Парадоксы специальной теории относительности / Эмиль Ахмедов на ПостНауке

Специальная теория относительности

0:34

Эмиль Ахмедов, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой теоретической физики МФТИ, обсуждает специальную теорию относительности и ее историю.
Эксперимент Микисона-Морли показал, что скорость света не зависит от направления движения Земли.
Теория была создана в конце 19 века и завершена к 1905 году.

Постулаты специальной теории относительности

6:51

Постулаты специальной теории относительности включают независимость скорости света от системы отсчета и время как независимую переменную.
Теория строится на минимальном количестве наблюдений и экспериментальных данных.

Применение специальной теории относительности

10:36

Специальная теория относительности применима в случае искривленного пространства-времени и слабого ускорения.
Лоренц сформулировал уравнения движения зарядов в релятивистском случае.

Преобразование Лоренца

13:14

Лоренц попытался объяснить эксперимент Микельсона и Морли, предположив, что рукава интерферометра сокращаются из-за движения, что меняет их размер и, следовательно, наблюдаемый эффект.
Лоренц нашел преобразования, при которых уравнения Максвелла не меняются, и эти преобразования стали известны как преобразования Лоренца.

Релятивистские эффекты

15:35

Релятивистские эффекты становятся существенными, когда разница между показаниями часов становится заметной.
Это может быть вызвано как специальными, так и общими теориями относительности, в зависимости от точности измерения времени.

Глобальные системы позиционирования

19:22

Глобальные системы позиционирования, такие как GPS и ГЛОНАСС, работают на основе эффектов специальной и общей теории относительности, которые позволяют определить положение смартфона.
Спутники используются в качестве реперных точек для определения положения смартфона.

Определение положения смартфона

21:21

Для определения положения смартфона и момента времени, когда туда пришел сигнал, нужно знать четыре длины и время.
На смартфоне часы неточные, поэтому время прихода сигнала высчитывается на спутнике.
Если знать время с точностью до миллиардной доли секунды, то длину можно знать с точностью до сантиметров.

Алгоритмы и время

23:18

На смартфоне карта и положение, время не нужно знать, но его нужно учитывать для точности.
Для вычисления времени прихода сигнала и положения нужно выставлять часы на спутнике.

Рон Хатч и специальная теория относительности

24:19

Рон Хатч, отвечавший за алгоритмы, пытался опровергнуть специальную теорию относительности.
Он считал, что атомы колеблются на высоте, но это неверное объяснение.
Гравитационное воздействие земли на атомы несопоставимо с электромагнитными силами между электронными ядрами.

Парадокс близнецов

27:30

В видео обсуждается парадокс близнецов, который заключается в том, что время течет по-разному в разных системах отсчета.
В примере с двумя близнецами, один из которых улетел, а другой остался на месте, возникает вопрос: кто из них старше?

Решение парадокса

32:13

В системе отсчета, где один из близнецов покоится, а другой движется, время течет по-разному.
В системе отсчета, где оба близнеца движутся с постоянной скоростью, время течет одинаково.
В примере с тараканами, время, прошедшее по часам красного таракана, меньше, чем время, прошедшее по часам синего таракана.
Это объясняется тем, что в системе отсчета красного таракана его время меньше, чем в системе отсчета синего таракана.

Дельта и дельтат

36:18

В видео обсуждается разница между дельта и дельтат, где дельтат - это длина объекта, а дельта - это расстояние между двумя точками.
Дельтат не равно дельта в терминах разных цветов, но в терминах синих, дельтат равен с в квадрате на дельта в квадрате минус дельта икс в квадрате, деленный на ц дельтат красный.

Смена системы отсчета

38:36

В видео объясняется, что смена системы отсчета не меняет длину отрезков, но меняет координатную сетку.
Расстояние от города до вершины холма не зависит от координатной сетки.

Парадоксы специальной теории относительности

43:28

В видео обсуждаются парадоксы специальной теории относительности, включая близнецов, которые движутся со скоростью света и возвращаются.
В идеализированной ситуации, близнец, который покоился, будет моложе, чем тот, который слетал и вернулся.

Вселенная и ее устройство

44:37

Вселенная образовалась в результате большого взрыва и состоит из множества звезд, планет, черных дыр и галактик.
Млечный путь - одна из галактик, а не единственная, как считалось ранее.
Вселенная гораздо больше, чем мы представляли, и состоит из двух триллионов галактик.
Видимое вещество распределено неравномерно, но с большого расстояния становится очевидно, что это не так.
Вселенная расширяется, и расстояние между отдаленными частями увеличивается.
Галактики собираются в группы и скопления, которые в свою очередь образуют сверхскопления и войды.

Парадоксы специальной теории относительности

48:28

Парадокс сарая: в системе отчета, где сарай покоится, шест имеет длину 6 метров, а в системе отчета, где покоится шест, сарай имеет длину 3,6 метра.
Лоренцевское сокращение длин: при замене координат проекции на ось времени и на ось пространства меняются, что приводит к изменению времени и длины.
Парадокс близнецов: в системе отчета, где покоится один из близнецов, он постареет меньше, чем в системе отчета, где покоится другой близнец.
Парадокс сарая и шеста: в системе отчета, где покоится сарай, шест имеет длину 6 метров, а в системе отчета, где покоится шест, сарай имеет длину 3,6 метра.

Специальная теория относительности

57:48

В основе специальной теории относительности лежит способ измерения длины в пространстве-времени Минковского.
Расстояние между двумя событиями можно рассчитать по формуле, используя геометрию Минковского.

Сокращение длины

1:00:13

Если скорость приближается к скорости света, длина сокращается.
При скорости движения спутника длина стержня изменится на одну миллиардную долю от десяти метров.
Сокращение длины не связано с давлением или силой, действующей на стержень.

Масса и энергия

1:07:14

Масса не изменяется при лоских преобразованиях, но энергия и импульс могут меняться.
Формула связывает массу с энергией и импульсом, и изменение одного из них может привести к логическим противоречиям.

Парадоксы и теории

1:10:34

Разбираемся с парадоксами и теориями, связанными с специальной теорией относительности.
Рассматриваем общую теорию относительности и квантовую теорию поля.

Пространство и время

1:16:11

Обсуждаем, являются ли пространство и время фундаментальными понятиями или производными нашего сознания.
Отвечаем на вопрос о том, почему гравитация замедляет время.

Фотон и его свойства

1:20:28

Разбираем вопрос о том, есть ли у фотона масса покоя и особая масса движения.
Обсуждаем соотношение между энергией и импульсом фотона.

Обсуждение вопросов о пространстве и времени

1:23:44

Обсуждение вопросов о пространстве и времени, включая вопросы о том, что такое точка и как измерить скорость света.
Упоминается, что физика - это наука, имеющая дело с тем, что можно измерить в метрах, килограммах и секундах.

Вопросы о черной дыре и скорости света

1:30:12

Обсуждение вопроса о том, что будет, если бросить шест со скоростью света в черную дыру.
Упоминается, что в зависимости от расстояния от черной дыры, скорость шеста может меняться.

Решение парадокса близнецов

1:34:35

Обсуждение парадокса близнецов, где один из близнецов получает превращение энергии, а другой нет.
Упоминается, что тот, кто получал превращение энергии, будет моложе.

Теория струн и суперсимметрия

1:35:50

Теория струн и суперсимметрия пытаются связать все четыре фундаментальных взаимодействия через геометрию и динамику.
Теория струн не является экспериментально подтвержденной, и некоторые исследователи теряют интерес к ней.

Парадоксы теории относительности

1:38:54

Масса зависит от системы отсчета, но это не так.
Парадоксы, связанные с теорией относительности, часто возникают из-за упрощения ситуации.

Поженит ли теория относительности с квантовой физикой?

1:41:38

Поженить теорию относительности с квантовой физикой сложно, так как они имеют дело с разными масштабами и энергиями.

Загадки специальной теории относительности

1:47:14

Загадки, связанные с пространством-временным континуумом, включая вопрос о том, почему время и пространство имеют разные знаки.

Общая относительность и сингулярности

1:49:18

В общей относительности возникают сингулярности, но природа не терпит бесконечностей, поэтому в реальном мире они не возникают.
В центре черной дыры, если она не вращается, все масса звезды сосредоточивается в одной точке, но там нет бесконечной плотности, так как это следует из законов общей относительности.

Теория струн и ее значение

1:55:05

Теория струн имеет конструктивные наблюдения, которые могут найти применение в других областях.
Автор вопроса о прикладном значении подобных знаний, но философствование не решает реальные проблемы.

GPS и теория относительности

1:57:25

GPS работает на основе специальной теории относительности, без которой невозможно было бы его создание.
Теория относительности лежит в основе атомных и термоядерных электростанций.

Темная энергия и материя

1:59:25

Существует много гипотез о темной энергии и материи, но общепризнанной точки зрения нет.

Парадоксы специальной теории относительности / Эмиль Ахмедов на ПостНауке

Ключевые темы и таймкоды

Специальная теория относительности

Постулаты специальной теории относительности

Применение специальной теории относительности

Преобразование Лоренца

Релятивистские эффекты

Глобальные системы позиционирования

Определение положения смартфона

Алгоритмы и время

Рон Хатч и специальная теория относительности

Парадокс близнецов

Решение парадокса

Дельта и дельтат

Смена системы отсчета

Парадоксы специальной теории относительности

Вселенная и ее устройство

Парадоксы специальной теории относительности

Специальная теория относительности

Сокращение длины

Масса и энергия

Парадоксы и теории

Пространство и время

Фотон и его свойства

Обсуждение вопросов о пространстве и времени

Вопросы о черной дыре и скорости света

Решение парадокса близнецов

Теория струн и суперсимметрия

Парадоксы теории относительности

Поженит ли теория относительности с квантовой физикой?

Загадки специальной теории относительности

Общая относительность и сингулярности

Теория струн и ее значение

GPS и теория относительности

Темная энергия и материя