Физики из Университета Глазго обнаружили парадокс теории Эйнштейна, который может нарушать основополагающий принцип равноправия инерциальных систем отсчета (ИСО) и тем самым ставит под угрозу физическую картину мира. Объяснение противоречия было предложено в Journal of Modern Optics. Кратко об исследовании рассказывает издание Gizmodo.
Согласно принципу относительности для разных ИСО, представленных покоящимися и двигающимися телами, законы физики проявляются одинаково. Однако ученые выяснили, что этот принцип может не выполняться для движущихся возбужденных атомов.
Парадокс заключается в том, что атомы могут спонтанно испускать фотоны, но при этом на частицы света распространяется эффект Доплера. Наблюдатель видит, что фотоны от удаляющегося тела сдвинуты в сторону красной части спектра и обладают меньшей энергией, чем частицы от приближающегося объекта, которые сдвинуты к фиолетовой части спектра. Если атом движется, то частица света, испущенная в направлении перемещения заберет больше энергии, чем та, что была излучена в противоположном направлении. Покоящийся атом в обоих случаях изменяет свой импульс одинаково.
Таким образом, для неподвижного атома средний импульс не изменяется, а для движущегося он уменьшается. Возникает эффект силы трения, связанный со спонтанным излучением, и атом начинает тормозить. Поскольку эта сила присутствует в одних ИСО, но отсутствует в других, принцип равноправия нарушается.
Ученые предложили объяснение парадоксу, который заключается в том, что согласно принципу эквивалентности массы и энергии Эйнштейна при излучении фотона тело становится легче, а поскольку импульс равен произведению массы на скорость, то среднее изменение скорости окажется равным нулю.