Teória relativity - čo to je? Postuláty teórie relativity. Čas a priestor v teórii relativity

Na začiatku 20. storočia bola formuloval teóriu relativity. Čo to je a kto jeho tvorca pozná každý školák dnes. Je to tak fascinujúce, že aj záujem o ľudí, ktorí sú ďaleko od vedy. V tomto článku v zrozumiteľne popisuje teórii relativity: čo to je, aké sú jeho postuláty a aplikácie.

Hovorí sa, že k Albertovi Eynshteynu, tvorca, vhľad prišiel v okamihu. Vedec údajne išiel električkou v Berne vo Švajčiarsku. Díval sa na pouličné hodiny, a uvedomil si, že hodiny sa zastaví, keď električka zrýchliť na rýchlosť svetla. V tomto prípade by nebolo času. v teórii relativity hrá veľmi dôležitú úlohu. Jeden z postulátov formulované Albert Einstein - rôzni pozorovatelia vnímajú realitu inak. To platí najmä s ohľadom na čas a vzdialenosť.

Účtovanie pozíciu pozorovateľa

V ten deň, Albert si uvedomil, že jazyk vedy, opis všetkého fyzikálneho javu či udalosti závisí od toho, či pozorovateľ je v referenčnom rámci. Napríklad, ak každý cestujúci električiek klesnú body, ktoré spadajú vo vzťahu k nemu dole. Ak sa pozrieme z pohľadu stojí na pešej zóne, trajektórie pádu zodpovedá parabole, ako električkových pohybuje zatiaľ čo znižujúce okuliare. To znamená, že referenčný systém u každého. Ponúkame bližší pohľad na základné princípy teórie relativity.

Distribuované zákon prevádzku a princíp relativity

Napriek skutočnosti, že keď zmeníte opis udalostí počítanie systémy sa líšia, existujú univerzálne veci, ktoré zostávajú rovnaké. Aby sme to pochopili, musíme klásť otázku, nesmie klesnúť body, a zákon prírody, ktorá spôsobuje, že pád. Pre akékoľvek pozorovateľa, bez ohľadu na poradie v pohyblivých alebo pevných súradnicového systému to znamená, že odpoveď je bez zmeny. Tento zákon sa nazýva zákon rozdelenia prevádzky. To takisto platí v električke, a na ulici. Inými slovami, ak je popis udalostí vždy záleží na tom, kto sa na ne pozerať, potom to neplatí zákony prírody. Sú to, ako je vyjadrený v vedeckého jazyka, nemenný. Že sa jedná o princíp relativity.

Dvaja z Einsteinovej teórie

Tento princíp, rovnako ako akákoľvek iná hypotéza, bolo nutné, aby prvej kontrole, korelovať ju s prírodnými javmi aktívny v našej realite. Einstein odvodiť 2 teóriu relativity. Aj keď sú príbuzné, ale sú považované za samostatné.

Súkromný alebo špeciálnej teórie relativity (SRT) je založený na predpoklade, že pre všetky druhy referenčných systémov, ktoré sú konštantnú rýchlosť, prírodné zákony sú rovnaké. Všeobecná teória relativity (GR) Táto zásada sa vzťahuje na všetky referenčný rámec, vrátane tých, ktoré sa pohybujú so zrýchlením. V roku 1905 Albert Einstein publikoval prvý teóriu. Druhý, zložitejšie z hľadiska matematického aparátu, dokončená v roku 1916. Vytvorenie teórie relativity, SRT a BRT, bol dôležitý krok vo vývoji fyziky. Poďme býva na každom z nich.

Špeciálna teória relativity

Čo je to, čo je jeho podstatou? Poďme na túto otázku odpovedať. Je to práve táto teória predpovedá mnoho paradoxné účinky, ktoré sú v rozpore s našimi intuície o tom, ako svet funguje. To sú účinky, ktoré sa objavujú, keď sa rýchlosť blíži rýchlosti svetla. Najznámejší z nich je dilatácia času efekt (z hodín). Hodinky, ktoré sú pohyblivé vzhľadom k pozorovateľovi, sú pomalšie než tie, ktoré sú v jeho rukách pre neho.

V súradnicovom systéme, pohybujúce sa rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, pretiahnutie, vzhľadom k pozorovateľovi, a dĺžka objektov (priestorový rozsah), v kontraste, je stlačená v smere osi tohto pohybu. Tento efekt vedci nazývajú-Fitzgerald skracovanie Lorentz. Napriek tomu v roku 1889 opísal Dzhordzh Fitsdzherald, taliansky fyzik. V roku 1892 Hendrik Lorentz, Holanďan, dodal. Tento účinok vysvetľuje negatívny výsledok, ktorý dáva Michelson-Morley experiment, v ktorom je rýchlosť planéty vo vesmíre stanovuje meraním "éteru vietor". To sú základné princípy teórie relativity (špeciálne). Einstein doplnené tieto rovnice vzorec konverziu hmotnosť vykonáva obdobne. Podľa neho, tak rýchlosť telo blíži rýchlosti svetla, telesná hmotnosť sa zvyšuje. Napríklad, ak je rýchlosť 260k. Km / s, tj. 87% z rýchlosti svetla, z pohľadu pozorovateľa, ktorý je vo stacionárnom referenčným snímke, zdvojnásobiť množstvo objektu.

potvrdenie STO

Všetky tieto ustanovenia, nech sú v rozpore so zdravým rozumom, Einsteinovej doby sa priamo a plne potvrdené v početných pokusoch. Jeden z nich držal University of Michigan výskumníkmi. Tento podivný experiment potvrdil teóriu relativity z fyziky. Výskumníci umiestnený na palube lietadla, ktoré sa pravidelne vyrobený transatlantické lety, ultra-presné atómové hodiny. Zakaždým, keď po svojom návrate do svedectva týchto hodinách boli skontrolované s kontrolou na letisku. Ukázalo sa, že hodiny v lietadle zakaždým viac a viac zaostávala kontrol. Samozrejme, že išlo len o drobné postavy, zlomky sekúnd, ale skutočnosť je veľmi významná.

Posledné výskumníci polstoročie študujú základné urýchľovač častíc - obrovské hardvér komplexov. V týchto elektrónových zväzkov alebo protóny, tj. Nabité elementárne častice urýchliť, ak sa nepribližuje rýchlosť svetla. Potom oni bombardujú jadrový cieľ. V týchto testoch je potrebné vziať do úvahy skutočnosť, že hmotnosť častíc rastie, inak výsledky experimentu nemožno vykladať. V tomto ohľade sa SRT už dlho nie je len hypotetické teórie. To sa stalo jedným z nástrojov, ktoré sa používajú v aplikovanej inžinierstva, spolu s Newtonove zákony mechaniky. Princípy teórie relativity našiel veľkú praktické využitie dnes.

Sto a Newtonove zákony

Keď už hovoríme o Newtonových zákonov (portrét vedca je uvedené vyššie), je potrebné poznamenať, že špeciálna teória relativity, ktorá je zdanlivo v rozpore, v skutočnosti reprodukuje rovnice Newtonových zákonov takmer presne, ak sa používa na opis subjekt, ktorého rýchlosť pohybu oveľa menej, než je rýchlosť svetla. Inými slovami, ak používate špeciálne relativitu, Newtonova fyzika nie je zrušené. Táto teória, v kontraste, dopĺňa a rozširuje ju.

Rýchlosť svetla - univerzálny konštantný

Použitím princípu relativity, možno pochopiť, prečo sa to hrá dôležitú úlohu, je rýchlosť svetla, skôr než čokoľvek iné v tomto svetovom modelu konštrukcie. Táto otázka je vznesená tých, ktorí len začínajú oboznámenosť s fyzikou. Rýchlosť svetla je univerzálny konštantný, pretože je definovaný ako taký prirodzený zákon (viac na túto tému možno nájsť tým, že študuje Maxwellove rovnice). Rýchlosť svetla vo vákuu, na základe princípu relativity, v každom referenčnom snímky je rovnaký. Môžete si myslieť, že to je v rozpore so zdravým rozumom. Z toho vyplýva, že pre pozorovateľa súčasne ako svetlo pochádza z pevného zdroja a z pohybujúce sa (bez ohľadu na to, či je pohybujúce sa rýchlosťou). Avšak, to nie je. Rýchlosť svetla, a to vďaka svojej zvláštne úlohe je daná ústredné postavenie nielen zvláštne, ale aj v všeobecnej teórie relativity. povedať aj o tom.

Všeobecná teória relativity

Používa sa, ako už bolo povedané, pre všetky vzťažnej sústavy nie sú nevyhnutne tie, ktorých rýchlosť pohybu vzhľadom k sebe navzájom, je konštantná. Matematicky táto teória vyzerá oveľa ťažšie, než zvláštne. To vysvetľuje skutočnosť, že medzi ich publikácií splnili 11 rokov. GTR obsahuje špeciálne ako zvláštny prípad. Z tohto dôvodu, Newtonove zákony sú tiež súčasťou. Avšak, všeobecná relatívnosť ďaleko presahuje jeho predchodcovia. Napríklad, to je vysvetlené v novom gravitácie.

štvrtá dimenzia

Vďaka štvorrozmerného svete sa stáva BRT: Čas pridaný do troch priestorových dimenziách. Všetky z nich sú od seba neoddeliteľné, a preto je nutné hovoriť nie o priestorové vzdialenosti, ktorá existuje v trojrozmernom svete medzi dvoma objektmi. Teraz ide o časopriestorových intervaly medzi jednotlivými udalosťami, spájajúci oba priestorové a časové vzdialenosť, ktorá ich od seba navzájom. Inými slovami, čas a priestor v teórii relativity sú považované za štvorrozmerný kontinua. To môže byť definované ako časopriestoru. Toto kontinuum týchto pozorovateľov, ktorí sa pohybujú vo vzťahu k sebe, budú mať rôzne názory, a to aj o prípadných dvoma udalosťami, alebo jeden z nich v prípade, že boli obaja predchádzala iná. Avšak príčinná súvislosť nie je porušená. Inými slovami, existencia takéhoto systému súradníc, kde dve udalosti sa vyskytujú v rôznych sekvenciách a zároveň neumožňuje ani GR.

Všeobecná teória relativity a gravitačný zákon

Podľa gravitačného zákona, objavený Newtonom, sila vzájomnej príťažlivosti existuje vo vesmíre medzi dvoma telami. Krajina z tejto polohy obieha okolo Slnka, pretože tam sú sily príťažlivosti medzi nimi. Avšak všeobecná teória relativity je pohľad na druhej strane k tomuto fenoménu. Gravity, podľa tejto teórie - dôsledok "zakrivenie" (deformácia) časopriestoru, ktorá je pozorovaná pod vplyvom hmotnosti. Telo je ťažšie (v našom príklade, slnko), tým viac "flex" pod sebou časopriestor. V súlade s tým, jej gravitačné pole je tak silný.

S cieľom lepšie pochopiť podstatu teórie relativity, zvažovať porovnanie. Na pozemku, podľa všeobecnej teórie relativity, sa točí okolo Slnka ako malá guľa, ktorá sa valí okolo krátera kužeľa, vytvorené v dôsledku "nútiť" časopriestorového slnko. A skutočnosť, že sme boli zvyknutí brať gravitačná sila je vlastne vonkajší prejav zakrivenie, a nie násilím, v tom zmysle, že Newtona. Lepšie vysvetlenie fenoménu gravitácie, než bolo navrhnuté v BRT, doteraz nebol nájdený.

Metódy pre testovanie všeobecnej teórie relativity

Všimnite si, že BRT nie je ľahké zistiť, pretože to vedie v laboratóriu takmer v súlade s právom univerzálny gravitácie. Avšak vedci stále rad dôležitých experimentov. Ich výsledky naznačujú, že Einsteinova teória je potvrdená. BRT tiež pomáha vysvetliť rôzne javy pozorované vo vesmíre. To, napríklad, malé odchýlky ortuti z jeho stacionárne obežnej dráhe. Z hľadiska Newtonian klasickej mechaniky nemožno vysvetliť. To je tiež dôvod, prečo elektromagnetické žiarenie zo vzdialených hviezd je ohnutý, ako prechádza v blízkosti Slnka.

Výsledky predpovedané všeobecnej relativity, v skutočnosti, sa výrazne líšia od tých, ktoré dávajú zákony Newton (jeho portrét je uvedené vyššie), len v prípade, že sú superstrong gravitačné pole. Z tohto dôvodu na dokončenie previerky všeobecnej teórie relativity vyžaduje buď veľmi presné merania obrovského množstva predmetov, alebo čierne diery, pretože naše obvyklé reprezentácie vo vzťahu k nim nepoužiteľná. Preto je vývoj experimentálnych metód na overenie tejto teórie je jedným z hlavných úloh modernej experimentálnej fyziky.

Mysliach mnohých vedcov a ľudí ďaleko od vedy trvá vytvoril Einsteinova teória relativity. Čo sa deje, krátko sme spolu hovorili. Táto teória obracia našu známe predstavy o svete, takže záujem o ňu ešte nebol uhasený.