Парадокс субмарины

Парадокс субмарины — мысленный эксперимент в рамках теории относительности Эйнштейна, приводящий к трудноразрешимому парадоксу.

Согласно Специальной теории относительности Эйнштейна, размеры объекта, движущегося со скоростью, близкой к скорости света, уменьшаются в направлении движения с точки зрения неподвижного наблюдателя. Однако, с точки зрения объекта, именно неподвижные наблюдатели кажутся короче.

Если предположить, что некая субмарина движется под водой с околосветовой скоростью, неподвижным наблюдателям она покажется сжавшейся. Плотность её, соответственно, должна увеличиться, что непременно потянет её на дно. Но со стороны объекта — находящегося на борту субмарины, экипажа — всё воспринималось бы с точностью до наоборот: «неподвижная» вода вокруг них сжимается, а значит становится более плотной и выталкивает лодку на поверхность.

Теория относительности говорит, что оба факта будут верны. Ученые объясняют парадокс по-разному. Наиболее распространенное объяснение обывателей: «укорачивание» объектов — всего лишь зрительный обман. Более серьезные ученые не отвергают факта действительного «укорачивания» и объясняют это той же Специальной теорией относительности Эйнштейна, утверждающей, что движение с околосветовыми скоростями деформирует пространство, приводя противоположные решения этого парадокса. Здесь и увеличение воздействия гравитации на лодку, которая потянет ее вниз, и искажение формы морских, лежащих под лодкой, слоев вверх. На слои и на лодку действует масса факторов, требующих обязательного учета для успешного решения этого парадокса.

В 1989 году Джеймс Саппли решил парадокс с использованием специальной теории относительности. В честь него эту задачу называют также «Парадокс Саппли».

В 2003 году бразилец Джордж Матсас из Сан-Паулу решил этот парадокс, используя общую теорию относительности. У обоих учёных вывод был одинаков: субмарина будет погружаться.

Ссылки

• George E. A. Matsas. Relativistic Arquimedes law for fast moving bodies and the general-relativistic resolution of the "submarine paradox". Phys. Rev. D68 (2003) 027701
• Теория относительности топит субмарины