Мы изучили уже довольно-таки много интересных парадоксов и вот пришло время для ещё одного. Поговорим про парадокс Саппли или парадокс субмарины.
В 1989 году физик Джеймс Саппли сформулировал парадокс, результат разрешения которого должен был бы привести нас к нарушению базовой физики. В деле опять замешан Эйнштейн, куда же без него. Ну и его скорость света конечно же.
Мысленный эксперимент Саппли строился на том, что он представил себе субмарину, которая плывет под водой с релятивистской скоростью. Релятивистская - это такая скорость, которая близка к скорости света. Понятно, что на практике разогнать субмарину да околосветовых скоростей нереально. Но физика не запрещает такую ситуацию и можно смело проводить мысленный эксперимент.
Мы же тем временем помним, что согласно преобразованиям Лоренца, при увеличении скорости движения, объект будет менять свои физические характеристики. Чем быстрее будет ускоряться машина, тем её длина будет меньше.
Вернемся к субмарине. Чем быстрее она плывёт, тем короче она становится. Для стороннего наблюдателя лодка уменьшается. Если лодка уменьшается, то и плотность её растёт! Плотность растёт тем интенсивнее, чем быстрее движется лодка. В какой-то момент лодка должна утонуть, превратившись в чугунную отливку. Плотность не позволит ей плавать при таком соотношении массы и объема. Ну а согласно закону сохранения, никак иначе при уменьшении объема материя повести себя и не может.
С другой стороны, если наблюдатель смотрит на воду из лодки, то при ускорении этой лодки будет расти уже плотность воды, так как вода "будет уменьшаться". Чем больше плотность воды, тем выше всплывет лодка. Это как гвозди, которые плавают в ртути.
Проблемы тут две:
- Нужно признать нарушение базовой физики при ускорении перемещения лодки и сказать, что плотность расти не будет, причем как у лодки, так и у воды
- Нужно выбрать где именно плотность изменится, исходя из точки наблюдения. Физики до сих пор спорят, а как лодка себя поведет - утонет или всплывет? Варианты равнозначные и взаимоисключаемые. Но такого быть не должно, так как один физический закон не должен исключать другой :)
В этом и заключается парадокс субмарины. Возможны сразу два варианта решения.
Насколько мне известно, относительно недавно появилась версия, что нельзя рассматривать лодку и воду как две самостоятельные системы отсчёта. Всё следует разбирать привязанным к единому гравитационному полю Земли. При таком рассмотрении лодка при расположении наблюдателя как на самой лодке, так и на берегу в любом случае будет тонуть при её ускорении. Автор этого подхода Хрвое Николич. Он предложили разобрать парадокс на примере капли чернил в воде и пришёл именно к таким выводам. При таком раскладе парадокс вполне разрешим - вне зависимости от расположения наблюдателя лодка всегда потонет.
Интересно отметить тот момент, что разрешение парадокса строится на смене базового подхода. То есть на относительность мы плюём :)...Просто рассматриваем процесс в общей системе отсчёта. Или, иными словами, доказываем неправильное изначальное понимание физической картины изучаемой ситуации. Но если так и сохранить имеющийся подход с разными точками расположения наблюдателя, то получается очередной кот Шрёдингера.
⚠ Обязательно подписывайтесь на мой канал в ДЗЕН, тыкайте лайк 👍 и возвращайтесь за новым контентом! Материалы выходят регулярно!
👉 Тут я размещаю ссылки на новые материалы в ДЗЕНе
🔹 Не забывайте читать новые статьи на сайте!