаты. Для каждого существует, так сказать, собственное, индивидуальное время. Это означает, что измерение времени возможно лишь относительно конкретной системы отсчета (поезд, насыпь, космический корабль, Земля и т.д.)". Отсюда и название: теория относительности.

Постоянство скорости света

Каким бы способом мы ни измеряли скорость света, мы всегда получим одно и то же значение: 299792 километров в секунду. Может, пока этот факт вас и не впечатляет, но он имеет важнейшие последствия и закладывает основы специальной теории относительности.

Постоянство скорости света

Радиоактивность и ядерная энергия

Фотоны из ядра

Как мы уже знаем, фотоны возникают, когда в электронной оболочке электроны возвращаются из возбужденного состояния в основное. Бывают фотоны, длина волны которых в 100 миллионов раз меньше, чем у видимого света, зато энергия в 100 миллионов раз выше. Они возникают не в электронной оболочке, а в ядре так называемых радиоактивных элементов.

Лазер

Особый свет

Без лазеров уже нельзя представить современную технику, от лазерной указки и CD-плеера до лазерного принтера, от хирургического "лазерного скальпеля" и лазерной сварки металлов до ядерного синтеза с использованием лазеров высокой энергии. Лазеры закрепились в самых различных областях.

Термин "лазер" образован искусственно: это сокращение от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что в переводе на русский означает "усиление света вынужденным излучением".

Pages