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 ckotinko

Ущерба, теперь за тобой этот третий выхарч, такой же ублюдский как предыдущие. Отвечай, собака, как умеешь, вопрос был конкретный. Латех будет слишком жирно для твоих клоунских корч.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

>раз поле зависит только от времени и координаты, а сама координата от времени не зависит.

о придурок то. агрументация релятивистов как раз и состояла в том, что «ур-я максвелла неинвариантны относительно смены системы отсчета». то есть случая, когда координата зависит от времени.

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

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

ты там гуглишь, лол, или просто обиделся и плачешь?

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

Вот же маразм. Я запостил её с целью узнать, не на ней ли у тебя поехала крыша, ибо именно её всякие кретины используют для доказательства существования поперечного классического эффекта Доплера. Причем картинка правильная, выводы неверные.

А ты прицепился к аналитической записи.Ты что, оспариваешь принцип суперпозиции решений волнового уравнения? Напомню тебе, что он следует из линейности уравнения. Но речь-то не об этом была.

Я смотрю, для тебя проблема удержать канву разговора в стабильном контексте.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

>>да как хотите думайте. лично мне главное - чтоб из моих налогов ни копейки вашим шарлатанам не уходило.

Какие налоги, о чем ты? Желтые дома, наоборот, сидят на шее государства.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

не-не-не. или уравнение, или гуманитарии идут нахер. других вариантов у меня для вас нету. надо думать что постишь

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

Сдайте GPS, перестаньте пользоваться электроприборами, они ведь по неправильным уравнениям рассчитаны! Компьютер не забудьте, телевизор, телефончик сотовый.

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

не вопрос. только вы сперва прекратите пользоваться дифурами.

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

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

Не по масти возбухаешь. Пока что ты всего лишь обосновываешь свой высер про Фарадея, но вразумительных следствий из исторического факта изначального использования полной производной озвучено не было.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

> о придурок то. агрументация релятивистов как раз и состояла в том, что «ур-я максвелла неинвариантны относительно смены системы отсчета». то есть случая, когда координата зависит от времени.

Сам выдумал тезис, сам опроверг. Весело!

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

Визгливый укурок, тут вопросы задаю я. А сливаешь ответить ты.

Давай про аберрацию, с нее начались завывания. Мы увидим сегодня вывод поперечного доплера в классике? Или мне ждать до следующего твоего припадка юродства?

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

Да ну! Ваши? А что «не ваше»?

Энштейновская механика? Так это просто механика, инвариантная относительно все тех же лоренцевух преобразований. Неужели уравнениям Максвелла можно быть инвариантными относительно них, а механическим — нельзя?

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

Опубликованную посмертно?

ололо. не, я конечно могу дать ссылку на биографию максвелла, или там на scribd но лучше я вас просто нахер пошлю. большего вы не заслуживаете.

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

вы бы, прежде чем вопросы задавать, привели бы уравнение, соотвествующее той картинке, что запостили. а то я очень сомневаюсь, что у вас есть высшее образование. человек, который не понимает, чем отличаются полная и частная производные по идее должен был быть выгнан с первого курса. хотя ПТУ разные бывают.

я просто не знаю, стоит ли выводить что либо для людей, которые не знают уравнений максвелла. сложновато будет.

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

О, снизойди до нас, великий! Куда нам, серым к.ф.-м.н. знать ВЕЛИКУЮ ИСТИНУ. Осчастливь нас выводом, о талантливейший из самоучек!

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

сразу как только mclaudt приведет уравнение к своей картинке, или пойдет GTFO. его никто за язык не тянул - привел картинку, пусть гонит и уравнение. мои уравнения у максвелла и брона-инфельда записаны.

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

>>я просто не знаю, стоит ли выводить что либо для людей

А что ты можешь вывести если ты не понимаешь принцип суперпозиции решений-сферических волн?

чем отличаются полная и частная производные по идее должен был быть выгнан с первого курса.

Так тебя и выгнали судя по всему с первого курса ПТУ. Именно поэтому я попросил тебя вслух порассуждать о разнице полной и частной в данном случае. Тебя это так задело? Зря. Ибо чуши ты накашлял тут достаточно, чтобы усомниться в твоей адекватности.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

вслух порассуждать о разнице полной и частной

я так понимаю, уравнений мы не дождёмся? рассуждать - это не ко мне, это на факультет литературы и сочинений

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

Ополоумевший черт, ты перечти канву нашего или углотайся транками уже, если закоротился на гифке. Зачем тебе уравнения, идиотина? Ты не сформулировал ни одной законченой мысли, зато набрехал - на три диагноза хватит.

Максвелл использовал полную производную у Фарадея, что дальше-то? Тем более за ним исправили потом.

Доплер и аберрация. Как?

Ждем. Никто тебя, шального, за язык не тянул. Обосновывай или сливайся.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от unanimous

я кстати не понимаю, почему к.ф.-м.н. так сложно понять классическую физику? вроде школьникам объяснить удаётся, а потом просто мозги переклинивает. X+Y сложить не могут, вечно им постулаты мешают.

мимо летит звезда. по волновому уравнению свет летит вместе с ней(если конечно mclaudt не выучит дифуры и не явит нам секретное уравнение). ну просто других решений нету у максвелла для вас. не согласны - постулируйте свои уравнения, и не называйте их уравнениями максвелла.

из-за того, что скорость света складывается со скоростью источника, возникает и аберрация, и кажущийся в рамках релятивизма поперечный эффект допплера. просто релятивисты не знают, как учиьывать эффект допплера.

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

Тем более за ним исправили потом.

не вопрос, обоснуйте корректность исправлений. на каком основании хэвисайд заменил полные производные по времени на частные?

пока этот момент не решен, дальше обсуждать нечего. не доказано - не обсуждается

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

> мимо летит звезда. по волновому уравнению свет летит вместе с ней

Куда он с ней летит? Он оторвался уже от нее, все, бай-бай. Знатоку уравнений Максвелла предлагается подумать, почему в решениях для волны в данной точке выбирают запаздывающие потенциалы, а не опережающие.

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

>>из-за того, что скорость света складывается со скоростью источника, возникает и аберрация

И после этого, клоун, ты просишь метать перед тобой уравнения?

Да даже если допустить сложение скоростей и уйти от греха подальше от света к упругим волнам, то ясно что в момент пролета мимо основания перпендикуляра на прямую движения, проведенного из наблюдателя, частота волны будет неискаженной частотой.

В случае же релятивистского эффекта Доплера частота будет иной даже в сам момент пролета мимо основания перпендикуляра.

Марш на переплавку, горе-физик, памперсы фасовать.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от unanimous

Он оторвался уже от нее, все, бай-бай.

ну оторвался, и что дальше? я конечно понимаю, что у релятивистов в методичке записано «приписать классической физике абсолютное пространство», но вы уж без методички как нибудь объясните.

в СО источника световая волна имеет вид Ф0(wt-k|r|), а в любой другой Ф0(wt-k|r-vt|). при этом классическая физика совершенно не запрещает существовать релятивистам, и даже разрешает им верить в эйнштейна, и ошибочно думать, что свет распространяется по СТО.

да, и я не видел у максвелла запаздывающих потенциалов. какую страницу мне смотреть?

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

то ясно что в момент пролета мимо основания перпендикуляра на прямую движения, проведенного из наблюдателя, частота волны будет неискаженной частотой.

понятие аберрации вам неизвестно, как я понял.

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

> да, и я не видел у максвелла запаздывающих потенциалов. какую страницу мне смотреть?

А ты вообще знаком с чем-нибудь из физики XX века?

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

вы попробуйте не менять тему. где у Максвелла запаздывающие потенциалы? и вообще, где у него потенциалы? он вроде бы сугубо механическими силами оперировал. если я не прав, укажите мне, где у Максвелл в своей работе оперировал потенциалами. страница там, абзац. ну или хотя бы страница.

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

не знаю что там демокрит говорил, и был ли он вообще в природе.

знаю, что максвелл писал, есть документ на 50 с небольшим страницах. есть IEEE global history network, которая говорит, что хэвисайт испохабил уравнения максвелла.

вот г-н maclaudt утверждает, что разницы между полной и частной производной нет. наша преподавтельница по матанализу бы его до сдачи экзаменов не допустила. студент патологический дурак ибо, требуется терапия армией.

а грамотные люди говорят, что до хэвисайда уравнения максвелла не только были инвариантны относительно преобразований галлилея(ибо выведены из механики), но и не нуждались в силе лоренца.

а уже потом фальшивые ур-я хэвисайда и с галлилеем разошлись, и с 3м законом ньютона, и ЭДС пришлось сбоку к ним пристраивать. но это ведь ваша, релятивистская проблема, а не наша. что ж нам теперь, на каждого дифуров не разумеющего оборачиваться?

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

>>вот г-н maclaudt утверждает, что разницы между полной и частной производной нет

Ты, убогий, свинячьего эйякулята углотался и ослеп что читать не можешь? Где это было, скот? В твоей менингитной фантазии только.

Обоснуй свое кретинское понимание аберрации хотя бы одним уравнением или слейся нахер.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

сдаётся мне, вы кирпичами сейчас срёте в бессильной злобе

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

>>что до хэвисайда уравнения максвелла не только были инвариантны относительно преобразований галлилея(ибо выведены из механики), но и не нуждались в силе лоренца

Сила лоренца выводится из современных уравнений максвелла, гнойная ты упороть. Её нельзя «убрать» из уравнений, не испохабив сами уравнения.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

Equation (77) which is the same as equation (D) in the original eight Maxwell's equations listed below, corresponds to all intents and purposes to the modern day force law F =q (E+ v× B) which sits adjacent to Maxwell's equations and bears the name Lorentz force, even though Maxwell derived it when Lorentz was still a young boy.

продолжайте срать кирпичами, у вас неплохо получается

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

>>уравнения максвелла были инвариантны относительно преобразований галлилея

Ты хоть сам-то пробовал руками подставлять, или отмазки «выведены из механики» для твоего межушного прыща хватило вполне?

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от mclaudt

из истинного утверждения нельзя корректными способами вывести некорректное(С)операция импликации.

логику вы тоже не проходили, как я вижу. но кирпичами вы срёте забавно, мне нравится смотреть на вашу жопоболь.

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

>>force law F =q (E+ v× B) which sits adjacent to Maxwell's equations and bears the name Lorentz force

Уже давно сила Лоренца есть следствие уравнений Максвелла и преобразований Лоренца, вывод есть во многих учебниках, например, у Матвеева.

То, что он был когда-то adjacent - представляет исторический интерес.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

И да, обезьяна, учись давать нормальные ссылки, твое скрибдовое говно мало того что не грузится, да еще не выдерживает никакой критики касательно реферируемости.

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

Так ты импликацию для начала докажи, прежде чем подставлять в нее конкретные значения, чудло.

Каким образом «из механики» следуют инвариантные по Галилею допотопные уравнения Максвелла?

mclaudt
()
Ответ на: комментарий от ckotinko

> молодой человек, мне лично срать на ваши космологические постоянные и вашего «бога» эейнтейна.

Ясно, то есть кисо не в теме. Пошёл в школу скотина.

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

>Ценность же представляет не подтверждение теории, а наоборот, выход за границы её применимости.

Ценность представляет _любое_ новое экспериментальное измерение. Другой вопрос сколько ресурсов и времени уходит на каждое из них. Ну а Нобелевки да — дают за новое, то есть не менее важная функция «закрывателя Америк» незаслуженно принижается.

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

>а в трауре мы будем, если на LHC бозон хиггса найдут.

Да ну. Пиар такой пиар ☺ Есть куча способов без него обойтись.

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

>их вообще не встраивал никто. Сингулярности - это вывод из теории

Не уверен. Если твои формулы делят что-то на 0 при вполне обычных значениях переменных, ожидать, что оно не проявится где-то ещё весьма наивно. А там оно уже на первой странице, AFAIR.

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

>Да ну. Пиар такой пиар ☺ Есть куча способов без него обойтись.

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

или без LHC ? Не очень представляю, как можно физику высоких энергий без ускорителей изучать. Одних космических лучей недостаточно в силу неконтролируемости источника %)

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

>Если твои формулы делят что-то на 0 при вполне обычных значениях переменных

в том-то и дело, что деление на ноль там получается при необычных значениях %) Ещё для СТО посчитали - ноль никогда не получится просто потому что столько энергии во всей вселенной нет. А когда эйнштейн обощил свою теорию на гравитацию - тут и вылезли сингулярности, которые в ОТО были просто бесконечной массой/энергией. Но они были ещё до ОТО, просто «спрятаны» в постулате о постоянстве скорости света.





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

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

Никакой трагедии. Стандартная модель уж очень хорошо всё предсказывает и многие на неё зуб имеют, так что с модификацией проблем не будет ☺ Теоретики конкурс предложений давно уже устраивают.

или без LHC ?

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

Evgueni ★★★★★
()
Вы не можете добавлять комментарии в эту тему. Тема перемещена в архив.