Точные и естественные науки

Нет, не повредит — космонавт это сокращение вообще не заметит. Дело в том, что релятивистское сокращение связано не с изменением физических размеров объекта, а с изменением понятия одновременности событий при переходе между различными системами отсчета. Покажем это на простом примере со стрелой, влетающей в открытый сарай.

Пусть стрела длиной L0 = 1 метр движется со скоростью 0,6c (то есть гамма-фактор γ = 1/√(1 — 0,62) = 1,25) и влетает в сарай длиной S0 = 0,8 метра. Как известно, из-за релятивистского сокращения длины в системе отсчета, связанной с сараем, стрела сожмется до длины L = L0/γ = 0,8 метра, то есть спокойно поместится в сарай — и если мы успеем захлопнуть дверь, то легко ее поймаем. Однако в системе отсчета, связанной со стрелой, сжиматься должен уже сарай: S = S0/γ = 0,64 метра. Следовательно, поймать стрелу, захлопнув дверь, не получится. Как же разрешить возникающий парадокс? А дело тут в том, что при переходе в движущуюся систему отсчета моменты измерения начала и конца стрелы перестают совпадать, потому что в системе отсчета стрелы время течет по-другому. Если честно пересчитать эти моменты с помощью преобразований Лоренца, то окажется, что в собственной системе отсчета стрела сначала достигает передней стенки сарая, а момент закрытия двери наступает на 2 наносекунды позже. Легко посчитать, что за это время сарай успевает сдвинуться относительно стрелы на расстояние ΔS = 0,36 метра, которое в точности компенсирует недостающую разницу: L0 = S + ΔS = 1 метр. Таким образом, релятивистское сокращение длины — это просто выражение того факта, что время в различных системах отсчета течет по-разному.

На самом деле, общая теория относительности утверждает, что скорость света является пределом только для физических объектов — элементарных частиц и состоящих из них тел, — а на движение самого пространства-времени никаких ограничений не накладывает. По крайней мере, до тех пор, пока это движение не используется для передачи информации и не нарушает принцип причинности, а расширение этот принцип не нарушает. Поэтому Вселенная вполне может расширяться со сверхсветовой скоростью — и, вообще говоря, до сих пор расширяется. Собственно, Наблюдаемая Вселенная — это область, из которой свет может за конечное время достичь нынешнего положения наблюдателя. При этом радиус Наблюдаемой Вселенной составляет примерно 46 миллиардов световых лет, хотя с момента Большого Взрыва прошло всего 13,8 миллиардов лет.

Более того, в общей теории относительности вообще нельзя каноническим образом определить скорость удаленного объекта — не понятно, какой линейкой мерить расстояние между двумя заданными точками и по каким часам засекать отрезок времени, в течение которого путешествовал объект. А если пространство-время успело расшириться, пока мы измеряли расстояние? Поэтому скорость можно ввести только в том случае, если существует некоторая выделенная ось времени. В модели Фридмана — Леметра — Робертсона — Уокера, которая хорошо описывает Наблюдаемую Вселенную, такая ось существует. Например, для измерения времени можно использовать собственное время галактики, отсчитываемое от момента Большого Взрыва, а расстояние между галактиками измерять в фиксированный момент времени гипотетической линейкой, соединяющей наблюдателей с синхронизированными часами. Это так называемое собственное расстояние. Именно это расстояние входит в закон Хаббла, описывающий расширение Вселенной. Однако фотоны реликтового излучения двигались в постоянно расширяющемся пространстве-времени, и в момент их испускания расстояние между начальной и конечной точкой траектории было меньше. Поэтому скорость, которая получится, если поделить текущее расстояние между концами траектории на время полета фотонов, будет превышать скорость света примерно в 3,3 раза. Правда, особого физического смысла эта величина не имеет — физики описывают расширение Вселенной постоянной Хаббла, которая имеет размерность обратного времени, а не скорости.

Специальная и общая теории относительности — это физические теории, описывающие действие законов природы (механики, а также электродинамики, термодинамики и так далее) при произвольных скоростях движения тел, вплоть до приближающихся к скорости света в вакууме. Самое главное отличие между ними состоит в том, что ОТО учитывает гравитацию, а СТО игнорирует ее.

Воздух - это смесь азота, кислорода и ряда других газов, включая водяной пар. Пар это именно газ, бесцветный и невидимый; особенность его смеси с воздухом состоит в том, что воздух не может вместить в себя сколь угодно много пара - при комнатной температуре и давлении в кубометре помещается не более 20 грамм пара. Всё, что сверх этих 20 грамм - превратится в жидкость, в маленькие капли тумана.

При охлаждении предельное количество пара в воздухе падает и часть пара превращается в воду. Именно это случается при контакте с любым холодным (по сравнению с воздухом) предметом.

p.s. можно заставить запотеть и горячий (но не слишком) предмет - если направить на него струю ещё более горячего пара.

Точного ответа тут дать нельзя. Планет за пределами Солнечной системы на сегодня известно несколько тысяч, но пока телескопы позволяют обнаруживать только те планеты, которые находятся в "удобных" местах - например те, которые иногда проходят для нас мимо звезды и затмевают её свет (это сравнительно несложно заметить).

Очень осторожно можно предположить, что большинство звёзд имеет хотя бы по пять планет. Для Млечного Пути, нашей галактики, мы получим примерно под полтриллиона планет (триллион: 12 нулей после единицы). Сколько всего галактик во Вселенной - вопрос ещё более неопределённый, но, вероятно, речь идёт о сотнях миллиардов. Считая, что галактик "всего" сто миллиардов и что в каждой "всего" полтриллиона планет - получим 50 триллионов миллиардов. Это 50 и ещё 21 ноль; но, повторимся, речь об очень грубой оценке.

Солнце относится к классу жёлтых карликов. Продолжительность жизни таких звёзд составляет около 10 млрд. лет.

Наше Солнце уже сожгло половину своего водорода, следовательно, ему остаётся светить около 5 млрд. лет.

Поскольку наши психические процессы обусловлены мозгом - то связь самая что ни на есть прямая. Например, психология как наука началась во многом с обнаружения закономерностей памяти (кривая забывания, объём рабочей памяти, разные виды памяти) и это долгое время было голыми фактами - а исследования нейробиологов позволили ответить на вопросы "почему память делится на краткосрочную и долговременную?" и "где именно в мозге может хранится та или иная информация?".

Нейронаука очень важна для понимания разного рода патологических процессов - эффективная терапия психических расстройств во многом стала возможна благодаря работам по биохимии и физиологии нервной системы. Также нейронаучная база позволяет лучше понимать закономерности развития психики у детей, и, с оговорками - индивидуальные различия.

Это один из двух принципов, лежащих в основе специальной теории относительности. Он формулируется так: «законы природы не зависят от состояния движения системы отсчета (наблюдателя), по крайней мере, если она не ускорена».

Эйнштейн пояснял его так: «Представим себе двух физиков, каждый из которых имеет свою лабораторию, оборудованную всеми необходимыми приборами. Предположим, что лаборатория первого физика располагается где-нибудь в поле, а лаборатория второго — в железнодорожном вагоне, движущемся с постоянной скоростью в одном направлении. Принцип относительности утверждает следующее: если два этих физика, применяя все свои приборы, будут изучат законы природы, — первый в своей неподвижной лаборатории, а второй в лаборатории, движущейся по железной дороге, — то они откроют тождественные законы природы, при условии, что вагон движется равномерно и без тряски.

Второй принцип — постоянность скорости света. В работе Эйнштейна он звучит довольно сложно: «если в каждой системе отсчета есть покоящиеся относительно нее часы, то все часы могут быть сверены таким образом, что скорость света в вакууме, измеренная с помощью этих часов, везде будет равна универсальной постоянной c». При важно, чтобы все эти системы отсчета двигались без ускорения. По сути, этот принцип позволяет ввести понятие времени.

Двух этих принципов достаточно для того, чтобы получить способ перехода от одной системы отсчета к другой — преобразования Лоренца. Это на самом деле небольшой набор формул, который показывает, на что нужно заменить переменные координат и времени в уравнениях, описывающих физическую действительность (движение тел, силы взаимодействия между зарядами и так далее), чтобы законы природы остались одинаковыми при переходе от одной системы координат к другой.

Самое сложное здесь — учесть постоянство скорости света. Именно из-за него и возникает специальный релятивистский коэффициент γ, который приводит к сокращению длин предметов и замедлению времени.

Самый известный ответ на вопрос о практическом применении — глобальные спутниковые системы позиционирования (GPS и ГЛОНАСС). Их основной принцип работы основан на трансляции сигналов со спутников, содержащих данные о точных координатах спутника и бортовом времени. Расстояние от приемника до спутника определяется по разнице во времени прихода сигналов от спутника, а для определения точных координат дополнительно используются точные координаты спутников. Ключевым моментом для точности работы GPS и ГЛОНАСС является синхронизация часов между спутниками и поверхностью Земли. Из-за эффектов ОТО отставание между наземными часами, находящимися в более сильном гравитационном поле и космическими часами достигает 46 микросекунд в день. Без учета этого отставания точность определения положения ухудшится на порядок.

Кроме того ОТО (общую теорию относительности) приходится применять для синхронизации атомных часов на Земле. Это необходимо для работы стандарта Международного атомного времени (TAI), лежащего в основе UTC. Рутинные корректировки отставаний, связанные с неодинаковостью гравитации в точках расположения часов-стандартов, проводятся с 1977 года. Поэтому можно говорить о том, что каждый раз, когда вы смотрите на часы на своем компьютере (если, конечно, они синхронизированы с UTC), то вы пользуетесь результатами существования общей теории относительности.

Отличный вопрос. Наверное правильнее всего было бы сказать, что в зеркале право и лево не меняются местами :) Причиной тому является бинокулярное зрение человека (у нас глаза - правый и левый, а не верхний и нижний) и неготовность мозга верить в зеркала.

Вот пример. Представьте, что прямо перед каждым из наших глаз сидят два кота: перед левым рыжий, перед правым - чёрный. Свет, который отражается от каждого из них будет проецироваться на середину сетчатки соответствующего глаза, а на другой глаз - со смещением. Это смещение, кстати, помогает нам оценить расстояния до котов. А теперь представьте, что вы посадили этих котов к себе на колени не меняя местами (рыжий на левом колене, чёрный - на правом). И сели перед зеркалом. Сначала свет отразится от котов, затем от зеркала и вернётся ровно но той же траектории, по которой попадал в ваш глаз. Рыжий кот по-прежнему будет строго перед левым глазом, а чёрный - перед правым. Только разница будет в том, что наш мозг будет воспринимать их как сидящих ЗА зеркалом, где на вашем (себя-то вы узнали!) правом колене сидит рыжий кот, а на левом - чёрный. Из-за нелогичного движения света (полного отражения под острым углом) наш мозг восстанавливает несуществующую сцену за зеркалом.

PS поверните перед зеркалом голову набок. Что теперь где?