Cuál es la diferencia teoría general relatividad de especial?

Teoría especial de la relatividad (SRT) (teoría especial de la relatividad; mecánica relativista) es una teoría que describe el movimiento, las leyes de la mecánica y las relaciones espacio-tiempo a velocidades de movimiento cercanas a la velocidad de la luz. En el marco de la teoría especial de la relatividad mecánica clásica Newton es una aproximación de velocidades bajas. La generalización de SRT para campos gravitacionales se llama teoría de la relatividad general.

La relatividad general es una teoría geométrica de la gravitación que desarrolla la teoría especial de la relatividad (STR), publicada por Albert Einstein en 1915-1916. En el marco de la teoría general de la relatividad, como en otras teorías métricas, se postula que los efectos gravitacionales no son causados ​​por la interacción de fuerzas de cuerpos y campos en el espacio-tiempo, sino por la deformación del propio espacio-tiempo, que es asociado, en particular, con la presencia de masa-energía ... La relatividad general se diferencia de otras teorías métricas de la gravitación al utilizar las ecuaciones de Einstein para relacionar la curvatura del espacio-tiempo con la materia presente en él.

Traer confirmación experimental fidelidad a la teoría de Einstein.

Pruebas de la relatividad general.

Efectos asociados con la aceleración de los marcos de referencia.

El primero de estos efectos es la dilatación del tiempo gravitacional, debido a que cualquier reloj funcionará cuanto más lento cuanto más profundo esté en el pozo gravitacional (más cerca del cuerpo gravitacional). Este efecto se confirmó directamente en el experimento de Hafele-Keating, así como en el experimento Gravity Probe A, y se ha confirmado consistentemente en GPS.

Un efecto directamente relacionado es el corrimiento al rojo gravitacional de la luz. Este efecto se entiende como una disminución en la frecuencia de la luz con respecto al reloj local (respectivamente, el desplazamiento de las líneas del espectro al extremo rojo del espectro con respecto a las escalas locales) cuando la luz se propaga desde el pozo gravitacional hacia afuera (desde una región con menor potencial gravitacional a una región con mayor potencial) /

La dilatación del tiempo gravitacional tiene otro efecto llamado efecto Shapiro (también conocido como retardo de la señal gravitacional). Debido a este efecto, las señales electromagnéticas tardan más en un campo gravitacional que en ausencia de este campo. Este fenómeno fue descubierto por radares de planetas del sistema solar y naves espaciales que pasaban detrás del Sol, así como observando señales de púlsares binarios.

La verificación temprana más famosa de la relatividad general fue posible gracias a la completa Eclipse solar 1919. Arthur Eddington mostró que la luz de una estrella se inclinaba cerca del Sol de acuerdo exactamente con las predicciones de la relatividad general.

La curvatura del camino de la luz ocurre en cualquier marco de referencia acelerado. La vista detallada de la trayectoria observada y los efectos de lente gravitacional dependen, sin embargo, de la curvatura del espacio-tiempo. Einstein se enteró de este efecto en 1911, y cuando calculó heurísticamente la curvatura de las trayectorias, resultó ser la misma que la predicha por la mecánica clásica para partículas que se mueven a la velocidad de la luz. En 1916, Einstein descubrió que, de hecho, en la relatividad general, el desplazamiento angular en la dirección de propagación de la luz es dos veces mayor que en la teoría newtoniana, en contraste con la consideración anterior. Por lo tanto, esta predicción se ha convertido en otra forma de probar la relatividad general.

Desde 1919, este fenómeno ha sido confirmado por observaciones astronómicas de estrellas en proceso de eclipses solares, y también verificado con alta precisión por observaciones radiointerferométricas de cuásares que pasan cerca del Sol durante su trayectoria a lo largo de la eclíptica.

Finalmente, cualquier estrella puede aumentar su brillo cuando un objeto compacto y masivo pasa frente a ella. En este caso, las imágenes de la estrella lejana, agrandadas y distorsionadas debido a la desviación gravitacional de la luz, no se pueden resolver (están demasiado cerca una de la otra) y simplemente hay un aumento en el brillo de la estrella. Este efecto se llama microlente y ahora se observa regularmente en el marco de proyectos que estudian los cuerpos invisibles de nuestra galaxia mediante microlentes gravitacionales de la luz de las estrellas: MASNO, EROS y otros.

Efectos orbitales

La relatividad general corrige las predicciones de la teoría newtoniana de la mecánica celeste con respecto a la dinámica de los sistemas acoplados gravitacionalmente: el sistema solar, estrellas dobles etc.

El primer efecto de la relatividad general fue que los perihelios de todas las órbitas planetarias precesarán, ya que el potencial gravitacional de Newton tendrá una pequeña adición relativista, lo que conducirá a la formación de órbitas abiertas. Esta predicción fue la primera confirmación de la relatividad general, ya que el valor de precesión deducido por Einstein en 1916 coincidía completamente con la precesión anómala del perihelio de Mercurio. Así, se solucionó el problema de la mecánica celeste, conocido en ese momento.

Posteriormente, también se observó la precesión relativista del perihelio cerca de Venus, la Tierra, el asteroide Ícaro y como un efecto más fuerte en sistemas de púlsares dobles. Por el descubrimiento y la investigación del primer púlsar binario PSR B1913 + 16 en 1974, R. Hals y D. Taylor recibieron el Premio Nobel en 1993.

Prueba de SRT

La teoría especial de la relatividad es el núcleo de toda la física moderna. Por lo tanto, no existe un experimento separado que "pruebe" SRT. Todo el conjunto de datos experimentales en física de altas energías, física nuclear, espectroscopia, astrofísica, electrodinámica y otras áreas de la física es coherente con la teoría de la relatividad dentro de los límites de la precisión experimental. Por ejemplo, en electrodinámica cuántica (una combinación de STR, teoría cuántica y ecuaciones de Maxwell), el valor del momento magnético anómalo del electrón coincide con la predicción teórica con una precisión relativa de 10 nueve.

De hecho, SRT es una ciencia de la ingeniería. Sus fórmulas se utilizan al calcular aceleradores. partículas elementales... Procesar enormes conjuntos de datos sobre la colisión de partículas que se mueven con velocidades relativistas en campos electromagnéticos, se basa en las leyes de la dinámica relativista, no se encontró desviación alguna. Las correcciones siguientes de SRT y GRT se utilizan en sistemas de navegación por satélite (GPS). SRT está en el corazón de la energía nuclear, etc.

Teoría especial de la relatividad ... La teoría de la relatividad especial (SRT), publicada por Einstein en 1905, describe procesos y fenómenos relativistas y se manifiesta a una velocidad de movimiento cercana a la velocidad de la luz. Para crear SRT, Einstein adoptó dos postulados: 1) la velocidad de la luz en todos los sistemas de referencia inerciales permanece constante; 2) las leyes de la naturaleza en todos los marcos de referencia inerciales son invariantes (las mismas). Además, aplicó las transformaciones del físico teórico holandés Hendrik Lorenz.

La relación entre el espacio y el tiempo se manifiesta en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Esta relación se refleja claramente en la fórmula para la (s) distancia (s) entre dos eventos en cuatridimensional espacio:

donde es el tiempo, ∆ℓ es la distancia entre dos puntos en tridimensional espacio.

Transformación Lorenz también contiene la relación entre el espacio y el tiempo en forma de una relación entre las coordenadas de los sistemas de referencia no móviles (K) y móviles (K 1) x 1 = γ ּ (x─) y t 1 = γ ּ (t─ ), dónde γ = 1 /- llamada coeficiente relativista... Lorentz encontró expresiones para γ basadas en la linealidad de la transformación y la constancia de la velocidad de la luz en los marcos de referencia en movimiento (K 1) y no en movimiento (K).

Usando la transformación de Lorentz, Einstein creó la relatividad general, según la cual la longitud de un cuerpo en movimiento encoge conforme a la ley:

La masa de un cuerpo que se mueve a una velocidad incrementará conforme a la ley:

El paso del tiempo de un reloj en movimiento ralentiza conforme a la ley:

τ = τ 0 ּ ,

El siguiente ejemplo muestra más claramente la desaceleración del tiempo cuando se mueve a altas velocidades. Digamos que una nave espacial partió a una velocidad de 0,99 km / sy regresó después de 50 años. Según la STO, según el reloj del astronauta, este vuelo duró solo un año. Si un astronauta a la edad de 20 años dejó a un hijo recién nacido en la Tierra, entonces un hijo de 50 años conocerá a un padre de 21 años.

En SRT, se obtiene la siguiente fórmula reemplazando sumatoria de velocidades:

1 = (+ u) / (1+ u / c 2),

si el cuerpo se mueve a la velocidad de la luz = s. y el marco de referencia se mueve con la velocidad de la luz u = C, entonces obtenemos: 1 = de... En consecuencia, la velocidad de la luz se mantuvo constante, independientemente de la velocidad de movimiento del marco de referencia.

Teoría general de la relatividad ... En los marcos de referencia que se mueven con aceleración, no se cumplen ni el principio de inercia ni las leyes de la mecánica. Se hizo necesario crear una teoría que describiera los movimientos corporales en marcos de referencia no inerciales. Einstein realizó esta tarea creando teoría general de la relatividad(TRB).

En relatividad general Einstein extiende el principio de relatividad a marcos de referencia no inerciales. Procede del supuesto de que las masas gravitacional e inercial del cuerpo son equivalentes. En 1890 por un físico húngaro L. Eotvos la equivalencia de masa corporal gravitacional e inercial hasta 10 -9 se confirmó con alta precisión. Esta afirmación sobre la equivalencia de masa gravitacional e inercial se tomó como base de la relatividad general.

La relatividad general mostró que el espacio se trata de concentración de masa, torcido y tiene el carácter del espacio de Riemann. La relatividad general reemplaza la ley de gravitación universal de Newton por la ley de gravitación relativista de Einstein, de la cual se sigue la ley de Newton en un caso particular. En 1919 y 1922. durante el eclipse de sol se estudió deflexión del haz procedente de estrellas distantes, de la rectitud en el campo gravitacional del Sol. Los experimentos han demostrado curvatura del espacio cerca del Sol y así demostró la exactitud de la relatividad general.

La relatividad general describe las leyes relativistas de la gravitación como el efecto de la materia sobre las propiedades del espacio y el tiempo. Y las propiedades del espacio y el tiempo afectan procesos fisicos fluyendo en ellos. Por lo tanto movimiento punto material en el espacio de cuatro dimensiones ocurre a lo largo de la línea geodésica del espacio curvo. Por lo tanto, la ecuación de movimiento de un punto material describe línea geodésica espacio curvo. Einstein encontró esta ecuación. Consiste en 10 ecuaciones... En estas ecuaciones, el campo gravitacional se describe utilizando 10 potenciales de campo. El aparato matemático de la relatividad general es complejo, casi todos los problemas relacionados con la relatividad general aún no tienen solución, excepto los más simples. Por lo tanto, los científicos todavía están tratando de comprender los significados de la relatividad general.

TEORÍA ESPECIAL Y GENERAL DE LA RELATIVIDAD

Uno de los aspectos más importantes de la física moderna que es directamente relevante para nuestro análisis de la teología es el concepto de tiempo: su origen y la ausencia de una medida única, o constante e inmutable, de su curso. Dada la importancia de la cronología en la interpretación de la Biblia, es fundamental intentar comprender cómo la teoría de la relatividad interpreta nuestra percepción del universo, su edad y todo lo que sucede en él. fotón cuántico de relatividad del tiempo

Es difícil nombrar otra teoría que tendría un impacto tan profundo en nuestra comprensión del mundo y su creación, como la teoría de la relatividad (tanto especial como general). Antes de la aparición de esta teoría, el tiempo siempre se consideró como una categoría absoluta. El tiempo transcurrido desde el inicio hasta el final de un proceso se consideró independiente de quién midiera su duración. Incluso hace 300 años, Newton formuló esta convicción de manera muy elocuente: "El tiempo absoluto, verdadero y matemático, por sí mismo y por su naturaleza, fluye uniforme e independientemente de cualquier factor externo". Además, el tiempo y el espacio se consideraban categorías no relacionadas que no se afectaban entre sí de ninguna manera. De hecho, ¿qué otra conexión podría existir entre la distancia que separa dos puntos en el espacio y el paso del tiempo, además del hecho de que mayor distancia requirió más tiempo para superarlo; lógica simple y limpia.

Los conceptos propuestos por Einstein en la teoría especial de la relatividad (1905), y luego en la teoría general de la relatividad (1916), cambiaron la comprensión del espacio y el tiempo tan radicalmente como la luz de una lámpara encendida cambia nuestra percepción de una habitación previamente oscurecida5. .

El largo camino hacia la comprensión de Einstein comenzó en 1628, cuando Johannes Kepler descubrió un fenómeno curioso. Notó que las colas de los cometas siempre se dirigen en la dirección opuesta al Sol. Las estrellas fugaces que trazan el cielo nocturno tienen una cola ardiendo, como debería ser, detrás. Asimismo, la cola se extiende detrás del cometa a medida que se acerca al Sol. Pero después de que el cometa pasa el Sol y comienza su vuelo de regreso a las regiones distantes del sistema solar, la situación cambia de la manera más dramática. La cola del cometa está frente a su cuerpo principal. ¡Esta imagen contradice decisivamente el concepto mismo de cola! Kepler sugirió que la posición de la cola del cometa en relación con su cuerpo principal está determinada por la presión de la luz solar. La cola es menos densa que el propio cometa y, por lo tanto, más susceptible a la presión. radiación solar que el cuerpo principal del cometa. La radiación del sol en realidad sopla en la cola y la repele del sol. Si no fuera por la atracción gravitacional del cuerpo principal del cometa, las partículas más pequeñas que forman la cola habrían desaparecido. El descubrimiento de Kepler fue el primer indicio de que la radiación, por ejemplo, la luz, podría tener una fuerza mecánica (en este caso, repulsiva). Este fue un cambio muy importante en nuestra comprensión de la luz, porque se sigue que la luz, que siempre se consideró algo inmaterial, tiene, quizás, peso o masa. Pero solo 273 años después, en 1901, se midió la presión ejercida por la corriente de luz. E.F. Nichols y J.F. Hull, enviando un poderoso haz de luz sobre un espejo suspendido en el vacío, midió el desplazamiento del espejo como resultado de la presión de la luz. Era una analogía de laboratorio para una cola de cometa repelida por la luz solar.

En 1864, mientras investigaba los descubrimientos de Michael Faraday sobre la electricidad y el magnetismo, James Clark Maxwell propuso que la luz y todas las demás formas de radiación electromagnética viajan en el espacio como ondas con la misma velocidad fija7. Microondas en el microondas de nuestra cocina, la luz en la que leemos, Rayos X que permiten al médico ver el hueso roto, y los rayos gamma liberados en una explosión atómica son todas ondas electromagnéticas, que se diferencian entre sí solo en longitud de onda y frecuencia. Cuanto mayor sea la energía de radiación, menor será la longitud de onda y mayor la frecuencia. De lo contrario, son idénticos.

En 1900, Max Planck propuso una teoría de la radiación electromagnética que era fundamentalmente diferente de todas las anteriores. Antes de esto, se creía que la energía emitida por un objeto calentado, por ejemplo el resplandor rojo de un metal caliente, se emite de manera uniforme y continua. También se asumió que el proceso de radiación continúa hasta la disipación completa de todo el calor y el regreso del objeto a su estado original, y esto se confirmó completamente enfriando el metal calentado a temperatura ambiente. Pero Planck demostró que este no es el caso. La energía no se emite en una corriente uniforme y continua, sino en porciones discretas, como si un metal al rojo vivo estuviera abandonando su calor, arrojando una corriente de diminutas partículas calientes.

Planck propuso una teoría según la cual estas partículas son porciones únicas de radiación. Los llamó "cuantos", y así nació mecánica cuántica... Dado que cualquier radiación se mueve con la misma velocidad (la velocidad de la luz), la velocidad de los cuantos debe ser la misma. Y aunque la velocidad de todos los cuantos es la misma, no todos tienen la misma energía. Planck sugirió que la energía de un cuanto individual es proporcional a la frecuencia de sus vibraciones a medida que se mueve por el espacio, como una pequeña bola de goma que se contrae y expande continuamente a medida que viaja a lo largo de su trayectoria. En el rango visible, nuestros ojos pueden medir la frecuencia de la pulsación de un cuanto, y llamamos a esta medida color. Es debido a la emisión cuantificada de energía que un objeto ligeramente calentado comienza a brillar en rojo, luego, a medida que aumenta la temperatura, comienza a emitir otros colores del espectro correspondientes a energías y frecuencias más altas. Al final, su radiación se convierte en una mezcla de todas las frecuencias, que percibimos como el color blanco un cuerpo al rojo vivo.

Y aquí nos encontramos con una paradoja: la misma teoría que describe la luz como una corriente de partículas llamadas cuantos, mientras que simultáneamente describe la energía de la luz usando la frecuencia (ver Fig. 1). Pero la frecuencia está asociada con ondas, no con partículas. Además, sabemos que la velocidad de la luz siempre es constante. Pero, ¿qué sucede si el objeto que emite luz, o el observador que registra esta luz, se mueve por sí mismo? ¿Se sumará o restará su velocidad de movimiento a la velocidad de la luz? La lógica nos dice que sí, se debe sumar o restar, ¡pero entonces la velocidad de la luz no será constante! La presión que la luz ejerce sobre la cola o el espejo de un cometa en el experimento de Nichols-Hull significa que hay un cambio en el impulso (también llamado impulso) de la luz cuando choca con una superficie. Es por esta razón que cualquier objeto en movimiento ejerce presión sobre un obstáculo. Un chorro de agua de una manguera impulsa la pelota por el suelo, porque el agua tiene una masa y esta masa tiene una velocidad que se vuelve cero en el momento en que el chorro golpea la pelota. En este caso, el impulso de agua se transmite a la pelota y la pelota rueda hacia atrás. La propia definición de momento (momento) como el producto de la masa (t) o el peso de un objeto y la velocidad de su movimiento (v), o mv, requiere que la luz en movimiento tenga una masa. De alguna manera, estas partículas onduladas de luz tienen masa, aunque no quedan rastros de material en la superficie sobre la que incide la luz. Una vez que la luz ha "brillado" en la superficie, no queda "suciedad" sobre ella, de la que podría limpiarse. Hasta ahora, todavía estamos tratando de crear una teoría unificada que explique completamente este fenómeno de la luz y cualquier otra radiación.

Simultáneamente al estudio de la naturaleza de la energía radiante, se llevaron a cabo estudios relacionados con la propagación de la luz. Parecía bastante lógico que, dado que la luz y otros tipos de radiación electromagnética son, en cierto sentido, ondas, necesitan algún tipo de medio en el que estas ondas puedan propagarse. Se creía que las ondas no se pueden propagar en el vacío. Así como el sonido necesita una determinada sustancia material, por ejemplo, el aire, para transportar su energía ondulatoria, la luz parecía necesitar algún tipo de sustancia especial para propagarse. En un momento, se sugirió que el Universo debería llenarse con un medio invisible e intangible, que asegura la transferencia de energía de radiación a través del espacio exterior, por ejemplo, luz y calor del Sol a la Tierra. Este medio se llamaba éter, que se suponía que llenaba incluso el vacío del espacio.

El postulado de la propagación de la luz a través del éter permitió explicar la paradoja de la constancia de su velocidad. De acuerdo con esta explicación, la luz debería propagarse a una velocidad constante, no en relación con la fuente de luz o el observador, sino con respecto a este éter omnipresente. Para un observador que se mueve a través del éter, la luz podría propagarse más rápido o más lento dependiendo de la dirección de su movimiento en relación con la dirección del movimiento de la luz, pero en relación con un éter estacionario, la velocidad de la luz debe permanecer constante.

Higo. uno.

Lo mismo ocurre con la propagación del sonido. El sonido viaja a través del aire quieto al nivel del mar a una velocidad constante de unos 300 metros por segundo, tanto si la fuente de sonido se mueve como si no. El sonido similar a una explosión que emite un avión cuando cruza la barrera del sonido es en realidad el resultado de que el avión golpea su propia onda de sonido al adelantarlo, viajando a velocidades superiores a los 300 metros por segundo. En este caso, la fuente del sonido, el avión, se mueve más rápido que el sonido que produce. La naturaleza dual de la luz es tal que si colocamos un pequeño agujero en su camino, la luz se comporta exactamente como una ola del océano que atraviesa una entrada estrecha del puerto. Tanto la luz como las olas del océano, que pasan por el agujero, se propagan en círculos al otro lado del agujero. Por otro lado, si la luz ilumina la superficie de un metal, se comporta como una corriente de partículas diminutas que bombardean esa superficie. La luz golpea los electrones del metal, uno a la vez, de la misma manera que los pequeños gránulos que golpean un objetivo de papel arrancan pedazos de papel, una pieza por grano. La energía de una onda de luz está determinada por su longitud. La energía de las partículas de luz no está determinada por su velocidad, sino por la frecuencia con la que las partículas de luz (fotones) pulsan en el curso de su movimiento a la velocidad de la luz.

Cuando los científicos discutieron las supuestas propiedades del éter, que aún tenían que idearse para detectar, nadie sospechó que el paso del tiempo estuviera asociado con el movimiento de la luz. Pero este descubrimiento no estaba lejos.

En 1887, Albert Michelson y Edward Morley publicaron los resultados de su intento de observar experimentalmente lo que siguió a la teoría del éter. Compararon el tiempo total que tarda la luz en viajar la misma distancia hacia adelante y hacia atrás en dos direcciones: paralela y perpendicular al movimiento de la Tierra en su órbita alrededor del Sol. Dado que la Tierra se mueve en su órbita alrededor del Sol a una velocidad de unos 30 kilómetros por segundo, se supuso que se movía a la misma velocidad en relación con el éter. Si la radiación luminosa obedece a las mismas leyes que gobiernan todas las demás ondas, el movimiento de la Tierra en relación con el éter debería haber influido en el tiempo de tránsito de la luz, medido en sus experimentos. Esta influencia no debe diferir en modo alguno del efecto de un viento fuerte que arrastra el sonido.

Para sorpresa de todos, Michelson y Morley no detectaron el menor rastro del impacto de esta velocidad de 30 kilómetros por segundo. El experimento inicial, así como las versiones posteriores técnicamente más avanzadas del mismo experimento, llevaron a una conclusión completamente inesperada: el movimiento de la Tierra no tiene ningún efecto sobre la velocidad de la luz.

Esto causó confusión. La velocidad de la (s) luz (s) es invariablemente igual a 299,792.5 kilómetros por segundo, independientemente de si la fuente de luz se está moviendo, o el observador, o están estacionarios. Además de esto, un mismo rayo de luz se comporta tanto como onda como como partícula, dependiendo de la forma de observación. Era como si estuviéramos parados en el muelle y mirando las olas que salían del océano, y de repente, en un abrir y cerrar de ojos, las crestas habituales de olas y depresiones entre ellas se convertirían en una corriente de bolas de agua individuales que se movían, pulsante, en el aire sobre el nivel del mar. Y en el siguiente instante, las bolas desaparecerían y las olas reaparecerían.

En 1905, en medio de esta confusión, Albert Einstein apareció en la escena científica con su teoría de la relatividad. Durante ese año, Einstein publicó una serie de artículos que, en el sentido más literal, cambiaron la visión que la humanidad tenía de nuestro universo. Cinco años antes, Planck había propuesto una teoría cuántica de la luz. Usando la teoría de Planck, Einstein pudo explicar un fenómeno interesante. La luz que incide en la superficie de algunos metales libera electrones, lo que genera una corriente eléctrica. Einstein postuló que este efecto "fotoeléctrico" se debe al hecho de que los cuantos de luz (fotones) literalmente eliminan a los electrones de sus órbitas alrededor del núcleo atómico. Resulta que los fotones tienen masa cuando se mueven (recuerde que se mueven a la velocidad de la luz c), pero su "masa en reposo" es cero. Un fotón en movimiento tiene las propiedades inherentes a una partícula: en todo momento se encuentra en un determinado punto del espacio y, además, tiene masa y, por lo tanto, como sugirió una vez Kepler, puede actuar sobre objetos materiales, por ejemplo, la cola. de un cometa; al mismo tiempo, tiene las propiedades de una onda: se caracteriza por una frecuencia de vibración que es proporcional a su energía. Resultó que la materia y la energía están estrechamente relacionadas en un fotón. Einstein descubrió esta conexión y la formuló en una ecuación bien conocida. Einstein concluyó que esta ecuación se aplica a todo tipo de masa y formas de energía. Estas disposiciones se convirtieron en la base de la teoría especial de la relatividad.

La percepción de estas ideas no es tan fácil y requiere mucho esfuerzo mental. Por ejemplo, tomemos un objeto. La masa (lo que normalmente llamamos el "peso") de un objeto estacionario se llama, en términos científicos, la masa en reposo. Ahora démosle un fuerte empujón a este objeto. Comenzará a moverse a cierta velocidad y, como resultado, adquirirá energía cinética, cuanto mayor sea su velocidad. Pero como e en E = mc2 se refiere a todas las formas de energía, la energía total de un objeto será la suma de la energía en reposo (asociada con la masa en reposo) y su energía cinética (la energía de su movimiento). En otras palabras, la ecuación de Einstein requiere que la masa de un objeto aumente realmente a medida que aumenta su velocidad.

Entonces, de acuerdo con la teoría de la relatividad, la masa de un objeto cambia con un cambio en su velocidad. A bajas velocidades, la masa de un objeto prácticamente no difiere de la masa en reposo. Por eso, en nuestras actividades diarias, la descripción de Newton de las leyes de la naturaleza resulta ser bastante precisa. Pero para las galaxias que atraviesan el espacio a gran velocidad, o para las partículas subatómicas en un acelerador, la situación es completamente diferente. En ambos casos, la velocidad de estos objetos puede ser una gran fracción de la velocidad de la luz y, por lo tanto, el cambio en sus masas puede ser muy, muy significativo.

Este intercambio entre masa y energía es discutido elocuentemente tanto por Stephen Weinberg en su libro Los primeros tres minutos como por Nachmanides en su comentario sobre Génesis. Ambos hablan sobre el dualismo masa-energía, describiendo los primeros minutos de la vida del universo.

La teoría especial de la relatividad se basa en dos postulados: el principio de relatividad y la constancia de la velocidad de la luz. El principio de relatividad, postulado por Galileo Galilei hace 300 años, fue refinado por Einstein. Este principio establece que todas las leyes de la física (que no son más que las leyes de la naturaleza) actúan de la misma manera en todos los sistemas que se mueven sin aceleración, es decir, de manera uniforme y rectilínea. Tales sistemas se denominan en el lenguaje de los físicos marcos de referencia inerciales.

El marco de referencia determina la relación del observador con mundo exterior... El principio de relatividad nos dice que, al estar en un marco de referencia inercial, no podemos, utilizando las leyes de la física, establecer si el sistema en sí se está moviendo, ya que su movimiento no afecta de ninguna manera los resultados de las mediciones realizadas dentro del sistema. . Por eso no sentimos movimiento cuando volamos a velocidad constante en tiempo tranquilo. Pero, meciéndonos en una mecedora, nos encontramos en un marco de referencia no inercial; Dado que la velocidad y la dirección de la mecedora cambian constantemente, podemos sentir nuestro movimiento.

Todos tuvimos que lidiar con ejemplos de la imposibilidad de medir el movimiento absoluto. Por ejemplo, estamos parados frente a un semáforo y el automóvil que tenemos enfrente comienza a rodar lentamente hacia atrás. ¿O estamos avanzando? En el primer momento, es difícil entender quién se está moviendo exactamente. Nuestro tren comienza a moverse lenta y suavemente por el andén. Al despertar de una siesta, notamos que el tren, parado en la siguiente vía, comienza a retroceder lentamente. O al menos nos parece que es así. Hasta que nuestro marco de referencia, nuestro automóvil o tren, comience a moverse con aceleración (dejando de ser un marco inercial), no está claro qué se está moviendo y qué está en reposo.

Puede parecer que hay una contradicción: Einstein nos convenció de que la masa de un objeto es función de su velocidad, y ahora argumentamos que no podemos determinar el movimiento midiendo cómo cambia la masa bajo su influencia. Pero aquí hay una diferencia muy sutil. Dentro del marco de referencia inercial, todas las cantidades permanecen sin cambios. Cuando se miden desde otro marco de referencia, que se mueve en relación con el primero, los valores de las dimensiones y la masa cambiarán. Si todas las partes del Universo se movieran de la misma manera y uniformemente, la teoría de la relatividad no tendría nada que ver con el tema de nuestra investigación. Pero este no es el caso. Es la capacidad de observar los mismos eventos desde diferentes marcos de referencia lo que juega un papel esencial en nuestro análisis bíblico de la cosmología.

El segundo elemento del fundamento de la teoría especial de la relatividad se presta a su comprensión con una dificultad aún mayor. Incluso se podría decir que es incomprensible hasta el extremo. Afirma que la velocidad de la luz, c, es un valor constante (c = 2.997925 x 108 metros por segundo en el vacío, siempre) y el mismo en todos los marcos de referencia. Este hecho salió a la luz de los resultados del experimento de Michelson-Morley. Si reflexionas sobre el significado de esta afirmación, podrás apreciar toda su audacia. Einstein se tomó la libertad de declarar que independientemente de la velocidad de movimiento del observador hacia la fuente de luz o alejándose de ella, la velocidad de la luz sigue siendo la misma c. Ninguna otra forma de movimiento (p. Ej. onda de sonido) no tiene esta propiedad. Mira en el grado más alto ilógico.

Si un lanzador lanza una pelota a un receptor a 90 millas por hora, el receptor ve que la pelota se acerca a él a 90 millas por hora. Ahora, si, en violación de cualquier regla, el receptor corre hacia el lanzador a 20 millas por hora, la velocidad de la pelota en relación con el receptor será de 110 millas por hora (90 + 20). La velocidad de la pelota en relación con el lanzador será, como antes, 90 mph. La próxima vez que el lanzador, en lugar de lanzar la pelota, le muestre al receptor una imagen de la pelota. Se mueve hacia el receptor a la velocidad de la (s) luz (s), es decir, aproximadamente 300 millones de metros por segundo. El receptor veloz, a su vez, corre hacia el lanzador a una velocidad igual a una décima parte de la velocidad de la luz, es decir, 30 millones de metros por segundo. ¿Y qué verá este cazador nuestro? ¿Una imagen de una pelota acercándose a ella a 330 millones de metros por segundo? ¡No! Esta es precisamente la paradoja de la luz: que causa confusión, molesta, a veces incluso molesta, pero al mismo tiempo nos libera.

Catcher ve una imagen de la pelota acercándose a él exactamente a la velocidad de la luz, 300 millones de metros por segundo, incluso si corre hacia ella y, por lo tanto, agrega su velocidad a la velocidad de la luz. La luz, independientemente de la velocidad de movimiento del observador en relación con la fuente de luz, siempre se mueve con una velocidad de c. Siempre. ¿Y cuál es la velocidad de movimiento de la imagen de la pelota fijada por el lanzador estacionario? Eso es correcto, también con. ¿Cómo, entonces, dos observadores, uno en movimiento y el otro inmóvil, fijan la misma velocidad de la luz? La lógica y el sentido común dicen que esto es imposible. Pero la relatividad dice que esta es la realidad. Y esta realidad se confirmó en el experimento de Michelson-Morley.

Ambos observadores registran la misma velocidad de la luz, porque el hecho de un cambio de masa, espacio y tiempo, por incomprensible que parezca, es una ley fundamental de la mecánica relativista y del Universo en el que vivimos. Las leyes que rigen estos cambios son tales que dentro de este sistema no sucede nada que parezca absurdo. El que está dentro no nota ningún cambio. Pero, al observar otro sistema que pasa junto a nosotros, vemos que las dimensiones del objeto a lo largo de la dirección del movimiento disminuyen en relación con las mismas dimensiones del objeto cuando está en reposo. Además, el reloj que muestra la hora exacta en que estaba en reposo, en movimiento, comienza a retrasarse respecto al reloj, "en reposo" en nuestro marco de referencia.

La combinación de la constancia de la velocidad de la luz y el principio de relatividad conlleva inevitablemente un alargamiento en el tiempo. La dilatación del tiempo se puede demostrar con un experimento mental similar al que utilizó Einstein para desarrollar los principios básicos de la relatividad. Taylor y Wheeler dan un ejemplo de tal experimento mental en su libro clásico The Physics of Space and Time "0.

Considere dos marcos de referencia, uno de los cuales está estacionario y el otro se mueve. Un sistema estacionario es un laboratorio de física ordinario. El segundo sistema es uno móvil con alta velocidad, un cohete completamente transparente y permeable, en cuyo interior hay una tripulación formada por científicos absolutamente transparentes y permeables. El cohete, en virtud de su total transparencia y permeabilidad, puede pasar por nuestro laboratorio sin entrar en interacción con él y su contenido. En el laboratorio, desde el punto A (Fig.2), se produce un destello de luz, que se desplaza en diagonal hacia el espejo ubicado en el punto M. La luz reflejada por el espejo también pasa en diagonal al punto B. La hora de llegada del cohete en el laboratorio se determina de tal manera que en el momento del punto de inflamación A del cohete coincida con el punto A del laboratorio. Sea la velocidad del cohete tal que el punto A del cohete coincida con el punto B en el laboratorio exactamente en el momento en que el destello de luz alcanza el punto B. Para los observadores en el cohete, parecerá que la luz enviada desde el punto del cohete A pasa directamente al punto del cohete M y regresa al punto del cohete A. Dado que la velocidad del cohete es constante (es un sistema inercial), las personas en el cohete no saben que se está moviendo.

La distancia recorrida por la luz, según la perciben los pasajeros del cohete, es igual a 2y (del punto A al punto M y viceversa). El mismo camino de luz visto por los del laboratorio es la suma de los dos lados del triángulo - del punto A al punto M y del punto M al punto B. Obviamente, este camino debe ser mayor que el camino visto por los pasajeros. del cohete. Podemos calcular con precisión la diferencia entre los dos utilizando el teorema de Pitágoras. Por tanto, llegamos a la conclusión de que la trayectoria de la luz observada desde un cohete es más corta que la trayectoria de la luz observada desde un laboratorio.

Higo. 2.

Recuerde que la velocidad de la luz es la misma en ambos sistemas. Este es uno de los principios fundamentales firmemente establecidos de la teoría de la relatividad. También se sabe que en todos los casos el tiempo necesario para moverse es igual a la distancia recorrida dividida por la velocidad del movimiento. El tiempo necesario para viajar 100 millas a 50 millas por hora es de dos horas. Dado que la velocidad de la luz, tanto para los científicos en el laboratorio como para los científicos que viajan en un cohete, es igual a la misma c, y la distancia recorrida por la luz en el laboratorio es mayor que la distancia recorrida por ella en el cohete, el tiempo El intervalo entre una luz de flash en el punto A y la llegada de la luz al punto B debe ser mayor en el laboratorio que en el cohete.

Solo ocurrió un evento. Solo hubo un destello de luz, y la luz observada en los dos marcos de referencia se abrió paso una vez. Sin embargo, la duración de este evento fue diferente cuando se midió en dos marcos de referencia diferentes.

Esta diferencia en el tiempo medido se llama dilatación del tiempo relativista, y es este tramo el que coincide de manera convincente con los seis días de la Creación con 15 mil millones de años de cosmología.

Los conceptos que subyacen a la teoría general de la relatividad son el desarrollo de las ideas de la teoría especial de la relatividad, pero son más complejos. Mientras que la relatividad especial se ocupa de los sistemas inerciales, la relatividad general se ocupa de los sistemas inerciales y no inerciales (acelerados). En los sistemas no inerciales, las fuerzas externas, como las fuerzas gravitacionales, afectan el movimiento de los objetos. Una propiedad relativista especial de la gravedad, que está directamente relacionada con el problema que estamos investigando, es que la gravedad, como la velocidad, provoca la dilatación del tiempo. El mismo reloj corre más rápido en la Luna que en la Tierra porque la gravedad de la Luna es más débil. Como veremos, la gravedad juega un papel fundamental en la reconciliación de la Creación y el Big Bang.

Las fuerzas de atracción gravitacional se sienten de la misma forma que las fuerzas que provocan la aceleración. Por ejemplo, en un ascensor que sube, sentimos la fuerza con la que el suelo presiona nuestras piernas; en realidad nos empuja hacia arriba junto con el ascensor. Esto se percibe como una fuerza que sentiríamos, de pie en un ascensor estacionario, si de alguna manera la atracción gravitacional de la Tierra aumentara repentinamente. Einstein razonó que dado que la gravedad se percibe de la misma manera que cualquier otra fuerza que causa un cambio en el movimiento, debería conducir a los mismos resultados. Dado que las fuerzas de aceleración provocan un cambio en el movimiento y un estiramiento en el tiempo, los cambios en la gravedad también deben conducir a un estiramiento en el tiempo.

Dado que el aspecto de la teoría de la relatividad relacionado con la dilatación del tiempo es muy esencial para el problema de unificar los calendarios cosmológico y bíblico, es muy importante mostrar que la dilatación del tiempo sí existe. Después de todo, los cambios relativistas se vuelven notables solo en aquellos casos en que las velocidades relativas de movimiento se acercan a la velocidad de la luz. Incluso a 30 millones de metros por segundo, que es una décima parte de la velocidad de la luz, la dilatación del tiempo parece ser inferior al uno por ciento.

Velocidades cercanas a la velocidad de la luz rara vez se encuentran en La vida cotidiana pero son comunes en cosmología y física de altas energías. Es cierto que cabe señalar que oportunidad real medir la dilatación del tiempo no hace que la idea en sí sea más comprensible. Sin embargo, esto le permite pasar de la categoría de concepto puramente teórico al campo de los hechos empíricos. Una gama bastante amplia de actividades humanas, desde experimentos en laboratorios de física de alta energía hasta vuelos regulares de aviones comerciales, permite demostrar la dilatación del tiempo.

Una de las muchas partículas elementales que surgen en el proceso de experimentos en los laboratorios de física es el mesón mu. Tiene una vida media de un microsegundo y medio. Sin embargo, los mesones mu aparecen no solo en los laboratorios de física de alta energía, sino también en las capas superiores de la atmósfera terrestre, cuando los rayos cósmicos chocan con los núcleos de los átomos de los gases atmosféricos. Dado que la energía de la radiación cósmica es muy alta, los mu-mesones en el momento de su formación adquieren una velocidad casi igual a la velocidad de la luz. A una velocidad tan alta, hay una dilatación del tiempo que se puede medir. Incluso cuando se mueve a una velocidad cercana a la de la luz, un mesón mu tarda 200 microsegundos en viajar 60 kilómetros desde la capa de la atmósfera en la que surgen hasta la superficie de la Tierra. Dado que el mesón mu tiene una vida media de un microsegundo y medio, el tiempo de tránsito de 200 microsegundos abarca sus 133 vidas medias. Recuerde que para cada medio período, la mitad de las partículas restantes se desintegra. Después de 133 medios periodos, la fracción de mu-mesones que deberían sobrevivir y alcanzar la superficie de la Tierra será igual a "/ 2 x 1/2 x" / 2, es decir, 133 veces, que es una millonésima millonésima billonésima mil millonésima de el número de mu-mesones que iniciaron su viaje hacia la superficie de la Tierra. Este número es tan pequeño que casi ningún mesón mu debería llegar a la Tierra. La gran mayoría de ellos se desintegrará en el camino. Sin embargo, si comparamos el número de mu-mesones producidos en la atmósfera superior con el número de mu-mesones que han alcanzado la superficie de la Tierra, encontraremos, para nuestra sorpresa, que "/ 8 de su número inicial llega exitosamente a su destino. "Supervivencia de" 1/8 muones significa que solo se completan tres medios períodos durante su viaje de 60 kilómetros. Por lo tanto, para un mu-mesón que se mueve a una velocidad cercana a la velocidad de la luz, el tiempo transcurrido (relativista) es solo tres medios periodos - 4.5 microsegundos (3 x 1.5 microsegundos) Para un observador en la superficie de la Tierra, tomará al menos 200 microsegundos - el tiempo mínimo requerido para viajar 60 kilómetros desde la atmósfera superior a la superficie. y el mismo único El evento ocurre durante dos intervalos de tiempo diferentes: 4.5 microsegundos en el marco de referencia de un mu-mesón que se mueve rápidamente y 200 microsegundos en el marco de referencia de un observador parado en la superficie. veces que estamos hablando de un evento. Pero debido al hecho de que el observador y el objeto observado se mueven entre sí, hay dos intervalos de tiempo diferentes para este evento. ¡Y ambos son absolutamente correctos!

Pero los mu-mesones son partículas bastante exóticas, y un escéptico bien puede reír y negar con la cabeza con incredulidad. Después de todo, ningún observador puede viajar en compañía de mu-mesones. Solo confiamos en sus vidas medias como un reloj que se mueve con ellos.

Pero, ¿qué pasa con un reloj real y una persona que se mueve con él y mide el alargamiento del tiempo de la manera más directa? Esto claramente parecería más convincente. Y esto es precisamente lo que han informado Hafele y Keating en la prestigiosa revista Science de la Universidad de Washington y el Laboratorio Naval de Estados Unidos. Enviaron a viaje alrededor del mundo En los aviones Boeing 707 y Concorde, propiedad de TWA y Pan Am y en vuelos comerciales programados, cuatro juegos de relojes de cesio. Se eligió este reloj porque es extremadamente preciso.

La tierra gira de oeste a este. Si miras la Tierra desde el espacio, estando por encima de ella Polo Norte, veremos que al volar hacia el este, la velocidad del avión se suma a la velocidad de la Tierra. Como predijo la teoría de la relatividad, los relojes a bordo de la aeronave se retrasaron con respecto a los del Laboratorio Naval de los Estados Unidos en Washington, DC (todos los relojes utilizados en este experimento fueron proporcionados por este laboratorio). Al volar hacia el oeste, la velocidad del avión se resta de la velocidad de rotación de la Tierra y, en total acuerdo con la teoría de la relatividad, el reloj a bordo de este avión avanzó. Según Hefele y Keating, “en ciencia, los hechos empíricos relevantes son más poderosos que los argumentos teóricos. Estos resultados representan una solución empírica inequívoca a la famosa paradoja del reloj "" 3.

No solo la percepción del tiempo, sino el paso real del tiempo cambia dependiendo del movimiento relativo de los observadores. Dentro de cada marco de referencia dado, todo parece bastante normal. Pero cuando los dos sistemas se separan primero y luego se vuelven a conectar y se comparan las lecturas del reloj, el transcurso del tiempo en ellos resulta ser diferente ("envejecimiento" real).

Un aspecto particularmente interesante de los experimentos de dilatación del tiempo de Hefele-Keating fue que probaron tanto la relatividad general como la especial. Según la relatividad general, la diferencia en la fuerza de la gravedad afecta la duración de la misma manera que la diferencia en la velocidad relativa, que postula la relatividad especial. El efecto del campo gravitacional sobre cualquier objeto es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los objetos. A medida que la distancia aumenta a la mitad, la atracción gravitacional se reduce cuatro veces. Cuanto más lejos está un objeto de la Tierra, más débil lo atrae la Tierra. Dado que los aviones en vuelo están muy por encima de la superficie de la Tierra (la altitud de vuelo habitual del Boeing 707 es de 10 km y el del Concorde es de 20 km), el efecto gravitacional de la Tierra en los relojes a bordo del avión era diferente al el efecto sobre los relojes de la superficie de la Tierra en los laboratorios navales. Los cambios registrados experimentalmente en el reloj fueron consistentes con las predicciones de la relatividad general (que tiene en cuenta los efectos tanto del movimiento como de la gravedad).

Este experimento, como todos los demás similares, demostró que las teorías de la relatividad general y especial de Einstein describen correctamente las características reales de nuestro universo. La teoría de la relatividad ya no es pura teoría. La relatividad es un hecho probado empíricamente. En otras palabras, la teoría de la relatividad se ha convertido en la ley de la relatividad.

Y ahora, con base en esta ley, basada en una de las ciencias naturales que describen el universo, podemos continuar discutiendo los primeros seis días de la Creación, el período en el que las ciencias naturales y la teología, a primera vista, se contradicen entre sí.

Veamos los cambios en la relación entre el Creador, el Universo y el hombre, que se han producido desde ese momento, que llamamos "el principio". Al mismo tiempo, no debemos perder de vista ni un minuto que la diferencia en el transcurso del tiempo solo se puede registrar si comparamos la observación de los mismos eventos desde dos marcos de referencia diferentes. Pero esto no es suficiente, todavía necesita fuerzas gravitacionales en estos dos marcos de referencia se diferencian significativamente entre sí, es decir, que la velocidad relativa de su movimiento se acerca a los 300 millones de metros por segundo, es decir, a la velocidad de la luz. Dentro de cada sistema, independientemente de su velocidad relativa o de la fuerza gravitacional que actúe en él, todo sucede en total conformidad con las leyes de Newton, es decir, todo parece normal y lógico, tal como lo hacemos en la Tierra, aunque estamos corriendo a gran velocidad por espacio.

El Creador tenía y todavía tiene cierto interés en la creación del Universo. Podemos asumir esto basándonos en el hecho de que el universo existe. Sin embargo, no sabemos cuál es este interés. Sin embargo, podemos encontrar algunos indicios de esto al analizar la interacción entre el Creador y el Universo durante todo el tiempo de su creación y existencia. La teología tradicional afirma que si el Creador hubiera querido crear el universo de una sola vez, lo habría hecho. Pero está claro por la narrativa bíblica que no estaba en sus planes crear un universo completamente formado con la ayuda de un solo acto. Por alguna razón, se eligió el método de desarrollo gradual. Y los dos primeros capítulos del libro "Génesis" están dedicados precisamente a la descripción de la formación etapa por etapa del Universo.

Si jugamos según las reglas según las cuales funciona el Universo de hoy, y estas reglas son las leyes físicas que conocemos, entonces el desarrollo gradual del Universo a partir de la sustancia primordial que existía en el momento del Big Bang era absolutamente necesario para la aparición. de hombre. Pero la Tierra misma y todo lo que existe en ella no son productos directos del Big Bang. Se nos dice de manera absolutamente inequívoca que al principio la Tierra no tenía forma y estaba vacía, o en hebreo gohu y bohu. Destacados físicos, especialistas en partículas nucleares, actualmente se refieren a T y B (tohu y bohu) como los dos "ladrillos" originales a partir de los cuales se construye toda la materia. La fuerza del Big Bang literalmente presionó estos Gi B en hidrógeno y helio; en ese momento casi no se formaron otros elementos. Y solo la alquimia del espacio creó posteriormente todos los demás elementos a partir de estos primordiales hidrógeno y helio.

La tierra y todo el sistema solar son un revoltijo de materia que nos ha llegado después de innumerables ciclos de supercompresión en el interior de las estrellas. Esta presión comprimió el hidrógeno y el helio con tanta fuerza que sus núcleos se unieron y volvieron a separarse, formando elementos tan pesados ​​como el carbono (verdaderamente la sustancia de la vida), el hierro, el uranio y otros 89 elementos que componen el universo. Luego, las estrellas explotaron y arrojaron los elementos recién formados al Universo, que los devoró con avidez, usándolos para crear otras estrellas. El nacimiento de las estrellas y su muerte fueron necesarios para convertir finalmente el hidrógeno y el helio, formado en los primeros momentos después del Big Bang, en los elementos necesarios para crear vida en la forma que nos es familiar. En sus interpretaciones de la Biblia, comentaristas como Maimónides y Rashi explicaron que Dios creó y destruyó muchos mundos en el proceso de crear vida en la Tierra. Pero aquí no confío en Maimónides; Obtuve la información anterior de los astrofísicos Woosley y Phillips.

Entonces, si tenemos todo para los seis días antes de la aparición de Adán, ¿cómo podemos meter en este período de tiempo todos los ciclos de formación y destrucción de mundos? Los comentaristas de la Biblia en los que confiamos declaran inequívocamente que los primeros seis días de la Creación son seis días de 24 horas cada uno. Esto significa que alguien que estaba mirando la hora tenía que registrar el paso de estas mismas 24 horas del día. Pero, ¿quién podría estar presente en ese momento para medir el paso del tiempo? Hasta el momento en que, después de seis días, apareció Adán, solo el Señor Dios podía mirar el reloj. Y ese es el punto.

Cuando se creó nuestro Universo, hasta el mismo momento de la aparición del hombre, Dios no estaba estrechamente relacionado con la Tierra. Durante el primer o segundo día de los seis días de la Creación, ¡la Tierra ni siquiera existía todavía! Aunque Génesis 1: 1 dice que “En el principio Dios creó los cielos y la tierra”, el siguiente versículo dice que la tierra estaba vacía y sin forma. El primer verso del libro de Génesis es, en esencia, una declaración del plan más general, lo que significa que al principio se creó una sustancia primaria, a partir de la cual los cielos y la Tierra se formarían durante los próximos seis días. A continuación, en el versículo 31:17 del libro "Éxodo", esto se declara más claramente: "... en seis días creó el Señor los cielos y la tierra ...". ¿De qué estaban "hechos" el cielo y la tierra durante estos seis días? De la sustancia creada "al comienzo" de esos seis días. Dado que no había Tierra en el Universo primitivo, y dado que no había posibilidad de establecer una conexión cercana o interpenetración de marcos de referencia, no había un calendario común para Dios y para la Tierra.

La ley de la relatividad nos ha enseñado que incluso para Dios no hay forma de elegir un calendario que sea válido para todas las partes del Universo, o al menos para un número limitado de ellas que jugaron un papel en el surgimiento de la humanidad. La ley de la relatividad, una de las leyes fundamentales del Universo establecida durante su creación, imposibilita la existencia de un marco de referencia común para el Creador y para cada parte de la totalidad de la materia que finalmente se convirtió en humanidad y en el planeta Tierra en el que vive.

Sabemos que de acuerdo con la ley de la relatividad, en un Universo en expansión es imposible describir el tiempo, cubriendo una determinada secuencia de eventos en una parte del Universo de tal manera que sería igual al tiempo de los mismos eventos. , pero observado desde otra parte del Universo. Las diferencias en el movimiento y las fuerzas gravitacionales de diferentes galaxias o incluso estrellas en una galaxia convierten el tiempo absoluto en un fenómeno puramente local. EN partes diferentes En el universo, el tiempo fluye de diferentes formas.

La Biblia es una guía de viaje que describe el viaje de la humanidad a través de la vida y el tiempo. Para inculcar en el hombre el respeto por el milagro físico del universo, esta guía incluye una descripción del proceso que condujo del universo vacío y sin forma al hogar en el que la humanidad puede existir. Pero es casi imposible elegir un determinado marco de tiempo unificado para describir este proceso, ya que demasiados factores afectan directamente la velocidad del paso del tiempo. Estos factores incluyen las fuerzas gravitacionales en muchas estrellas, en cuyas profundidades el hidrógeno primario y el helio se convirtieron en los elementos que subyacen a la vida, y el movimiento del gas intergaláctico, que se condensa en el proceso de movimiento en la nebulosa y luego en estrellas y supernova. explosiones., que marcan la muerte y el subsiguiente renacimiento de las estrellas de las que vía Láctea y la masa de la Tierra. El paso del tiempo fue un aspecto de la vida que nosotros, antes de la intuición de Einstein, asumimos erróneamente que no cambia. Es irreal, no, es simplemente imposible que el mismo reloj en todas las edades midiera la edad de toda esa sustancia cósmica de la que estamos hechos.

La odisea de la materia desde la sustancia del Big Bang hasta su estado actual fue demasiado compleja, demasiado diversa para que el paso del tiempo en ella pudiera medirse con el mismo reloj. ¿Quién puede decir ahora cuántas galaxias o qué tipo de supernova dieron lugar finalmente a los elementos que componen nuestro cuerpos fisicos? Los humanos y todo lo demás en el sistema solar, incluido el sol y los planetas, somos fragmentos de estrellas desaparecidas. Literalmente estamos hechos de polvo de estrellas. ¿A qué átomos de carbono, nitrógeno u oxígeno se refiere esta vez? ¿A los tuyos oa los átomos de tu vecino? ¿A los que forman parte de las partículas de tu piel, o los que están en una gota de tu sangre? Es probable que cada uno de ellos comenzara en las profundidades de varias estrellas y, por lo tanto, cada uno de ellos tiene su propia edad única. Las transformaciones de la materia cósmica, que tuvieron lugar antes de la formación de la Tierra, tuvieron lugar en miríadas de estrellas, simultánea y secuencialmente. Cada estrella, cada supernova tenía su propia gravedad y su propia velocidad de movimiento y, por tanto, su propio marco de referencia espacio-temporal.

Miles de millones de relojes espaciales marcaron (y siguen funcionando), cada uno a su propio ritmo localmente correcto. Todos comenzaron a hacer tictac en el mismo momento: el momento del Big Bang, y todos alcanzaron simultáneamente el período de tiempo en que apareció Adam. Pero el tiempo local absoluto que pasó desde el "principio" hasta el momento en que cada una de estas partículas de materia contribuyó a la creación de la humanidad fue muy diferente para cada estrella y para cada partícula. Aunque las transformaciones de la materia comenzaron y terminaron al mismo tiempo, de la teoría de Einstein se deduce que la edad de cada partícula de materia dada difiere muy significativamente de la edad de otras partículas de materia con las que finalmente se combinó, formando sistema solar y luego la humanidad. Este nuestro razonamiento no es ni más ni menos sofisticado que, digamos, detectar 200 microsegundos en esos 4,5 microsegundos que transcurren hasta que los mu-mesones formados en la atmósfera superior bajo el impacto de la radiación cósmica llegan a la superficie de la Tierra. En 4.5 microsegundos, pasan 200 microsegundos. Este hecho probado se puede comprender mejor a través del experimento mental de Einstein, en el que los científicos a bordo de un cohete a alta velocidad y los científicos en un laboratorio estacionario registran dos intervalos de tiempo diferentes para el mismo evento. Esta situación no tiene nada que ver con la declaración del difunto W.C. Fields, quien dijo que vivió una semana completa en una larga noche en Filadelfia. Su declaración está en el ámbito de la sensación emocional; en nuestro caso se trata de un hecho físico. Cuando hablamos de mil millones de años, no queremos decir que los percibimos como mil millones de años. ¡Han pasado realmente mil millones de años! Si durante esos seis días en la parte del Universo que ahora ocupa la Tierra, hubiera algunas horas, no necesariamente hubieran registrado 15 mil millones de años. En el universo primitivo, la curvatura del espacio y el tiempo en esta ubicación probablemente era completamente diferente de lo que es ahora.

Para describir el desarrollo constante del universo, era necesario encontrar algún tipo de compromiso. Como tal compromiso, el Creador eligió para el tiempo anterior a la aparición de Adán, su propio marco de referencia, en el que todo el Universo se percibía como un todo único.

La creación de Adán fue cualitativamente diferente de todos los demás eventos que acompañaron la creación del universo. Testificó un cambio fundamental en la actitud de Dios hacia el universo. Sabemos que todos los objetos del Universo, orgánicos e inorgánicos, vivos e inanimados, están compuestos de materia, cuyo origen se remonta a la creación original. En este sentido, la humanidad no es una excepción. Se nos explicó sin ambigüedades que la fuente material de nuestro origen es el "polvo de la tierra". A todos los seres vivos (Génesis 1:30), incluidos los humanos (Génesis 2: 7), se les dio un alma viviente (Nefesh en hebreo). Sin embargo, solo a Adán se le dio algo nuevo, único para todo el Universo: el aliento viviente de Dios (Génesis 2: 7).

Y en ese mismo momento, cuando Dios sopló en Adán su aliento de vida (en hebreo neshamá), ambos, el Creador y su creación, se vincularon inextricablemente entre sí. Fue en este momento que, de miles de millones de relojes posibles, se eligieron irrevocablemente los únicos, por lo que a partir de ahora era necesario medir el curso de todos los eventos futuros.

En la jerga de los físicos relativistas, en el momento de la aparición de Adán, esa parte del Universo, que se convirtió en el hábitat del hombre, comenzó a funcionar en el mismo marco de referencia del espacio-tiempo que su Creador. A partir de este punto, la cronología de la Biblia y el curso del tiempo en la Tierra se convirtieron en uno: la relación espacio-tiempo general entre Dios y el hombre ahora estaba fija.

Los resultados de este Nueva conexión obvio a primera vista en el texto bíblico. Existe un paralelismo entre las fechas con las que la Biblia relata los eventos que tuvieron lugar después de la creación de Adán, y las estimaciones arqueológicas correspondientes de la cronología de los mismos eventos. La Edad de Bronce del calendario bíblico y la Edad de Bronce de la arqueología coinciden. Según la Biblia, Hazor fue destruido por Josué hace 3.300 años; la arqueología, como resultó después de una investigación detallada, atribuye este evento al mismo período. La parte del calendario bíblico que comienza con la creación de Adán parece bastante lógica a nuestros ojos, y el descubrimiento de los Rollos del Mar Muerto prueba que la Biblia describe correctamente los eventos miles de años antes de que sean confirmados por hallazgos arqueológicos modernos. Si no conociéramos la ley de la relatividad y si intentáramos fechar los eventos que tuvieron lugar en la Tierra en el tiempo posterior a Adán, desde otro punto del Universo, ahora nos preguntaríamos por qué en nuestra percepción el tiempo pasado difiere de lo que es. registrado por un reloj en la Tierra.

En los primeros seis días de existencia de nuestro Universo, el Reloj Eterno midió 144 horas. Ahora sabemos que este lapso de tiempo no coincide necesariamente con el mismo lapso de tiempo medido en otras partes del universo. Como habitantes de este Universo, estimamos el paso del tiempo con la ayuda de relojes ubicados en nuestro marco de referencia local; tales relojes incluyen datación radiactiva, datos geológicos y mediciones de velocidades y distancias en el universo en expansión. Es con este reloj que la humanidad viaja en el tiempo y el espacio.

Cuando la Biblia describe cómo nuestro universo se desarrolla día a día durante los primeros seis días posteriores a la Creación, de hecho se refiere a seis días de 24 horas cada uno. Pero el marco de referencia en el que se contabilizaron estos días incluía a todo el Universo. Esta primera semana de la Creación no es de ninguna manera un cuento de hadas diseñado para satisfacer la curiosidad de un niño para que luego, con el advenimiento de la sabiduría de un adulto, sea descartado por innecesario. Todo lo contrario: contiene indicios de eventos, a cuya comprensión la humanidad está comenzando a acercarse solo ahora.

Los sabios, los intérpretes de la Biblia, han advertido durante mucho tiempo que nuestra percepción de los eventos de los primeros seis días de la Creación no coincidirá con nuestra comprensión de la naturaleza en los días posteriores a Adán. Ellos entendieron esto por la descripción del reposo sabático en los Diez Mandamientos. Si comparamos el texto en Éxodo 20:11 con el texto en Zacarías 5:11 y 2 Reyes 21:10, podemos ver que estos textos usan la misma palabra para descanso, pero con diferentes matices. Por la forma en que se usa la palabra allí, se puede inferir que Dios en realidad no "descansó" el primer sábado. Más bien, el Creador interrumpió su trabajo para mirar alrededor del universo que fue creado en los primeros seis días. Nuestra percepción de esta interrupción, según Maimónides, se reduce a que en todo momento, a partir de este primer sábado, las leyes de la naturaleza, incluido el paso del tiempo, funcionarán de manera "normal". Por el contrario, el curso de los hechos ocurridos durante los primeros seis días puede parecer ilógico, como si hubiera una violación de las leyes de la naturaleza y el tiempo. Como puede ver, la predicción de los sabios de que percibiremos las imágenes bíblicas y científicas del Universo primitivo como amigo contradictorio amigo en realidad se hizo realidad.

El primer sábado marca el comienzo del calendario contando el tiempo desde la creación de Adán. Y es esta parte del calendario la que corresponde a nuestra percepción de la realidad basada en la lógica. Gracias al hecho extraordinario de la relatividad del tiempo, la ley de relatividad de Einstein, el calendario bíblico es correcto en estos seis días. Se hizo innecesario explicar el descubrimiento de fósiles por el hecho de que el Creador los colocó deliberadamente donde fueron encontrados, para poner a prueba nuestra fe en el acto de la Creación o para satisfacer nuestra curiosidad. La tasa de desintegración radiactiva en rocas, meteoritos y hallazgos fósiles refleja correctamente el paso del tiempo, pero este paso del tiempo ha sido medido y sigue midiéndose mediante relojes ubicados en nuestro marco de referencia terrestre. La hora fijada por este reloj era y sigue siendo sólo relativamente, es decir, sólo localmente verdadera. Otros relojes ubicados en otros marcos de referencia atribuyen momentos de tiempo diferentes, pero no menos correctos, a los eventos que ocurren en la Tierra. Y así será siempre, siempre que el universo obedezca las leyes de la naturaleza.

LITERATURA

• 1. Rashi. "Comentarios sobre el libro" Génesis ". 1: 1.
• 2. Nachmanides. "Comentarios sobre la Torá". Génesis 5: 4.
• 3. "Arqueología e Investigación del Antiguo Testamento". Ed. Thomas. (Thomas, ed., Arqueología y estudio del Antiguo Testamento).
• 4. Newton. "Principios matemáticos de la filosofía natural". (Newton, Principios matemáticos de la filosofía natural).
• 5. Einstein. "Relatividad: teorías especiales y generales". (Einstein, Relatividad: las teorías especiales y generales).
• 6. Cohen. "Nacimiento nueva física". (Cohen, El nacimiento de una nueva física).
• 7. Pagels. "Simetría perfecta". (Pagels, simetría perfecta).
• 8. Shankland. El experimento de Michelson-Morley. (Shankland, "El experimento de Michelson-Morley", American Journal of Physics, 32 (1964): 16).
• 9. Herman. "El origen de la teoría cuántica" (1899-1913). (Hermann, La génesis de la teoría cuántica (1899-1913)).
• 10. Taylor y Wheeler. "Física del espacio-tiempo". (Taylor y Wheeler, Física del espacio-tiempo).
• 11. Hefele y Keating, La Vuelta al Reloj Atómico Mundial: Observaciones del Cambio de Tiempo Relativista. (Hafele y Keating, “Relojes atómicos alrededor del mundo: ganancias de tiempo relativistas observadas”. Science, 117 (1972): 168).
• 12. Woosley y Phillips, Supernova 1987A1. (Woosley y Phillips, "Supernova 1987A!" Science 240 (1988): 750).
• 13. Maimónides. El mentor del vacilante, parte 1, cap. 67.

La teoría de la relatividad especial (SRT) o teoría de la relatividad especial es la teoría de Albert Einstein, publicada en 1905 en la obra "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento" (Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge 17 .Seite 891-921 junio de 1905).

Explicó el movimiento entre diferentes marcos de referencia inerciales o el movimiento de los cuerpos que se mueven uno en relación con el otro a una velocidad constante. En este caso, ninguno de los objetos debe tomarse como marco de referencia, pero deben considerarse en relación entre sí. SRT proporciona solo 1 caso, cuando 2 cuerpos no cambian la dirección del movimiento y se mueven uniformemente.

Las leyes SRT dejan de operar cuando uno de los cuerpos cambia su trayectoria o aumenta su velocidad. Aquí tiene lugar la teoría general de la relatividad (TRB), que da una interpretación general del movimiento de los objetos.

Dos postulados sobre los que se construye la teoría de la relatividad:

1. El principio de relatividad- Según él, en todos los marcos de referencia existentes, que se mueven entre sí a una velocidad invariable y no cambian de dirección, operan las mismas leyes.
2. El principio de la velocidad de la luz.- La velocidad de la luz es la misma para todos los observadores y no depende de la velocidad de su movimiento. Esta es la velocidad más alta, y nada en la naturaleza ha gran velocidad... La velocidad de la luz es de 3 * 10 ^ 8 m / s.

Albert Einstein tomó como base datos experimentales más que teóricos. Este fue uno de los componentes de su éxito. Los nuevos datos experimentales sirvieron de base para la creación de una nueva teoría.

Los físicos de mediados del siglo XIX han estado buscando un nuevo medio misterioso llamado éter. Se creía que el éter puede atravesar todos los objetos, pero no participa en su movimiento. Según las creencias sobre el éter, al cambiar la velocidad del espectador en relación con el éter, también cambia la velocidad de la luz.

Einstein, confiando en los experimentos, rechazó el concepto de un nuevo medio etéreo y admitió que la velocidad de la luz es siempre constante y no depende de ninguna circunstancia, como la velocidad de la propia persona.

Intervalos de tiempo, distancias y su uniformidad

La teoría especial de la relatividad conecta los intervalos de tiempo y el espacio. En el universo material, hay 3 conocidos en el espacio: derecha e izquierda, adelante y atrás, arriba y abajo. Si les agregamos otra dimensión, llamada temporal, esto formará la base del continuo espacio-tiempo.

Si se mueve a baja velocidad, sus observaciones no convergerán con las personas que se mueven más rápido.

Experimentos posteriores confirmaron que el espacio, como el tiempo, no se puede percibir de la misma manera: nuestra percepción depende de la velocidad de movimiento de los objetos.

Combinando energía con masa

Einstein derivó una fórmula que combinaba energía con masa. Esta fórmula se ha generalizado en la física y es familiar para todos los estudiantes: E = m * c², en donde E-energía; m - masa corporal, c - velocidad difundiendo la luz.

El peso corporal aumenta en proporción al aumento de la velocidad de la luz. Si se alcanza la velocidad de la luz, la masa y la energía del cuerpo se vuelven adimensionales.

Al aumentar la masa de un objeto, se vuelve más difícil lograr un aumento en su velocidad, es decir, para un cuerpo con una masa material infinitamente enorme, se necesita energía infinita. Pero en realidad, esto no es realista de lograr.

La teoría de Einstein combinó dos posiciones separadas: la posición de la masa y la posición de la energía en una ley general. Esto hizo posible convertir la energía en masa material y viceversa.

La SRT, también conocida como teoría especial de la relatividad, es un sofisticado modelo descriptivo de las relaciones espacio-tiempo, el movimiento y las leyes de la mecánica, creado en 1905 por el premio Nobel Albert Einstein.

Al ingresar al Departamento de Física Teórica de la Universidad de Munich, Max Planck pidió consejo al profesor Philip von Jolly, quien en ese momento era jefe del Departamento de Matemáticas de esta universidad. A lo que recibió un consejo: "En este ámbito, casi todo ya está abierto, y lo único que queda es arreglar algunos problemas no muy importantes". Young Planck respondió que no quiere descubrir cosas nuevas, solo quiere comprender y sistematizar el conocimiento ya conocido. Como resultado, de uno de esos "problemas no muy importantes" surgió posteriormente la teoría cuántica, y de otro, la teoría de la relatividad, por la que Max Planck y Albert Einstein recibieron Premios Nobel en física.

A diferencia de muchas otras teorías que se basaban en experimentos físicos, la teoría de Einstein se basó casi por completo en sus experimentos mentales y solo más tarde se confirmó en la práctica. Entonces, en 1895 (a la edad de solo 16 años), se preguntó qué pasaría si se moviera paralelo a un rayo de luz a su velocidad. En tal situación, resultó que para un observador externo, las partículas de luz tenían que oscilar alrededor de un punto, lo que contradecía las ecuaciones de Maxwell y el principio de relatividad (que decía que las leyes físicas no dependen de dónde se encuentre y la velocidad con el que te mueves). Así, el joven Einstein llegó a la conclusión de que la velocidad de la luz debería ser inalcanzable para un cuerpo material, y el primer ladrillo se colocó en la base de la teoría del futuro.

El siguiente experimento fue realizado por él en 1905 y consistió en el hecho de que en los extremos de un tren en movimiento hay dos fuentes de luz pulsada que se encienden al mismo tiempo. Para un observador externo, más allá de quien pasa un tren, ambos eventos ocurren simultáneamente, sin embargo, para un observador en el centro del tren, estos eventos parecerán haber ocurrido en diferentes momentos, ya que un destello de luz desde el comienzo de el coche llegará antes que desde su final (debido a la constancia de la velocidad de la luz).

De esto extrajo una conclusión muy audaz y de gran alcance de que la simultaneidad de los acontecimientos es relativa. Los cálculos obtenidos sobre la base de estos experimentos, los publicó en la obra "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento". Además, para un observador en movimiento, uno de estos impulsos tendrá mayor energía que el otro. Para que la ley de conservación del momento no se viole en tal situación durante la transición de un marco de referencia inercial a otro, era necesario que el objeto, simultáneamente con la pérdida de energía, también perdiera masa. Por lo tanto, Einstein llegó a una fórmula que caracteriza la relación entre masa y energía E = mc 2, que es quizás la fórmula física más famosa en este momento. Los resultados de este experimento fueron publicados por él más tarde ese año.

Postulados básicos

La constancia de la velocidad de la luz.- en 1907, se realizaron experimentos para medir con una precisión de ± 30 km / s (que era más que la velocidad orbital de la Tierra), que no detectaron sus cambios durante el año. Esta se convirtió en la primera prueba de la invariabilidad de la velocidad de la luz, que luego fue confirmada por muchos otros experimentos, tanto por experimentadores en la tierra como por dispositivos automáticos en el espacio.

El principio de relatividad- este principio determina la inmutabilidad leyes físicas en cualquier punto del espacio y en cualquier sistema de referencia inercial. Es decir, independientemente de si se está moviendo a una velocidad de unos 30 km / s en la órbita del Sol junto con la Tierra o en astronave mucho más allá de sus límites: realizando un experimento físico, siempre llegará a los mismos resultados (si su nave no acelera o desacelera en este momento). Este principio fue confirmado por todos los experimentos en la Tierra, y Einstein consideró razonablemente que este principio es cierto para el resto del universo.

Consecuencias

Mediante cálculos basados ​​en estos dos postulados, Einstein llegó a la conclusión de que el tiempo de un observador que se desplaza en la nave debe disminuir a medida que aumenta la velocidad, y él mismo, junto con la nave, debe disminuir de tamaño en la dirección del movimiento. (para compensar los efectos del movimiento y observar el principio de relatividad). De la condición de la velocidad finita para un cuerpo material, también se siguió que la regla de suma de velocidades (que tenía una forma aritmética simple en la mecánica newtoniana) debería ser reemplazada por transformaciones de Lorentz más complejas, en este caso, incluso si agregamos dos velocidades al 99% de la velocidad de la luz, obtenemos el 99,995% de esta velocidad, pero no la superaremos.

Estado de la teoría

Dado que a Einstein le tomó solo 11 años formar una versión general de una teoría particular a partir de una teoría particular, no se llevaron a cabo experimentos para confirmar directamente la SRT. Sin embargo, en el mismo año en que se publicó, Einstein también publicó sus cálculos explicando el desplazamiento del perihelio de Mercurio dentro de fracciones de un por ciento, sin la necesidad de introducir nuevas constantes y otros supuestos que eran requeridos por otras teorías para explicar este proceso. Desde entonces, la corrección de la relatividad general se ha confirmado experimentalmente con una precisión de 10 -20, y se han realizado muchos descubrimientos sobre su base, lo que demuestra inequívocamente la corrección de esta teoría.

Campeonato de apertura

Cuando Einstein publicó sus primeros trabajos sobre la teoría especial de la relatividad y comenzó a escribir su versión general, otros científicos ya habían descubierto una parte significativa de las fórmulas e ideas que subyacen a esta teoría. Digamos que la transformación de Lorentz en vista general Fueron obtenidos por primera vez por Poincaré en 1900 (5 años antes que Einstein) y recibieron el nombre de Hendrik Lorentz, quien recibió una versión aproximada de estas transformaciones, aunque incluso en este papel fue superado por Voldemar Vogt.