Hur man förstå relativitetsteorin
Forming / / December 19, 2019
Som ni vet, har hela materiella universum tre dimensioner: upp och ner, vänster och höger, fram och tillbaka. Den fjärde dimensionen - tiden. Tillsammans utgör de rumtiden kontinuum. Men där skon klämmer är att våra föreställningar om tid och rum är direkt beroende av den hastighet med vilken vi rör oss.
Det är relationen mellan tid, rum och ett rörligt objekt beskriver den speciella relativitetsteorin (SRT) som utvecklats av Albert Einstein 1905. Senare på sin grund den stora fysiker och en allmän relativitetsteori (GR), som förutom tid och rum, och tar hänsyn till andra faktorer såsom gravitation. På det kommer vi inte tala - det skulle kräva en separat avhandling. Så går vi till studiet av den speciella relativitetsteorin!
Huvudprinciperna i relativitetsteorin
Det första man måste förstå för utvecklingen av relativitetsteorin: relativ rörelse.
Detta innebär att närvaron eller frånvaron av rörelse definieras alltid i förhållande till andra objekt. Rörelsen och dess hastighet beror på observatören (den som tittar på objektet) och den referensram (den där det ser ut).
Föreställ dig att en passagerare som reser på tåget och läsa en bok. För honom boken fortfarande lika orörliga och platser på tåget, och de andra passagerarna (om de sitter i sina säten och inte på väg till restaurangvagnen, naturligtvis). Hastigheten av alla fasta föremål i tåget, med utgångspunkt från våra egna, kommer att vara noll-läsare passagerare.
Vid denna tid, plattformen ska den andra personen, som visslade förbi den flygande tåget. För honom, och passageraren med en bok och rör sig med sätet tåghastighet - säg, 200 km / t. Men passagerare på väg till restaurangvagnen, som ligger i huvudet av konvojen kommer att röra sig ännu snabbare: deras hastighet kommer att utvecklas med hastigheten på tåget.
Detta är fallet med någon tillsats av hastigheter, men det finns ett undantag: ljusets hastighet. Ljuset från projektorn på näsan av vår tåg kommer alltid att röra sig med samma hastighet - 300 000 km / s.
Här kommer vi nära till de grundläggande principer som relativitetsteorin:
- Principen om relativitet: För de organ som rör sig i förhållande till varandra med en konstant hastighet eller skoveln (både person- och hans bok), fysiska processer är desamma.
- Principen om beständigheten ljusets hastighet: Ljusets hastighet är konstant för alla observatörer oavsett hastighet i förhållande till ljuskällan. Det vill säga att ljuset från lampan på näsan av tåget eller ljuset från projektorn på rymdfarkosten har samma hastighet.
Ljus färdas så snabbt att dess spridning verkar ögonblicklig. Men det ser väldigt olika avstånd i rymden. Till exempel, avståndet från solen till jorden som utgör 150 miljoner kilometer passerar ljuset i cirka 8 minuter. Detta innebär att om solen någonsin släcktVi kommer att se det på bara 8 minuter.
Konsekvenser av relativitetsteorin
Vad som följer av ovanstående principer och hur de relaterade till tid och rum? Relativitetsteorin har tre huvud konsekvenser: utrymme expanderar, tidskontrakt, vikten ökar. Vi kommer att förstå med varje beställning.
tid komprimeras
Einstein var först med att inse att tid Det är inte absolut och beror på den referensram som vi observerar den. Jorden och avlägsna galaxer i andra änden av universum är på olika platser, inte bara utrymme, men tiden.
Relativt rörliga objekt tiden går långsammare. Detta faktum har verifieratsRunt-World atomur: Förutspådda Relativistic tidsvinster med användning av två identiska atomur: en enhets kvar på jorden, och den andra sänds till ljudsplanet runt planeten. När plantering, konstaterades att den klocka som flög några tusendelar av en sekund bakom klockan i vila.
Ju närmare hastigheten hos föremålet blir ljusets hastighet strömmar långsammare tid för honom. I teorin om en astronaut går på en resa på ett rymdskepp med en hastighet nära ljusets hastighet, kommer han att få i framtiden. För det kommer att ta ett par veckor, och i världen - i årtionden. Detta är relativitet tiden.
rymd krymper
En annan överraskande konsekvens av relativitet: när vi ser ett föremål i rörelse, kan vi konstatera att det blir kortare med ökande hastighet. Från synvinkel en observatör när man närmar sig ljusets hastighet objektet blir kortare och kortare i rörelseriktningen och vinkelrätt mot det förblir i sina tidigare dimensioner.
Anta att vi växt astronaut i ett rymdskepp som kan färdas i ljusets hastighet, och själva gå in i en mysig observatorium observera sin resa. När du närmar dig ljusets hastighet med fartyget börjar bli något märkligt. Vi noterar att det blir kortare. Men förändringar sker endast i förhållande till körriktningen, förblir fordonets bredd konstant. Att nå ljusets hastighet, kommer det att bli så gott som omöjlig att skilja i längd.
Förmodligen är vår astronaut inte mycket roligt? Oroa dig inte för honom för astronaut kommer att bli någon förändring. Han är bara glädje rusar mot vidderna av utrymme och inte märker något. Utrymmet är endast komprimerad i förhållande till betraktaren.
vikten ökar
En annan anmärkningsvärd konsekvens av relativitet är det faktum att när hastigheten hos föremålet, ökar också dess massa.
Massa och energi är oupplösligt förenade. Det uttrycks i Einsteins berömda ekvation E = MC². Denna formel visar att energin av kroppen är proportionell mot dess massa. Vid överföring av energi till kroppen (dvs., dess acceleration) och ökad vikt. Det visar sig att en del av energin går att öka hastigheten, och den andra delen ökar vikten.
Minns våra astronauter som närmar sig ljusets hastighet i sitt skepp. Observation från jorden, ser vi att när fordonets hastighet blir svårare att accelerera det, det finns mer och mer energi krävs för att driva det. Det kommer en tid när fartyget når en vikt som ingen makt i universum inte längre kan flytta den. Det är därför i praktiken är tidsresor ännu inte möjlig.
kortfattat
Så när man närmar sig ljusets hastighet utökas, rymd krymper. Men allt detta händer bara i ögonen på betraktaren, som ser rörelsen av objektet i förhållande till sig själv. För astronauter i rymdfarkosten inte ändras (utom för att öka massan). Men medan båda vyerna är sanna. Därför relativitetsteorin, och har fått sitt namn.
Fortfarande inte särskilt tydlig? Det är inte förvånande, eftersom Einstein själv tog 10 år för att bilda de grundläggande principerna i relativitetsteorin. Det är en bok som hjälper dig att återigen sätta dessa principer i åtanke och förklara allt bokstavligen på tårna, med ljusa bilder och de tillgängliga tidtabeller. "Relativitetsteorin" redaktionellt "Avanta" förlag AST riktade eleverna i medelklassen, men kommer att vara av intresse för alla vuxna som vill tränga mysterier i vårt universum. Efter vad som verkar vara mirakel, i själva verket en verklighet!
Köp boken
se även⭐️
- 12 personer som faller in love with you inom vetenskap
- 10 saker du bör lära av Albert Einstein
- 7 av de häftigaste böcker av Stephen Hawking