Sådan at forstå relativitetsteorien

Som du ved, er hele materielle univers har tre dimensioner: op og ned, venstre og højre, frem og tilbage. Den fjerde dimension - tiden. Sammen udgør de rum-tid kontinuum. Men rub er, at vores forestillinger om rum og tid er direkte afhængig af den hastighed, hvormed vi bevæger os.

Det er forholdet mellem tid, rum og et objekt i bevægelse beskriver den specielle relativitetsteori (SRT) udviklet af Albert Einstein i 1905. Senere på grundlag heraf den store fysiker og en generel relativitetsteori (GR), som ud over at tid og rum, og tager hensyn til andre faktorer, såsom tyngdekraft. På det, vil vi ikke tale - det ville kræve en særskilt afhandling. Så går vi videre til studiet af den specielle relativitetsteori!

Hovedprincipperne i relativitetsteorien

Den første ting at forstå for udviklingen af ​​relativitetsteorien: relativ bevægelse.

Dette betyder, at tilstedeværelsen eller fraværet af bevægelse altid defineres i forhold til andre objekter. Bevægelsen og dens hastighed afhænger af observatøren (den, der ser på objektet) og den referenceramme (den, hvor det ser ud).

Forestil dig, at en passager, der rejser på toget og læse en bog. For ham bogen stadig som immobile og pladser på toget, og de andre passagerer (hvis de sidder i deres sæder og ikke gør deres vej til spisevognen, naturligvis). Hastigheden af ​​alle faste genstande i toget, set ud fra vores egen, vil være nul-reader passager.

På dette tidspunkt, platformen skal den anden person, der fløjtede forbi den flyvende tog. For ham, og passageren med en bog og bevæger sig med sæde toghastighed - sige, 200 km / t. Men passagerer på vej til spisevognen, der ligger i spidsen for konvojen vil bevæge sig endnu hurtigere: deres hastighed vil udvikle med hastigheden af ​​toget.

Dette er tilfældet med nogen tilsætning af hastigheder, men der er en undtagelse: lysets hastighed. Lyset fra projektoren på næsen af ​​vores tog vil altid bevæge sig med samme hastighed - 300 000 km / s.

Her kommer vi tæt på de grundlæggende principper, som relativitetsteorien:

• Princippet om relativitet: For de organer, som bevæges i forhold til hinanden ved en konstant hastighed eller vingen (både passager- og hans bog), fysiske processer er de samme.
• Princippet om konstans lysets hastighed: Hastigheden af ​​lys er konstant for alle iagttagere, uanset deres hastighed i forhold til lyskilden. Det vil sige, at lyset fra lampen på næsen af ​​toget eller lyset fra projektoren på rumfartøjet har samme hastighed.

Lys bevæger sig så hurtigt, at dens spredning virker øjeblikkelig. Men det ser meget forskellige afstande i rummet. For eksempel er afstanden fra solen til jorden udgør 150 millioner kilometer, passerer lyset i ca. 8 minutter. Det betyder, at hvis solen nogensinde slukketVi vil se det på kun 8 minutter.

Konsekvenser af relativitetsteorien

Hvad følger af de ovennævnte principper, og hvordan de er relateret til tid og rum? Relativitetsteorien har tre konsekvenser: rummet udvider, tid kontrakter, masse stiger. Vi vil forstå med hver ordre.

tid komprimeres

Einstein var den første til at indse, at tid Det er ikke absolut, og afhænger af den referenceramme, hvor vi observerer det. Jorden og fjerne galakser i den anden ende af universet ligger forskellige steder, ikke kun plads, men tid.

Relativt bevægelige objekter tiden går langsommere. Dette faktum er blevet verificeretOmkring-the-World atomure: Predicted Relativistisk tidsbesparelser anvendelse af to identiske atomure: en enhed til venstre på Jorden, og den anden sendes til den supersoniske plan rundt om planeten. Ved plantning, blev det bemærket, at det ur, der fløj et par tusindedele af et sekund bag uret i hvile.

Jo tættere hastigheden af ​​objektet bliver lysets hastighed, jo langsommere tiden strømmer for ham. I teorien, hvis en astronaut vil gå på en tur på et rumskib med en hastighed tæt på lysets hastighed, vil han få i fremtiden. For det vil tage et par uger, og i verden - i årtier. Dette er relativitet tid.

plads krymper

En anden overraskende konsekvens relativitetsteori: når vi ser et objekt i bevægelse, kan vi konstatere, at det bliver kortere med stigende hastighed. Fra synspunktet for en iagttager, når man nærmer lysets hastighed objektet bliver kortere og kortere i bevægelsesretningen og vinkelret på den forbliver i sin tidligere dimensioner.

Antag, at vi plante astronaut i et rumskib, der kan rejse på lysets hastighed, og selv gå ind i en hyggelig observatorium observere hans tur. Når du nærmer dig lysets hastighed med skibet begynder at være noget mærkeligt. Vi bemærker, at det er ved at blive kortere. Men ændringer finder sted kun i forhold til kørselsretningen, køretøjets bredde forbliver konstant. Nå lysets hastighed, vil det blive næsten ikke skelnes i længden.

Sandsynligvis, vores astronaut er ikke en masse sjov? Må ikke bekymre dig om ham for astronauten vil ske nogen ændring. Han er bare glæde siv mod de vidder af plads og ikke mærke noget. Rummet er kun komprimeret i forhold til iagttageren.

vokser massen

En anden bemærkelsesværdig konsekvens af relativitet er, at som hastigheden af ​​objektet, dens masse også stiger.

Masse og energi er uløseligt forbundet. Det udtrykkes i Einsteins berømte ligning E = mc². Denne formel viser, at energien af ​​kroppen er proportional med dets masse. Ved overførsel energi til kroppen (dvs. dets acceleration) og øget vægt. Det viser sig, at noget af energien går til at øge hastigheden, og den anden del øger vægten.

Husk vores astronauter, der nærmer sig lysets hastighed i sit skib. Observation fra jorden, ser vi, at da bilens hastighed bliver sværere at accelerere det, der er mere og mere energi er nødvendig for at skubbe den. Der kommer et tidspunkt, hvor skibet når en vægt, at ingen magt i universet ikke længere kan flytte det. Det er grunden til, i praksis, tidsrejser er endnu ikke muligt.

kortvarigt

Så, som nærmer sig lysets hastighed udvides, rummet krymper. Men alt dette sker kun i øjnene af observatøren, der ser bevægelsen af ​​objektet i forhold til sig selv. For astronauter i rumfartøjet ikke ændrede (undtagen for at øge massen). Men mens begge synspunkter er sande. Derfor relativitetsteorien, og tager sit navn.

Stadig ikke helt klart? Det er ikke overraskende, fordi Einstein selv tog 10 år at danne de grundlæggende principper i relativitetsteorien. Der er en bog, der vil hjælpe dig til endnu engang at sætte disse principper i tankerne, og forklare alt bogstaveligt på tæerne, med lyse billeder og de tilgængelige tidsplaner. "Relativitetsteori" redaktionelle "Avanta" forlag AST rettet de studerende på middelklassen, men vil være af interesse for enhver voksen, der ønsker at trænge ind i mysterier vores univers. Efter hvad der virker som mirakler, i virkeligheden, en virkelighed!

Køb bogen