Spetsiaalne relatiivsusteooria, mis eelmise sajandi alguses ümber lükkas üldtunnustatud ideed maailma kohta, erutab endiselt inimeste meelt ja südant. Täna proovime koos aru saada, mis see on.
1905. aastal avaldas Albert Einstein suhtelisuse spetsiaalse teooria (SRT), milles selgitati, kuidas tõlgendada liikumist erinevate inertsiaalsete raamistike vahel - lihtsalt öeldes, objektid, mis liiguvad üksteise suhtes konstantse kiirusega.
Einstein selgitas, et kui kaks objekti liiguvad ühtlase kiirusega, tuleks kaaluda nende liikumist üksteise suhtes, selle asemel, et aktsepteerida ühte neist absoluutse võrdlusraamina.
Nii et kui kaks astronauti, sina ja, ütleme, Herman, lendavad kahel kosmoselaeval ja tahad võrrelda oma tähelepanekuid, siis pead teadma ainult kiirust üksteise suhtes.
Erirelatiivsustegur hõlmab ainult ühte erijuhtu (sellest ka nime), kui liikumine on sirgjooneline ja ühtlane. Kui materiaalne keha kiireneb või pöördub kõrvale, siis SRT seadused enam ei tööta. Siis jõustub üldine relatiivsusteooria (GTR), mis selgitab üldjuhul materiaalsete kehade liikumist.
Einsteini teooria põhineb kahel peamisel põhimõttel:
1. Relatiivsustegevuse põhimõte: füüsikalised seadused säilivad isegi kehade puhul, mis on inertsiaalsed võrdlusraamid, st liiguvad üksteise suhtes konstantsel kiirusel.
2. Valguse kiiruse põhimõte: kõigi vaatlejate valguse kiirus jääb muutumatuks, sõltumata nende kiirusest valgusallika suhtes. (Füüsikud tähistavad valguse kiirust tähega c).
Reklaamvideo:
Albert Einsteini edu üks põhjusi on see, et ta pani eksperimentaalsed andmed teoreetilistest kõrgemale. Kui katsete seeria näitas tulemusi, mis olid vastuolus üldtunnustatud teooriaga, otsustasid paljud füüsikud, et need katsed olid valed.
Albert Einstein oli üks esimesi, kes otsustas ehitada uutele eksperimentaalsetele andmetele tugineva uue teooria.
9. sajandi lõpus otsisid füüsikud salapärast eetrit - keskkonda, milles üldtunnustatud eelduste kohaselt peaksid levima valguslained, nagu akustilised lained, mille levimiseks on vaja õhku, või mõni muu keskkond - tahke, vedel või gaasiline. Usk eetri olemasolusse on viinud veendumusele, et valguse kiirus peab muutuma sõltuvalt vaatleja kiirusest eetri suhtes.
Albert Einstein loobus eetri kontseptsioonist ja tegi ettepaneku jätta kõik füüsikalised seadused, sealhulgas valguse kiirus, vaatamata vaatleja kiirusele muutumatuks - nagu katsed on näidanud.
Ruumi ja aja homogeensus
Einsteini SRT postuleerib ruumi ja aja põhimõttelist suhet. Materiaalsel universumil, nagu teate, on kolm ruumilist mõõdet: üles-alla, parem-vasak ja edasi-tagasi. Sellele on lisatud veel üks mõõde - ajutine. Need neli mõõdet koos moodustavad aja-ruumi pidevuse.
Kui liigute suurel kiirusel, erinevad teie tähelepanekud ruumi ja aja kohta teistest, mida liigutavad aeglasemalt.
Alloleval pildil on mõtekatse, mis aitab teil seda ideed mõista. Kujutage ette, et asute kosmoselaeval, käes hoides laserit, mille abil saadate valguskiire lakke, millele peegel kinnitatakse. Valgust peegelduv langeb detektorile, mis neid registreerib.
Ülal - saatsite valguskiire lakke, see peegeldus ja langes vertikaalselt detektorile. Altpoolt - Hermani puhul liigub teie valguskiir diagonaalselt lae poole ja seejärel diagonaalselt detektori poole.
Ülal - saatsite valguskiire lakke, see peegeldus ja langes vertikaalselt detektorile. Altpoolt - Hermani puhul liigub teie valguskiir diagonaalselt lae poole ja seejärel diagonaalselt detektori poole.
Oletame, et teie laev liigub püsikiirusel, mis on võrdne poole valguse kiirusega (0,5 c). Einsteini SRT järgi pole see teie jaoks oluline, te isegi ei märka oma liikumist.
Kuid Herman, jälgides teid puhkavast tähelaevast, näeb hoopis teistsugust pilti. Tema seisukohast liigub valguskiir diagonaalselt laes oleva peegli juurde, peegeldab sellest ja langeb diagonaalselt detektorile.
Teisisõnu, valguskiire trajektoor näeb nii teie kui ka Hermani jaoks välja erinev ja selle pikkus on erinev. Seetõttu näib teie jaoks erinev aeg, mis kulub laserkiire läbimisel kauguseni peegli ja detektorini.
Seda nähtust nimetatakse aja dilatatsiooniks: Maa peal oleva vaatleja seisukohast voolab aeg suurel kiirusel liikuval tähelaeval palju aeglasemalt.
See näide, nagu paljud teisedki, demonstreerib selgelt ruumi ja aja lahutamatut seost. See seos avaldub vaatlejale selgelt ainult siis, kui tegemist on suurte kiirustega, valguse kiiruse lähedal.
Pärast Einsteini oma suure teooria avaldamist on katsed kinnitanud, et ruumi ja aega tajutakse tegelikult erinevalt, sõltuvalt objektide liikumise kiirusest.
Massi ja energia ühendamine
Einstein ühendas oma kuulsas, 1905. aastal avaldatud artiklis massi ja energia lihtsas valemis, mida on sellest ajast alates teadnud iga õpilane: E = mc².
Suure füüsiku teooria kohaselt suureneb materiaalse keha kiiruse lähenedes valguse kiirusele ka selle mass. Need. mida kiiremini objekt liigub, seda raskemaks see muutub. Valguse kiirusele jõudmise korral muutuvad keha mass ja ka tema energia lõpmatuks. Mida raskem on keha, seda keerulisem on selle kiirust suurendada; lõpmatu massiga keha kiirendamiseks kulub lõpmatul hulgal energiat, seega on materiaalsetel objektidel võimatu valguse kiirust saavutada.
Enne Einsteini käsitleti füüsika massi ja energia mõisteid eraldi. Geniaalne teadlane tõestas, et massi säilitamise seadus, nagu ka energia säästmise seadus, on mass-energia üldisema seaduse osad.
Nende kahe mõiste vahelise põhimõttelise seose tõttu saab mateeria energiaks muuta ja vastupidi - energia mateeriaks.
