Парадокс субмарины.

А что будет, если подводная лодка начнет двигаться с околосветовой скоростью?
Парадокс субмарины (иначе парадокс Саппли) - это мысленный эксперимент в рамках теории относительности Эйнштейна, приводящий к трудноразрешимой ситуации.
Что же заставляет ученых "ломать голову"?

Согласно Специальной Теории Относительности Эйнштейна с точки зрения неподвижного наблюдателя размеры объекта, движущегося со скоростью, близкой к скорости света (около 300 000 км/с), уменьшаются в направлении движения (при сохранении поперечных размеров). Но с точки зрения объекта, наоборот, именно неподвижные наблюдатели кажутся короче.

Наблюдатели должны были бы заметить, что длина лодки уменьшилась, объем стал меньше, а плотность лодки больше. По всем законам плавания плавучесть ее уменьшилась бы, и лодка должна была бы погружаться.

Если же смотреть с точки зрения экипажа на борту подводной лодки, то движущаяся мимо них с околосветовой скоростью вода сама должна была бы сжаться, что увеличило бы ее плотность. Увеличение плотности жидкости повысило бы выталкивающую силу, действующую на погруженную в эту жидкость лодку. С точки зрения экипажа лодка должна всплывать.

В 1989 году американский физик Джеймс Саппли разрешил парадокс с использованием Специальной Теории Относительности, которая объясняет, как деформируется пространство при движении объекта с околосветовой скоростью, но не учитывает изменения гравитационного воздействия. Поэтому расчеты Саппли не до конца корректны. Саппли вычислил, что подводная лодка начнет погружаться. В честь него эту задачу теперь называют иногда «Парадоксом Саппли».

В 2003 году 2003 бразильский физик Джордж Матсас из Сан-Паулу рассмотрел этот парадокс, исходя из Общей Теории Относительности. Использовав при расчете эффект искривляющих пространство гравитационных сил, Матсас учел, что хотя окружающая вода с точки зрения подводников будет выглядеть более плотной и выталкивающая сила при этом должна увеличиться, лодка будет испытывать дополнительное гравитационное воздействие, которое «перевесит» и потянет ее вниз.

Для успешного решения этого парадокса необходимо было учесть множество релятивистских факторов. Но в результате оба ученых пришли к одинаковому выводу: теория относительности подтверждает, что при околосветовой скорости подводная лодка начнет тонуть.

Кстати: Первая подводная лодка «Черепаха»

Первая «рабочая» одноместная подводная лодка была создана в 18 веке изобретателем Дэвидом Бушнеллом и получила название «Черепаха». «Черепаха» участвовала в снятии морской блокады Нью-Йорка в 1776 году. Задачей « потаенной» лодки была доставка мин к вражеским кораблям.

Корпус «Черепахи» действительно напоминал черепаху или яйцо и выглядел, как две одинаковыеполукруглые половинки, соединенные между собой. Корпус подводной лодки был собран из дубовых брусьев, а стыки аккуратно проконопачены. Для достижения большей прочности и водонепроницаемости деревянный корпус был стянут стальными лентами и обмазан смолой. Кроме того для равновесия снизу корпуса был прикреплен свинцовый балансир. При погружении открывалсяклапан, и в балластную емкость набиралась вода, при подъеме на поверхность вода вытесняласьпредварительно закаченным в лодку воздухом. Под водой лодка перемещалась в результате работы двухлопастного винта. Высота лодки составляла около 2-х метров от киля до рубки, длина - 2,3 м, ширина — 0,9 м. Экипаж состоял из одного человека.

Источник: http://class-fizika.spb.ru/