"Багира.показала.ему

квадратный.ящик

со.спускной.дверцей,

так.искусно.спрятанный

в.джунглях,.что.Маугли

сам.едва.не.попал.в.него,

и.сказала,.что.это.ловушка".

Р..Киплинг.."Маугли".

:..Обсудим  еще одно необычное предположение Эйнштейна, вызвавшее целый поток споров и исследований, не утихающий до сих пор. Представьте себе, что вы сидите в автомобиле, который неожиданно резко двигается с места, быстро набирая скорость. Что вы ощущаете? Неведомая сила прижимает вас к спинке сиденья, и если бы вы стояли, а не сидели, то просто не удержались бы на ногах. Что происходит? На языке механики Ньютона можно произнести примерно следующие слова: тело обладает массой, то есть свойством инертности, и сопротивляется - не желает, чтобы его выводили из состояния покоя. То есть, у тела есть тенденция остаться на месте, когда его вынуждают двигаться.

:..Не очень убедительное объяснение, прямо скажем. А если мы попытаемся рассуждать в системе отсчета, связанной с автомобилем, то дело будет обстоять еще хуже. Автомобиль мы должны считать покоящимся, и тогда непонятно вообще, что именно за сила валит нас с ног и прижимает к сиденью. Эйнштейн со свойственной ему проницательностью подмечает: в ускоренно движущемся автомобиле все происходит так, как если бы в нем внезапно возникло гравитационное поле, направленное в сторону, противоположную движению автомобиля. И вы в этом поле просто-напросто падаете, пока спинка сиденья не останавливает ваше падение. Итак, результат ускоренного движения системы отсчета воспринимается связанными с ней наблюдателями как аналогичный тому, который будет, если в системе возникнет гравитационное поле. Причем ускорение свободного падения в этом поле равно ускорению, с которым движется ваша система отсчета, но направлено в противоположную сторону. Высказанное Эйнштейном предположение называется принципом эквивалентности. Посмотрим, что оно дает нам в практическом смысле. Представьте себе цистерну с молоком, движущуюся с ускорением а. При этом форма поверхности молока станет наклонной. Можем ли мы определить угол ? этого наклона с помощью принципа эквивалентности Эйнштейна? Безусловно - да! Но предварительно сделаем одно важное замечание. Если бы цистерна двигалась равномерно, то никакого наклона у поверхности молока не было бы. В равномерно движущихся системах отсчета все происходит гак же, как и в покоящихся. Это утверждение называют принципом относительности Галилея. Итак, с точки зрения молока, если оно разделяет взгляды Эйнштейна, с ним происходит следующее: внезапно в цистерне возникло дополнительное гравитационное поле с ускорением свободного падения а. Результирующим полем будет векторная сумма полей - эйнштейновского и гравитационного поля Земли с ускорением свободного падения

:..Как ведет себя молоко в новой ситуации? Естественно, плоскость его поверхности становится перпендикулярной вектору g'. При этом угол наклона поверхности молока по отношению к поверхности Земли определяется из соотношения:

:..Эксперимент подтверждает этот результат. Рассмотрим еще один пример применения принципа эквивалентности Эйнштейна. Тело массой m лежит на полу лифта, движущегося вертикально вверх с ускорением а. С какой силой будет давить тело на пол лифта? Согласно Эйнштейну, тело находится в поле с ускорением свободного падения g' = a + g. И, соответственно, давит на пол лифта с силой

f = mg' = m(a + g).

Если ускорение а будет направлено в ту же сторону, что и g, то эта сила равна f = m(g - a). К такому же результату приводит и использование классической механики Ньютона: тело массой m движется вверх с ускорением а. Следовательно, на него действует f = ma со стороны пола лифта, который и вынуждает тело двигаться. По третьему закону Ньютона, на пол будет действовать точно такая же по величине сила плюс собственный вес тела mg, то есть

.

:..Принцип эквивалентности Эйнштейна составляет существенную часть общей теории относительности, весьма непростой теории гравитации, касаться которой в силу ее сложности мы здесь не будем. Но он одновременно позволяет красиво решить целый ряд задач классической механики. Интересно, что принцип эквивалентности не просто отмечает аналогию результатов действия ускоренного движения и гравитационного поля, но и постулирует их полную тождественность. Другими словами, если вы находитесь в полностью закрытом ящике-контейнере где-то в Космосе, в состоянии невесомости, и ваш ящик внезапно стали тащить с ускорением а, то вы никогда, в принципе, никаким экспериментом внутри вашего ящика не отличите результат этого ускоренного движения от того, который получится, если ваш ящик, фиксируя на месте его положение, поместить в гравитационное поле с характеристиками, требуемыми принципом эквивалентности. Так это или нет? Никто еще не смог опровергнуть это утверждение. Некоторые физики тем не менее в качестве возражения приводили следующий аргумент: согласно принципу эквивалентности, "порожденное" ускоренным движением гравитационное поле будет однородным, то есть его силовые линии параллельны. Между тем как "реальные" гравитационные поля, порождаемые массивными телами, всегда центрально-симметричны; а однородных гравитационных полей Природа вроде бы не знает. То есть, по сути дела, возражение сводится к тому, что свой мысленный эксперимент с ящиком-контейнером вы никогда не сумеете реально проделать - у вас просто нет возможности организовать однородное гравитационное поле. Помещая за неподвижным контейнером любые тела для получения гравитационного поля, вы всегда будете иметь поле с некоторым углом расхождения силовых линий. А это расхождение экспериментатор, заключенный в контейнере, всегда сможет обнаружить, изучая свободное падение тел. Траектории этих тел будут в точности следовать силовым линиям поля. Возражение принципу эквивалентности мы привели в сильно упрощенной форме. Детальный его анализ делается в очень серьезных книгах, например в книге Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшица "Теория поля". Нам остается только пожелать вам в своем изучении физики добраться до таких серьезных книг. А пока мы можем предложить вам решить для тренировки следующую простую задачу: в ускоренно движущемся вагоне колеблется математический маятник. Найдите период его колебаний. Параметры, необходимые для решения задачи, выберите сами.