новости космоса
3766 45
11 июня 2020 10:03:03

Астрофизики подтверждают один из ключевых принципов Теории относительности

Международная коллаборация ученых произвела, вероятно, самое точное на сегодняшний день подтверждение одного из основополагающих принципов Общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна – принципа универсальности свободного падения.

Если кратко, то суть этого принципа состоит в том, что тела разной массы получают в гравитационном поле абсолютно одинаковое ускорение, независимо от их состава. Принцип универсальности свободного падения был проверен еще Галилеем, сбрасывавшим тела разной массы с вершины Пизанской башни, а также подтвержден в дальнейшем астрономами в масштабе Солнечной системы, где изучалось падение двух объектов разной массы, Земли и Луны, в гравитационном поле Солнца.

В новом исследовании астрономы продемонстрировали, что принцип универсальности свободного падения не перестает выполняться даже в том случае, когда мы имеем дело с экзотическими астрономическими объектами, характеризующимися мощной самогравитацией, такими как пульсары, на примере тройной системы радиопульсара PSR J0337+1715. Объекты с высокой самогравитацией отличаются от привычных нам астрономических объектов тем, что большая часть их массы связана с их собственной гравитационной энергией, в соответствии со знаменитым эйнштейновским соотношением E = mc^2.

Пульсары представляют собой быстровращающиеся нейтронные звезды – сверхплотные тела, образующиеся после сброса массивной звездой ее газовых оболочек и последующего взрыва как сверхновой. В системе пульсара PSR J0337+1715 имеются, помимо нейтронной звезды, два белых карлика, представляющих собой догорающие остатки звезд средней массы. В своей работе команда под руководством доктора Гийома Вуазена (Guillaume Voisin) из Манчестерского университета, Великобритания, провела наблюдения данной системы при помощи радиотелескопа Нансе, Франция, и смогла при помощи точных измерений параметров системы показать, что пульсар и ближний к нему (расположенный на расстоянии в 1/10 радиуса орбиты Меркурия от пульсара) белый карлик падают на другой, расположенный поодаль (на расстоянии чуть больше одной астрономической единицы, то есть расстояния от системы Земля-Луна до Солнца) белый карлик с совершенно одинаковым ускорением. Говоря количественно, эти новые наблюдения показали, что экстремальное гравитационное поле пульсара отклоняется не более чем на 1,8 миллионной доли (с доверительной вероятностью 95%) от предсказаний, сделанных на основе ОТО.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy and Astrophysics.


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
Leonid3148 · 11-06-2020

И не только у Эйнштейна, но и Ньютона тоже, вернее наоборот, у Ньютона, а у Эйнштейна тоже :-)
Как ни назови, "независимостью ускорения от размера, физ-хим состава" у Ньютона или "гравитация эквивалентна ускорению" у Эйнштейна, речь идёт об одном и том же: в точечной замкнутой лаборатории в свободном падении наблюдателю невозможно определить ни ускорение, ни скорость, ни направление (конечно до момента встречи с чем-либо, но тогда определять будет некому).
Ну а за проведённую проверку Авторам спасибо!

2
nick_s71 · 11-06-2020

И при чем здесь теория относительности Эйнштейна? ))
А воспринимается как очередное, причем - "ключевое", её подтверждение...

3
3726 · 11-06-2020

"Падают на другой Белый карлик." Да не падают они там - летают. Летают, по законам механики ОТО. В этом и подтверждение.

4
postoronnim_-2 · 11-06-2020

Любопытно, возможен ли решающий эксперимент по проверке эквивалентности гравитации ускорению?
Примитивный здравый смысл подсказывает, что между двумя этими физическими понятиями должно существовать фундаментальное различие: гравитация, притяжение есть результат одновременного взаимодействия каждого атома пробного тела с гравитационным полем другого тела, а ускорение есть результат механического взаимодействия между атомами пробного тела, возникающего от взаимодействия между ускоряющейся опорой и прилегающей к ней наружной поверхностью пробного тела.
Вот как-то так... :-)

5
Leonid3148 · 11-06-2020

postoronnim_, вы сами себе противоречите, вам же здравый смысл что-то подсказывает, а вы всё спрашиваете :-)
Теория утверждает, что НЕТ такого эксперимента в замкнутой от внешнего мира лаборатории, который отличил гравитационное притяжение от ускорения, созданного внешней силой, например реактивным двигателем.
Вот и представьте себя в этой лаборатории с кучей любых приборов и поставьте эксперимент, подсказанный вашим здравым смыслом!

6
postoronnim_-2 · 11-06-2020

Leonid, вы знаете, как я вас уважаю!.. Но мысленный эксперимент зависит от силы мысли, а не от здравого смысла, тем более, примитивного. )))

7
postoronnim_-2 · 11-06-2020

Вот, придумал! Очень примитивный опыт. Берем витую цилиндрическую пружину и сбрасываем ее с некой высоты так, чтобы длина пружины была параллельна направлению падения, и наблюдаем, что она падает, не меняя своей формы. А потом прикладываем к одному из концов такой же пружины некоторое механическое ускорение, также параллельное ее длине, и наблюдаем заметную деформацию пружины до момента достижения равновесия между силой ускорения и сопротивлением сжатию пружины. Это различие и будет служить доказательством отличия гравитации от ускорения внешней силой!
Что не так?.. :-)

8
Leonid3148 · 11-06-2020

postoronnim_, ронять пружинку и измерять, пока падает, нет необходимости, положите вашу пружинку на пол, сил по оси не будет и меряйте в спокойной обстановке. Потом поставьте пружинку "на попа", она сожмётся под собственным "весом", измеряйте сколько хочется, и найдёте жёсткость пружинки. Придадите этой пружинке ускорение внутри лаборатории и она сожмётся (растянется) согласно своей жёсткости, которую вы уже измерили.
Но это не даст вам ответа на вопрос -- стоит-ли лаборатория на гравитирующем теле или летит в ракете с работающим двигателем :-(

9
postoronnim_-2 · 11-06-2020

Leonid, любопытно, пробовал ли кто-нибудь в подобном опыте засечь время, за которое сжимается/растягивается после поворота пробная пружинка под действием одинакового гравитационного и механического ускорения?.. Или все пренебрегали такой проверкой эквивалентности, считая априори, что время окажется одинаковым?

10
Гришин_С_Г116 · 11-06-2020

Leonid3131 · 11-06-2020
"... у Эйнштейна, речь идёт об одном и том же: в точечной замкнутой лаборатории в свободном падении наблюдателю невозможно определить ни ускорение, ни скорость, ни направление (конечно до момента встречи с чем-либо, но тогда определять будет некому)".
.
Это в натуре нельзя определить направление, а в СТО как раз можно и легко. "Обклейте" сферу
множеством световых часов. Прямая между часами с наибольшим временем них даст направление,
вдоль которого происходит движение, а повторный эксперимент с запуском часов с другого зеркала
позволит определить сторону, в которую это движение происходит.

11
Гришин_С_Г116 · 11-06-2020

nick_s55 · 11-06-2020
И при чем здесь теория относительности Эйнштейна?)
А воспринимается как очередное, причем - "ключевое", её подтверждение...
.
Как причём? Прошла зима, настало лето. Спасибо Альберту за это...
Что же касается самого принципа, то тот из двух одинаковых по форме самолётов,
который массивнее, - планирует быстрее того, который легче.
Хотя и по той же траектории.

12
paragonn2259 · 11-06-2020

На практике выяснится, что путём хитроумных манипуляций с формулами и расчётами, они смогли подогнать модель к наблюдательным данным.

13
Bong64 · 11-06-2020

Ох уж этот фокус со свободным падением... или фокус в самом понятии "свободное падение"? :))

14
Bong64 · 11-06-2020

В том смысле, какой путь проделает гиря в 16 кг, прежде чем столкнется с Землей и такая же гиря с массой Земли.
Кто у нас тут специалист по визуализации. :))

15
Bong64 · 11-06-2020

А если "сбросить" одновременно эти две гири на Землю? :))

16
postoronnim_-2 · 12-06-2020

Скорость сближения двух тел массами с Землю будет меньше скорости падения гири к центру масс всех трех тел, но встретятся они в этой точке одновременно.
! Я так думаю... )))

17
Nablydatel103 · 12-06-2020

"тела разной массы получают в гравитационном поле абсолютно одинаковое ускорение, независимо от их состава"
Забыли указать место изотопов, и более простых "элементов".
.
Да ладно, никто не заметил...

18
Bong64 · 12-06-2020

postoronnim_, а как вы полагаете, если возьмем равносторонний треугольник, в вершинах которого будут находиться:
1. Земля. 2. гиря 16 кг. 3. Гиря с массой = массе Земли.
и "отпустим" их:
А. будет считаться что они "падают"?
В. гиря в 16 кг, будет "падать" на Землю, или?
С. если это все спроецировать на проводимые эксперименты сбрасывания тел разной массы с Пизанской?
--
Вопрос в общем-то возникает в данном случае один - что считать свободным падением.

19
postoronnim_-2 · 12-06-2020

Bong, если взять три тела, не соприкасающиеся в пространстве, то центры их масс заведомо будут в вершинах треугольника. Равносторонность его совершенно необязательна. Если массы двух тел будут равными, а масса третьего пренебрежимо мала в сравнении с первыми двумя, то два первых тела будут сближаться друг с другом с одинаковым ускорением, а меньшее тело будет "падать" на центр масс двух первых тел с ускорением равным вектору ускорений падения малого тела на два больших.
Как-то так...

20
postoronnim_-2 · 12-06-2020

Впрочем, насчет необязательности равносторонности соврал. Как раз необходимо расположения тел в вершинах равностороннего треугольника, чтобы огни двигались вышесказанным образом.

21
pavel_i144715 · 12-06-2020

А возможно ли утверждать что либо об универсальности свободного падения , не понимая способ передачи усилия при гравитационном взаимодействии ?

22
postoronnim_-2 · 12-06-2020

Утверждать можно все, что угодно. Например, мы же вообще ничего не понимаем о природе времени, но с легкостью о нем судим. :-)

23
elena152 · 12-06-2020

Вероятно здесь имеет значение то,с какой силой тела притягиваются друг к другу.То есть у пушинки меньше энергии массы,чем у кирпича при падении на другое тело.

24
Bong64 · 12-06-2020

С "природой времени" как раз все понятно, а вот если расположить гирю в 16 кг, посредине между гирей массы земли и Землей или позади любой из них, на равном расстоянии, задаться вопросом что на что и куда "падает", возникает вопрос - о чем речь в исследовании, поскольку далек от мысли, что сложно сопоставить такие аналогии, это уровня подготовительной группы в детский сад, перед школой с математическим уклоном, после которой берут, например, в ГАИ МГУ, соответственно возникает вопрос - о чем было в исследовании. :))

25
postoronnim_-2 · 12-06-2020

"С "природой времени" как раз все понятно" -- Bong, поделитесь, пожалуйста, поподробнее! Пока ничего внятного на этот счет не попадалось.

26
Bong64 · 12-06-2020

postoronnim_, да темой Времени (как и Пространства) я тут давно уже всем надоел и видимо настолько, что ее и не поднимет уже никто. :)))
Баталий было много, через гугл-поисковик проще, наверное, их найти.
А так, тут вот кратенько тоже есть.
astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=question&id=600
Да и просто в "общении" поискать можно.
Темы относительно свежие.

27
Pourquoi26 · 12-06-2020

ком.1// Как ни назови, "независимостью ускорения от размера, физ-хим состава" у Ньютона или "гравитация эквивалентна ускорению" у Эйнштейна,///
Уважаемый Leonid3131 а я не могу взять в толк почему Вы ставите знак равенства между Ньютоном (равенство "гравитационной и "инерционной" массы) и утверждением Эйнштейна , что ускорение эквивалентно гравитации. Ведь он сам (Эйнштейн)в своей работе эту разницу иллюстрирует различным направлением действия сил при ускорении "пресловутого лифта" и неподвижным замкнутым помещением в гравитационном поле. Т.е., если два объекта будут падать в комнате в гравитационном поле, то расстояние между ними в процессе падения должно меняться в отличии от случая ускоряющегося лифта?

28
Leonid3148 · 13-06-2020

Pourquoi, инерционная масса проявляется при УСКОРЕНИИ, гравитационная масса -- при ГРАВИТАЦИОННОМ взаимодействии. Сэр Ньютон в дdух своих законах уравнял эти массы: a=P/m; a=m*G/R^2. Не менее великий Эйнштейн тоже уравнял эти массы: для массы одинаково и не отличимо воздействие ускорения и гравитации.

29
postoronnim_-2 · 13-06-2020

Во всемирном законе Ньютона подозрителен квадрат расстояния -- какая-то удивительная точность природы в этом совершенно целом числе... :-)

30
Leonid3148 · 13-06-2020

postoronnim_, действительно подозрительно -- листок оцинковки 50х50 см продают за 30 рублей, а всего в два раза больший 1х1 метр уже за 120 рублей, обманывают, паразиты!

31
Bong64 · 13-06-2020

И никого не смущает наличие гравитационной массы,поскольку с этом случае приходится искать г.волны. :))

32
postoronnim_-2 · 13-06-2020


Действительно удивительно! Есть река, а на ней имеют место еще и волны!..

33
pavel_i144715 · 13-06-2020

postoronnim_0 · , ну говорить то можно о чем угодно и что угодно , но ведь интерес представляет по рассуждение , которое несет новые знания или хотя бы намек на них. Ну и кроме того утверждение "тела притягиваются" у меня вызывает невольную улыбку, а точно притягиваются ?

34
Pourquoi26 · 13-06-2020

Уважаемый Leonid3132! Вы или не услышали меня или сделали вид ,что не услышали. Я хотел узнать все таки Ваше мнение по поводу различий в поведение свободно падающих тел а) в условиях гравитационного поля и б)в случае ускоряющейся системы отсчета. Как я уже написал сам Эйнштейн это различие приводит без стеснения, имея в виду что будут иметь место различия в направлениях действия сил, т.е. тела падающие тела в гравитационном поле будут сближаться по мере падения. Причем хочу заметить, что малость таких смещений не должна нас смущать , тем более после регистрации смещений зеркал в гравитационно-волновом детекторе, о котором Вы мне во всех красках рассказали.

35
Leonid3148 · 14-06-2020

Pourquoi, ну да, и вы и Эйнштейн, конечно, правы, если бы добавили: "Гравитационное поле создаётся гладким равноплотным ШАРОМ", который создаёт силу притяжения к своему центру (это показал ещё Ньютон), а я не подстелил бы соломки в первом посте фразой: "..в точечной замкнутой лаборатории.."!
Улавливаете, что означает "точечная" -- второму телу для сравнения там нет места.
Кроме того шар "ГЛАДКИЙ"! Даже на Земле падающее у большого обрыва тело отклоняется в его сторону и можно подобрать расстояние между падающими телами такое, чтобы они падали параллельно и даже не сближались, но расходились :-)))

36
postoronnim_-2 · 14-06-2020

Думаю, что и в "точечной" лаборатории процессы растяжения пружин (из коммент. 8) под действием силы тяжести и равного по величине механического ускорения будут отличаться (особенно, если для большей наглядности к концам пружин прикрепить по одинаковому массивному грузу): в гравитационном поле опрокинутая в вертикальное положение пружина начнет растягиваться снизу вверх от точки крепления груза к пружине в направлении к оси поворота, а в случае динамического ускорения пружина начнет растягиваться от точки крепления к оси поворота в направлении к грузу.

37
Pourquoi26 · 14-06-2020

ком.35 ///а я не подстелил бы соломки в первом посте фразой: "..в точечной замкнутой лаборатории.."!///
Уважаемый Leonid3132! Если рассматривать реальные условия (точечная и пр. это все таки идеализация) и на достаточном расстоянии - (в "дальней " от обрыва зоне), то все таки отличить тела в ускоряющейся системе и в грав. поле можно?

38
postoronnim_-2 · 14-06-2020

Pourquoi, в гравитационном поле растяжение "пружины" пойдет от груза к опоре, а в "реактивно" ускоренной системе -- от опоры к грузу. По направлению "волны" растяжения и можно будет отличить гравитационное ускорение от инерционного.

39
Leonid3148 · 14-06-2020

Pourquoi, даже на МКС можно, она ведь тоже "падает", но градиент напряжённости "гравитационного поля" таки есть из-за не точечных размеров, как и в случае падения по радиусу на не точечной лаборатории. Но эти эксперименты не отменяют принципа эквивалентности.

40
postoronnim_-2 · 14-06-2020

Принципы ничто не может отменить! Даже наглядная проверка...
Кстати, эквивалентность не всегда подразумевает тождество, например, "неидентичные фитосанитарные меры дают одинаковый результат"... :-)

41
Bong64 · 14-06-2020

postoronnim_, а кстати, про модели, если взять перо, пусть будет гусиное, и сферу, пусть будет 16 кг, отпустить их в вертикальное свободное падение, в следствии чего произойдет объединение сферы с пером в единое целое (сам факт весьма примечателен), так вот в вашей модели чем первым соприкоснется с поверхностью Земли этот объект, сферой или все таки пером и почему.

42
postoronnim_-2 · 14-06-2020

Дорогой Bong, если уважаемый Leonid3 найдет убедительное опровержение мысленного эксперимента в моих репликах 36 и 38, то ваше предложение нужно будет переадресовать ему. Хотя в случае свободного падения пера и гири, по-моему, силы их взаимодействия будут настолько пренебрежимо малы, что не позволят даже в мысленном опыте надеяться на их объединение.

43
Bong64 · 14-06-2020

postoronnim_, они да, будут малы, но не непренебрежительно.
Это простая двойная система, в данном случае тройная + Земля,
но только сфера + перо по отношению к Земле находятся в свободном падении
(что в общем-то странно, но смещение Земли настолько трудно определимо в том числе из-за инерции,
что на это даже не обращают внимания, попросту как возможность исключая и это неправильно ;).)
Этого взаимодействия будет достаточно, что бы они объединились при свободном вертикальном падении,
в том числе и по причине быстрой инерционной(инерциальной) реакции пера на гравитационное взаимодействие со сферой.
После объедения образуется (на самом деле он и так уже был) совокупный гравитационный потенциал,
у которого будет центр масс отличный от центра масс самой сферы,
и как следствие возникает вопрос - как поведет себя такой объект в свободном падении, по отношению к Земле.
Как мне кажется это другой ракурс вашего эксперимента с пружинами и, возможно,
поведение такого объекта позволит определить какие силы к нему приложены.

44
Pourquoi26 · 15-06-2020

Уважаемый postoronnim_1 ! Мысль конечно очень интересная , но мне кажется что растяжение в обоих случаях пойдет от опоры (ИМХО)

45
postoronnim_-2 · 15-06-2020

Pourquoi, надо бы проверить в реальном опыте, но оборудования подходящего нет. Кстати, вполне приличная тема для лабораторной работы на физфаке..:-)

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2021. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!