It-teorija ta 'Relatività - x'inhu? Il teħtieġ ir tat-teorija ta 'Relatività. Ħin u spazju fil-teorija ta 'Relatività

Lura fil-bidu 20 seklu kien ifformulat-teorija ta 'Relatività. X'inhu u li kreatur tagħha jaf kull schoolchild llum. Huwa tant affaxxinanti li anki interessati fil-persuni li huma 'l bogħod mix-xjenza. F'dan l-artikolu fil-lingwa aċċessibbli jiddeskrivi l-teorija ta 'Relatività: dak li hi, liema huma teħtieġ ir u l-applikazzjonijiet tagħha.

Huwa qal li biex Albertu Eynshteynu, il-kreatur, l-għarfien daħal fi Jiffy. Xjentist allegatament Rode tram fil Bern, l-Isvizzera. Huwa ħares lejn l-arloġġ triq u induna li l-arloġġ se tieqaf meta tram taċċellera l-veloċità tad-dawl. F'dan il-każ ma kienx ikun żmien. fit-teorija ta 'Relatività din tilgħab rwol importanti ħafna. Wieħed mill-dogma ifformulati mill Einstein - osservaturi differenti jipperċepixxu realtà b'mod differenti. Dan japplika b'mod partikolari għall-ħin u d-distanza.

Kontabilità għal pożizzjoni tal-osservatur

Fuq dik il-ġurnata, Albert induna li l-lingwa tax-xjenza, deskrizzjoni ta 'kwalunkwe fenomenu fiżiku jew avveniment jiddependi fuq jekk l-osservatur ma fil-qafas ta' referenza. Per eżempju, jekk xi tramm passiġġier tinżel punti, dawn jaqgħu fir-rigward dritta stabbiliti. Jekk inħarsu mill-perspettiva ta 'pożizzjoni fuq triq pedonali, il-trajettorja tal-waqgħa jikkorrispondi għal parabola, bħala l-jiċċaqlaq tram filwaqt nuċċalijiet jaqgħu. Għalhekk, is-sistema ta 'referenza fil kulħadd. Noffru qrib lejn il-prinċipji bażiċi ta 'l-teorija ta' Relatività.

liġi traffiku distribwiti u l-prinċipju ta 'Relatività

Minkejja l-fatt li meta tibdel id-deskrizzjoni ta 'avvenimenti għadd sistemi jvarjaw, hemm affarijiet universali li jibqgħu l-istess. Biex tifhem dan, wieħed irid wonder ma qatra punti, u l-liġi tan-natura, li tikkawża li jaqgħu. Għal kull osservatur, irrispettivament mill-ordni jiċċaqilqu jew sistema fissa ta 'koordinati huwa, ir-risposta ma jinbidilx. Din il-liġi hija msejħa l-liġi ta 'distribuzzjoni tat-traffiku. Huwa ugwalment valida fil-tramm, u fit-toroq. Fi kliem ieħor, jekk id-deskrizzjoni tal-avvenimenti dejjem tiddependi fuq min huwa jaraw lilhom, allura dan ma japplikax għal-liġijiet tan-natura. Dawn huma, kif huwa espress fil-lingwa xjentifika, jvarjax. Li dan huwa l-prinċipju ta 'Relatività.

Tnejn mill-teorija Einstein

Dan il-prinċipju, kif ukoll kwalunkwe ipoteżi oħra, kien meħtieġ li l-ewwel verifika, jikkollerata ma 'l-fenomeni naturali attiva fir-realtà tagħna. Einstein derivat 2 teorija ta 'Relatività. Għalkemm huma relatati, iżda huma kkunsidrati separata.

teorija Relatività privata jew speċjali (SRT) huwa bbażat fuq il-premessa li, għal kull tip ta 'sistemi ta' referenza, li huma veloċità kostanti, il-liġijiet tan-natura huma l-istess. Relatività ġenerali (GR) Dan il-prinċipju japplika għal kwalunkwe qafas ta 'referenza, inklużi dawk li jimxu ma' aċċelerazzjoni. Fl-1905, Albert Einstein ippubblikat l-ewwel teorija. It-tieni, aktar kumpless f'termini ta 'l-apparat matematiċi, mimlija fl-1916. Ħolqien tat-teorija ta 'Relatività, SRT u GRT, kien pass importanti fl-iżvilupp tal-fiżika. Ejjew nitkellem fuq kull wieħed minnhom.

teorija speċjali ta 'Relatività

X'inhu dan, dak li huwa essenza tagħha? Ejja twieġeb din il-mistoqsija. Hija din it-teorija tbassar effetti paradossali ħafna li jmorru kontra l intuitions tagħna dwar kif taħdem id-dinja. Dawn huma l-effetti li jseħħu meta l-veloċità approċċi l- veloċità tad-dawl. L-aktar famużi fosthom huwa l-effett dilazzjoni ħin (l-arloġġ). Arloġġi li huma jiċċaqalqu relattiv għall-osservatur, huma aktar kajman milli dawk li huma f'idejh għalih.

Fis-coordinate miexja b'veloċità qrib il-veloċità tad-dawl, li jkunu mġebbda relattiva għall-osservatur, u t-tul ta 'l-oġġetti (punt il spazjali), b'kuntrast, huwa kompressat tul il-direzzjoni tal-fus ta' dan il-moviment. Dan effett xjenzati sejħa-Fitzgerald kontrazzjoni Lorentz. Iżda fl-1889 huwa ddeskriva Dzhordzh Fitsdzherald, fiżiċista Taljan. U fl-1892, Hendrik Lorentz, li Olandiż, żied jgħid. Dan l-effett jispjega r-riżultat negattiv, li jagħti l-esperiment Michelson-Morley, fejn il-veloċità tal-pjaneta fl-ispazju huwa determinat billi jitkejjel l- "riħ aether". Dawn huma l-prinċipji bażiċi tat-teorija ta 'Relatività (speċjali). Einstein supplimentati dawn Formula ekwazzjonijiet piż konverżjoni magħmula b'analoġija. Skond dan, għal kemm approċċi l-veloċità ġisem tal-veloċità tad-dawl, il-piż tal-ġisem żidiet. Per eżempju, jekk il-veloċità hija 260k. Km / i, jiġifieri 87% tal-veloċità tad-dawl, mill-perspettiva ta 'osservatur li tkun fil-qafas ta' referenza wieqfa, li tirdoppja l-massa ta 'l-oġġett.

STO konferma

dawn id-dispożizzjonijiet kollha, ikunu liema jkunu jmorru kontra l-sens komun, għal żmien Einstein huma kkonfermati direttament u bis-sħiħ fl-esperimenti numerużi. Waħda minnhom miżmuma ftit Università ta 'Michigan riċerkaturi. Dan l-esperiment kurjuż ikkonferma l-teorija ta 'Relatività fil-fiżika. Riċerkaturi mqiegħda abbord ajruplan, li jsir b'mod regolari titjiriet transatlantiċi, ultra-preċiżi arloġġi atomika. Kull darba wara r-ritorn tiegħu għall-xhieda ta 'dawn is-siegħat ġew ikkontrollati mal-kontroll ajruport. Irriżulta li l-arloġġ fuq il-pjan kull darba aktar u aktar baqgħu lura l-kontrolli. Naturalment, kien biss iċ-ċifri minuri, frazzjonijiet ta 'sekonda, iżda l-fatt hu sinifikanti ħafna.

L-aħħar riċerkaturi nofs seklu qiegħed tistudja aċċelleratur tal-partiċelli elementari - kumplessi hardware enormi. F'dawn raġġi ta 'elettroni jew protoni, jiġifieri ikkargati b'mod subatomic aċċellerata sakemm dawn ma approċċ il-veloċità tad-dawl. Wara dan bombard l-mira nukleari. F'dawn it-testijiet, għandek bżonn biex tikkunsidra l-fatt li l-massa ta 'partiċelli żidiet, inkella r-riżultati tal-esperiment ma tistax tiġi interpretata. F'dan ir-rigward, il-SRT ilha mhux biss teorija ipotetiku. Hija saret waħda mill-għodod li jintużaw fl-inġinerija applikata, flimkien ma 'Newton liġijiet tal-mekkanika. Il-prinċipji tat-teorija ta 'Relatività sabet użu prattiku kbir illum.

STO u Newton liġijiet

Taħdit ta ' Newton liġijiet (ritratt ta' xjentist ppreżentata hawn fuq), għandu jiġi nnutat li t-teorija speċjali ta 'Relatività, li apparentement tikkontradixxi minnhom, attwalment jirriproduċi l-ekwazzjonijiet tal Newton liġijiet kważi eżattament, jekk ikun użat biex jiddeskrivi korp li l-veloċità tal-moviment ħafna inqas mill-veloċità tad-dawl. Fi kliem ieħor, jekk inti qed tuża relativity speċjali, Newton 's fiżika mhix ikkanċellata. Din it-teorija, b'kuntrast, tikkomplementa u testendi dan.

Il-veloċità tad-dawl - kostanti universali

Uża l-prinċipju ta 'Relatività, wieħed jista' jifhem għaliex dawn għandhom rwol importanti hija l-veloċità tad-dawl, aktar minn kull ħaġ'oħra f'dan il-mudell id-dinja tal-istruttura. Din il-kwistjoni titqajjem minn dawk li għadhom qed jibdew familjarità mal-fiżika. Il-veloċità tad-dawl huwa kostanti universali minħabba li huwa definit bħala tali mil-liġi naturali (aktar fuq dan tista 'tinstab billi jistudjaw il-ekwazzjonijiet Maxwell). Il-veloċità ta 'dawl fil-vakwu, bis-saħħa tal-prinċipju ta' Relatività, fi kwalunkwe qafas ta 'referenza huwa l-istess. Tista 'taħseb li huwa kuntrarju għall-sens komun. Minn dan isegwi li l-osservatur fl-istess ħin bħall-dawl tiġi minn sors fiss u minn jiċċaqilqu (irrispettivament minn jekk din tkun qed timxi bil-veloċità). Madankollu, mhuwiex. Il-veloċità tad-dawl, grazzi għall-irwol speċjali tiegħu jingħata post ċentrali mhux biss speċjali, iżda wkoll fil Relatività ġenerali. U tgħid dwar dan.

Teorija Ġenerali tal Relativity

Huwa jintuża, kif għandna qal, għal oqfsa ta 'referenza kollha mhumiex neċessarjament dawk li l-veloċità tal-moviment relattivi għal xulxin huwa kostanti. Matematikament, din it-teorija jidher ħafna iktar diffiċli milli speċjali. Dan jispjega l-fatt li fost pubblikazzjonijiet tagħhom għaddew 11-il sena. GTR tinkludi speċjali bħala każ speċjali. Għalhekk, il-liġijiet Newton huma wkoll parti minnha. Madankollu, Relatività ġenerali tmur ferm lil hinn predeċessuri tiegħu. Per eżempju, huwa spjegat fil-gravità ġdid.

dimensjoni raba

Grazzi għad-dinja ta 'erba' dimensjonijiet qed issir GRT: Ħin miżjuda mat-tliet dimensjonijiet spazjali. Kollha kemm huma inseparabbli, għalhekk, huwa meħtieġ li jitkellmu mhux dwar id-distanza spazjali li teżisti fid-dinja tridimensjonali bejn iż-żewġ oġġetti. Issa tmur fuq intervalli spazjotemporali bejn l-avvenimenti differenti, li jgħaqqad id-distanza kemm spazjali u temporali minn xulxin. Fi kliem ieħor, il-ħin u l-ispazju fil-teorija ta 'Relatività huma kkunsidrati bħala continuum ta' erba 'dimensjonijiet. Jista jkun definit bħala l-ispazju-time. Dan continuum ta 'dawk l-osservaturi li jkunu qiegħdin jimxu relattivi għal xulxin, se jkollhom opinjonijiet differenti, anke dwar kwalunkwe żewġ avvenimenti, jew wieħed minnhom jekk kien hemm tnejn preċeduta minn ieħor. Madankollu, ir-relazzjoni kawżali ma jinkisrux. Fi kliem ieħor, l-eżistenza ta 'tali sistema tal-koordinati, fejn żewġ avvenimenti jseħħu fl sekwenzi differenti u fl-istess ħin, ma jippermettix lanqas li GR.

Relatività ġenerali u l-liġi tal-gravità universali

Skond il-liġi tal-gravità universali, skoperti mill Newton, il-forza ta 'ġibda reċiproka teżisti fl-univers bejn kwalunkwe żewġ korpi. Dinja minn din il-pożizzjoni ddur madwar ix-xemx, kif hemm forzi ta 'attrazzjoni bejniethom. Madankollu, il-teorija ġenerali tal Relatività jagħmel l-ħarsa fuq in-naħa l-oħra għal dan il-fenomenu. Gravità, skond din it-teorija - konsegwenza ta ' "kurvatura" (deformazzjoni) ta' spazju-ħin, li hija osservata taħt l-influwenza tal-massa. Il-korp huwa itqal (fl-eżempju tagħna, ix-xemx), l-aktar "flex" taħtu l-ispazju-ħin. Għaldaqstant, tagħha qasam gravitazzjonali hija tant qawwija.

Sabiex wieħed jifhem aħjar l-essenza tat-teorija ta 'Relatività, jikkunsidraw il-paragun. L-art, skond Relatività ġenerali, ddur madwar ix-xemx, bħal ballun ftit li f'rombli madwar l Crater tal-konu, iffurmata bħala riżultat ta ' "jisforzaw" il-xemx ispazju-time. U l-fatt li aħna użati biex jieħdu l-forza tal-gravità huwa effettivament il-manifestazzjoni esterna ta 'l-kurvatura, u mhux bil-forza, fis-sens ta' Newton. spjegazzjoni aħjar tal-fenomenu tal-gravità milli hu propost f'GRT, s'issa ma nstabx.

Metodi għall-ittestjar Relatività ġenerali

Innota li l-GRT mhux faċli li jivverifikaw, peress li jirriżulta fil-laboratorju kważi jikkonformaw mal-liġi tal-gravità universali. Madankollu, ix-xjentisti xorta kellha numru ta 'esperimenti importanti. Ir-riżultati tagħhom jissuġġerixxu li t-teorija Einstein hija kkonfermata. GRT tgħin ukoll biex tispjega l-fenomeni differenti osservati fl-ispazju. Dan, per eżempju, devjazzjonijiet żgħar ta 'merkurju mill-orbita wieqfa tiegħu. Mill-punto di vista tal-mekkanika klassika Newtonian ma tistax tispjega lilhom. Dan hu għaliex ir-radjazzjoni elettromanjetika minn istilel bogħod huwa bent hekk kif tgħaddi qrib il-xemx.

Ir-riżultati mbassra minn Relatività ġenerali, fil-fatt, jvarjaw sostanzjalment minn dawk li jagħtu l-liġijiet ta 'Newton (ritratt tiegħu huwa ppreżentat hawn fuq) biss meta jkun hemm oqsma gravitazzjonali superstrong. Għalhekk, biex jitlesta l-verifika ta 'Relatività ġenerali teħtieġ jsir kejl preċiżi ħafna dwar il-massa kbira ta' oġġetti, jew toqba sewda, għaliex rappreżentazzjonijiet abitwali tagħna relatati magħhom inapplikabbli. Għalhekk, l-iżvilupp ta 'metodi esperimentali li jittestjaw din it-teorija huwa wieħed mill-kompiti ewlenin tal-fiżika sperimentali moderna.

-Imħuħ ta 'ħafna xjentisti, u nies bogħod mix-xjenza jieħu maħluqa mit-teorija Einstein' s 'Relatività. X'inhu dan, aħna tkellem fil-qosor. Din it-teorija dawriet ideat familjari tagħna dwar id-dinja, sabiex l-interess fiha għadu ma ġiex magħluq.