Relativitātes teoriju - kas tas ir? Postulātiem relativitātes teoriju. Laiks un telpa relativitātes teoriju

Jau 20. gadsimta sākumā tika formulēts relativitātes teoriju. Kas tas ir un kas tā autors zina katrs skolēns šodien. Tas ir tik aizraujoši, ka tas pat interesē cilvēki, kuri ir tālu no zinātnes. Šajā rakstā saprotamā valodā apraksta relativitātes teoriju: kas tas ir, kādi ir tās postulātiem un lietojumprogrammas.

Ir teikts, ka, lai Albertu Eynshteynu, radītājs, tad ieskats nāca mirklī. Zinātnieks iespējams jāja tramvaju Bernē, Šveicē. Viņš paskatījās ielas pulksteni un sapratu, ka pulkstenis tiks pārtraukta, kad tramvajs paātrināt ar gaismas ātrumu. Šajā gadījumā tas nebūtu bijis laika. ar relativitātes teoriju tai ir ļoti svarīga nozīme. Viens no postulē formulētajiem Einšteina - dažādi novērotāji uztver realitāti savādāk. Tas jo īpaši attiecas uz laiku un attālumu.

Grāmatvedības novērotāja pozīciju

Šajā dienā, Alberts saprata, ka zinātnes valodu, apraksts par jebkuru fizisku parādību vai notikumu ir atkarīgs no tā, vai novērotājs atrodas atskaites. Piemēram, ja kāds pasažieris tramvajs kritīsies punktus, tie ietilpst attiecībā uz to taisni uz leju. Ja mēs skatāmies no viedokļa stāv uz gājēju ielas, trajektorija krišanas atbilst parabola, jo tramvaja pārvietojas, krītot brilles. Tādējādi atskaites sistēma ikvienam. Mēs piedāvājam tuvāk apskatīt pamatprincipiem relativitātes teoriju.

Distributed satiksmes likums un relativitātes princips

Neskatoties uz to, ka tad, kad jūs mainīt aprakstu notikumu skaitīšanas sistēmas atšķiras, tur ir universāli lietas, kas nemainās. Lai to saprastu, kāds ir brīnums, nevis nomest punktus, un ir dabas likums, kas izraisa tā krist. Jebkurai novērotājs, neatkarīgi no rīkojuma braucoša vai fiksētu koordinātu sistēmu tā ir, tad atbilde ir nemainīga. Šis likums sauc likumu par satiksmes sadalījumu. Tas ir vienlīdz derīgas tramvajā un uz ielas. Citiem vārdiem sakot, ja aprakstu par notikumiem vienmēr ir atkarīgs no tā, kas ir skatoties viņiem, tad tas neattiecas uz dabas likumiem. Tie ir, kā tas ir izteikts zinātniskajā valodā, invariantu. Ka tas ir relativitātes princips.

Divi no Einšteina teorijas

Šis princips, kā arī jebkura cita hipotēze, tas bija nepieciešams, lai pirmo pārbaudi, korelē ar dabas parādībām aktīvai mūsu realitāti. Einstein atvasināts 2 relativitātes teoriju. Lai gan tie ir saistīti, bet tiek uzskatīti atsevišķi.

Privāts vai speciālā relativitātes teorija (SRT) ir balstīta uz pieņēmumu, ka visiem atsauces sistēmu veidiem, kas ir konstants ātrums, dabas likumi ir vienādi. Vispārīgā relativitātes teorija (GR) Šis princips attiecas uz jebkuru atskaites, ieskaitot tos, kas pārvietojas ar paātrinājumu. 1905.gadā, Alberts Einšteins publicēja pirmo teoriju. Otrs, sarežģītāka ziņā matemātisko aparātu, pabeigts 1916. Izveide relativitātes teoriju, SRT un BRT, bija svarīgs solis attīstībā fizikā. Ļaujiet mums pakavēties par katru no tiem.

Speciālā relativitātes teorija

Kas tas ir, kāda ir tās būtība? Pieņemsim atbildēt uz šo jautājumu. Tā ir šī teorija prognozē daudz paradoksālas sekas, kas ir pretrunā ar mūsu intuīciju par to, kā pasaule darbojas. Tās ir sekas, kas rodas tad, kad ātrums tuvojas gaismas ātrumam. Slavenākais no tiem ir laiks dilatācija efekts (pulksteņa). Pulksteņi, kas pārvietojas attiecībā pret novērotāju ir lēnāks, nekā tie, kas ir viņa rokās viņam.

Jo koordinātu sistēmā kustas ar ātrumu tuvu gaismas ātrumu, tiek izstiepts attiecībā pret novērotāja, un garums objektu (telpiskos), pretēji, tiek saspiests gar virzienā ass šo kustību. Šis efekts zinātnieki zvanu Fitzgerald saraušanās Lorentz. Back in 1889, viņš aprakstīja Dzhordzh Fitsdzherald, itāļu fiziķis. Un 1892. gadā, Hendriks Lorencs, holandietis, viņš piebilda. Šis efekts izskaidro negatīvo rezultātu, kas dod Mičelsona-Morley eksperimentu, kurā ātrums planētas kosmosā tiek noteikta, mērot uz "Aether vēju". Tie ir pamatprincipiem relativitātes teoriju (īpašu). Einstein papildināts Šo vienādojumu formula svara pārveidošana analoģiski. Saskaņā ar to, cik organisms ātrums tuvojas gaismas ātrumam, tad ķermeņa masa palielinās. Piemēram, ja ātrums ir 260K. Km / s, proti, 87% no gaismas ātruma, raugoties no novērotāja, kurš atrodas stacionārā atskaites rāmis, dubultot masu objektu.

apstiprinājums STO

Visi šie noteikumi, kādi tie ir pretrunā ar veselo saprātu, līdz Einšteina laikā ir tieši un pilnībā apstiprināts daudzos eksperimentos. Viens no tiem notika University of Michigan pētniekus. Šī interese eksperiments apstiprināja relativitātes teoriju fizikā. Pētnieki likts uz gaisa kuģī, kas regulāri veikti transatlantiskos reisus, ultra-precīzu atomu pulksteņi. Katru reizi, kad pēc viņa atgriešanās uz liecību no šīm stundām tika pārbaudīta ar lidostas vadību. Izrādījās, ka pulkstenis plaknes katru reizi arvien vairāk atpalika no kontroles. Protams, tas bija tikai nelieli skaitļi, sekundes simtdaļās, bet fakts ir ļoti nozīmīgs.

Pēdējie pusi gadsimta pētnieki mācās pamatskolā daļiņu paātrinātājs - milzīgu aparatūras kompleksu. Šajos elektronu staru kūļa vai protonu, proti, jāmaksā Subatomisko daļiņas paātrināta, ja vien tie nav pieeja ātrumu gaismas. Pēc tam viņi bombardēt kodolieroču mērķi. Šajos testos, jums ir nepieciešams apsvērt to, ka masa daļiņām palielinās, citādi eksperimenta rezultātus nevar tikt interpretēts. Šajā sakarā, SRT jau sen nav tikai hipotētisks teorija. Tā ir kļuvusi par vienu no instrumentiem, kas tiek izmantoti lietišķajā inženierzinātnēs, kopā ar Ņūtona likumiem mehānikā. Par relativitātes teoriju principiem atrasts liels praktiski izmantot jau šodien.

STO and Ņūtona likumi

Runājot par Ņūtona likumiem (portrets zinātnieka iesniegts iepriekš), jāatzīmē, ka speciālo relativitātes teoriju, kas šķietami ir pretrunā ar tiem, kas faktiski ir pārņemts vienādojumi Ņūtona likumi gandrīz precīzi, ja tas tiek izmantots, lai aprakstītu kādu iestādi, kuras pārvietošanās ātrums daudz mazāk nekā gaismas ātrumu. Citiem vārdiem sakot, ja jūs izmantojat īpašu relativitāti, Ņūtona fizika nav atcelts. Šī teorija, pretēji, papildina un paplašina to.

Gaismas ātrumu - universāla konstante

Izmantojot relativitātes principu, var saprast, kāpēc tā ir svarīga loma ir gaismas ātrums, nevis kaut kas cits šajā pasaulē modeļa struktūru. Šis jautājums ir izvirzīts tiem, kas tikai sāk familiaritāte ar fiziku. Gaismas ātrums ir universāla konstante, jo tas ir noteikts kā tāds dabas likumi (vairāk par to var atrast, pētot Maxwell vienādojumi). Gaismas ātrums vakuumā, saskaņā ar relativitātes principu, jebkurā atskaites rāmis ir tāds pats. Jūs domājat, ka tas ir pretrunā ar veselo saprātu. No tā izriet, ka, lai novērotājam tajā pašā laikā, ņemot vērā nāk no fiksēta avota un no kustīgu (neatkarīgi no tā, vai tas pārvietojas ar ātrumu). Tomēr tā nav. Gaismas ātrums, pateicoties tās īpašo nozīmi tiek piešķirta svarīga nozīme ne tikai īpašas, bet arī vispārējās relativitātes. Un pastāstīt par to.

Vispārīgā relativitātes teorija

To lieto, kā jau esam teikuši, visiem atsauces rāmji ne vienmēr ir tie, kuru ātrums kustības attiecībā pret otru ir nemainīga. Matemātiski šī teorija izskatās daudz grūtāk, nekā īpaša. Tas izskaidro faktu, ka starp viņu publikācijās ir pagājušas 11 gadiem. GTR ietver īpašs kā īpašs gadījums. Tāpēc, Ņūtona likumi ir arī daļa no tā. Tomēr vispārējā relativitātes sniedzas tālu aiz tās priekštecēm. Piemēram, tas tiek izskaidrots ar jaunu smaguma.

ceturtā dimensija

Pateicoties četru dimensiju pasaulē kļūst GRT: Laiks pievieno trīs telpisko dimensiju. Visi no tiem ir neatdalāmi, tāpēc ir nepieciešams runāt nevis par telpisko attālumu, kas pastāv trīsdimensiju pasaulē starp diviem objektiem. Tagad iet uz telpā un intervālus starp dažādiem notikumiem, kas apvieno gan telpā un laikā attālumu tos no otra. Citiem vārdiem sakot, laika un telpas relativitātes teoriju, tiek uzskatīti par četrdimensiju kontinuums. To var definēt kā telpas un laika. Šī Nepārtraukta tiem novērotāju, kas pārvietojas attiecībā pret otru, būs dažādi viedokļi, arī par jebkuriem diviem notikumiem, vai viens no tiem, ja tur bija gan pirms citu. Tomēr cēloniska sakarība nav pārkāpts. Citiem vārdiem sakot, pastāv šādas koordinātu sistēmā, kur divi notikumi dažādās secību un tajā pašā laikā, neļauj pat GR.

Vispārīgā relativitātes teorija un likums universālā gravitācijas

Saskaņā ar likumu universālā gravitācijas, atklāja Newton, pastāv savstarpēja piesaisti spēks Visumā starp jebkuriem diviem ķermeņiem. Zeme no šajā pozīcijā griežas ap sauli, jo ir spēki pievilkšanās starp tām. Tomēr vispārējā relativitātes teorija liek paskatīties uz otru pusi, lai šo parādību. Gravity, saskaņā ar šo teoriju - sekas "izliekuma" (deformācijas), kosmosa laika, kas ir novērota reibumā masas. Ķermenis ir smagāks (mūsu piemērā, saule), jo vairāk "flex" zem viņa kosmosa laiks. Attiecīgi, tā gravitācijas lauks ir tik stipra.

Lai labāk izprastu būtību relativitātes teoriju, uzskata, ka salīdzinājumu. Zeme, saskaņā ar vispārējo relativitātes, griežas ap sauli, tāpat maz bumbu, kas ruļļos ap krāteris konuss, kas veidojas kā rezultātā "spiež" kosmosa laika saulē. Un tas, ka mēs izmantojām, lai gravitācijas spēks ir faktiski ārēja izpausme izliekums, un nevis ar spēku, kas nozīmē, Newton. Labāk skaidrojums fenomenu smaguma nekā ierosināts BRT, līdz šim nav atrasts.

Metodes testēšanas vispārējās relativitātes

Ņemiet vērā, ka GRT nav viegli pārbaudīt, jo tas rada laboratorijā gandrīz atbilst tiesību aktiem universālo gravitācija. Tomēr zinātnieki joprojām bija vairāki svarīgi eksperimenti. To rezultāti liecina, ka Einšteina teorija ir apstiprināta. GRT arī palīdz izskaidrot dažādas parādības novērotos telpā. Tas, piemēram, nelielas novirzes no Merkura no savas stacionāra orbītā. No viedokļa Ņūtona klasiskās mehānikas nevar izskaidrot. Tas ir arī iemesls, kāpēc elektromagnētiskais starojums no tālām zvaigznēm ir saliekta, jo tas iet pie saules.

Rezultāti prognozēja vispārējā relativitātes, patiesībā, būtiski atšķiras no tiem, kas dod likumus Newton (viņa portrets ir iesniegti iepriekš), tikai tad, ja ir superstrong gravitācijas lauki. Tāpēc, lai pabeigtu pārbaudi vispārējās relativitātes prasa vai nu ļoti precīzus mērījumus par milzīgo masas objektu, vai melnais caurums, jo mūsu pastāvīgā pārstāvniecības attiecībā uz tiem nav piemērojama. Tāpēc, izstrādājot eksperimentālās metodes, lai pārbaudītu šo teoriju, ir viens no galvenajiem uzdevumiem mūsdienu eksperimentālā fizika.

Par daudzu zinātnieku prātus, un cilvēki tālu no zinātnes aizņem izveidoja Einšteina relativitātes teoriju. Kas tas ir, mēs runāja īsi. Šī teorija kļūst mūsu pazīstamus idejas par pasauli, tāpēc interese par to vēl nav nodzēsts.