Очень часто обсуждается ситуация, когда то или иное явление можно описать с помощью классической механики и нельзя это сделать посредством квантовой физики. Тут обычно начинаются разговоры, что "Вооот! А квантовая механика ерундятина! Ничего не работает, это руками не потрогать". Приятно, что появляются и обратные примеры. Правда речь про теорию относительности Эйнштейна и мысленные эксперименты, но и на неё постоянно навешивают ярлыки невероятности.

Представьте себе диск. Самый обычный диск, сделанный из неэластичного материала. Этот диск раскручивают до околосветовых скоростей. И наблюдается странный интересный эффект. Диск при вращении начинает увеличиваться. Но мы ведь обозначили, что диск изготовлен из жесткого материала. Мы принимаем его абсолютную недеформируемость как постулат.

Нам знакомы подобные явления и, как правило, они связаны с оптическим обманом. То веревка, которую раскручивают, превращается в подобие диска при зрительной оценке, то неподвижные изображения начинают двигаться. Но тут всё сложнее. Даже при околосветовых скоростях абсолютно нерастяжимый диск должен сохранять свои параметры. Но этого не происходит.

Это называется парадоксом Эренфеста. Он возникает при попытке объяснить поведение вращающихся тел с помощью классической механики. Он назван в честь физика Пауля Эренфеста, который впервые описал это явление.

Суть парадокса заключается в следующем: если взять диск, который вращается вокруг своей оси, и прикрепить к нему два датчика, которые измеряют расстояние между точками на диске, то при вращении диска датчики будут измерять разное расстояние между точками. Это противоречит классической механике, где расстояние между точками на теле должно оставаться постоянным.

И тут всё было бы хорошо. Но даже с учетом того, что мы применяем несуществующий материал, система должна работать корректно. Одна часть физики не должна противоречить другой. А тут мы наблюдаем резкое противопоставление.

Зато парадокс можно разрешить, если использовать теорию относительности для описания поведения вращающихся тел. В частности, специальная теория относительности Эйнштейна может помочь понять, почему измерения расстояний на вращающемся диске могут отличаться.

В рамках теории относительности рассматриваются эффекты, связанные с искривлением пространства и времени вблизи вращающегося объекта. Из-за вращения диск может вызывать эффекты гравитационного искажения пространства-времени, что приводит к изменению расстояний между точками на нем.

Но помимо этого можно использовать более "земные понятия". Взять общую теорию относительности для более точного описания вращательного движения и его влияния на измерения расстояний. В этом случае учитываются эффекты прецессии, гравитационного сжатия и другие факторы, которые могут влиять на измерения на вращающемся теле.

Все эффекты, которые мы наблюдаем с этим диском, хорошо знакомы всем, кто изучал основы теории относительности. И в общем-то, исходя из её взгляда на процесс тут нет ничего парадоксального. Зато классическая механика...увы...терпит фиаско.

✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать подписчики