Kā saprast relativitātes teoriju
Formēšana / / December 19, 2019
Kā jūs zināt, viss materiālais Visums ir trīs dimensijas: uz augšu un uz leju, pa kreisi un pa labi, uz priekšu un atpakaļ. Ceturtā dimensija - laiks. Kopā tie veido kosmosa laika kontinuums. Bet berzēt, ka mūsu priekšstati par telpu un laiku, ir tieši atkarīga no ātruma, ar kādu mēs virzāmies.
Tā ir saikne starp laiku, telpu un kustīgu objektu apraksta speciālo relativitātes teoriju (SRT), Alberts Einšteins izstrādāta 1905.gadā. Vēlāk uz tās pamata liels fiziķis un relativitātes teorija (GR), kas, papildus laiku un telpu, un ņem vērā citus faktorus, piemēram, smaguma. Par to, mēs nevarēsim runāt - tas būtu nepieciešams atsevišķs traktāts. Tātad, mēs pārejam pie pētījuma par speciālo relativitātes teoriju!
Galvenie principi relativitātes teorija
Pirmā lieta, lai saprastu attīstībai relativitātes teoriju: relatīvu kustību.
Tas nozīmē, ka esamība vai neesamība pārvietošanās vienmēr ir definēta attiecībā pret citiem objektiem. Kustība un tās ātrums ir atkarīgs no novērotāja (kurš skatās uz objektu) un atskaites (viens, kur tas izskatās).
Iedomājieties, ka pasažieris ceļo uz vilcienu un lasot grāmatu. Viņam grāmata vēl kā nekustīgi un sēdekli uz vilcienu, un pārējie pasažieri (ja viņi sēž savos sēdekļos, nevis padarīt savu ceļu uz restorānvagons, protams). Visu fiksēto objektu vilciena ātrums, no viedokļa mūsu pašu, būs nulle-lasītājs pasažieru.
Šajā laikā, platforma būtu otra persona, kura svilpa garām peld vilcienu. Viņam, un pasažieri ar grāmatu un pārvietojas ar sēdekļu vilciena ātrums - saka, 200 km / h. Bet pasažieri ceļā uz restorānvagons, kas atrodas galvas konvoja pāries vēl straujāk: viņu ātrums attīstīties ar ātrumu vilcienu.
Šis ir gadījums, ar kādu papildus ātrumu, bet ir viens izņēmums: gaismas ātruma. Gaisma no projektora uz deguna mūsu vilciena vienmēr virzīties tajā pašā ātrumā - 300 000 km / s.
Šeit mēs nonākam tuvu galvenajiem principiem, uz kuriem relativitātes teorija:
- Relativitātes princips: Par šīm iestādēm, kas pārvietojas attiecībā pret otru ar konstantu ātrumu, vai lāpstiņu (gan pasažieru un viņa grāmatu), fiziskās procesi ir vienādi.
- No noturības gaismas ātrumu princips: No gaismas ātrums ir konstants visiem novērotāji neatkarīgi no viņu ātruma attiecībā uz gaismas avotu. Tas nozīmē, ka gaisma no lampas uz deguna vilciena vai gaismu no projektora uz kosmosa kuģi, ir ar tādu pašu ātrumu.
Gaismas ceļo tik ātri, ka tās izplatījās šķiet acumirklīga. Bet tas izskatās ļoti atšķirīgas attālumus kosmosā. Piemēram, attālums no saules uz zemes, kas veido 150 miljonus kilometru, gaisma iet apmēram 8 minūtes. Tas nozīmē, ka gadījumā, ja saule jebkad dzēstsMēs redzēsim to tikai 8 minūtes.
Sekas relativitātes teoriju
Kas izriet no iepriekš minētajiem principiem, un kā tie ir saistīti ar laika un telpas? Relativitātes teorija ir trīs galvenās sekas: telpa paplašinās, laika līgumus, masas pieaugumu. Mēs saprotam ar katru pasūtījumu.
laiks tiek saspiests
Einšteins bija pirmā saprast, ka laiks Tas nav absolūts, un ir atkarīgs no atskaites, kurā mēs novērot. Zeme un attālākas galaktikas pie otrā galā Visuma atrodas dažādās vietās, ne tikai telpā, bet laiks.
Salīdzinoši pārvietojas objekti laiks iet lēnāk. Šis fakts ir pārbaudītsAp-the-World Atomu Pulksteņi: Prognozētais relativitātes Laika Guvumi izmantojot divas identiskas atomu pulksteņi: viena ierīce pa kreisi uz Zemes, un no otras puses, kas nosūtīti uz virsskaņas plaknē ap planētu. Stādot, tika konstatēts, ka pulkstenis, kas lidoja pāris sekundes tūkstošdaļās aiz pulkstenī pārējo.
Jo tuvāk ātrums objekta kļūst gaismas ātrums, tad lēnāk laiks plūst uz viņu. Teorētiski, ja astronauts dosies ceļojumā uz kosmosa kuģi ar ātrumu tuvu gaismas ātrumu, viņš saņems nākotnē. Par paies pāris nedēļas, un visā pasaulē - jau gadu desmitiem. Tas ir relativitātes laika.
telpas saraujas
Vēl pārsteidzoši sekas relativitātes: ja mēs redzam objektu kustībā, mēs varam novērot, ka tā kļūst īsāka ar pieaugošu ātrumu. No viedokļa novērotājs, kad tuvojas ātrumu gaismas objekts kļūst īsāks un īsāks kustības virzienā un perpendikulāri tai saglabājas tās bijušajiem dimensijās.
Pieņemsim, ka mēs stādām kosmonauts kosmosa kuģis, kas var pārvietoties ar gaismas ātrumu, un paši doties uz omulīgā observatorijā novērot savu braucienu. Tuvojoties ātrumu gaismas ar kuģi sāk kaut dīvaini. Mēs atzīmējam, ka tā kļūst īsāks. Bet izmaiņas notiek tikai attiecībā uz virzienā, transportlīdzekļa platums paliek nemainīgs. Sasniedzot gaismas ātrumu, tas kļūs praktiski neatšķiras garumā.
Iespējams, mūsu astronauts nav daudz jautrības? Neuztraucieties par viņu par astronautu netiks mainītas. Viņš ir tikai prieks meldri pret plašumiem kosmosā un nepamana neko. Telpa ir tikai saspiests attiecībā pret novērotāju.
masas pieaugumu
Vēl viens ievērojams sekas relativitātes ir tas, ka par ātruma objekta, tā masa palielinās arī.
Masa un enerģija ir nesaraujami saistītas. Tas ir izteikts Einšteina slaveno vienādojums E = mc². Šī formula rāda, ka enerģija ķermeņa ir proporcionāla masai. Pārsūtot enerģiju uz ķermeņa (ti, tā paātrinājums) un ķermeņa masas palielināšanās. Izrādās, ka daži no enerģijas iet, lai palielinātu ātrumu, un no otras puses palielina svaru.
Atsaukt mūsu astronauti, kas tuvojas gaismas ātrumam viņa kuģi. Ievērojot no Zemes, mēs redzam, ka transportlīdzekļa ātrums kļūst grūtāk, lai paātrinātu to, ka ir vairāk un vairāk enerģijas, ir nepieciešams, lai push to. Tur nāk laiks, kad kuģis sasniedz svaru, kas nav varas Visumā vairs nevar pārvietot to. Tieši tāpēc, ka praksē ceļošana laikā vēl nav iespējama.
īsumā
Tātad, kad tuvojas gaismas ātrumā, tiek paplašināts, kosmosa samazinās. Bet tas viss notiek tikai acīs novērotāja, kurš redz kustību objekta attiecībā pret sevi. Par astronauti šajā kosmosa nemainījās (izņemot palielinātu masu). Bet, kamēr abi viedokļi ir patiesi. Tāpēc relativitātes teorija, un ņem savu nosaukumu.
Joprojām nav skaidrs? Tas nav pārsteidzoši, jo Einšteins pats notika 10 gadus, lai izveidotu pamatprincipiem relativitātes teoriju. Ir grāmata, kas palīdzēs jums, lai atkal likt šos principus prātā un izskaidrot visu burtiski uz pirkstiem, ar spilgti attēliem un pieejamiem grafikiem. "Relativitātes teorija" redakcionālas "Avanta" izdevniecību AST uzrunāja jauniešus par vidusslānim, bet būs interese jebkuram pieaugušajam, kurš vēlas iekļūt noslēpumus mūsu Visumu. Pēc tam, kad tas, ko, šķiet, tāpat kā brīnumiem, patiesībā, tā ir realitāte!
Pirkt grāmatu
skatīt arī⭐️
- 12 cilvēki, kas iemīlēties ar jums zinātnē
- 10 lietas, jums vajadzētu mācīties no Alberta Einšteina
- 7 no stilīgākais grāmatām Stephen Hawking