ТеорФизика
Стерлитамакский филиал БашГУ

Главная » Статьи » Интересное

Парадокс подводной лодки

29.02.2008 1580 0.0 Pioneer

Согласно специальной теории относительности Эйнштейна (СТО), объекты, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, становятся короче с точки зрения "внешнего наблюдателя". Но с точки зрения тех, кто находится на этом движущемся объекте, наоборот, "неподвижные" наблюдатели кажутся "сплюснутыми". Это касается только длины объекта - его размеров в направлении движения. Другие измерения при этом остаются теми же самыми. Впрочем, нужно оговориться, что "движущийся" и "неподвижный" объекты названы так совершенно условно, решения для них получаются совершенно симметричные.

Мысленно представим себе подводную лодку, плывущую со скоростью, близкой к скорости света. Тогда, с точки зрения наблюдателя на берегу, длина лодки должна уменьшиться, при этом плотность ее должна увеличиться, и лодка начнет тонуть. Но с точки зрения экипаж субмарины, наоборот, сжимается и становится более плотной вода, делая лодку более плавучей и выталкивая ее на поверхность.

Теория относительность настаивает на том, что обе точки зрения должны быть одинаково верными. Так погружается ли в данном случае подводная лодка или, наоборот, всплывает?

В 1989 году Джеймс Саппли (James Supplee) решил парадокс с использованием специальной теории относительности. В честь него эту задачу называют также «Парадокс Саппли». Он заключил, что субмарина должна тонуть, однако в его вычислениях не был учтен гравитационный фактор, так как СТО, в отличие от Общей теории относительности, не учитывает влияние на пространство "изгибающих" релятивистских гравитационных эффектов. Саппли утверждал, что подводная лодка погружается благодаря ускорению; относительность как бы искажает форму морских слоев, изгибая вверх слои, лежащие под лодкой.

В 2003 году бразилец Джордж Матсас (George Matsas) из Института теоретической физики (Instituto de Física Teórica) в Сан-Пауло, решил этот парадокс, используя общую теорию относительности. Его решение также показывает, что субмарина начнет тонуть, поскольку, несмотря на увеличение плотности воды относительно быстро движущейся лодки, эффект от искривления пространства движущимся гравитационным полем оказывается сильнее. Матсас надеется, что его решение поможет лучше понять, например, как ведет себя материя, которая быстро вращается вокруг черных дыр.