Den spesielle relativitetsteorien, som i begynnelsen av forrige århundre veltet allment aksepterte ideer om verden, fortsetter fortsatt å begeistre menneskers sinn og hjerter. I dag skal vi prøve å finne ut hva det er.
I 1905 publiserte Albert Einstein Special Theory of Relativity (SRT), som forklarte hvordan man kan tolke bevegelse mellom forskjellige treghetsrammer - ganske enkelt sagt gjenstander som beveger seg med konstant hastighet i forhold til hverandre.
Einstein forklarte at når to objekter beveger seg med konstant hastighet, bør man vurdere bevegelsen deres i forhold til hverandre, i stedet for å akseptere en av dem som en absolutt referanseramme.
Så hvis to astronauter, du og, si, Herman, flyr i to romskip og vil sammenligne observasjonene dine, er det eneste du trenger å vite hastigheten din i forhold til hverandre.
Spesiell relativitet vurderer bare ett spesialtilfelle (derav navnet), når bevegelsen er rettlinjet og ensartet. Hvis et materiell organ akselererer eller vender til side, fungerer ikke SRT-lovene lenger. Så trer den generelle relativitetsteorien (GTR) i kraft, noe som forklarer bevegelsene til materielle kropper i det store tilfellet.
Einsteins teori er basert på to grunnleggende prinsipper:
1. Relativitetsprinsippet: fysiske lover er bevart selv for kropper som er treghedsrammer for referanse, det vil si å bevege seg med en konstant hastighet i forhold til hverandre.
2. Prinsippet om lysets hastighet: lysets hastighet forblir uendret for alle observatører, uavhengig av hastighet i forhold til lyskilden. (Fysikere betegner lysets hastighet med bokstaven c).
Salgsfremmende video:
En av grunnene til Albert Einsteins suksess er at han la eksperimentelle data over teoretiske. Da en serie eksperimenter avslørte resultater som motsier den allment aksepterte teorien, bestemte mange fysikere at disse eksperimentene var gale.
Albert Einstein var en av de første som bestemte seg for å bygge en ny teori basert på nye eksperimentelle data.
På slutten av 900-tallet var fysikere på jakt etter en mystisk eter - et medium hvor lybølger, i henhold til aksepterte antagelser, skulle forplante seg, som akustiske bølger, som det trengs luft for å forplante seg, eller et annet medium - fast, flytende eller gassformig. Troen på eterens eksistens har ført til troen på at lysets hastighet må endres avhengig av observatørens hastighet i forhold til eteren.
Albert Einstein forlot eterbegrepet og foreslo at alle fysiske lover, inkludert lysets hastighet, forblir uendret uavhengig av observatørens hastighet - som eksperimenter har vist.
Homogenitet mellom rom og tid
Einsteins SRT postulerer et grunnleggende forhold mellom rom og tid. Material Universe har som kjent tre romlige dimensjoner: opp-ned, høyre-venstre og frem-bakover. En dimensjon til er lagt til den - midlertidig. Til sammen utgjør disse fire dimensjonene rom-tid kontinuum.
Hvis du beveger deg i høy hastighet, vil observasjonene dine i forhold til rom og tid avvike fra andre mennesker som beveger seg med en lavere hastighet.
Bildet under viser et tankeeksperiment for å hjelpe deg med å forstå denne ideen. Se for deg at du er på et romskip og holder en laser i hendene, ved hjelp av hvilken du sender lysstråler til taket som et speil er festet på. Lys, reflektert, faller på detektoren, som registrerer dem.
Over - du sendte en lysstråle i taket, ble den reflektert og falt loddrett på detektoren. Under - for Herman, beveger lysstrålen seg diagonalt mot taket og deretter diagonalt mot detektoren.
Over - du sendte en lysstråle i taket, ble den reflektert og falt loddrett på detektoren. Under - for Herman, beveger lysstrålen seg diagonalt mot taket og deretter diagonalt mot detektoren.
La oss si at skipet ditt beveger seg med en konstant hastighet som tilsvarer halve lysets hastighet (0,5c). I følge Einsteins SRT betyr det ikke noe for deg, du legger ikke engang merke til bevegelsen din.
Imidlertid, Herman, som ser deg fra et hvileskip, vil se et helt annet bilde. Fra hans synspunkt vil lysstrålen bevege seg diagonalt til speilet i taket, reflektere fra den og falle diagonalt på detektoren.
Med andre ord, banen til lysstrålen vil se annerledes ut for deg og for Herman, og dens lengde vil være annerledes. Derfor vil tiden det tar for laserstrålen å reise avstanden til speilet og til detektoren virke annerledes for deg.
Dette fenomenet kalles tidsutvidelse: tiden på et stjerneskip som beveger seg i høy hastighet, sett fra en observatørs synspunkt på Jorden, strømmer mye tregere.
Dette eksemplet, som mange andre, demonstrerer tydelig den uløselige koblingen mellom rom og tid. Denne forbindelsen er tydelig manifestert for observatøren bare når det gjelder høye hastigheter, nær lysets hastighet.
Eksperimenter siden Einstein publiserte sin store teori har bekreftet at rom og tid faktisk oppfattes annerledes avhengig av hastigheten på gjenstanders bevegelse.
Kombinere masse og energi
I sin berømte artikkel publisert i 1905 kombinerte Einstein masse og energi i en enkel formel som har vært kjent for enhver student siden: E = mc².
I følge teorien til den store fysikeren, når hastigheten til et materiell legeme øker, nærmer seg lysets hastighet, øker også dens masse. De. jo raskere objektet beveger seg, jo tyngre blir det. I tilfelle når lysets hastighet blir kroppens masse, så vel som energi, uendelig. Jo tyngre kroppen er, desto vanskeligere er det å øke hastigheten; det tar en uendelig mengde energi for å akselerere en kropp med uendelig masse, så det er umulig for materielle gjenstander å nå lysets hastighet.
Før Einstein ble konseptene masse og energi i fysikk vurdert separat. Den geniale forskeren beviste at loven om bevaring av masse, i likhet med loven om bevaring av energi, er deler av en mer generell lov om masseenergi.
På grunn av den grunnleggende forbindelsen mellom disse to konseptene, kan materie gjøres om til energi, og omvendt - energi til materie.
