Einšteinas ir kavos vairavimo klausimas

Kūno temperatūra nepriklauso nuo jo judėjimo būklės

Įstrigusių dujų temperatūra nepriklauso nuo jų greičio stebėtojo atžvilgiu. © Augsburgo universitetas
skaityti garsiai

Fizikams pavyko išaiškinti atvirą ir dažnai prieštaringai aptariamą termodinamikos problemą ir Einšteino reliatyvumo teoriją. Naudodami molekulinius-dinaminius modeliavimus, jie įrodė, kad renkantis tinkamą termometrą kūno temperatūra nepriklauso nuo jo judėjimo būklės. Kitaip tariant, kavos temperatūra labai greitai važiuojančiame traukinyje neatrodo aukštesnė ar žemesnė nei lėtai važiuojančioje. Rezultatai pasirodė tiek „Nature“, tiek „Physical Review Letters“.

Termodinamika ir Einšteino reliatyvumo teorija yra kertiniai šiuolaikinės fizikos akmenys kartu su kvantine mechanika. Priešingai nei specialiosiose srityse, tokiose kaip akustika ar optika, jos sudaro bendrą sistemą, apimančią visus fizikos aspektus ir darančius jiems įtaką.

Einšteinas kelia klausimus

Specialioji reliatyvumo teorija, be kita ko, teigia, kad judančio strypo ilgis sumažinamas nuo nejudančio stebėtojo. 1907 m. Plankas ir Einšteinas pasiūlė analogiškai sumažinti absoliučią judančio kūno temperatūrą. Kiti didieji fizikai, tokie kaip Eddingtonas, priešingai, tvirtino, kad pakilo temperatūra, tuo tarpu kai kurie autoriai tvirtino, kad temperatūra nesikeitė.

Norėdami tai išsiaiškinti, Augsburgo fizikai Jörn Dunkel, profesorius Peteris Talkneris ir Augsburgo universiteto I teorinės fizikos katedros profesorius Peteris Hänggi, bendradarbiaudami su savo kolegomis iš Ispanijos Davidu Cubero ir Jėzumi Casado iš Sevilijos universiteto, turi platų reliatyvistinių dujų molekulinės dinamikos modeliavimą. atlikta.

Kompiuteriniai eksperimentai iliustruoja, kaip temperatūros sampratą galima įterpti į reliatyvumo teoriją. Jie parodo, kaip naudoti statistinius duomenis norint sukonstruoti termometrą, galintį nustatyti greitų relativistinių dalelių temperatūrą. „Mūsų modeliavimas pateikia aiškų atsakymą bent jau vieno matmens sistemoms“, - sako Hänggi: „Naudojant tinkamą statistinį termometrą, dujų temperatūra nepriklauso nuo jų judėjimo stebėtojo atžvilgiu, todėl neatrodo, kad dujos, judančios pastoviu greičiu, būtų įkaista. atvėsinta. “Ekranas

Ar dalelės gali skristi superluminaliniu greičiu?

Kita problema buvo išspręsta naujuoju modeliavimu: Prieš tai, kai 1905 m. Tapo žinoma specialioji reliatyvumo teorija, buvo manoma, kad dalelių greičiai dujose pasiskirsto pagal Gauso statistiką. Iš principo pastarasis leidžia naudoti ir greičio vertes, viršijančias šviesos greitį. Kaip teisingai pripažino Plankas, tai prieštarauja Einšteino reliatyvumo teorijai, pagal kurią masės paveiktos dalelės negali judėti greičiau už šviesą. Taigi, remiantis reliatyvumo teorija, iš pradžių numatytas Gauso greičio pasiskirstymas turi būti pakeistas taip, kad daugiau nebegalėtų atsirasti per didelis šviesos greitis.

Bet kaip atrodo iš tikrųjų teisingas reliatyvistinis greičio pasiskirstymas? Mokslinėje literatūroje šiuo klausimu galima rasti įvairių prieštaringai aptariamų pasiūlymų. Dabar Augsburgo ir Ispanijos fizikų eksponentai labai tiksliai patvirtino pasiskirstymą, kurį jau 1911 m. Postulmavo Ferenczas Jttneris.

(Augsburgo universitetas, 2007 11 07 - NPO)