Die relatiwiteitsteorie - wat is dit? Die postulate van die teorie van relatiwiteit. Tyd en ruimte in die relatiwiteitsteorie
Terug in die vroeë 20ste eeu is geformuleer om die teorie van relatiwiteit. Wat is dit en wat sy skepper weet elke skoolkind vandag. Dit is so fassinerend dat dit selfs belangstel in mense wat ver van wetenskap. In hierdie artikel in toeganklike taal beskryf die relatiwiteitsteorie: wat dit is, wat is die postulate en programme.
Daar word gesê dat om Albertu Eynshteynu, die skepper, die insig gekom in 'n japtrap. Wetenskaplike bewering gery 'n tram op Bern, Switserland. Hy kyk na die straat klok en besef dat die klok sal stop wanneer 'n tram te versnel om die spoed van lig. In hierdie geval is dit nie tyd sou gewees het. in die relatiwiteitsteorie dit speel 'n baie belangrike rol. Een van die postulate geformuleer deur Einstein - verskillende waarnemers beskou die werklikheid anders. Dit geld veral vir die tyd en afstand.
Rekeningkunde vir die posisie van die waarnemer se
Op daardie dag, Albert besef dat die taal van die wetenskap, 'n beskrywing van enige fisiese verskynsel of gebeurtenis hang af of die waarnemer is in 'n verwysingsraamwerk. Byvoorbeeld, indien enige passasier trem punte sal daal, hulle val met betrekking tot dit reguit af. As ons kyk vanuit die perspektief van staan op 'n voetganger straat, die trajek van die val kom ooreen met 'n parabool, as die tram beweeg terwyl val bril. So, die verwysingstelsel by almal. Ons bied 'n nader kyk na die basiese beginsels van die teorie van relatiwiteit.
Versprei verkeer wet en die beginsel van relatiwiteit
Ten spyte van die feit dat wanneer jy die beskrywing van gebeure tel stelsels wissel verander, is daar universele dinge wat dieselfde bly. Om dit te verstaan, moet 'n mens wonder nie punte daal, en die wet van die natuur, wat veroorsaak dat dit om te val. Vir enige waarnemer, ongeag van die orde in 'n bewegende of vaste stelsel van koördinate dit is, die antwoord is onveranderd. Hierdie wet is die wet van die verspreiding van die verkeer genoem. Dit is ewe geldig in die tram, en op die straat. Met ander woorde, as die beskrywing van die gebeure altyd afhanklik van wat hulle kyk, dan is dit nie van toepassing op die wette van die natuur. Hulle is, soos dit uitgedruk word in wetenskaplike taal, invariante. Dat dit die beginsel van relatiwiteit.
Twee van teorie Einstein se
Hierdie beginsel, sowel as enige ander hipotese, was dit nodig om eers tjek, korreleer dit met die natuurverskynsels wat aktief is in ons werklikheid. Einstein afkomstig 2 relatiwiteitsteorie. Hoewel hulle verwante, maar is apart beskou.
Private of spesiale relatiwiteitsteorie (SRT) is gebaseer op die veronderstelling dat, vir alle vorme van verwysing stelsels, wat 'n konstante spoed is, die wette van die natuur is dieselfde. Algemene relatiwiteit (GR) Hierdie beginsel geld vir enige verwysingsraamwerk, insluitend dié wat beweeg met versnelling. In 1905, Albert Einstein gepubliseer die eerste teorie. Die tweede, meer komplekse in terme van die wiskundige apparaat, in 1916 voltooi. Skepping van die relatiwiteitsteorie, SRT en GRT, was 'n belangrike stap in die ontwikkeling van fisika. Kom ons woon op elkeen van hulle.
Wat is dit, wat is die essensie? Kom ons beantwoord hierdie vraag. Dit is hierdie teorie voorspel baie paradoksale effek wat in stryd is met ons intuïsies oor hoe die wêreld werk is. Dit is die uitwerking wat voorkom wanneer die spoed nader die spoed van lig. Die mees bekende onder hulle is die tydvertraging effek (van die klok). Horlosies wat beweeg relatief tot die waarnemer, is stadiger as dié wat in sy hande vir hom.
In die assestelsel wat teen 'n spoed naby aan die spoed van lig, wat gestrek relatief tot die waarnemer, en die lengte van die voorwerpe (ruimtelike omvang), in teenstelling, is saamgeperste langs die rigting van die as van hierdie beweging. Hierdie effek wetenskaplikes noem-Fitzgerald inkrimping Lorentz. Nog in 1889 beskryf hy Dzhordzh Fitsdzherald, 'n Italiaanse fisikus. En in 1892, Hendrik Lorentz, 'n Nederlander, het hy bygevoeg. Hierdie effek verduidelik die negatiewe gevolg, wat die Michelson-Morley eksperiment, waarin die snelheid van die planeet in die buitenste ruimte word bepaal deur die meting van die "eter wind" gee. Dit is die basiese beginsels van die teorie van relatiwiteit (spesiale). Einstein aangevul hierdie vergelykings formule gewig omskakeling gemaak deur analogie. Volgens dit, want soos die liggaam spoed nader die spoed van lig, die liggaam gewig verhoog. Byvoorbeeld, as spoed is 260k. Km / s, dit wil sê 87% van die spoed van lig, uit die oogpunt van 'n waarnemer wat in die stilstaande verwysingsraamwerk, om die massa van die voorwerp verdubbel.
Al hierdie bepalings, wat hulle is in stryd met gesonde verstand, om Einstein se tyd is direk en ten volle bevestig in talle eksperimente. Een van hulle het 'n Universiteit van Michigan navorsers. Dit nuuskierig eksperiment bevestig die teorie van relatiwiteit in Fisika. Navorsers geplaas aan boord 'n vliegtuig, wat gereeld transatlantiese vlugte, ultra-presiese gemaak atoom-horlosies. Elke keer na sy terugkeer na die getuienis van hierdie uur is nagegaan met die lughawe beheer. Dit blyk dat die klok op die vliegtuig elke keer meer en meer egter agter die kontroles. Natuurlik, dit was net 'n klein figure, breuke van 'n sekonde, maar die feit is baie belangrik.
Die laaste halfeeu navorsers bestudeer elementêre deeltjies versneller - 'n groot hardeware komplekse. In hierdie elektron balke of protone, dit wil sê aangekla subatomiese deeltjies versnel so lank as hulle nie die spoed nader van lig. Daarna bombardeer hulle die kern teiken. In hierdie toetse, wat jy nodig het om die feit dat die massa van deeltjies toeneem, anders sal die resultate van die eksperiment kan nie geïnterpreteer word oorweeg. In hierdie verband, het die SRT lank nie net 'n hipotetiese teorie. Dit is een van die instrumente wat gebruik word in Toegepaste ingenieurswese, saam met wette van Newton se meganika. Die beginsels van die teorie van relatiwiteit gevind groot praktiese gebruik vandag.
STO en Newton se wette
Praat van Newton se wette (portret van die wetenskaplike bo aangebied), dit moet kennis geneem word dat die spesiale relatiwiteitsteorie, wat hulle skynbaar teenstrydig, eintlik reproduseer die vergelykings van Newton se wette byna presies, as dit gebruik word om 'n liggaam waarvan die spoed van beweging te beskryf veel minder as die spoed van lig. Met ander woorde, as jy 'n spesiale relatiwiteit, Newton se fisika is nie gekanselleer. Hierdie teorie, in teenstelling, 'n aanvulling en strek dit.
Die spoed van lig - 'n universele konstante
Die gebruik van die beginsel van relatiwiteit, kan 'n mens verstaan waarom dit speel 'n belangrike rol is die spoed van lig, eerder as enigiets anders in hierdie wêreld model van die struktuur. Hierdie vraag is geopper word deur diegene wat net begin bekendheid met fisika. Die spoed van lig is 'n universele konstante want dit word gedefinieer as sodanig deur natuurlike wet (meer hieroor kan gevind word deur die bestudering van die Maxwellvergelykings). Die spoed van lig in 'n vakuum, uit hoofde van die beginsel van relatiwiteit, in enige verwysingsraamwerk is dieselfde. Jy mag dalk dink dat dit in stryd is met gesonde verstand. Dit volg dat die waarnemer op dieselfde tyd as die lig kom uit 'n vaste bron en uit 'n bewegende (ongeag of dit beweeg teen 'n snelheid). Dit is egter nie. Die spoed van lig, is te danke aan sy besondere rol gegee 'n sentrale plek nie net spesiale, maar ook in algemene relatiwiteit. En vertel.
Dit word gebruik, soos ons gesê het, vir alle verwysingstelsels is nie noodwendig dié wie se spoed van beweging relatief tot mekaar is konstant. Wiskundig, hierdie teorie lyk baie moeiliker as spesiaal. Dit verklaar die feit dat onder hul publikasies geslaag 11 jaar. GTR sluit 'n spesiale as 'n spesiale geval. Daarom, Newton se wette is ook deel daarvan. Maar algemene relatiwiteit gaan veel verder as sy voorgangers. Byvoorbeeld, is dit verduidelik in 'n nuwe swaartekrag.
Te danke aan die vier-dimensionele wêreld steeds GRT: Tyd by die drie ruimtelike dimensies. Almal van hulle is onafskeidbaar, dus is dit nodig om nie te praat oor die ruimtelike afstand wat in die drie-dimensionele wêreld tussen twee voorwerpe bestaan. Dit gaan nou op tydruimtelike tussenposes tussen verskillende gebeurtenisse, verenig beide ruimtelike en temporele afstand van mekaar. Met ander woorde, tyd en ruimte in die relatiwiteitsteorie word beskou as 'n vier-dimensionele kontinuum. Dit kan gedefinieer word as die ruimte-tyd. Hierdie kontinuum van dié waarnemers wat beweeg relatief tot mekaar, sal verskillende menings hê, selfs oor enige twee gebeurtenisse, of een van hulle as daar beide voorafgegaan deur 'n ander. Dit is egter die oorsaaklike verband nie geskend. Met ander woorde, die bestaan van so 'n assestelsel, waar twee dinge gebeur in verskillende rye en terselfdertyd, nie eens 'n GR toelaat.
Algemene relatiwiteit en die wet van universele gravitasie
Volgens die wet van universele gravitasie, deur Newton ontdek, die krag van wedersydse aantrekkingskrag bestaan in die heelal tussen enige twee liggame. Aarde uit hierdie posisie wentel om die son, want daar is aantrekkingskragte tussen hulle. Tog het die algemene relatiwiteitsteorie maak die blik op die ander kant van hierdie verskynsel. Swaartekrag, volgens hierdie teorie - 'n gevolg van "kurwe" (deformasie) van ruimte-tyd, wat onder die invloed van die massa is waargeneem. Die liggaam is swaarder (in ons voorbeeld, die son), hoe meer "flex" onder hom die ruimte-tyd. Gevolglik is sy gravitasieveld is so sterk.
Ten einde beter te verstaan die essensie van die relatiwiteitsteorie, oorweeg die vergelyking. Die land, volgens algemene relatiwiteit, wentel om die son, soos 'n klein bal wat rolle in die krater van die keël, gevorm as gevolg van "dwing" die ruimte-tyd son. En die feit dat ons gebruik om te neem die krag van swaartekrag is eintlik die uiterlike manifestasie van die kurwe, en nie met geweld, in die sin van Newton. Beter verduideliking van die verskynsel van swaartekrag as in GRT voorgestelde, tot op hede nie gevind word nie.
Metodes vir die toets algemene relatiwiteit
Let daarop dat die GRT is nie maklik om te kyk, want dit lei tot die laboratorium byna aan die wet van universele gravitasie. Maar wetenskaplikes het nog 'n aantal belangrike eksperimente. Hul resultate dui daarop dat Einstein se teorie bevestig. GRT help ook om die verskillende verskynsels waargeneem in die ruimte te verduidelik. Dit, byvoorbeeld, 'n klein afwykings van Mercury van sy stilstaande wentelbaan. Van die oogpunt van Newton klassieke meganika kan hulle nie verduidelik. Dit is ook die rede waarom die elektromagnetiese straling uit die verre sterre is gebuig as dit verby is naby die son.
Die resultate voorspel deur algemene relatiwiteit, in werklikheid, verskil aansienlik van dié wat die wette van Newton (sy portret is bo aangebied) net wanneer daar supersterk velde swaartekrag gee. Daarom, om te voltooi die verifikasie van algemene relatiwiteit vereis óf baie akkurate metings van die oorgrote massa van voorwerpe, of 'n swart gat, want ons gebruiklike vertoë met betrekking tot hulle nie van toepassing. Daarom is die ontwikkeling van eksperimentele metodes om hierdie teorie te toets, is een van die belangrikste take van die moderne eksperimentele fisika.
Die gedagtes van baie wetenskaplikes, en mense ver van wetenskap neem geskep deur relatiwiteitsteorie Einstein se. Wat is dit, ons praat kortliks. Hierdie teorie draai ons bekende idees oor die wêreld, sodat die belangstelling in dit is nog nie geblus.