Teorija relativnosti - što je to? Pretpostavljeni teorije relativnosti. Vrijeme i prostor u teoriji relativnosti

Povratak u ranim 20. stoljeća formulirao teoriju relativnosti. Što je to i tko njegov tvorac zna sve školske djece danas. To je tako fascinantno da je čak zainteresiran za ljude koji su daleko od znanosti. U ovom članku u pristupačnom jeziku opisuje teoriju relativnosti: što je to, što su njezine postavke i aplikacije.

On je rekao da bi Albertu Eynshteynu, tvorac, uvid došao u tren oka. Znanstvenik je navodno vozio tramvaj u Bernu, Švicarska. Pogledao je na ulici sat i shvatio da je sat će se zaustaviti kada je tramvaj ubrza do brzine svjetlosti. U ovom slučaju to ne bi bilo vremena. u teoriji relativnosti igra vrlo važnu ulogu. Jedan od postulata formulirao Einstein - različiti promatrači doživljavaju stvarnost drugačije. To se osobito odnosi na vrijeme i udaljenost.

Računovodstvo za poziciju promatrača

Na taj dan, Albert je shvatio da je jezik znanosti, opis bilo koje fizičke pojave ili događaja ovisi o tome hoće li se promatrač nalazi u referentni okvir. Na primjer, ako putnik tramvaj će ispustiti bodove, oni padaju u odnosu na njega ravno dolje. Ako gledamo iz perspektive stoji na pješačkoj ulici, je putanja pada odgovara parabole, kao tramvajskih poteza dok pada naočale. Dakle, referentni sustav na sve. Nudimo bliži pogled na temeljnim načelima teorije relativnosti.

Distribuirana promet zakon i princip relativnosti

Unatoč činjenici da kada promijenite opis događaja računajući sustavi razlikuju, postoje univerzalne stvari koje ostaju isti. Da bi se to shvatilo, jedan je čudo ne ispustiti bodove, a zakon prirode, što uzrokuje da padne. Za bilo promatrača, bez obzira na redoslijed u kretanju ili fiksnom sustavu koordinata je to, odgovor je nepromijenjen. Ovaj zakon se zove zakon o raspodjeli prometa. To je jednako vrijedi u tramvaju i na ulici. Drugim riječima, ako opis događaja uvijek ovisi o tome tko ih gleda, onda to ne odnosi se na zakonima prirode. Oni su, kao što je izraženo u znanstvenom jeziku, nepromjenjivi. Da je princip relativnosti.

Dva Einsteinove teorije

Ovaj princip, kao i bilo koja druga hipoteza, bilo je potrebno prvo provjeri, ga u vezu s prirodnim pojavama aktivni u našoj stvarnosti. Einstein je izvedena 2 teoriju relativnosti. Iako su povezane, ali se smatraju odvojeni.

Privatna ili posebna teorija relativnosti (SRT) temelji se na pretpostavci da je, za sve vrste referentnih sustava, koji su stalna brzina, zakoni prirode su isti. Opća teorija relativnosti (GR) To vrijedi za bilo koji referentni okvir, uključujući i one koji se kreću s ubrzanjem. Godine 1905. Albert Einstein je objavio prvu teoriju. Drugi, složeniji u smislu matematičkog aparata dovršena 1916. Stvaranje teorije relativnosti, SRT i BT, bio je važan korak u razvoju fizike. Zaustavimo se na svakom od njih.

Posebna teorija relativnosti

Što je to, što je njegova bit? Ajmo odgovoriti na to pitanje. To je teorija predviđa mnoge paradoksalne učinke koji su u suprotnosti s našim intuicije o tome kako svijet funkcionira. To su učinci koji se javljaju kada je brzina pristupa brzine svjetlosti. Najpoznatiji među njima je vrijeme dilatacija učinak (na sat). Satovi koji se kreće u odnosu na promatrača, su sporiji od onih koji su u rukama za njega.

U koordinatnog sustava se kreće brzinom blizu brzine svjetlosti, što je pružio u odnosu na promatrača, a duljina objekte (Prostorni mjeri), s druge strane, je stisnut uz smjer osi tog pokreta. Ovaj efekt znanstvenici nazivaju-Fitzgerald kontrakcije Lorentz. Ipak, u 1889. je opisao Dzhordzh Fitsdzherald, talijanski fizičar. I u 1892, Hendrik Lorentz, inače Nizozemac, dodao je. Ovaj efekt objašnjava negativan rezultat, što daje Michelson-Morley eksperiment, u kojem je brzina planeta u svemiru određuje mjerenjem „etera vjetar”. To su temeljne postavke teorije relativnosti (posebna). Einstein dopunjen ove jednadžbe formulu pretvorbe težine napravljen po analogiji. Prema tome, za što je brzina tijelo približava brzini svjetlosti, tjelesna težina povećava. Na primjer, ako je brzina 260K. Km / s, tj 87% brzinom svjetlosti, s gledišta promatrača koji je u stacionarnom referentni okvir, dvostruko masu objekta.

potvrda STO

Sve ove odredbe, što god su u suprotnosti s zdravim razumom, do Einsteinove put izravno i potpuno su potvrđena u brojnim eksperimentima. Jedan od njih održao University of Michigan istraživača. Ovaj znatiželjni eksperiment potvrdio teoriju relativnosti u fizici. Istraživači smješteni u zrakoplovu, koji redovito napravio transatlantske letove, ultra precizne atomske satove. Svaki put nakon povratka u iskazu tog vremena su provjereni s kontrolom zračne luke. Ispostavilo se da je sat u avionu svaki put sve više i više zaostaje iza kontrole. Naravno, to je bio samo manji figure, djelić sekunde, ali činjenica je vrlo značajan.

Posljednje Istraživači pola stoljeća proučavaju osnovnu akcelerator čestica - ogromne hardverske kompleksa. U ovim elektronskim zrakama ili protona, odnosno naplatiti subatomske čestice ubrzane sve dok ne pristupimo brzinu svjetlosti. Nakon toga oni bombardirati nuklearne cilj. U ovim testovima, morate uzeti u obzir činjenicu da je masa čestica povećava, inače rezultati pokusa ne može se tumačiti. U tom smislu, SRT je odavno nije samo hipotetski teorija. To je postao jedan od alata koji se koriste u primijenjenom inženjeringu, uz Newtonovih zakona mehanike. Načela teorije relativnosti stekao veliku praktičnu primjenu i danas.

OPD-a Newtonovi zakoni

Govoreći o Newtonovih zakona (portret znanstvenika predstavio gore), treba napomenuti da je posebna teorija relativnosti, koja ih naizgled proturječi, zapravo reproducira jednadžbe Newtonovih zakona gotovo točno, ako se koristi za opisivanje tijela čija je brzina kretanja mnogo manje od brzine svjetlosti. Drugim riječima, ako koristite posebnu relativnost, Newtonova fizika nije otkazan. Ova teorija, za razliku od, nadopunjuje i proširuje.

Brzina svjetlosti - univerzalna konstanta

Koristeći princip relativnosti, može se shvatiti zašto je to igra važnu ulogu je brzina svjetlosti, nego bilo što drugo u ovom svijetu modela strukture. Ovo pitanje postavio je i onih koji tek počinju poznavanje fizike. Brzina svjetlosti je univerzalna konstanta, jer je definiran kao takav prirodni zakon (više o tome može se naći proučavanjem Maxwellove jednadžbe). Brzina svjetlosti u vakuumu, na temelju načela relativnosti, u svakom promatranom okvira je ista. Možda mislite da je to u suprotnosti sa zdravim razumom. Iz toga slijedi da se promatraču u isto vrijeme kao i svjetlost dolazi iz fiksne izvora i iz kretanja (bez obzira da li se kreće s brzinom). Međutim, to nije. Brzina svjetlosti, zahvaljujući posebnom ulogom daje središnje mjesto ne samo poseban, ali i na opće relativnosti. I reći o tome.

Opća teorija relativnosti

To se koristi, kao što smo rekli, za sve referentni okviri nisu nužno one čiji brzina kretanja u odnosu na svaki drugi je konstantna. Matematički, ova teorija izgleda puno teže nego poseban. To objašnjava činjenicu da među svojim publikacijama su prošli 11 godina. GTR uključuje poseban kao poseban slučaj. Dakle, Newtonovi zakoni su dio njega. Međutim, opća teorija relativnosti ide daleko izvan svojih prethodnika. Na primjer, što je objašnjeno u novom gravitacije.

četvrta dimenzija

Zahvaljujući četiri-dimenzionalnom svijetu postaje GRT: Vrijeme dodaju tri prostorne dimenzije. Svi oni su nerazdvojni, dakle, potrebno je da se ne govori o prostornom udaljenosti koja postoji u trodimenzionalnom svijetu između dva objekta. Sada ide na prostorno-vremenskim intervalima između različitih događaja, ujedinjuje i prostornu i vremensku ih udaljenosti jedni od drugih. Drugim riječima, vrijeme i prostor u teoriji relativnosti se smatrati četiri-dimenzionalnom kontinuumu. To se može definirati kao prostor-vrijeme. To kontinuum onih promatrača koji se kreću relativno jedan prema drugome, imati različita mišljenja, pa o bilo dva događaja, ili jedan od njih, ako su oba prethodi drugoj. Ipak, uzročna veza nije povrijeđeno. Drugim riječima, postojanje takvog koordinatnom sustavu, u kojem su dva događaja pojaviti u različitim sekvencama, au isto vrijeme, ne dopušta ni GR.

Opća relativnost i zakon univerzalne gravitacije

Prema zakonu univerzalne gravitacije, otkrio Newton, snaga uzajamne privlačnosti postoji u svemiru između bilo koja dva tijela. Zemlja iz ove pozicije se vrti oko sunca, kao što postoje sile privlačenja među njima. Ipak, opća teorija relativnosti daje pogled na drugu stranu ovog fenomena. Gravitacija, prema ovoj teoriji - posljedica „zakrivljenosti” (deformacija) prostor-vremena, koja se opaža pod utjecajem mase. Tijelo je teže (u našem primjeru, sunce), više „Flex” pod njim prostor-vrijeme. U skladu s tim, njegova gravitacijskog polja je toliko jaka.

Da bi bolje razumjeli suštinu teorije relativnosti, smatra da je usporedba. Zemljište, prema općoj relativnosti, vrti oko sunca, kao malo loptu da se role oko kratera konus, formirana kao rezultat „tjera” prostorno-vremenskom sunca. A činjenica da se koristi da se sila gravitacije je zapravo vanjska manifestacija zakrivljenosti, a ne silom, u smislu Newton. Bolje objašnjenje fenomena gravitacije nego što je predloženo u BT, do danas nije pronađen.

Metode za ispitivanje opće relativnosti

Imajte na umu da BRT nije lako provjeriti, jer to rezultira u laboratoriju gotovo u skladu sa zakonom univerzalne gravitacije. Međutim, znanstvenici još uvijek je niz važnih eksperimenata. Njihovi rezultati pokazuju da Einsteinova teorija je potvrđena. BRT također pomaže objasniti različite pojave uočene u prostoru. To je, na primjer, mala odstupanja Merkura iz njegove stacionarne orbite. S točke gledišta Newtonovu klasične mehanike ih ne mogu objasniti. To je također razlog zašto je elektromagnetsko zračenje iz udaljenih zvijezda je savijena dok prolazi blizu Sunca.

Rezultati predvidio opće relativnosti, zapravo, znatno razlikuju od onih koji daju zakone Newtona (njegov portret prikazana gore) samo kada postoje superstrong gravitacijskih polja. Dakle, za dovršetak provjera opće relativnosti zahtijeva bilo vrlo precizna mjerenja ogromne mase objekata, ili crne rupe, jer je naš uobičajen reprezentacije u odnosu na njih neprimjenjiva. Dakle, razvoj eksperimentalnih metoda za testiranje ove teorije je jedan od glavnih zadataka moderne eksperimentalne fizike.

Svijesti mnogih znanstvenika i ljudi daleko od znanosti traje stvorio Einsteinove teorije relativnosti. Što je to, kratko smo govorili. Ova teorija pretvara naše poznate ideje o svijetu, pa je interes za njega još nije ugašen.