Teorija relativnosti - kaj je to? V postulati teorije relativnosti. Čas in prostor v teoriji relativnosti

Že v zgodnjem 20. stoletju je oblikoval teorijo relativnosti. Kaj je to in kdo njen avtor ve vsak schoolchild danes. To je tako zanimivo, da tudi zanima ljudi, ki so daleč od znanosti. V tem članku v razumljivem jeziku opisuje teorijo relativnosti: kaj je to, kakšne so njegove postulate in aplikacije.

Rečeno je, da bi Albertu Eynshteynu, ustvarjalca, vpogled prišel kot bi mignil. Znanstvenik naj bi peljala tramvaj v Bernu v Švici. Ozrl se je na ulice uro in ugotovil, da se ura ustavi, ko je tramvaj pospešiti do hitrosti svetlobe. V tem primeru ne bi bilo časa. v teoriji relativnosti je igra zelo pomembno vlogo. Eden od postulatov Einstein formuliranih - različni opazovalci dojemajo realnost drugače. To velja zlasti za čas in razdaljo.

Obračunavanje položaj opazovalca

Na ta dan, Albert spoznal, da je jezik znanosti, opis telesne pojava ali dogodka je odvisna od tega, ali je opazovalec v referenčni okvir. Na primer, če bo vsak potnik tramvaj spusti točk, padejo v zvezi z njim naravnost navzdol. Če gledamo z vidika stoji na ulici za pešce, krivulja padca ustreza parabole, kot tramvaj potez medtem ko spadajo očala. Tako je referenčni sistem na vsakogar. Ponujamo podrobnejši pogled na osnovnimi načeli teorije relativnosti.

Distributed zakon prometa in načelo relativnosti

Kljub temu, da obstajajo, ko boste spremenili opis dogodkov štetje sistemi razlikujejo univerzalne stvari, ki ostajajo enaki. Da bi to razumeli, se je spraševati, ne spusti točk, in zakon narave, ki povzroči, da pade. Za vsako opazovalca, ne glede na to, da v premični ali fiksni koordinatni sistem pa je, da je odgovor nespremenjena. Ta zakon se imenuje zakon o porazdelitvi prometa. Prav tako je v veljavi v tramvaju in na ulici. Z drugimi besedami, če je opis dogodkov je vedno odvisna od tega, kdo se jih je gledal, nato pa to ne velja za zakone narave. To so, kot je izražena v znanstvenem jeziku, invariantna. Da je to načelo relativnosti.

Dva Einsteinove teorije

To načelo, kot tudi katera koli druga hipoteza, da je treba prvi pregled, ga korelira z naravnih pojavov, ki deluje v naši realnosti. Einstein izhaja 2 teorijo relativnosti. Čeprav so povezane, vendar se šteje ločeno.

Zasebni ali posebna teorija relativnosti (SRT), ki temelji na predpostavki, da so naravni zakoni so za vse vrste referenčnih sistemih, ki so konstantna hitrost enaka. Splošna teorija relativnosti (GR) To načelo velja za vse referenčni okvir, vključno s tistimi, ki se premikajo s pospeškom. Leta 1905 je Albert Einstein objavil prvo teorijo. Drugi, bolj zapleten z vidika matematičnega aparata, končana leta 1916. Oblikovanje teorije relativnosti, SRT in BRT, je bil pomemben korak v razvoju fizike. Naj živijo na vsakem od njih.

Posebna teorija relativnosti

Kaj je to, kaj je njegovo bistvo? Naj odgovoriti na to vprašanje. Prav ta teorija napoveduje številne paradoksalne učinke, ki so v nasprotju z našimi intuicije o tem, kako svet deluje. To so učinki, ki se pojavijo, ko je hitrost približuje hitrosti svetlobe. Najbolj znana med njimi je podaljšanje časa učinek (na uro). Ure, ki se gibljejo glede na opazovalca, so počasnejši od tistih, ki so v njegovih rokah zanj.

V koordinatni sistem giblje s hitrostjo blizu hitrosti svetlobe, ki se raztegne glede na opazovalca, in dolžino predmetov (prostorske razsežnosti), v nasprotju s tem, je stisnjen vzdolž smeri osi tega gibanja. Ta učinek znanstveniki klic Fitzgerald krčenje Lorentz. Še leta 1889 je opisal Dzhordzh Fitsdzherald, italijanski fizik. In leta 1892, Hendrik Lorentz, Nizozemec, je dodal. Ta učinek pojasnjuje negativen rezultat, ki daje Michelson-Morley poskus, v katerem je hitrost planeta v vesolju z meritvijo "Eter veter". To so temeljna načela teorije relativnosti (posebnega). Einstein dopolnijo te enačbe formulo pretvorbo teže na analogiji. Glede na to, za tako hitrost telo približuje hitrosti svetlobe, telesna teža poveča. Na primer, če je hitrost 260K. Km / s, to je 87% hitrosti svetlobe, z vidika opazovalca, ki je v stacionarni referenčni okvir, podvojiti maso predmeta.

potrditev STO

Vse te določbe, kar pa so v nasprotju z zdravim razumom, v času, Einsteinove neposredno in v celoti potrjena v številnih poskusih. Eden od njih je potekala raziskava Univerze v Michiganu raziskovalce. To radoveden eksperiment potrdil teorijo relativnosti v fiziki. Raziskovalci na krovu letala, ki redno narejen čezatlantske lete, ultra-natančne atomske ure. Vsakič, ko po vrnitvi na pričevanja teh urah smo preverili z nadzorom letališča. Izkazalo se je, da je ura na letalu vsakič bolj in bolj zaostajala kontrol. Seveda je bilo le manjše številke, frakcije sekunde, toda dejstvo je zelo pomembno.

Zadnji Raziskovalci pol stoletja preučujejo osnovno pospeševalnik - ogromne komplekse strojne opreme. V teh elektronskih nosilcev in protonov, to zaračuna subatomski delci pospešeni, dokler se ne približujejo hitrosti svetlobe. Zatem pa bombardirajo jedrsko tarčo. Pri teh testih, ki jih je treba upoštevati dejstvo, da je masa delcev povečuje, sicer pa so rezultati poskusa ni mogoče razlagati. V zvezi s tem je SRT že dolgo ni le hipotetična teorija. To je postala eno od orodij, ki se uporabljajo v uporabne tehnike, skupaj z Newtonovi zakoni mehanike. Načela teorije relativnosti je pokazala veliko praktično uporabo danes.

Sto and Newtonovi zakoni

Ko že govorimo o Newtonovi zakoni (portret znanstvenika predstavili zgoraj), je treba opozoriti, da je posebna teorija relativnosti, ki jih navidez v nasprotju, dejansko povzema enačbe zakonov Newton je skoraj točno, če se uporablja za opis telo, katerega hitrost gibanja precej manj od hitrosti svetlobe. Z drugimi besedami, če uporabljate posebne relativnosti, Newtonova fizika ni odpovedan. Ta teorija, v nasprotju s tem, dopolnjuje in razširja.

Hitrost svetlobe - univerzalna konstanta

Uporaba načela relativnosti, lahko razumemo, zakaj je igra pomembno vlogo, je hitrost svetlobe, kot pa karkoli drugega na tem svetu modela konstrukcije. To vprašanje se postavlja tisti, ki so šele začeli poznavanje fizike. Hitrost svetlobe je univerzalna konstanta, ker je kot tako opredeljuje naravno pravo (več o tem je mogoče najti s preučevanjem enačbe Maxwell). Hitrost svetlobe v vakuumu, na podlagi načela relativnosti, v kateri koli referenčni okvir je enak. Morda mislite, da je v nasprotju z zdravo pametjo. Iz tega sledi, da je opazovalec ob istem času kot svetlobe prihaja iz fiksnega vira in s premikanjem (ne glede na to, ali se premika s hitrostjo). Vendar pa to ni. Hitrost svetlobe, zaradi svoje posebne vloge je osrednje mesto ne le poseben, ampak tudi v splošni teoriji relativnosti. In povej o tem.

Splošna teorija relativnosti

Uporablja se, kot smo rekli, za vse referenčne okvirji ne nujno tistih, katerih hitrost gibanja glede na drug drugega, je konstantna. Matematično, ta teorija izgleda veliko težje kot posebna. To pojasnjuje dejstvo, da so med svojimi publikacijami minilo 11 let. GTR tudi poseben kot poseben primer. Zato, Newtonovi zakoni so prav tako del tega. Vendar pa splošna teorija relativnosti daleč presega svojih predhodnikov. Na primer, je pojasnjeno v novo težo.

četrta dimenzija

Zahvaljujoč štiri-dimenzionalni svet postaja GRT: Čas dodali tri prostorske dimenzije. Vsi izmed njih so neločljivo povezani, zato je potrebno, da ne govorimo o prostorski razdalji, ki obstaja v tridimenzionalnem svetu med dvema objektoma. Zdaj gre na prostorsko-časovnih intervalih med različnimi dogodki, ki združuje oboje prostorsko in časovno razdaljo med seboj. Z drugimi besedami, čas in prostor v teoriji relativnosti, se štejejo kot štiri-dimenzionalni kontinuum. To lahko opredelimo kot prostor-časa. Ta kontinuum od teh opazovalcev, ki se gibljejo glede na drug drugega, bodo imeli različna mnenja, tudi o morebitnih dveh dogodkih, ali pa eden od njih, če je bilo tako pred drugo. Vendar pa je vzročna povezava ni kršena. Z drugimi besedami, obstoj takega koordinatnega sistema, kjer se pojavljajo dva dogodka v različnih zaporedjih in ob istem času, ne omogoča niti GR.

Splošna teorija relativnosti in zakon univerzalne gravitacije

V skladu z zakonom univerzalne gravitacije, ki ga je Newton odkril, v vesolju med dvema organov obstaja sila medsebojni privlačnosti. Zemlja iz tega položaja se vrti okoli sonca, saj so sile privlačnosti med njimi. Kljub temu pa splošna teorija relativnosti naredi pogled na drugi strani do tega pojava. Gravitacijski, glede na to teorijo - zaradi "ukrivljenosti" (deformacije) z dne prostor-čas, ki je opaziti pod vplivom mase. Telo je težji (v našem primeru, sonce), bolj "flex", pod njim je prostor-čas. Zato je njeno gravitacijsko polje je tako močna.

Da bi bolje razumeli bistvo teorije relativnosti, menijo primerjavo. Zemljišča, po splošni teoriji relativnosti, se vrti okoli sonca, kot majhno žogo, ki zvitkih okoli kraterja stožca, nastane kot posledica "prisili" prostor-časa sonce je. In dejstvo, da smo uporabili, da bi na silo gravitacije je pravzaprav zunanja manifestacija ukrivljenosti, in ne s silo, v smislu Newton. Boljša razlaga pojav gravitacije, kot je predlagano v BRT, do sedaj ni bilo mogoče najti.

Metode za testiranje splošne relativnosti

Upoštevajte, da je GRT ni težko preveriti, saj je rezultat v laboratoriju skoraj skladu z zakonom univerzalne gravitacije. Vendar pa še vedno imeli znanstveniki številne pomembne poskuse. Njihovi rezultati kažejo, da je Einsteinova teorija potrjena. GRT tudi pomaga razložiti različne pojave opazili v vesolju. To, na primer, majhna odstopanja od Merkurja iz svojega stacionarno orbito. Z vidika Newtonove klasične mehanike jih ni mogoče razložiti. To je tudi, zakaj je elektromagnetno sevanje iz oddaljenih zvezd ukrivljen, saj prehaja blizu sonca.

Rezultati, ki jih splošne relativnosti predvidene, v resnici, bistveno razlikujejo od tistih, ki dajejo zakone Newton (njegov portret je predstavljena zgoraj) samo takrat, ko obstajajo superstrong gravitacijsko polje. Zato, da zaključi preverjanje splošne relativnosti zahteva bodisi zelo natančne meritve velike mase objektov, ali črno luknjo, ker naše običajne navedbe v zvezi z njimi ni mogoče uporabiti. Zato je razvoj eksperimentalnih metod za testiranje te teorije je ena od glavnih nalog sodobne eksperimentalne fizike.

Na daleč od znanosti glavah mnogih znanstvenikov, in ljudje traja ustvarjena z Einsteinovo teorijo relativnosti. Kaj je to, na kratko smo se pogovarjali. Ta teorija postane naše znane ideje o svetu, tako da je interes za to še ni ugasnil.