LINUX.ORG.RU
ФорумTalks

[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

Ответ на: комментарий от unanimous

>А, луддит, зачит?

Знаете что напомнило? «Вы не слушаете русский рок? Ну и слушайте дальше свою попсу!». «Юношеский максимализм» называется вроде.

elverion
()
Ответ на: комментарий от beastie

>>Фатиму не мыло! Скатились от обсуждения интере_сс_ной темы в очередной богосрач. :(

А ты, видать, хотел, чтобы скатились на обсуждение твоей малограмотности? Почти вышло.

mclaudt
()

Хорошо. Когда конкретная польза от этого будет видна?

Чтобы простой смертный мог это както использовать?

qsloqs ★★
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

маклауд, ай да молодец! ай да сукин сын! ошибку нашёл! ути-пути ;)

beastie ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Nebuchadnezzar

>Какие полезные плюшки, в перспективе, даёт нам существование искривления пространства и увлечения рамы?

Итак, подведу итог:

1. Учёт этих сущностей значительно улучшает точность измерений, связанных с космическим пространством.

2. Существование искривления пространства в теории позволяет творить забавные вещи с окружающим миром.

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

Просто многие тут желающие подискутировать скатились в бездну непонимания даже СТО.

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

> и нужна скрытая масса только затем, что релятивизм лажает везде

Учил бы предмет прежде чем заявы космической глупости раздавать. Всё что смогли на сегодня померить до полного безобразия с ОТО сходится. Да, там есть космологическая постоянная и она не равна нулю, но и она как бы часть теории. А то, что эта космологическая постоянная Эйнштейну не нравилась, ну дык ему и кванты не естественными казались. Любим мы Эйнштейна вовсе не за это.

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

Прошу прощение, что вмешиваюсь. Полагаю, что кот живомертв. Или мертвожив. Но как только вы откроете ящик он станет либо живим, либо мёртвым.

nanoo_linux
()
Ответ на: комментарий от nanoo_linux

Прошу прощение, что вмешиваюсь.

Суббота настолько унылый день, что любое вмешательство - как дождь после засухи. )

Полагаю, что кот живомертв. Или мертвожив. Но как только вы откроете ящик он станет либо живим, либо мёртвым.

...но сказать, жив он ли мертв невозможно. По крайней мере использую классическую логику, т.е. логику с 'tertium non datur'.

HiddenComplexity
()
Ответ на: комментарий от Fantasma

Закон исключённого третьего это вообще злейший враг на пути к истине.

Без него очень страшно жить. :(

HiddenComplexity
()
Ответ на: комментарий от nanoo_linux

> Полагаю, что кот живомертв. Или мертвожив.

Кот находится в Z-состоянии.

tailgunner ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от cvs-255

Опыт Майкельсона,

На вашу беду, опыт Майкельсона-Морли описан Дейтоном Миллером, с графиками и цифрами. Тем самым Миллером, который работал впоследствии с Морли. А есть еще опыт Майкельсона-Гейла. Им всем забыли сказать, что у них «нулевой результат был».

Не было обнаружено «абсолютного пространства», ибо в галлилевой механике нет места абсолютному пространству. А вот анизотропия скорости света наблюдалась вполне.

релятявистский эффект Допплера

В классической физике он образуется из-за банальной аберрации. Скорость света зависит от скорости источника, ибо других решений волновое уравнение не даёт в принципе.

сдвиг перигелия Меркурия

на целых 34' из 5500 c копейками. причем сами 5500 были объяснены без ТО по формуле из 17го века, которая сама под большим вопросом.

отклонение луча света вблизи Солнца

без учета солнечной атмосферы, и только при использовании хитрого метода усреднения. А для галактик уже приходится вводить скрытую массу, ибо не работает ваша «теория».

«Light refraction by the Sun's atmosphere is calculated. As detected from the Earth, the refraction can deflect a light ray emitted from the Sun's limb by 13" or a starlight ray grazing the solar limb by 26" , an effect 15 times larger than the gravitational deflection.» http://www.springerlink.com/content/etwum62yqqhx8e6d/

релятявистское замедление времени на спутниках

мне в этом месте зонды timation почему-то вспомнились. у них неправильные, ненаучные часы на борту были. и вообще, после жуликов hafele-keating надо за релятивистами каждую цифру проверять - не из головы ли она?

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

Пока настоящие ученые двигают науку, лоровские ученые срутся.

Ви таки хотели бы наоборот? :)

Xenesz ★★★★
()

Всем спасибо, господину гику желаю освободиться от пут своего шаблона, а господину квазару желаю обрести душевное равновесие. Мне нужно идти.

Fantasma
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

> В классической физике он образуется из-за банальной аберрации. Скорость света зависит от скорости источника, ибо других решений волновое уравнение не даёт в принципе.

Вот это новость! А я всегда думал, что преобразования Лоренца (а не Галилея) — группа инвариантности волнового уравнения и именно из них следует постоянство скорости распространения света.

Я так понимаю, остальные аргументы того же уровня компетентности?

unanimous ★★★★★
()

>высказывают упрёки в отношении неразумно потраченных денег ... Между тем ещё в 2004 году другая группа учёных с 10-процентной точностью измерила эффект ...

Куда катится учёный мир? Ценность же представляет не подтверждение теории, а наоборот, выход за границы её применимости. Т.ч. я ещё могу понять журналистов с ГСМ, остальные же должны быть в трауре. Или я чего-то не понимаю в методологии?

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

>остальные же должны быть в трауре

в случае с ОТО границы применимости известны - это чёрные дыры с их сингулярностями. В силу трудностей экспериментальной работы с ЧД с этой стороны экспериментального выхода за границы применимости никто и не ждёт %)

а в трауре мы будем, если на LHC бозон хиггса найдут. Пока рано ещё

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

забыл - в микромасштабах ОТО превращается в борщ. Тоже граница применимости. Какие ещё могут быть?

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

>Какие ещё могут быть?

Это всё не то - за «встроенными» в теорию пределами её применимости ничего интересного нет. Интересны непредусмотренные. Т.е. если бы, например, в этом эксперименте, вдруг, предсказанный эффект обнаружился в непредсказанных количествах. Тогда бы мы узнали, что в текущей теории ещё пары материй не хватает, и знания наши увеличились бы.

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

>Это всё не то - за «встроенными» в теорию пределами её применимости ничего интересного нет.

ну их вообще не встраивал никто. Сингулярности - это вывод из теории. А борщ на микроуровне возник из попытки скрестить ОТО и квантовую механику. Вряд ли Эйнтшейн специально разрабатывал теорию так, чтобы появились сингулярности, и сильный антагонизм КМ

Т.е. если бы, например, в этом эксперименте, вдруг, предсказанный эффект обнаружился в непредсказанных количествах. Тогда бы мы узнали, что в текущей теории ещё пары материй не хватает, и знания наши увеличились бы.


тут «парой материй» бы не обошлось...теория-то геометрическая - пришлось бы геометрию новую выдумывать %)

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

>общую теорию относительности и знания о темной материи и гравитационных волнах?

Может, сейчас кроме Физры, ОБЖ и Закона Божьего в школе вообще ничему не учат, не знаю, но нам в 10 классе давали электродинамику, ТО, КМ, по крайней мере основы, общие представления, конечно, без мегатонн лютого матана. О гравитационных волнах и частицах упоминалось вскользь, дескать, есть такая гипотеза, ученые работают над этим. Темная материя не упоминалась, видимо, на тот момент вопрос не был изучен достаточно, чтоб рассказывать в общеобразовательной школе.

Annoymouse
()
Ответ на: комментарий от Evgueni

молодой человек, мне лично срать на ваши космологические постоянные и вашего «бога» эейнтейна. у вас даже уравнения максвелла - фальшивые. будете возражать - мы достанем статью максвелла от 1961го года и будем сверять, что писал максвелл. и что сейчас ему приписывается.

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

А я всегда думал, что преобразования Лоренца (а не Галилея) — группа инвариантности волнового уравнения и именно из них следует постоянство скорости распространения света.

ну вот добро пожаловать в реальный мир, нео. волновое уравнение с частной производной по времени инвариантно относительно двух классов преобразований. преобразования лоренца(автор - лармор вообще-то) и танжерлини - это частные случаи.

а теперь внимание вопрос: у максвелла какая была производная по времени в уравнениях - частная или полная?

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

> у вас даже уравнения максвелла - фальшивые. будете возражать - мы достанем статью максвелла от 1961го

Опубликованную посмертно?

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

Частная.

Что это за преобразования Тангерлини и почему о нем нет ничего в нормальной научной литературе? Если есть, то реквестируются ссылки на статьи/монографи/учебники.

Судя по тому, что ОТО используется в реальной жизни, а ваших умопостроений никто не знает... Очередной фрик?

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

>>В классической физике он образуется из-за банальной аберрации. Скорость света зависит от скорости источника, ибо других решений волновое уравнение не даёт в принципе.

Что такое «аберрация» в твоем понимании, и как она дает классический эффект Допплера?

Напомню, что в классической физике нет поперечного эффекта Допплера.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

Напомню, что в классической физике нет поперечного эффекта Допплера.

в классической физике есть аберрация, её достаточно, чтоб релятивисты могли воображать что видят поперечный эффект допплера. просто вы, релятивисты, нихера не понимаете в классической физике. вообще.

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

Частная.
А теперь заслушаем мнение IEEE global history network: Maxwell deduced that light was an electromagnetic wave, thus revolutionizing the fields of electrical science and electrical engineering. He pioneered the use of calculus in electromagnetic science and independently derived three of the four modern equations that now bear his name. These are Gauss' Law, Gauss' Law for Magnetism, and Ampere’s Law with Maxwell’s correction, and appear in their original scalar form at equations (115), (56) and (112) in his 1861 paper On Physical Lines of Force. In this paper he also derived a full-time-derivative version of Faraday’s Law (at equations (54) and (77)), which is a more general version of the fourth modern Maxwell equation. Equation (77) additionally includes a term for the Lozentz Force, predating the work of Lorentz.

It was Oliver Heaviside who subsequently introduced the fourth modern Maxwell equation as a partial-time-derivative version of Faraday’s Law, and recast the equations derived by Maxwell in their well-known vector calculus form, but he acknowledged that it was Maxwell who did the original work.

настоятельно рекомендую релятивистам ознакомиться с тем, что писал Максвелл, прежде чем упоминать его уравнения всуе. И вообще, релятивисты, прежде чем приписывать классической физике ваши фантазии, вы хоть озаботьтесь уничтожением оставшихся документов. чтоб не палиться так сильно

Что это за преобразования Тангерлини

frank robert tangherlini. Он вроде не сильно засекречен.

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

>>в классической физике есть аберрация, её достаточно, чтоб релятивисты могли воображать что видят поперечный эффект допплера. просто вы, релятивисты, нихера не понимаете в классической физике. вообще.

Ты, благуша, представляешь собой случай типичный. Я прекрасно знаю, на каком «разоблачении» поперечного эффекта Доплера у тебя разошелся крышак, я ржал над ним еще 10 лет назад.

Оно? http://www.sciteclibrary.ru/ris-stat/st1189/image1237.gif

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

Оно? http://www.sciteclibrary.ru/ris-stat/st1189/image1237.gif

ваша картинка никаким образом не соотносится с волновым уравнением. решением волнового уравнения(лапласиан от Ф=(1/c^2)(d^2 Ф/dt^2)) являются Ф(r)=Ф0*exp(wt-kr) и Ф(p)=Ф0*exp(wt-k(pv)) где (pv) - векторное произведение координаты произвольно выбранной точки p на направление распространения волны v.

не знаю, над чем вы там 10 лет ржали, лучше бы вы узнали, как правильно с производными работать. оно вам может быть в жизни пригодится

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

>>ваша картинка никаким образом не соотносится с волновым уравнением.

Отчего же? Именно так ведут себя волны от движущегося источника в среде.

решением волнового уравнения являются

Баклан, нельзя решать задачу Штурма-Лиуввиля без граничных условий. То что ты тыкаешь мне под нос есть лишь одно из решений в конкретных граничных условиях.

А если в качестве граничных условий рассматривать движущияся источник то картина меняется.

Подучил бы урматы хотя бы прежде чем позориться.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

Именно так ведут себя волны от движущегося источника в среде.

да что вы говорите! вы это на опыте установили или вам мойша рассказал?

А если в качестве граничных условий

решение в студию! пусть матан рассудит, кто прав

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

«Чайник Рассела»: на опровержение идиотизма нужно потратить куда больше усилий, чем на его высказывание

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

>>да что вы говорите! вы это на опыте установили или вам мойша рассказал?

Этому в школе учат, деревенщина. В полной аналогии с Гюйгенцем-Френелем. Метод вторичного источника и огибающих фронта фазы.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

>>в классической физике есть аберрация, её достаточно, чтоб релятивисты могли воображать что видят поперечный эффект допплера

Чучело, я жду от тебя вывода поперечного эффекта Доплера с помощью «аберрации», чтобы прилюдно подтереться им.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от unanimous

я и не собираюсь опровергать «чайник рассела». но вот релятивисты сами выступили с утвержеднием «все, что против нас - неверно».

вот я и хочу узнать у них, откуда у них такие сведения. пока выяснается, что у релативистов проблемы с производными, а раз так, зачем лезть в что-то более сложное? они ведь язы матаанализа не понимают

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

>>full-time-derivative version of Faraday’s Law

partial-time-derivative version of Faraday’s Law

Благуша, а ты хотя бы вкуриваешь различия? Я сомневаюсь. Подумай, например, в чем разница между полной и частной в данном случае, раз поле зависит только от времени и координаты, а сама координата от времени не зависит.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

я так и не увидел уравнения, описывающего тот процесс, что изображен на приведённой вами картинке. извольте изложить свою позицию на языке матанализа.

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

>>пока выяснается, что у релативистов проблемы с производными

пока что у тебя проблемы с головой и с аргументацией своих ублюдских выхарчей.

Ни на один мой вопрос не ответил по существу.

Напоминаю, за тобой аберрация и различия в записи закона Фарадея, о которых ты тут прогавкал да дальше побежал, забыв пинка получить.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

Маклауд, кончай с ним спорить: он из «альтернативщиков», все равно ты его не убедишь. Он будет скакать от одной ерунды к другой, все равно его ни на чем не поймаешь.

Господин альтернативщик, у вас ученая степень имеется?

unanimous ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

слушай, гуманитарий, пока я не увижу описания на языке матанализа той картинки, которую ты запостил, разговаривать с тобой нет смысла. не знаешь матана - идёшь в жопу. это спарта, детка.

ckotinko ☆☆☆
()
Вы не можете добавлять комментарии в эту тему. Тема перемещена в архив.