Teoria e relativitetit - çfarë është ajo? Postulatet e teorisë së relativitetit. Koha dhe hapësira në teorinë e relativitetit

Kthehu në shekullin e hershme të 20-të ishte formuluar teorinë e relativitetit. Çfarë është kjo dhe kush krijuesi i tij e di çdo nxënëse sot. Ajo është aq interesante se ajo edhe të interesuar në njerëz që janë larg nga shkenca. Në këtë artikull në gjuhë të kuptueshme përshkruan teorinë e relativitetit: çfarë është, çfarë janë postulatet e tij dhe aplikacionet.

Është thënë se të Albertu Eynshteynu, Krijuesi, depërtim erdhi në një çast. Scientist dyshohet se hipi një tramvaj në Bernë, Zvicër. Ai shikoi orën rrugë dhe e kuptuan se ora do të ndalet kur një tramvaj të përshpejtuar për shpejtësinë e dritës. Në këtë rast nuk do të kishte qenë kohë. në teorinë e relativitetit ajo luan një rol shumë të rëndësishëm. Një prej postulateve të formuluara nga Ajnshtajni - vëzhguesit të ndryshme e perceptojnë realitetin ndryshe. Kjo vlen në veçanti për kohën dhe distancën.

Kontabiliteti për pozitën e vëzhguesit

Në atë ditë, Albert kuptoi se gjuha e shkencës, një përshkrim të ndonjë fenomeni fizik apo ngjarje varet nëse vëzhguesi është në një kornizë të referencës. Për shembull, në qoftë se ndonjë tramvaj pasagjerëve do të bjerë pikë, ata bien në lidhje me atë drejt poshtë. Nëse shikojmë nga perspektiva e duke qëndruar në një rrugë për këmbësorë, trajektorja e rënies korrespondon me një parabolë, si lëviz tramvajit, ndërsa rënie syzet. Kështu, sistemi referimi në të gjithë. Ne ofrojmë një vështrim nga afër parimet themelore të teorisë së relativitetit.

Ligji shpërndarë trafikut dhe parimi i relativitetit

Pavarësisht nga fakti se kur ju të ndryshojë përshkrimin e ngjarjeve të numërimit sistemeve të ndryshojnë, ka gjëra universale që mbetet e njëjtë. Për të kuptuar këtë, e ka të pyes veten mos bjerë pikë, dhe ligji i natyrës, e cila shkakton që ajo të bjerë. Për çdo vëzhgues, pavarësisht rendit në një lëvizje apo sistemi të caktuar koordinatat është, përgjigja është e pandryshuar. Ky ligj është quajtur ligji i shpërndarjes së trafikut. Kjo është po aq e vlefshme në tramvaj, dhe në rrugë. Me fjalë të tjera, në qoftë se përshkrimi i ngjarjeve gjithmonë varet nga i cili është shikuar ato, atëherë kjo nuk zbatohet për ligjet e natyrës. Ata janë, ashtu siç është e shprehur në gjuhën shkencore, invariant. Se ky është parimi i relativitetit.

Dy nga teoria e Ajnshtajnit

Ky parim, si dhe çdo hipotezë tjetër, ajo ishte e nevojshme për të kontrolluar të parë, t'i lidhur atë me fenomenet natyrore aktive në realitetin tonë. Einstein rrjedh 2 teorinë relativitetit. Edhe pse ata janë të lidhura, por janë konsideruar të ndara.

Private apo të veçantë teoria e relativitetit (SRT) është i bazuar në premisën se, për të gjitha llojet e sistemeve të referencës, të cilat janë një shpejtësi konstante, ligjet e natyrës janë të njëjta. Relativiteti i përgjithshëm (GR) Ky parim zbatohet për çdo kuadër të referencës, duke përfshirë edhe ato që lëvizin me nxitim. Në vitin 1905, Albert Einstein publikoi teorinë e parë. E dyta, më komplekse në kuptimin e aparatit matematik, e përfunduar në vitin 1916. Krijimi i teorisë së relativitetit, SRT dhe GRT, ishte një hap i rëndësishëm në zhvillimin e fizikës. Le të ndalem në secilin prej tyre.

teoria speciale e relativitetit

Çfarë është kjo, ajo që është thelbi i saj? Le t'iu përgjigjur kësaj pyetjeje. Është kjo teori parashikon efekte shumë paradoksale që janë në kundërshtim me intuitat tona për mënyrën se si funksionon bota. Këto janë efektet që ndodhin kur shpejtësia i afrohet shpejtësisë së dritës. Më i famshëm në mesin e tyre është efekti koha zgjerim (e kohës). Watches që janë duke lëvizur në krahasim me vëzhguesit, janë të ngadalshme se sa ato që janë në duart e tij për të.

Në sistemin koordinativ duke lëvizur me një shpejtësi të afërt me shpejtësinë e dritës, duke u shtrirë në lidhje me vëzhguesit, dhe gjatësia e objekteve (mase hapësinor), në të kundërt, është ngjeshur përgjatë drejtim të aksit të kësaj lëvizjeje. Ky efekt shkencëtarët e quajnë-Fitzgerald tkurrje Lorencit. Kthehu në 1889, ai e përshkroi Dzhordzh Fitsdzherald, një fizikan italian. Dhe në vitin 1892, Hendrik Lorentz, një holandez, shtoi ai. Ky efekt shpjegon rezultat negativ, i cili i jep eksperimentin Michelson-Morley, në të cilën shpejtësia e planetit në hapësirë e jashtme përcaktohet duke matur "era Aether". Këto janë parimet themelore të teorisë së relativitetit special (). Einstein plotësohet këto Ekuacionet formulë peshe konvertimin e bërë nga analoge. Sipas tij, për sa shpejtësia trupi i afrohet shpejtësisë së dritës, pesha e trupit rritet. Për shembull, në qoftë se shpejtësia është e 260K. Km / s, dmth 87% të shpejtësisë së dritës, nga pikëpamja e një vëzhguesi i cili është në kuadër referimi të palëvizshme, të dyfishojë masën e objektit.

konfirmimi STO

Të gjitha këto dispozita, çdo gjë që ata janë në kundërshtim me sens të përbashkët, në kohën e Ajnshtajnit janë të drejtpërdrejtë dhe plotësisht të konfirmuar në eksperimente të shumta. Njëri prej tyre ka mbajtur një Universitetin e Miçiganit hulumtuesit. Ky eksperiment kurioz konfirmoi teorinë e relativitetit në fizikë. Hulumtuesit vendosur në bordin e një avioni, i cili e bëri rregullisht fluturime transatlantike, ultra-të sakta orë atomike. Çdo herë, pas kthimit të tij në dëshminë e këtyre orëve u kontrolluan me kontrollin e aeroportit. Ajo doli se ora në avion çdo herë e më shumë mbetur prapa kontrollet. Sigurisht, ajo ishte vetëm një shifra të vogla, fraksionet e një të dytë, por fakti është shumë i rëndësishëm.

Hulumtuesit e fundit gjysmë shekulli janë duke studiuar përshpejtues fillore grimcë - një komplekset mëdha hardware. Në këto tufa elektronesh ose protoneve, dmth ngarkuar grimca subatomike përshpejtohet për aq kohë sa ato nuk afrohen shpejtësinë e dritës. Pas kësaj ata bombardojnë objektivin bërthamore. Në këto teste, ju duhet të marrin në konsideratë faktin se masa e grimcave rritet, përndryshe rezultatet e eksperimentit nuk mund të interpretohet. Në këtë drejtim, SRT nuk ka qenë prej kohësh vetëm një teori hipotetike. Ajo është bërë një nga mjetet që janë përdorur në inxhinieri aplikuar, së bashku me ligjet e Njutonit e mekanikës. Parimet e teorisë së relativitetit gjetur përdorim të madh praktik sot.

Ligjet UTSH-ve dhe Njutonit

Duke folur për ligjet e Njutonit (portret të shkencëtarit të paraqitura më lart), duhet theksuar se teoria speciale e relativitetit, e cila me sa duket i kundërshton ata, në të vërtetë riprodhon ekuacionet e ligjeve të Njutonit pothuajse saktësisht, në qoftë se ajo është përdorur për të përshkruar një trup shpejtësia e të cilit e lëvizjes shumë më pak se shpejtësia e dritës. Me fjalë të tjera, në qoftë se ju jeni duke përdorur relativitetin special, fizika Njutonit nuk është anuluar. Kjo teori, në kontrast, plotëson dhe zgjeron atë.

Shpejtësia e dritës - një konstante universale

Duke përdorur parimin e relativitetit, mund të kuptoj pse ajo luan një rol të rëndësishëm është shpejtësia e dritës, në vend se çdo gjë tjetër në këtë model botëror të strukturës. Kjo pyetje është ngritur nga ata që janë vetëm duke filluar familjaritet me fizikën. Shpejtësia e dritës është konstante universale, sepse ajo është përcaktuar si i tillë nga ligji natyror (më shumë për këtë mund të gjenden duke studiuar ekuacionet Maxwell). Shpejtësia e dritës në vakum, në bazë të parimit të relativitetit, në çdo kornizë referimi është i njëjtë. Ju mund të mendoni se kjo është në kundërshtim me sens të përbashkët. Ai vijon se për vëzhguesit në të njëjtën kohë si drita vjen nga një burim i caktuar dhe nga një lëvizje (pavarësisht nëse ajo është duke lëvizur me një shpejtësi). Megjithatë, ajo nuk është. Shpejtësia e dritës, në sajë të rolit të saj të veçantë i është dhënë një vend qendror, jo vetëm të veçantë, por edhe në relativitetin e përgjithshëm. Dhe tregoni në lidhje me të.

Teoria e Përgjithshme e Relativitetit

Ajo është përdorur, siç kemi thënë, sepse të gjitha sistemet e referimit nuk janë domosdoshmërisht ato shpejtësia e lëvizje në lidhje me njëri-tjetrin e të cilit është konstante. Matematikisht, kjo teori duket shumë më e vështirë se sa të veçantë. Kjo shpjegon faktin se ndër botimet e tyre kanë kaluar 11 vjet. GTR përfshin një të veçantë si një rast i veçantë. Prandaj, ligjet e Njutonit janë edhe pjesë e saj. Megjithatë, relativiteti i përgjithshëm shkon përtej paraardhësit e tij. Për shembull, ajo është shpjeguar në një gravitetit të re.

dimensioni i katërt

Falë katër-dimensionale botën po bëhet GRT: Koha shtuar në tre dimensionet hapësinore. Të gjithë ata janë të pandashme, prandaj, është e nevojshme që të mos flasim për distancën hapësinor që ekziston në botë tre-dimensionale midis dy objekteve. Ajo tani shkon në intervale spatio-kohore midis ngjarjeve të ndryshme, bashkuar distancë dy hapësinore dhe kohore e tyre nga njëri-tjetri. Me fjalë të tjera, kohë dhe hapësirë në teorinë e relativitetit janë konsideruar si një vazhdimësi katër-dimensionale. Ajo mund të përkufizohet si hapësirë-kohë. Kjo vazhdimësi e atyre vëzhguesve të cilët janë duke lëvizur në lidhje me njëri-tjetrin, do të ketë mendime të ndryshme, madje edhe për çdo dy ngjarje, ose një prej tyre në qoftë se të dy ishin të paraprirë nga një tjetër. Megjithatë, marrëdhënia shkakësore nuk është shkelur. Me fjalë të tjera, ekzistenca e një sistemi të tillë të koordinuar, ku dy ngjarje ndodhin në sekuenca të ndryshme dhe në të njëjtën kohë, nuk lejon edhe një gr.

Relativiteti i përgjithshëm dhe ligji i gravitacionit universal

Sipas ligjit të gravitacionit universal, zbuluar nga Njutoni, forca e tërheqjes reciproke ekziston në univers në mes çdo dy organe. Earth nga ky pozicion rrotullohet rreth diellit, pasi ka forca e tërheqjes mes tyre. Megjithatë, teoria e përgjithshme e relativitetit e bën pamjen në anën tjetër të këtij fenomeni. Gravity, sipas kësaj teorie - pasojë e "lakim" (deformimit) e hapësirë-kohë, e cila është vërejtur nën ndikimin e masës. Trupi është i rëndë (në shembullin tonë, dielli), më shumë "përkul" nën të hapësirë-kohë. Prandaj, e saj fusha gravitacionale është aq e fortë.

Për të kuptuar më mirë thelbin e teorisë së relativitetit, e konsiderojnë krahasimin. Toka, sipas relativitetit të përgjithshëm, rrotullohet rreth diellit, si një top të vogël që rrotullon rreth kraterit të konit, i formuar si rezultat i "detyruar" hapësirë-kohë diellit të. Dhe fakti që kemi përdorur për të marrë forcën e gravitetit është në të vërtetë manifestim i jashtëm i lakim, dhe jo me forcë, në kuptimin e Newton. Shpjegimi më i mirë i fenomenit të gravitetit se propozuar në GRT, deri më sot nuk u gjet.

Metodat për testimin e relativitetit të përgjithshëm

Vini re se GRT nuk është e lehtë për të kontrolluar, pasi ajo rezulton në laborator pothuajse në përputhje me ligjin e gravitacionit universal. Megjithatë, shkencëtarët ende kishte një numër të eksperimenteve të rëndësishme. Rezultatet e tyre tregojnë se teoria e Ajnshtajnit është konfirmuar. GRT gjithashtu ndihmon për të shpjeguar fenomenet e ndryshme të vërejtura në hapësirë. Kjo, për shembull, devijimet e vogla të merkurit nga orbita e saj të palëvizshëm. Nga pikëpamja e mekanikës klasike Njutoniane nuk mund të shpjegojë ato. Kjo është edhe arsyeja pse rrezatimi elektromagnetik nga yjet e largët është vendosur si ai kalon në afërsi të diellit.

Rezultatet e parashikuara nga relativitetin e përgjithshëm, në fakt, ndryshojnë në thelb nga ato që japin ligjet e Njutonit (portreti i tij është paraqitur më lart) vetëm kur ka fusha superstrong gravitacionale. Prandaj, për të përfunduar verifikimin e relativitetit të përgjithshëm kërkon as matje shumë të saktë të masës së gjerë të objekteve, apo një vrimë të zezë, për shkak se përfaqësitë tona të përhershëm në lidhje me to pazbatueshme. Prandaj, zhvillimi i metodave eksperimentale për të testuar këtë teori është një nga detyrat kryesore të fizikës moderne eksperimentale.

Mendjet e shumë shkencëtarë, dhe njerëzit larg nga shkenca merr krijuar nga teoria e relativitetit të Ajnshtajnit. Çfarë është kjo, kemi folur shkurtimisht. Kjo teori kthen idetë tona të njohura për botën, kështu që interesi në të ende nuk është shuar.