Ajnštajn je rekao da je najsretnija pomisao koja mu je pala na pamet, je ideja čoveka koji pada sa krova. Shvatio je da čovek koji pada ne bi imao, ne bi osećao, svoju težinu.

 << Prethodni deo članka

OTR 2 1
Slika 1. Čovek koji pada sa krova je u bestežinskom stanju. Bilo šta što ispusti ostaje pored njega. Isto kao da se nalazi u bestežinskom stanju u svemiru.

Njegovo stanje bi bilo identično kao da se nalazi u bestežinskom stanju unutrašnjosti svemirskog broda koji se kreće konstantnom brzinom. Bez težine. Ispušteni predmeti ostaju pored njega osim ako ih ne gurne i tada će se udaljavati od njega po pravoj liniji konstantnom brzinom. Na Zemlji se koriste avioni u slobodnom padu u čijoj unutrašnjosti se dobija bestežinsko stanje za trening astronauta.

OTR 2 2 
Slika 2. Bestežinsko stanje u namenskom avionu koji pada. Ovde nema uticaja otpora vazduha kao pri padu sa krova.

Takav čovek se nalazi u inercijalnom refentnom sistemu. Nema ubrzanja koje uzrokuje osećaj sile inercije (sile koju osećamo kada automobil ubrzava ili koči), nema gravitaciong polja, svi zakoni fizike važe.

Sada dolazi teži deo. Ajnštajn kaže, da su ta dva stanja, slobodnog pada i bestežinskog stanja u brodu (ili u skafanderu van broda), ekvivalentna, ne da su slična, nego da su potpuno identična.

OTR 2 3 
Slika 3. Čovek koji pada i čovek u bestežinskom stanju svemira su u istom stanju sa gledišta fizike, tačnije po teoriji opšte realtivnosti.

Zašto? Zato što ni jedan od njih dvojce ne oseća ubrzanje. I da imaju istrumente koji mere ubrazanje, instrumenti bi pokazali da nema ubrzanja. Ako nema ubrzanja, fizika je stroga, nema ni sile koja deluje na njih.

S pravom možete da kažete, ali čovek koji pada neprestano ubzava (ako zanemarimo otpor vazduha) 9,81 metara u sekundi, svake sekunde i to će postati pogubno kada udari u tlo. Da, ubrzava, ali u odnosu na tlo prema kome pada. Situacije izgledaju vrlo različito, ali Ajnštajn od nas traži, ako želimo da razumemo teoriju relativnosti, da se fokusiramo na princip ekvivalentnosti, a to je opažanje posmatrača. Ako su posmatrači bez težine, oni su u inercijalnom referentnom sistemu. U klasičnoj fizici i specijalnoj relativnosti inercijalni referentni sistem je onaj na koji ne deluje sila ubrzanja, nego se kreće konstantnom brzinom, ili je brzina jednaka nuli.

Vratimo se raketi koja putuje konstantnom brzinom kroz svemir. Zamislimo da prilazi planeti, a astronut to ne primećuje. Pod dejstvom mase planete raketa skreće ka njoj; raketa sve više ubrzava; astronaut ostaje u bestežinskom stanju sve do pada na površinu isto kao i čovek sa krova. Ako ste smatrali da je postojala razlika između kretanja čoveka koji pada sa krova i broda koji iz svemira pada na zemlju, na kojoj visini iznad Zemlje je ta razlika nestala? Zaključak je da su oba čoveka u istom inericijalnom referentnom sistemu.

OTR 2 4
Slika 4. Raketa se kreće konstantnom brzinom kroz svemir. Astronaut ne primećuje da se približila planeti i da je pod njenim dejstvom skrenula ka njoj ubrzavajući. Astronaut ni insturmenti ne primećuju da je ikakva sila delovala na brod, bestežinsko stanje je u njemu sve do udara u tlo.

Sada ćemo videti šta se otkriva ako raketa ubrzava. Vraćamo se na brod, palimo motor, podešavamo potisak da raketa ubrzava svake sekunde dodatnih 9,81 m/s. Astronaut više neće biti u bestežinskom stanju nego će svojom punom težinom pritiskati pod ili stolicu, identično kao na Zemlji. Predmeti neće ostajati pored njega, popadaće na pod.

Sada dolazi najteži deo. Da li smo mi čitaoci u inercijalnom referentnom sistemu? Hm… Da li osećamo da smo u bestežinskom stanju? Ne! Znači nismo u inercijalnom referentnom sistemu. Osećamo svoju težinu. Naše opažanje je isto kao astronauta u raketi koja ubrazva 9,81 m/s2, a ne kao astronauta u raketi koja plovi konstantnom brzinom. Da li to znači da mi na površini Zemlje takođe ubrzavamo tim tempom? Po teoriji relativnosti, mi nemamo težinu, nego samo masu koja ubzava na gore, i odatle imamo osećaj težine. Odgovor je da, ubrzavamo na gore.

Ali mi se ne pomeramo na gore? U odnosu na šta to se ne pomeramo? Pa u odnosu na pod, na sve stvari u sobi. Tako je, ali sve te stvari su u našem referentnom sistemu. A i naš referentni sistem nije inercijalni, isti je kao astronauta u brodu koji ubrazava. Astronaut takođe kao ni mi nema utisak da ubrzava. Jedini je merodavan inercijalni referentni sistem, a to je čovek koji pada sa krova. Sa njegove tačke gledišta, on ne pada, nego mi ubrzavamo na gore sa 9,81 m/s2.

OTR 2 5
Slika 5. Čovek koji pada je u inercijalnom referentnom sistemu i kao takav je po teoriji relativnosti merodavan da kaže ko ubrzava. Objekti oko njega ubzavaju na gore.

Ali ako sve tačke na površini Zemlje ubzavaju na gore, kako to da se površina Zemlje ne pomera? Odgovor je u matematici relativnosti. Postoji formula koja kaže da je drugi izvod položaja u odnosu na vreme jednak ubrzanju (F/m u Njutnovoj fizici) umanjenom za zakrivljenost prostora-vremena pomnožen sa kvadratom brzine. Poenta je da položaj, na levoj strani jednačine, može biti nepromenljiv tako što se na desnoj strani jednačine ubrzanje poništava sa zakrivljenošću koja se množi sa kvadratom brzine.

OTR 2 6
Slika 6. Formula opšte teorije relativnosti. Na levoj strani je drugi izvod položaja u vremenu. Na desnoj je ubrzanje umanjeno za zakrivljenost prostor-vremena pomnoženog kvadratom brzine. Ako levu stranu postavimo na nulu, sledi da u zakrivljenom prostor-vremenu, moramo da ubrazavamo da bismo ostali na istom mestu!

Po Njutnovoj fizici ubrzanje je nešto što menja brzinu objekta. Bilo da je povećava ili smanjuje. Po opštoj relativnosti moramo prihvatiti novu definiciju ubrzanja: ne ići pravom linijom kroz prostor-vreme, nego prelaziti sa jedne izohipse prostor-vremena na drugu. Površina Zemlje nije poravnata sa prostorno-vremenskom mrežom tako da je neprestano sečemo stojeći na tlu ili na krovu zgrade (vidi deo 1 ovog teksta). Ako nam se omakne i krenemo u padanje, tada smo usaglašeni sa pravom linijom prostor-vremena.

Moramo prihvatiti i novu definiciju prostor-vremena. Da su prostor-vreme jedno, tačnije, da JE jedno i da je pod uticajem mase u neprestanom pokretu. Razumemo da vreme teče, da je u stalnom pokretu, ali ispravno je da je prostor-vreme u stalnom kretanju što čini da mi na površini zemlje neprestano ubrazavamo kroz prostor-vreme iako nam se čini da stojimo.

Prihvatanje ovog koncepta je nephodno za dalji razvoj ljudskog razumevanja zakona koji vladaju u svemiru. I možda će jednog dana kroz dalje spoznaje čovek naći način da oblikuje prostor-vreme po svojoj želji i da stvori savršeni pogon. Pogon kojim bi se kretao u željenom pravcu, neprestano ubrzavajući, kao čovek koji pada, a da ne oseća dejstvo ubrzanja.

Jutjub prema kome je nastao ovaj tekst:


https://www.youtube.com/watch?v=XRr1kaXKBsU

 


<< Prethodni deo članka


 

 

Ostali izvori:
https://www.youtube.com/watch?v=bJMYoj4hHqU (Odličan video o inercijalnim koordinatnim sistemima iz 1960. god. Masačusetski institut tehnologije)

Najstariji i najnoviji dokaz ispravnosti opšte teorije relativnosti

Zašto je Ajnštajnova teorija relativnosti "najlepša na svetu"? 

 


Komentari  

Peric Zeljko
0 #8 Peric Zeljko 22-11-2020 20:07
Poštovana gospodo hvala na odgovorima.
Mnogo stvari mi je sada mnogo jasnije. Posebno hvala gospodinu dragant, za link ka Stenfordskom univerzitetu.
Lično se ne slažem sa konstatacijom gospodina Miki ",nama nije bitno kakav je udaljeni Svemir "sada", već kakav je bio onda kada je svetlost krenula sa njega ka nama." Smatram da je podjednako važno i jedno i drugo. Takođe mislim da tehnologija koja bi omogućila uvid u trenutan raspored objekata u Svemiru, koji su udaljeni milionima svetlosnih godina, nema nikakve veze sa potencijalno stvarnim putovanjem kroz vreme.

Sve najbolje,
Željko Perić
Miki
0 #7 Miki 21-11-2020 12:07
Eh da, još jedan odgovor Željku...

Ne, nije da naučna zajednica ima suprotne stavove i neslaganja oko tih tema. Da li je gravitacija sila, zakrivljenost prostora ili polje je samo drugačija interpetacija jednog pojma, i sve te naučne interpretacije su tačne.

Jeste, neki fizičar će reći da gravitacija JESTE sila ili polje, ali ako je pravi fizičar današnje naučne zajednice, neće reći da gravitacija NIJE zakrivljen prostor samo zato što jeste sila, ili polje.

Gravitaciju merimo silom privlačenja tela, u gravitacionom polju, koje nastaje krivljenjem prostora.... :P
Miki
0 #6 Miki 21-11-2020 11:59
Željko, nama nije bitno kakav je udaljeni Svemir "sada", već kakav je bio onda kada je svetlost krenula sa njega ka nama.
Zašto?
Pa zato što SVE vezano za taj Svemir onda, kada se tamo nešto desilo, na nas neki uticaj ima SADA, kada je svetlost sa njega stigla do nas. I ta neka nazovimo je jednovremenost drugih delova Svemira putuje najviše svetlosnom brzinom, i nema načina da se sazna šta je tamo "sada", jer je i sadašnjost prostorno i vremenski deformisana. Možemo reći i da sadašnjost putuje svetlosnom brzinom.
Naći instrument koji će da gleda tamošnju sadašnjost, pre nego ona stigne do nas je kao da pronađemo kameru koja gleda kroz vreme, ili čak sam vremeplov.
dragant
+2 #5 dragant 20-11-2020 20:25
Ovde se nalazi snimak fakultetskog predavanje, sa Stanforda, o gravitaciji i relativnosti https://www.youtube.com/watch?v=hbmf0bB38h0
dragant
+1 #4 dragant 20-11-2020 19:18
Poštovani Željko. Na interenetu se nalazi svašta. Ne treba zaključiti, kada je nauka u pitanju, da postoje kontradiktornos ti ili sučeljeni stavovi. Ppogrešno je reći da su sučeljeno da je Zemlja okrugla sa idejom da je Zemlja ravna ploča. Nauka je dokazala da je Zemlja okrugla, još u antičko doba i ona se više ne bavai tom temom. A to što se pojavljuju nove teorije i nalaze se sagovornice za nekakve tv emesije i tribine gde se suprostavljene strane sučeljavaju pokušavajući da dokažu ko je u pravu, to je svačije gubljnje vremena.

Što se tiče gravitacije, ona je sila kako ju je Njutn detalno opisao. I zaista kada smo na studijama na tehničkom fakultetu moramo da sračunamo period oscilacije klatna, uzećemo u obzir masu klatna, gravitacionu konstantu i dužinu klatna i računati preko sile. Ali Njutnom pristup ne objašnjava sve astronomske pojave. Ajnštajn se time bavio tim pojavama i dao je potpuniju sliku gravitacije kao zakrivljenosti prostor-vremena . Usput je došao do univerzlane konstante c (brzina svetlosti) koja prevazilazi okvir samo brzine svetlosti ili elketromagnetni h talasa jer se nalazi i u jednačini jednakosti mase i energije, čuveno, E=mc2. Tako da nema suprotnih stavova u naučnoj zajednici po pitanju gravitacije.

Pitatate da li na interentu postoji sajt gde možete pročitati o Svemiru i gravitacije a da je naučno dokazano i priznato na fakultetima. Kako ste definisali šta tražite, to je udžbenik fizike za tehničke fakultet koji je u nekom obliku na internetu. Sigurno negde može da se nađe takav sajt. U tom udžbeniku ćete naći osnove Nutnovog i Ajštajnovog pogleda na gravitaciju.

Da li će budućnost doneti tehnologiju koja će omogućiti trenutni uvid u daleke svetove, samo ako bue otkriven odgovarajući fizički princip koji bi omogućio razvoj odgovarajuće tehnologije. Inače, ono što vam se sada čini trenutno, kada gledate neki prenos uživo, nije trenutno, i to kasni deo sekunde. A ako je prenos preko satelita, i preko sekunde.
Peric Zeljko
0 #3 Peric Zeljko 20-11-2020 15:13
Poštovani gospodine Neđo, hvala za Vaš odgovor.
Interesuje me da li je Veritasium jutjub kanal, priznat i od stručne zajednice, odnosno da li emisije koje se prikazuju na njemu, stvarno smeju da se koriste za učenje naučne teorije na koju se odnose.
Ovo pitam jer sam na Internetu pronašao dosta kontradiktornih sajtova, na nekima se tvrdi da je Gravitacija sila, a na drugima da nije, negde tvrde da Gravitaciono polje postoji i zavisi od mase tela koje se posmatra, a na drugima da gravitaciono polje uopšte ne postoji već se radi o zakrivljenosti prostor-vremena zbog prisustva mase, itd. Predpostavljam da je ovo zbog toga što se radi o suprotnim razmišljanjima i stavovima unutar naučne zajednice.
Mene interesuje da li na Internetu postoji sajt na kome može da se pročita i nauči nešto u vezi Svemira, što je naušno dokazano i priznato na fakultetima širom sveta,a tiče se Gravitacije.

Što se tiče posmatranje Svemira, lično smatram da će u nekoj dalekoj budućnosti, ljudska vrsta uspeti da razvije takav instrument ili tehnologiju koja će omogućiti uvid u stvarno, realno stanje posmatranih objekata u dubokom Svemiru u trenutku posmatranja.

Recimo radar koji emituje nekakve talase milijardu puta brže od svetlosti.


Sve najbolje,
Željko Perić
Neđo
0 #2 Neđo 20-11-2020 13:00
Veritasium jutjub kanal je odlican. Momak pravi mnogo dobre klipove. Da bi ove stvari legle ljudima, mislim da ce morati da se uvedu neke promjene u konvencionalnom obrazovanju, odnosno od pocetka krenuti sa objasnjavanjem gravitacije na ovakav nacin i ovakvog koncepta prostor-vremena . Lakse je nego posle ubjedjivati ljude da ono sto su naucli u skoli nije bas potpuno tako.

Zeljko, pa i Mjesec posmatramo sa kasnjenjem, odnosno vidimo ga onakvog kakav je bio prije 1,25 sekundi, Mars onakav kakav je bio prije najmanje 3 minuta itd. Sto je tijelo dalje, svjetlost vise putuje i mi vidimo dublje u 'istoriju' svemira. Da bi nesto vidjeli u 'realnom' vremenu, svjetlost bi od tog necega do nas morala da putuje brze od brzine svjetlosti. A za sad nam nije poznato da je to izvoljivo :)
Peric Zeljko
0 #1 Peric Zeljko 19-11-2020 12:11
Poštovani gospodine Tanaskoski,
na predlog ddragovic-a, i njegovog odgovora na moje pitanje u predhodnom delu članka, malo sam proširio svoje znanje iz Astronomije.
Na osnovu onoga što sam do sada naučio, svaki pogled prema udaljenim zvezdama i galaksijama je u stvari pogled u prošlost. Vidimo raspored zvezda i galaksija onakvim kakav je bio pre onoliko vremenskih jedinica, koliko je neophodno da vizuela informacija stigne do nas. Na osnovu toga zaključujem da, što su posmatrana tela udaljenija, pristigla informacija o njihovom položaju je manje tačna.

Da li će ljudska vrsta u nekom budućem periodu svog tehnološkog razvoja, uspeti da napravi instrument kojim će moći da posmatra svemir i dešavanja u svemiru onakvim kakva stvarno jesu, u trenutku posmatranja.
Na primer, instrument koji bi nam omogućio da posmatramo planetu u nekom udaljenom solarnom sistemu, kao što sada posmatramo Mesec.

Sve najbolje,
Željko Perić

Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži