Физика пространства - времени

Существуют ли условия, при которых соотношение между этими четырьмя видами энергии радикально изменяются?

Да, в достаточно массивной звезде (если звезда холодная, то при массе, примерно равной массе Солнца, т.е. 2·10^3 кг; если горячая, то при большей массе, когда плотность оказывается ниже и гравитационные силы должны действовать на больших расстояниях)

Могут ли силы гравитационного притяжения в достаточно массивном или достаточно плотном (или и массивном и плотном одновременно) астрономическом объекте возобладать над силами, обусловливающими внутреннюю структуру элементарных частиц, и вызвать исчезновение этих частиц?

Мы не знаем ответа на этот вопрос, хотя он и возбуждает большой интерес и в настоящее время интенсивно исследуется как «гравитационный коллапс». Внимание было привлечено к этому гипотетическому механизму в январе 1963 г., когда был открыт так называемый «квазизвёздный объект» — часть некой галактики, отстоящей от нас на расстоянии 2·10 световых лет,— выделяющей за короткий по астрономическим масштабам промежуток времени в 10 лет или менее энергию (около 10 дж), эквивалентную той, которая выделилась бы при полном превращении в энергию массы около 10 солнц. Сейчас открыты и продолжают открываться многочисленные другие квазизвёздные источники (это название теперь сокращённо произносится как «квазар»)

Существуют ли какие-либо другие условия, при которых можно ожидать эффектов, аналогичных гравитационному коллапсу, с исчезновением элементарных частиц, или обратных процессов, при которых давление падает и происходит расширение?

Эти условия существовали на ранних этапах расширения Вселенной и должны существовать на поздних этапах, когда Вселенная будет снова сжиматься

Что подтверждает представления о расширении Вселенной?

Разбегание галактик: галактики, находящиеся на вдвое большем расстоянии, убегают вдвое быстрее и т.д., как если бы они вылетели из общего центра с разными скоростями около 14·10 лет назад

Какая сила доминирует в больших масштабах в динамике Вселенной?

Гравитация (кривизна пространства-времени)

4. Решения упражнений

РЕШЕНИЯ УПРАЖНЕНИЙ К ГЛАВЕ 1

1. Пространство и время — подробный пример

Решение дано в тексте.

2. Практическая синхронизация часов

Установите стрелки часов в положение, соответствующее 6^2+8^2+0^2=10 м светового времени. Нажмите кнопку пуска часов в момент прихода опорного сигнала.

3. Соотношения между событиями

Ответы на вопросы а), б) и в) согласно рис. 34. Для событий A и B: а) временноподобный интервал; б) 4 м собственного времени; в) да; для событий A и C: а) пространственноподобный интервал; б) 4 м собственного расстояния; в) нет; для событий C и B: а) светоподобный интервал; б) нуль; в) да, так как эти события можно связать одним световым лучом.

4. Одновременность

Слово «одновременность» пригодно для описания соотношения между событием «A сталкивается с B» и событием «C сталкивается с D» лишь в конкретной инерциальной системе отсчёта. Чтобы охарактеризовать соотношение между этими двумя событиями независимо от какого бы то ни было выбора системы отсчёта, следует сказать: событие «A сталкивается с B» отделено от события «C сталкивается с D» пространственноподобным интервалом в миллион миль.

5. Временно'й порядок событий

Случай светоподобного интервала. Если световой луч может непосредственно пройти от события G к событию H, то эти события связаны между собой светоподобным интервалом,— это чисто физическое утверждение, никак не связанное с выбором инерциальной системы отсчёта. Но это значит, что событие G предшествует H в любой инерциальной системе, что и требовалось доказать.

Случай временноподобного интервала. Событие H расположено внутри светового конуса будущего с вершиной в событии G в некоторой инерциальной системе отсчёта. Поэтому из G в H может попасть частица, движущаяся равномерно со скоростью, меньшей скорости света с точки зрения данной системы отсчёта. Но тот факт, что частица может непосредственно перейти из G в H, никак не связан с конкретным выбором инерциальной системы. Поэтому событие G предшествует событию H в любой инерциальной системе, что и требовалось доказать.