Teorija relativnosti - što je to? Postulata teorije relativnosti. Vremena i prostora u teoriji relativnosti

Još početkom 20. stoljeća je formuliran teoriju relativnosti. Šta je to i ko je njegov tvorac danas zna svaki školarcu. To je toliko fascinantno da je čak zanimaju ljudi koji su daleko od nauke. U ovom članku u pristupačnim jezikom opisuje teorija relativnosti: šta je to, koje su njegove postulate i aplikacije.

Kaže se da je u Albertu Eynshteynu, tvorac, uvid je u tren oka. Naučnik je navodno vozio tramvaj u Bernu, Švicarska. On je gledao na ulicu sat i shvatio da će sat prestati kada tramvaj ubrza do brzine svjetlosti. U ovom slučaju, to ne bi bilo vremena. u teoriji relativnosti to igra veoma važnu ulogu. Jedan od postulata formulirao Einstein - različiti promatrači doživljavaju stvarnost drugačije. To se posebno odnosi na vrijeme i udaljenost.

Računovodstvo za poziciju posmatrača

Na taj dan, Albert je shvatio da je jezik nauke, opis bilo kog fizičkog fenomena ili događaja zavisi od toga da li je posmatrač u referentni okvir. Na primjer, ako će bilo putničkog tramvaj pad poena, oni padaju u odnosu na ravno dole. Ako gledamo iz perspektive stoji na pješačkoj ulici, putanju pada odgovara parabola, što je tramvaj kreće dok pada čaše. Dakle, referentni sistem u svima. Nudimo bliži pogled na osnovna načela teorije relativnosti.

Distributed saobraćaj prava i princip relativnosti

Uprkos činjenici da kada promijenite opis događaja sisteme za brojanje variraju, postoje univerzalni stvari koje ostaju iste. Da bismo razumjeli ovo, moramo se zapitati ne ispadne bodova, a zakon prirode, što uzrokuje da padne. Za svakog posmatrača, bez obzira na poredak u pokretu ili fiksni sistem koordinata je, odgovor je nepromijenjen. Ovaj zakon se zove zakon distribucije saobraćaja. To je jednako vrijedi u tramvaju, i na ulici. Drugim riječima, ako je opis događaja uvijek zavisi od toga ko ih gleda, onda se to ne odnosi na zakone prirode. Oni su, kao što je izraženo u naučnim jezikom, invarijanta. Da je to princip relativnosti.

Dva Einsteinova teorija

Ovaj princip, kao i bilo koja druga hipoteza, bilo je potrebno da se prvi pregled, korelaciju sa prirodnim fenomenima aktivni u našoj stvarnosti. Einstein izvedena 2 teoriju relativnosti. Iako su u vezi, ali se smatraju odvojeni.

Privatne ili specijalne teorije relativnosti (SRT) zasniva se na pretpostavci da, za sve vrste referentni sistemi, koji su konstantnom brzinom, zakoni prirode su isti. General relativnosti (GR) Ovaj princip se odnosi na bilo koji referentni okvir, uključujući i one koji se kreću sa ubrzanjem. Godine 1905, Albert Einstein objavio prvu teoriju. Drugi, složenije u smislu matematički aparat, koji je završen 1916. Stvaranje teorije relativnosti, SRT i BRT, bio je važan korak u razvoju fizike. Zadržimo na svakom od njih.

Specijalna teorija relativnosti

Šta je to, ono što je njegova suština? Hajde da odgovor na ovo pitanje. To je ta teorija predviđa mnoge paradoksalno efekata koji su u suprotnosti sa našim intuicije o tome kako svijet funkcionira. To su efekti koji se javljaju kada je brzina prilazi brzinom svjetlosti. Najpoznatiji među njima je dilatacija vremena efekt (na sat). Satovi koji se kreću u odnosu na posmatrača, sporije od onih koji su u njegovim rukama za njega.

U koordinatnom sistemu kreće brzinom bliskom brzini svjetlosti, koja se protezala u odnosu na posmatrača, a dužina predmeta (prostorno mjeri), za razliku od, je komprimirani uz pravcu ose ovog pokreta. Ovo naučnici efekt call-Fitzgerald kontrakcije Lorentz. Ipak, 1889. je opisao Dzhordzh Fitsdzherald, italijanski fizičar. I 1892. godine, Hendrik Lorentz, Holanđanin, dodao je on. Ovaj efekat objašnjava negativan rezultat, što daje Michelson-Morley eksperiment, u kojem je brzina planeta u svemiru se određuje mjerenjem "eter vetar". To su osnovna načela teorije relativnosti (specijalna). Einstein dopuniti ove jednadžbe formula težina konverziju napravili po analogiji. Prema njemu, za što je brzina tijelo približava brzini svjetlosti, tjelesne težine povećava. Na primjer, ako je brzina je 260K. Km / s, i.e. 87% od brzine svjetlosti, iz ugla posmatrača koji je u stacionarnom referentni okvir, da udvostruči masu objekta.

potvrda STO

Sve ove odredbe, bez obzira što su u suprotnosti sa zdravim razumom, da Einstein vremena direktno iu potpunosti potvrdio u brojnim eksperimentima. Jedan od njih je održao University of Michigan istraživača. Ovaj radoznao eksperiment potvrdio teoriju relativnosti u fizici. Istraživači smješteni na avionu, koji redovno je transatlantskih letova, ultra-precizan atomski satovi. Svaki put nakon povratka na svjedočenje tih sati su provjerene sa kontrolom zračne luke. Ispostavilo se da je sat u avionu svaki put sve više i više zaostaje za kontrole. Naravno, to je bio samo manji brojke, frakcije sekunde, ali je činjenica da je vrlo značajan.

Istraživači su posljednjih pola stoljeća proučavaju elementarne čestice akcelerator - veliki hardver kompleksa. U ovim elektronskim snopovima ili protona, i.e. optužen subatomske čestice ubrzane sve dok se ne približi brzini svjetlosti. Nakon toga oni bombarduju nuklearni cilj. U ovim testovima, morate uzeti u obzir činjenicu da je masa čestica povećava, u suprotnom rezultati eksperimenta ne može se tumačiti. U tom smislu, SRT već dugo nije samo hipotetički teorija. Ona je postala jedan od alata koji se koriste u primijenjenim inženjering, zajedno sa Newton zakonima mehanike. Principi teorije relativnosti pronašao sjajan praktičnu upotrebu danas.

STO i Newton zakoni

Govoreći o Newton zakonima (portret naučnika predstavio gore), treba napomenuti da je specijalna teorija relativnosti, koja ih naizgled suprotnosti, zapravo reproducira jednadžbe Njutnovi zakoni gotovo točno, ako se koristi za opisivanje tijela čija brzina kretanja mnogo manje od brzine svjetlosti. Drugim riječima, ako koristite posebne relativnosti, Njutnov fizike nije otkazan. Ova teorija, za razliku od, dopunjuje i proširuje ga.

Brzinom svjetlosti - univerzalna konstanta

Koristeći princip relativnosti, može se shvatiti zašto je igra važnu ulogu je brzina svjetlosti, a ne nešto drugo u ovom svijetu model strukture. Ovo pitanje je podignuta od strane onih koji tek počinju poznavanje fizike. Brzina svjetlosti je univerzalna konstanta, jer je definirana kao takva prirodnog prava (više o ovome mogu se naći proučavajući Maxwell jednadžbe). Brzina svjetlosti u vakuumu, na osnovu principa relativnosti u svakom referentnom okviru je isti. Možda mislite da je to u suprotnosti sa zdravim razumom. Iz toga slijedi da na posmatrača u isto vrijeme kao i svjetlost dolazi iz stalne izvora i iz pokretu (bez obzira na to da li se kreće sa brzinom). Međutim, to nije slučaj. Brzinom svjetlosti, zahvaljujući posebnu ulogu daje centralno mjesto ne samo poseban, ali i općenito relativnosti. I reci o tome.

Opšta teorija relativnosti

Koristi se, kao što smo rekli, za sve referentne okvire nisu nužno one čija brzina kretanja u odnosu na svaki drugi je konstanta. Matematički, ova teorija izgleda mnogo teže nego posebno. To objašnjava činjenicu da među svojim publikacijama je prošlo 11 godina. GTR uključuje poseban kao poseban slučaj. Stoga, Njutnov zakoni su također dio toga. Međutim, generalni relativnosti ide daleko izvan svojih prethodnika. Na primjer, to je objašnjeno u novom gravitacije.

četvrta dimenzija

Zahvaljujući četiri dimenzije svijeta postaje BRT: Vrijeme dodan u tri prostorne dimenzije. Svi oni su nerazdvojni, dakle, neophodno je da se ne govori o prostornom distancu koja postoji u trodimenzionalnom svijetu između dva objekta. Sada ide na prostorno-vremenskim intervalima između različitih događaja, ujedinjuje i prostorna i vremenska ih udaljenosti jedna od druge. Drugim riječima, vrijeme i prostor u teoriji relativnosti se smatraju četvorodimenzionalni kontinuum. To se može definirati kao prostor-vrijeme. Ovaj kontinuum onih posmatrača koji se kreću u odnosu na drugog, će imati različita mišljenja, pa čak i oko bilo dva događaja, ili jedan od njih, ako je bilo i prethodila je još jedna. Međutim, uzročna veza nije prekršen. Drugim riječima, postojanje koordinatnom sustavu, kao što, gdje dva događaja se dešavaju u različitim sekvencama i istovremeno, ne dozvoljava ni GR.

Opšte relativnosti i zakon univerzalne gravitacije

Prema zakonu univerzalne gravitacije, otkrio Newton, sila uzajamnog privlačenja postoji u svemiru između bilo koja dva tijela. Zemlju sa ove pozicije vrti oko Sunca, jer postoje sile privlačenja između njih. Ipak, opšta teorija relativnosti daje izgled na drugoj strani na ovu pojavu. Gravitacije, prema ovoj teoriji - posljedica "krivine" (deformacije) prostora-vremena, koja se posmatra pod uticajem mase. Telo je teži (u našem primjeru, sunce), više "flex" pod njim prostora i vremena. U skladu s tim, njegovo gravitacijsko polje je tako jaka.

Da bi se bolje shvate suštinu teorije relativnosti, uzmite u obzir usporedbu. Zemljišta, u skladu sa opštim relativnosti, okreće oko Sunca, kao mala lopta koja se kotrlja oko kratera kupe, nastala kao rezultat "prisiljavanje" prostor-vrijeme suncu. A činjenica da smo koristili da se sila gravitacije je zapravo spoljašnja manifestacija zakrivljenosti, a ne silom, u smislu Newton. Bolje objašnjenje fenomena gravitacije nego predložen u BRT, do danas nije pronađen.

Metode za ispitivanje opšte relativnosti

Imajte na umu da je BRT nije lako provjeriti, jer to rezultira u laboratoriji gotovo u skladu sa zakonom univerzalne gravitacije. Međutim, naučnici i dalje ima niz važnih eksperimenata. Njihovi rezultati ukazuju na to da Einsteinova teorija je potvrđena. GRT također pomaže objasniti različite pojave posmatra u svemiru. To je, na primjer, mala odstupanja Merkura iz stacionarnih orbite. Sa stanovišta Njutnovoj klasične mehanike ih ne mogu objasniti. To je i razlog zašto je elektromagnetsko zračenje iz udaljenih zvezda je savijena dok prolazi blizu Sunca.

Rezultati predvidio opštim relativnosti, u stvari, bitno se razlikuju od onih koje daju zakoni Newton (njegov portret je gore navedene) samo kada postoje superstring gravitacionim poljima. Stoga, da završi provjeru opće relativnosti zahtijeva ili vrlo precizno mjerenje ogromne mase objekata, ili crna rupa, jer je naš stalni reprezentacija u odnosu na njih neprimjenjiv. Stoga, razvoj eksperimentalne metode za testiranje ovog teorija je jedan od glavnih zadataka moderne eksperimentalne fizike.

Glavama mnogih naučnika i ljudi daleko od nauke uzima stvorio Einsteinova teorija relativnosti. Šta je to, razgovarali smo kratko. Ova teorija pretvara naše poznate ideje o svijetu, tako da je interes u tome još uvijek nije ugašen.