Hvordan å forstå relativitetsteorien
Forming / / December 19, 2019
Som du vet, har hele materialet universet tre dimensjoner: opp og ned, venstre og høyre, frem og tilbake. Den fjerde dimensjon - tid. Sammen utgjør de rom-tid kontinuum. Men gni er at våre forestillinger om tid og rom er direkte avhengig av hastigheten som vi beveger oss.
Det er forholdet mellom tid, plass og et bevegelig objekt beskriver den spesielle relativitetsteorien (SRT) utviklet av Albert Einstein i 1905. Senere på dens basis stor fysiker og en generell teori relativitets (GR), som i tillegg til tid og plass, og tar hensyn til andre faktorer, slik som tyngdekraften. På det, vil vi ikke snakke - det ville kreve en egen avhandling. Så fortsetter vi til studiet av den spesielle relativitetsteorien!
Hovedprinsippene i relativitetsteorien
Det første du må forstå for utvikling av relativitetsteorien: relativ bevegelse.
Dette betyr at tilstedeværelse eller fravær av bevegelse alltid er definert i forhold til andre objekter. Bevegelsen og dens hastighet er avhengig av observatør (den som ser på gjenstanden) og referanserammen (en hvor det ser).
Tenk deg at en passasjer på toget og lese en bok. For ham, boka fremdeles like ubevegelig og seter på toget, og de andre passasjerene (hvis de sitter i sine seter og ikke på vei til spisevognen, selvfølgelig). Hastigheten på alle faste gjenstander i toget, fra standpunktet av våre egne, vil være null-leser passasjer.
På denne tiden, Plattformen skal den andre personen, som plystret forbi flyr toget. For ham, og passasjeren med en bok og beveger seg med sete toghastighet - si, 200 km / t. Men passasjerer på vei til spisevognen, som ligger i hodet på konvoien vil bevege seg enda raskere: deres hastighet vil utvikle med hastigheten på toget.
Dette er tilfelle med noen tillegg av hastigheter, men det er ett unntak: lysets hastighet. Lyset fra projektoren på nesen av våre tog vil alltid bevege seg i samme hastighet - 300 000 km / s.
Her kommer vi nær de grunnleggende prinsippene som relativitetsteorien:
- Prinsippet om relativitets: For de organer som beveger seg i forhold til hverandre med en konstant hastighet eller skovl (begge passasjer og hans bok), fysiske prosesser er de samme.
- Prinsippet om den konstante lysets hastighet: Den lyshastigheten er konstant for alle observatører uavhengig av hastighet i forhold til lyskilden. Det vil si at lyset fra lampen på nesen av toget eller lyset fra projektoren på romskipet har samme hastighet.
Lyset reiser så fort at den spres virker momentant. Men det ser veldig forskjellige avstander i verdensrommet. For eksempel, avstanden fra solen til jorden som utgjør 150 millioner kilometer, passerer lyset i ca 8 minutter. Dette betyr at hvis solen noensinne slukketVi vil se det på bare åtte minutter.
Konsekvenser av relativitetsteorien
Det som følger av ovennevnte prinsipper og hvordan de er i slekt med tid og rom? Relativitetsteorien har tre viktige følger: plassen utvides, kontrakter, har massen øker. Vi vil forstå med hver bestilling.
tid komprimeres
Einstein var den første til å innse at tid Det er ikke absolutt, og avhenger av referanseramme der vi observerer det. Jord og fjerne galakser i den andre enden av universet er på forskjellige steder, ikke bare plass, men tiden.
Relativt bevegelige objekter tiden går saktere. Dette faktum er bekreftetRundt-the-verden Atomic klokker: Forut relativistiske Tid Gevinst ved hjelp av to identiske atomklokkene: en enhets venstre på jorden, og den andre som sendes til den supersoniske fly rundt planeten. Når planting, ble det bemerket at klokken som fløy for noen få tusendels sekund bak klokken i ro.
Jo nærmere den hastigheten til gjenstanden blir lysets hastighet, renner langsommere tid for ham. I teorien, hvis en astronaut vil gå på en tur på et romskip med en hastighet nær lysets hastighet, vil han få i fremtiden. For det vil ta noen uker, og i verden - i flere tiår. Dette er relativitet tid.
plass krymper
En annen overraskende konsekvens av relativitets: Når vi ser et objekt i bevegelse, kan vi observere at det blir kortere med økende hastighet. Fra det synspunkt av en observatør når man nærmer seg med lysets hastighet objektet blir kortere og kortere i bevegelsesretningen og vinkelrett på den forblir i sine tidligere dimensjoner.
Anta at vi plante astronaut i et romskip som kan reise i lysets hastighet, og selv gå inn i en koselig observatorium observere hans tur. Når du nærmer deg lysets hastighet med skipet begynner å bli noe rart. Vi registrerer at det blir kortere. Men endringer finner sted bare med hensyn til kjøreretningen, kjøretøybredde forblir konstant. Nå lysets hastighet, vil det bli nesten umulig å skille i lengde.
Sannsynligvis er vår astronaut ikke mye moro? Ikke bekymre deg om ham for astronauten blir ingen endring. Han er bare glede rushes mot de områder med plass og ikke merke noe. Plassen er bare komprimeres i forhold til observatøren.
masse øker
En annen bemerkelsesverdig konsekvens av relativitets er det faktum at etter hvert som hastigheten av objektet, øker også dens masse.
Masse og energi er uløselig knyttet sammen. Det er uttrykt i Einsteins berømte ligning E = mc ². Denne formelen viser at energien i kroppen er proporsjonal med dens masse. Ved overføring av energi til kroppen (dvs. dens akselerasjon) og øket vekt. Det viser seg at noe av energien går til å øke hastigheten, og den andre delen øker vekten.
Husker våre astronauter som nærmer seg lysets hastighet i skipet hans. Observere fra Jorden, ser vi det som bilens hastighet blir vanskeligere å akselerere det, er det mer og mer energi er nødvendig for å presse den. Det kommer en tid når skipet kommer til en vekt som ingen makt i universet ikke lenger kan flytte den. Det er derfor i praksis er tidsreiser ennå ikke mulig.
kort
Så, når du nærmer deg lysets hastighet blir utvidet, plassen krymper. Men alt dette skjer bare i øynene til betrakteren, som ser bevegelsen av objektet i forhold til seg selv. For astronauter i romfartøyet ikke endret (bortsett fra for å øke massen). Men mens begge syn er sanne. Derfor relativitetsteorien, og tar sitt navn.
Fortsatt ikke veldig klart? Det er ikke overraskende, fordi Einstein selv tok 10 år å danne de grunnleggende prinsippene i relativitetsteorien. Det er en bok som vil hjelpe deg å igjen sette disse prinsippene i bakhodet og forklare alt bokstavelig talt på tærne, med lyse bilder og de tilgjengelige tidsplaner. "Theory of Relativity" redaksjonelle "Avanta" forlaget AST adressert elevene på middelklassen, men vil være av interesse for alle voksne som ønsker å trenge mysterier vårt univers. Etter det virket som mirakler, faktisk en realitet!
Kjøp boken
se også⭐️
- 12 personer som faller forelsket i deg i naturfag
- 10 ting du bør lære av Albert Einstein
- 7 av de kuleste bøker av Stephen Hawking