Эйнштейн. Теория относительности

Если шкалы времени и пространства в мире теории относительности искажаются, то любая величина, которую мы создадим с опорой на них, также будет нести в себе искажение. Например, снова скорость. Предположим, что из системы отсчета D, движущейся со скоростью и, видна муха, летящая по прямой, параллельной горизонту. Для того чтобы узнать, с какой скоростью она летит, нам нужны ее координаты по оси х’ и время t' измеренное в системе D:

Но в системе G скорость мухи рассчитывается с помощью других координат времени и пространства: x и t.

Преобразования Лоренца позволяют нам связать обе скорости, с которой муха преодолевает пространство в растущий промежуток времени:

Поразмыслив над этим уравнением, мы поймем, что оно означает невозможность достичь скорости света. Наш здравый смысл восстает против этого заявления и предлагает следующее: а если мы представим себе корабль, перемещающийся со скоростью, равной одной второй скорости света (с/2), а на его палубе находится пулемет, производящий выстрелы со скоростью, также равной одной второй скорости света (с/2)? Это значит, что с причала – по крайней мере теоретически – мы должны увидеть пулю, рассекающую воздух со скоростью с. Но Эйнштейн говорит нам о совсем другом результате опыта:

В относительной арифметике сумма одной второй и одной второй равняется четырем пятым

Самая известная формула всех времен: Е= mc²

В сентябре 1905 года, три месяца спустя после отправки статьи «К электродинамике движущихся тел» в журнал «Анналы физики», Эйнштейн написал работу для приложения к тому же журналу. Новая статья отвечала на вопрос, вынесенный в заглавие: «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?» Вопрос был риторическим, а ответ принял форму уравнения Е = mc² .

Эйнштейн вывел это уравнение исходя из весьма специфической ситуации: наличия тела, испускающего электромагнитное излучение, и двух систем отсчета. В первой тело находилось в состоянии покоя, а вторая двигалась относительно него с постоянной скоростью. Он определил, что энергетические потери при излучении сопровождались также потерей массы m = Е/с². Свои выводы ученый возвел в ранг универсального принципа.

Если тело отдает энергию L в виде излучения, то его масса уменьшается на L/V². Очевидно, что масса, взятая у тела, прямо переходит в энергию излучения, так что мы приходим к более общему выводу. Масса тела есть мера содержащейся в нем энергии; если энергия изменяется на величину L, то масса меняется соответственно на величину L/(9 • 10²⁰ ), причем здесь энергия измеряется в эргах, а масса – в граммах. Не исключена возможность того, что теорию удастся проверить для веществ, энергия которых меняется в большей степени (например, для солей радия). Если теория соответствует фактам, то излучение переносит инерцию между излучающими и поглощающими телами.

Эта формула впечатляет, но описываемые ею явления могут остаться для нас незамеченными. К примеру, излучая свет, лампочка в 11 Вт теряет каждую секунду 0,00000000000000012 кг.

Коэффициент зависимости между массой и энергией кажется сильно преувеличенным: с² . Если говорить об общем потреблении энергии в развитой стране с 40 миллионами жителей – примерно 140 миллионов тонн в нефтяном эквиваленте (ТНЭ, или toe – tonnes of oil equivalent), получится:

И если Е = mc². то:

Иначе говоря, если перевести нашу массу в энергию, ее будет достаточно, чтобы обеспечить целую страну на год.

Цена подвига