Relatiivsusteooria - mis see on? Postulaate Relatiivsusteooria. Aeg ja ruum Relatiivsusteooria

Tagasi 20. sajandi algul formuleeriti Relatiivsusteooria. Mis see on ja kes selle looja teab iga koolilaps täna. See on nii põnev, et see isegi huvitatud inimesed, kes on kaugel teadust. Selle artikli kohta arusaadavas keeles kirjeldab Relatiivsusteooria: mis see on, millised on tema postuleerib ja rakendused.

On öeldud, et Albertu Eynshteynu, looja, ülevaate tuli silmapilk. Teadlane väidetavalt sõitis trammi Bern, Šveits. Ta vaatas tänaval kella ja mõistsin, et kella peatub, kui trammi kiireneb valguse kiirus. Sel juhul ei oleks olnud aega. in Relatiivsusteooria see mängib väga olulist rolli. Üks postuleerib sõnastanud Einstein - erinevad vaatlejad tajuda tegelikkust erinevalt. See kehtib eelkõige aeg ja kaugus.

Raamatupidamine vaatleja asukoha

Sel päeval, Albert mõistis, et keele teaduse, kirjeldus füüsiline nähtus või sündmus sõltub sellest, kas vaatleja on taustsüsteemi. Näiteks kui mõni reisija trammi langeb punkte, kui nad langevad seoses otse alla. Kui me vaatame vaatenurgast seisab jalakäijate tänav, trajektoori sügisel vastab parabool, kui tramm liigub samas kui vähenev prille. Seega taustsüsteem on kõigile. Pakume lähemalt tugisambaid Relatiivsusteooria.

Distributed liikluse õiguse ja relatiivsusprintsiibi

Vaatamata sellele, et kui muudad sündmuste kirjeldusi lugedes süsteemid erinevad, on universaalne asju, mis jäävad samaks. Et mõista seda, üks on tea mitte tilk punkte ja looduse seadus, mis seda põhjustab langema. Iga vaatleja, sõltumata tellimuse liikuva või fikseeritud koordinaatide süsteem on, vastus on muutumatu. See seadus nimetatakse õiguse liikluse jaotust. Samuti on kehtiv trammi ja tänaval. Teisisõnu, kui kirjeldus sündmusest sõltub alati kes neid vaadates, siis see ei kehti loodusseadused. Nad on nagu see on väljendatud teaduslik keel, invariant. Et see on põhimõtteliselt suhtelisus.

Kaks Einsteini teooria

See põhimõte, samuti muid hüpotees, see oli vajalik, et esimene kontroll ja seostades seda loodusnähtused aktiivne meie reaalsus. Einstein tuletatud 2 Relatiivsusteooria. Kuigi nad on seotud, kuid peetakse eraldi.

Eraldi või spetsiaalse relatiivsusteooria (SRT) põhineb eeldusel, et igasuguseid viide loomine, mis on ühtlase kiirusega, loodusseadused on samad. Üldrelatiivsusteooria (GR) See põhimõte kehtib kõikidel taustsüsteemi, sealhulgas need, mis liiguvad kiirendusega. 1905. aastal Albert Einstein avaldas esimese teooria. Teine, keerulisem poolest matemaatilise aparatuuri, lõpetatud 1916. Loomine Relatiivsusteooria, SRT ja GRT, oli oluline samm arengus füüsika. Mõelgem igaüks neist.

Erirelatiivsusteooria

Mis on see, mis on oma olemuselt? Olgem sellele küsimusele vastata. On see teooria ennustab palju paradoksaalne mõju, mis on vastuolus meie tunded, kuidas maailm toimib. Need on mõju, mis tekivad siis, kui kiirus läheneb valguse kiirus. Kõige kuulsam neist on aeg avanenud mõju (kella). Kellad, mis liiguvad võrreldes vaatleja, on aeglasem kui need, mis on oma käed tema jaoks.

Koordinaatsüsteemis liigub kiirusega lähedane valguse kiirus, venitamise suhtes vaatleja ning pikkus objektid (ruumilise ulatuse), vastupidi, surutakse piki telje suunas selle liikumise. See efekt teadlased kutsuvad Fitzgerald kokkutõmbumine Lorentz. Kuid 1889. aastal kirjeldas ta Dzhordzh Fitsdzherald, Itaalia füüsik. Ja aastal 1892, Hendrik Lorentz, hollandlane, lisas ta. See efekt selgitab negatiivne tulemus, mis annab Michelson-Morley katse, kus kiirus planeedi kosmoses määratakse mõõtes "Eeter tuul". Need on tugisambaid Relatiivsusteooria (eri). Einstein täiendatud nendest võrranditest valemmassile muundamise tehtud analoogia põhjal. Vastavalt sellele, nii keha kiirus läheneb valguse kiirus, kehakaalust suureneb. Näiteks kui kiirus on 260K. Km / s, st 87% valguse kiirusega, vaatenurgast vaatleja, kes on statsionaarses võrdluskaadrist, kahekordistada eseme mass.

kinnitus STO

Kõik need sätted, mis iganes nad on vastuolus terve mõistusega, et Einsteini aeg on otseselt ja täielikult kinnitust paljude katsetes. Üks neist pidas Michigani ülikooli teadlased. See kummaline eksperiment kinnitas Relatiivsusteooria füüsika. Teadlased panna õhusõiduki pardal, mis regulaarselt tehtud transatlantiliste lendude, ülitäpse aatomikellad. Iga kord pärast tema tagasipöördumist tunnistust nende tundi kontrollitud lennujaama kontrolli. Selgus, et kella lennuk iga kord üha rohkem maha jäänud kontrolli. Muidugi, see oli ainult väike arvud, sekundimurdosad, kuid fakt on väga oluline.

Viimase poole sajandi teadlased õpivad elementaarosakeste kiirendi - suur riist komplekse. Nendes elektronkiirte või prootonite, st laetud Subatomaarsed osakesed kiirendatakse niikaua, kuni nad ei lähene kiiruse valgust. Seejärel nad pommitama tuuma sihtmärk. Nende katsete pead arvestama asjaolu, et mass osakeste suureneb, muidu eksperimendi tulemusi ei saa tõlgendada. Sellega seoses SRT on pikka aega olnud mitte ainult hüpoteetilise teooria. Sellest on saanud üks vahendeid, mida kasutatakse Applied inseneri, koos Newtoni seadused mehaanikat. Põhimõtted Relatiivsusteooria leitud suure praktilise kasutamise teel.

STO ja Newtoni seadused

Rääkides Newtoni seadused (portree teadlane esitatud eespool), tuleb märkida, et erirelatiivsusteooria, mis näiliselt vastuolus neid tegelikult kordab võrrandid Newtoni seadused peaaegu täpselt, kui seda kasutatakse, et kirjeldada keha, mille liikumise kiirus palju väiksem kui valguse kiirus. Teisisõnu, kui te kasutate erirelatiivsusteooria, Newtoni füüsika ei tühistatud. See teooria, vastupidi, täiendab ja laiendab seda.

Valguse kiirus - universaalne konstant

Kasutades relatiivsusprintsiibi, on mõistetav, miks ta mängib olulist rolli on valguse kiirus, mitte midagi muud selles maailmas mudeli struktuuri. See küsimus on tõstatatud need, kes alles alustavad tuttav füüsika. Valguse kiirus on universaalne konstant, sest see on nii määratletud looduslike õiguse (rohkem selle kohta võib leida uurides Maxwell võrrandite). Valguse kiirus vaakumis, tänu relatiivsusprintsiibi igal taustsüsteemis on sama. Te võite arvata, et see on vastuolus terve mõistusega. Sellest järeldub, et vaatleja samal ajal, kui valgus pärineb fikseeritud allikas ja liikuvast (olenemata sellest, kas see liigub kiirusega). Kuid see ei ole. Valguse kiirus, tänu oma erilisele rollile antakse keskne koht mitte ainult eriline, kuid ka üldrelatiivsusteooria. Ja ütle midagi.

Üldine relatiivsusteooria

Seda kasutatakse, nagu me oleme öelnud, kõik ITRS ei pruugi need, kelle liikumis- üksteise suhtes on konstantne. Matemaatiliselt on see teooria tundub palju raskem kui eriline. See selgitab asjaolu, et üks nende väljaanded on möödunud 11 aastat. GTR sisaldab erilist erijuhtumina. Seetõttu Newtoni seadused on ka osa sellest. Kuid üldrelatiivsusteooria läheb palju kaugemale selle eelkäijad. Näiteks selgitatakse uue raskust.

neljas mõõde

Tänu neljamõõtmelises maailma muutub GRT: Aeg lisada ruumi kolmes mõõtmes. Kõik nad on lahutamatud, seega on vaja rääkida mitte umbes ruumiliselt, mis eksisteerib kolmemõõtmeline maailm kahe objekti. Nüüd läheb aegruumiga intervallidega erinevate sündmuste ühendav nii ruumiline ja ajaline kaugus neid üksteisest. Teisisõnu, aega ja ruumi Relatiivsusteooria peetakse neljamõõtmelises jätkamisele. Seda võib määratleda kui aegruumi. See tabel nende vaatlejad, kes liiguvad üksteise suhtes, on erinevaid arvamusi, isegi umbes kahe sündmuste või üks neist, kui seal olid nii eelneb teisele. Kuid põhjuslikku seost ei ole rikutud. Teisisõnu, olemasolu selline koordinaatide süsteem, kus kaks sündmust esinevad erinevad järjestused ja samal ajal ei võimalda isegi GR.

Üldrelatiivsusteooria ja õiguse universaalne gravitatsiooni

Vastavalt seadusele universaalne gravitatsiooni, avastas Newton, jõudu vastastikuse atraktsioon on meie universumis tahes kahe keha. Maa selles asendis pöörleb ümber Päikese, kui on olemas jõud atraktsioon vahel. Siiski üldrelatiivsusteooria muudab välimust teisel pool sellele nähtus. Raskus, vastavalt sellele teooriale - tagajärg "kõverus" (deformatsioon) aegruumi, mida on täheldatud mõjul mass. Keha on raskemad (meie näites, päike), seda rohkem "flex" all teda aegruumi. Seega, selle gravitatsiooniväli on nii tugev.

Selleks, et paremini mõista sisuliselt Relatiivsusteooria, kaaluge võrdlus. Maa, vastavalt üldrelatiivsusteooria, pöörleb ümber Päikese, nagu väike pall, et rullides ringi kraater koonuse moodustatud tulemusena "sunnib" aegruumi päike. Ja asjaolu, et me kasutasime võtta Gravitatsioonijõud on tegelikult edasi ilming kumerust, mitte jõuga, selles mõttes, et Newton. Parem selgitus nähtus gravitatsiooni kui pakutud GRT siiani ei leitud.

Testimise meetodid üldrelatiivsusteooria

Pange tähele, et GRT ei ole lihtne kontrollida, kuna see põhjustab laboris peaaegu järgima seadust universaalne gravitatsiooni. Kuid teadlased ikka olnud mitmeid olulisi eksperimente. Nende tulemused näitavad, et Einsteini teooria on kinnitatud. GRT aitab selgitada erinevate nähtuste täheldatud ruumi. See on näiteks väikesed kõrvalekalded Mercury selle statsionaarse orbiidil. Alates seisukohast Newtoni klassikalise mehaanika ei selgita neid. See on ka põhjus, miks elektromagnetilise kiirguse kaugeid tähti on painutatud, kui see läbib lähedal päike.

Tulemused ennustatud üldrelatiivsusteooria tegelikult erinevad oluliselt nendest, mis annavad seaduste Newton (tema portree on esitatud eespool) ainult siis, kui on ülitugevate Gravitatsiooniväli. Seetõttu kinnitamise lõpuleviimiseks Üldrelatiivsusteooria on vajalik kas väga täpseid mõõtmisi suur mass objektide või must auk, sest meie alaline esindused nende suhtes kohaldatav. Seetõttu arendades eksperimentaalseid meetodeid katsetada seda teooriat on üks peamisi ülesandeid kaasaegse eksperimentaalse füüsika.

Mõtetes paljud teadlased ja inimesed kaugel teaduse võtab loodud Einsteini relatiivsusteooria. Mis on see, me rääkisime põgusalt. See teooria muutub meie tuttav ideid maailmas, nii et huvi see ei ole veel lõppenud.