LINUX.ORG.RU
Форум — Talks  

[дискас] Эйнштейновское искривление пространства доказано окончательно


0

2

Учёные, обрабатывающие данные уникального космического эксперимента, объявили о правоте Эйнштейна. После вычета всех технических погрешностей, вызванных несовершенством аппаратуры, в числах остался «след» от воздействия нашей планеты на пространство-время.

«Эйнштейн выжил!» — провозгласил 4 мая на пресс-конференции в Вашингтоне научный руководитель миссии Gravity Probe B профессор Френсис Эверитт (Francis Everitt) из Стэндфорда (Stanford University). Выступивший в штаб-квартире американского космического агентства физик рассказал об окончательных итогах многолетнего проекта по практической проверке общей теории относительности (ОТО).

Напомним, ещё в 2004 году для измерения тонких эффектов влияния Земли на окружающее пространство-время американцы запустили спутник Gravity Probe B, который завершил свою работу в 2005-м.

На спутнике были установлены беспрецедентно точные гироскопы, а сам аппарат был постоянно нацелен на далёкую звезду в качестве опорной точки (на заглавном рисунке — guide star). Аппаратура спутника ловила дрейф оси гироскопов с погрешностью в десятитысячные доли угловой секунды.

В 2007 году американцы официально обнародовали первые результаты обработки собранных данных. Для ОТО они выглядели очень радужно. Но тогда же было упомянуто об обнаруженных дополнительных силах, связанных с конструкцией спутника.

Подробнее об этих досадных помехах скажем ниже, пока нужно лишь отметить, что вычисление поправок на посторонние факторы заняло у группы физиков пять лет! Фактически они спасли весь проект, заново перелопатив гигабайты исходной информации.

И вот теперь исследователи вынесли окончательный вердикт — Земля действительно искривляет пространство вокруг себя в полном соответствии с уравнениями теории относительности.

При высоте полёта спутника в 642 километра длина окружности его орбиты превышает 40 тыс. км. Полёт аппарата показал, что точное значение этой длины примерно на три сантиметра меньше, чем следует из евклидовой геометрии, то есть рассчитанное по известной любому школьнику формуле 2πR.

Так происходит из-за того, что масса Земли словно прогибает пространство, создавая «ямку» и нарушая плоскую геометрию космоса. Это явление называется геодезическим эффектом, отражающимся в постепенном повороте оси гироскопа в плоскости орбиты спутника (на заглавном рисунке — geodetic precession).

http://www.membrana.ru/storage/img/r/rwg.jpg

Посмотрите на схему выше. На левом рисунке представлено пространство в классической физике, или просто участок космоса без планеты. В нём отмечен круг диаметром 12 745 километров. Длина этой окружности (округлённо) — 40 тыс. км. Бегая по ней, гироскоп всё время сохраняет ориентацию своей оси (она отмечена стрелками).

Справа показана реальная ситуация. Масса Земли стягивает пространство-время, условно говоря, в неглубокий конус. Это искажение можно представить как вырезание из пирога небольшого клина (пунктирные линии на обоих рисунках, угол клина преувеличен для наглядности). В результате окружность стягивается на 2,8 сантиметра. В случае со спутником ось его гироскопа по мере прохождения орбиты всё время отклоняется на небольшой угол, и за год эта ошибка накапливается настолько, что её уже могут поймать приборы.

Второй эффект — «увлечение рамы», то есть явление увлечения инерциальной системы координат вращающейся Землёй. «Это как если бы наша планета была погружена в мёд», — сравнивает Френсис. Данный эффект приводит к медленному отклонению оси вращения гироскопа в экваториальной плоскости (на заглавном рисунке — frame-dragging precession). Gravity Probe B обнаружил и его.

http://www.membrana.ru/storage/img/r/rwh.jpg

Как пишет Science, точность измерения двух описанных эффектов составила 0,25% и 19%.

С одной стороны, это попадание в цель (полученные значения отклонения осей гироскопов согласуются «с Эйнштейном»). Но с другой – это не то, на что рассчитывали авторы опыта в самом начале. Кстати, в целом этот эксперимент со спутником был задуман, страшно сказать, аж в 1959 году! Но только в XXI веке техника позволила реализовать идею.

Одно из достижений создателей аппарата — идеальные сферы, работавшие в качестве роторов гироскопов. Они были сделаны из кварца и покрыты сверхпроводящим ниобием для создания магнитного поля. На спутнике сферы подвешивались в вакууме в камере, хорошо изолированной от внешних магнитных полей и охлаждённой до 1,8 кельвина.

По размеру роторы были с шарик для пинг-понга. Они были сделаны из очень однородного материала. А отклонение их поверхности от идеальной сферы составило менее 10 нанометров (это несколько атомов). Если такой шарик увеличить до размеров Земли, на ней не было бы холмов выше трёх метров.

Колоссальная механическая точность сфер должна была привести к высочайшей же точности измерения эффектов ОТО, но подвёл фактор, которому при проектировании миссии не придали должного значения.

Чудо-сферы оказались недостаточно сферичны не по геометрии, а в электромагнитном плане. В процессе изготовления они захватили некоторое количество электрических зарядов, которые потом повлияли на вращение этих пробных тел.

Такой просчёт и привёл к снижению общей точности опыта, хотя принципиально эффекты ОТО были подтверждены. Но данная оплошность послужила поводом для критики авторов проекта со стороны некоторых коллег-физиков.

Мало того что команде Gravity Probe B теперь нужно убеждать научный мир в полной корректности всех внесённых поправок, так ей ещё и высказывают упрёки в отношении неразумно потраченных денег. Ведь вся миссия обошлась государственной казне в $760 миллионов.

Между тем ещё в 2004 году другая группа учёных с 10-процентной точностью измерила эффект «увлечения рамы» куда более дешёвым методом. Они вычислили отклонение орбит двух старых спутников за десятилетие.

http://www.membrana.ru/storage/img/r/rwj.jpg

На эту критику можно ответить, что подтверждение предсказанных теорией эффектов другим способом – дорогого стоит. А ещё следует вспомнить, что сами проектирование и постройка спутника «для проверки Эйнштейна» явились техническим прорывом, «круги» от которого будут расходиться ещё долго.

Так или иначе, по словам Эверитта, эксперимент Gravity Probe B подтвердил два глубоких предсказания теории Эйнштейна.

Подробнее о впечатляющем достижении инженеров и физиков можно прочесть в пресс-релизах NASA и Стэндфордского университета. Полный научный отчёт о результатах проекта Gravity Probe B вскоре должен выйти в журнале Physical Review Letters.

http://www.membrana.ru/particle/16109

← Как в blogger сделать несколько колонок сообщений?
А какого софта под андроид вам не хватает ? →

  1 2 3 4 5 →
Ответ на: комментарий от Annoymouse

это у вас была особая школа или особый учитель физики

Kompilainenn ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от geek

>в том-то и дело, что деление на ноль там получается при необычных значениях %) Ещё для СТО посчитали - ноль никогда не получится потому что столько энергии во всей вселенной нет

Математика не обязана оглядываться на количество доступной энергии, если её хватает на производство бумаги и карандаша. Особая точка(AKA сингулярность) заложена возле самого фундамента CTO, где-то при «v=c». Более того, похоже, это не совсем точка, а как минимум поверхность, т.ч. не наткнуться на неё позже было бы довольно странно.

DonkeyHot ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Evgueni

>Это то тут причём? Неужели вы думаете, что LHC ради Хигса построили? СМИ заставило вас так думать? ☺

вообще-то из моих слов ну никак нельзя сделать вывод, что БАК ради хиггса построили. Там дальше буковки ещё есть «Не очень представляю, как можно физику высоких энергий без ускорителей изучать.»

geek ★★★
()
Ответ на: комментарий от DonkeyHot

>Математика не обязана оглядываться на количество доступной энергии

а речь не о доступной энергии, а о бессмысленности уравнений при определенных параметрах. Математика не может этого не учитывать %)

заложена возле самого фундамента CTO


ну так в СТО. А не в ОТО %) О чем и речь, собсно

geek ★★★
()

«Я, в общем, на вас!
На вашу баржу!..
На ваш канал!..
На всю вашу степь!.. » (ц)

geek ★★★
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

ckotinko> релятистами походу становятся от неспособности понять классическую физику. она походу слишком сложная.

Так называемая «классическая физика» (если ты про механику Ньютона) является частным случаем ТО. Так что мимо.

ckotinko> ололо

Сразу видно - умный и образованный человек. Умище то так и прёт, так и прёт!..

Quasar ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

ckotinko> не-не-не. или уравнение, или гуманитарии идут нахер.

Выбирай второе. Мы все тут ждём, когда ты в этом направлении свалишь отсюда.

Quasar ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

ckotinko> ололо. не, я конечно могу дать ссылку на биографию максвелла

Какая нафиг биография? Обоснуй сначала свой «тезис» о том, что ТО неверна в принципе.
Ещё ты тут возбухаешь о неправильности уравнений Максвелла без конкретики. Давай, конкретно по своим утверждениям приводи обоснования.

Quasar ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Quasar

ТО отчасти верна. Так же, как отчасти верна ньютоновская механика. Кто знает, может, БАК и новые открытия в области астрофизики помогут сформировать более общую теорию.

// вот это подсократилась темка...

Eddy_Em ☆☆☆☆☆
()
Ответ на: комментарий от Eddy_Em

Да насчёт ТО итак понятно. Но дело в том, что встречаются всякие недоумки вроде ckotinko, которые отрицают правильность данной теории в тех областях, где она успешно применяется и даёт весьма точные результаты предсказания.

Quasar ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от geek

geek> Без хиггса? ну так если найдут - эту кучу можно будет спустить в унитаз. И что дальше делать?

Экспериментальные данные в унитаз просто так никто в здравом уме спускать не будет. Зато появится новое направление исследований, если таки не найдут.

Quasar ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Quasar

Ну, это уже бред - не принимать те редкие случаи, когда эксперимент совершенно соответствует теории.

Eddy_Em ☆☆☆☆☆
()
Ответ на: комментарий от Quasar

Если докажут, что бозона Хиггса не существует, будет веселее :)

Eddy_Em ☆☆☆☆☆
()
Ответ на: комментарий от Quasar

>Экспериментальные данные в унитаз просто так никто в здравом уме спускать не будет.

какие в жопу экспериментальные данные в унитаз? В унитаз спустят кучу вариаций СМ и экзотических теорий без хиггса. Твоя невнимательность меня огорчает

geek ★★★
()

Я вроде когда начинал читать тут было 9 страниц ._.

wlan ★★
()

Весь тред читать охоты нет, ибо лень, но теперь, видимо, уже близится время, когда откроют гиперпространство?

Zhbert ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Zhbert

гиперпространство = пространство коразмерности 1, открыто, забирайте

alpha ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Zhbert

Елки зеленые, две звезды и ни одного умного комментария. Вообще.

По статистике за это время даже дрессированая ворона, клацая по клавиатуре, набрала бы что-нибудь полезное.

mclaudt ☆
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

Попробуй вылезать из толксов хоть иногда.

Zhbert ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Quasar

>ckotinko> ололо

Сразу видно - умный и образованный человек. Умище то так и прёт, так и прёт!..


вонючих фразочек


Поглядев на ваши посты, я предположу, что дело было так:

Вы сели за компьютер, открыли ЛОР, и увидели что «в интернете кто-то неправ». От этого вас начало корёжить, колбасить, усилилось слюноотделение и глазовыпучивание, пошел процесс дефекации железнодорожными шпалами. На это указывают множество коротких постов, наполненных унынием и гневом школьника чуть более, чем полностью. Однако ничего стоящего(кроме тех шпал и кирпичей) вы произвести не смогли. Даже оскорбить толком не можете, ну что это такое: «вонючие фразочки». так девочки в детском саду ругаются или петушки в гей-клубах. Вы ведь не девочка из детского сада? Если нет, то почему так примитивно выражаетесь?

Да, кстати, насчет «классическая физика» (если ты про механику Ньютона) является частным случаем ТО": параллельный перенос(коим являются преобразования Галлилея), никаким частным случаем гиперболического поворота(коим являются преобразования Лоренца) не является. И срать керамидами из-за этого бесполезно: математика неумолима.

ckotinko ☆☆☆
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

да, чтоб впредь адских коментов про «преобразования галлилея - частный случай лоренца» не было, сообщаю, что преобразования лоренца без поворотов не образуют группу и вообще некоммутативны, в отличие от преобразований галилея.

ckotinko ☆☆☆
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

>>преобразования лоренца без поворотов не образуют группу и вообще некоммутативны

И что? Некоммутативность преобразований Лоренца без вращения (т.е. преобразования систем отсчета, ориентированных в одном направлении) находитcя в полной аналогии с некоммутативностью обычных поворотов вокруг осей в трехмерном пространстве.

mclaudt ☆
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

Однако тот факт, что преобразования Лоренца без вращения не образуют группу, идет вразрез с такой аналогией, ибо повороты вокруг осей в трехмерном пространстве группу все-таки образуют. Хотя никто и не гарантировал полноты аналогии ибо размерность 4.

mclaudt ☆
()

Я_НИЧЕГО_НЕ_ПОНЯЛ.jpg

Так кто соснул то - эйнштейнологи или альтернативщики?!

Deleted
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

преобразования лоренца = группа лоренца. преобразования лоренца + повороты + отражения(пространство и время) = общие преобразования лоренца. вот они в ОТО фигурируют преобразования лоренца + галилея = группа пуанкаре. лоренц к галлилею не сводится еще и потому, что лоренцево сокращение

просто для галочки сообщаю.

а некоммутативность - это парадоксогенератор. идем налево 10 метров и вверх 10 метров - попадаем в одну точку. идем вверх 10 метров а потом налево 10 метров - попадаем в другую точку. это и есть некоммутативность.

ckotinko ☆☆☆
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

>>а некоммутативность - это парадоксогенератор. идем налево 10 метров и вверх 10 метров - попадаем в одну точку. идем вверх 10 метров а потом налево 10 метров - попадаем в другую точку. это и есть некоммутативность.

Я в курсе, что это такое, но парадоксальности в некоммутативности преобразований Лоренца не больше, чем в некоммутативности вращения обычного мяча.

параллельный перенос(коим являются преобразования Галлилея)

вообще-то параллельный перенос + скол перпендикулярно оси времени.

mclaudt ☆
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

>>никаким частным случаем гиперболического поворота(коим являются преобразования Лоренца) не является.

Есть интересная геометрическая модель перехода Лоренца в Галилея. При малых скоростях сдвиг «текстур» на раструбе гиперболоида вращения становится столь мал, что можно рассматривать его как сдвиг «текстур» на цилиндре.

Для того чтобы давать в пределе Галилея, Лоренцу совсем не обязательно иметь Галилея в качестве своего частного случая.

mclaudt ☆
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

>>параллельный перенос(коим являются преобразования Галлилея)

Кстати ты не первый кто не понимает геометрического смысла преобразований Галилея. Общая беда альтернативщиков.

Нашел сейчас похожие вопли у тов. Акимова (не того который торсионщик, а автора учебника дискретной математики - учебник неплохой, но он в него умудрился впихнуть свой высер против релятивизма). Тот тоже говорит о том, что «гиперболический поворот не может перейти в параллельный перенос».

Это просто от недостатка воображения. Галилей - это прежде всего скол, параллельный перенос там не принципиален и просто представляет собой сдвиг начала отсчета времени и координаты.

mclaudt ☆
()

Так много слов всего лишь из-за 2,8 сантиметров? Могло оказаться что свет от звезды незначительно искривляется. Кроме того, земля не идеальный шар, а немного приплюснутый. Это явление учесть в сантиметрах проблематично, можно было и ошибиться в расчетах. Поэтому брать для аналогии пространство в 40 000 км без планеты и представлять что там есть шарообразная планета - некорректно.

Wormik
()
Вы не можете добавлять комментарии в эту тему. Тема перемещена в архив.
  1 2 3 4 5 →
← Как в blogger сделать несколько колонок сообщений?
Talks
А какого софта под андроид вам не хватает ? →