La teoria de la relativitat - què és? Els postulats de la teoria de la relativitat. El temps i l'espai en la teoria de la relativitat

Tornar a principis del segle 20, es va formular la teoria de la relativitat. Què és i que el seu creador sap tots els escolars d'avui. És tan fascinant que fins i tot interessat en les persones que estan lluny de la ciència. En aquest article es descriu en un llenguatge accessible la teoria de la relativitat: què és, quins són els seus postulats i aplicacions.

Es diu que a Albertu Eynshteynu, el creador, el coneixement va arribar en un tres i no res. Científic suposadament va muntar un tramvia a Berna, Suïssa. Va mirar el rellotge del carrer i es va adonar que el rellotge s'aturarà quan un tramvia a accelerar a la velocitat de la llum. En aquest cas, no hi hauria hagut temps. en la teoria de la relativitat que juga un paper molt important. Un dels postulats formulats per Einstein - diferents observadors perceben la realitat d'una altra manera. Això s'aplica en particular al temps i la distància.

Comptabilització de la posició de l'observador

En aquest dia, Albert es va adonar que el llenguatge de la ciència, una descripció de qualsevol fenomen físic o esdeveniment depèn de si l'observador es troba en un marc de referència. Per exemple, si qualsevol tramvia de passatgers caurà punts, cauen en relació amb ella directament cap avall. Si mirem des de la perspectiva de peu en un carrer de vianants, la trajectòria de la caiguda correspon a una paràbola, com els tramvies es mou mentre que cauen les ulleres. Per tant, el sistema de referència a tot el món. Oferim un cop d'ull més de prop els principis bàsics de la teoria de la relativitat.

la llei de trànsit distribuït i el principi de la relativitat

Malgrat el fet que quan es canvia la descripció dels fets que expliquen els sistemes varien, hi ha coses universals que segueixen sent els mateixos. Per entendre això, un ha de preguntar-se no baixa punts, i la llei de la naturalesa, el que provoca que caigui. Per a qualsevol observador, independentment de l'ordre en un moviment o un sistema fix de coordenades que sigui, la resposta no s'ha modificat. Aquesta llei es diu la llei de distribució del trànsit. És igualment vàlid en el tramvia, i al carrer. En altres paraules, si la descripció dels esdeveniments sempre depèn de qui els està veient, llavors això no s'aplica a les lleis de la natura. Són, tal com s'expressa en el llenguatge científic, invariant. Que aquest és el principi de relativitat.

Dos de la teoria d'Einstein

Aquest principi, així com qualsevol altra hipòtesi, va ser necessari primer xec, en correlació amb els fenòmens naturals activa en la nostra realitat. Einstein deriva 2 teoria de la relativitat. Tot i que estan relacionats, però es consideren per separat.

teoria de la relativitat especial o privada (SRT) es basa en la premissa que, per a tot tipus de sistemes de referència, que són una velocitat constant, les lleis de la natura són els mateixos. La relativitat general (GR) Aquest principi s'aplica a qualsevol marc de referència, incloent aquells que es mouen amb acceleració. El 1905, Albert Einstein va publicar la primera teoria. El segon, més complexa en termes de l'aparell matemàtic, acabat en 1916. Creació de la teoria de la relativitat, SRT i TRB, va ser un pas important en el desenvolupament de la física. Aturem-nos en cada un.

La teoria especial de la relativitat

Què és, quin és la seva essència? Anem a respondre a aquesta pregunta. És aquesta teoria prediu molts efectes paradoxals que són contràries a les nostres intuïcions sobre com funciona el món. Aquests són els efectes que es produeixen quan la velocitat s'aproxima a la velocitat de la llum. El més famós d'ells és l'efecte de la dilatació del temps (del rellotge). Rellotges que es mouen en relació amb l'observador, són més lents que els que estan a les seves mans per a ell.

En el sistema de coordenades que es mou a una velocitat propera a la velocitat de la llum, que s'estira en relació amb l'observador, i la longitud dels objectes (extensió espacial), en contrast, es comprimeix al llarg de la direcció de l'eix d'aquest moviment. Aquest efecte és que els científics anomenen-Fitzgerald contracció de Lorentz. De nou el 1889, va descriure Dzhordzh Fitsdzherald, un físic italià. I el 1892, Hendrik Lorentz, un holandès, ha afegit. Aquest efecte explica el resultat negatiu, el que dóna l'experiment Michelson-Morley, en el qual la velocitat del planeta a l'espai exterior es determina mesurant el "vent d'èter". Aquests són els principis bàsics de la teoria de la relativitat (especial). Einstein complementat aquestes equacions fórmula de conversió de pes fet per analogia. D'acord amb ella, perquè la velocitat del cos s'aproxima a la velocitat de la llum, el pes corporal augmenta. Per exemple, si la velocitat és de 260k. Km / s, és a dir, el 87% de la velocitat de la llum, des del punt de vista d'un observador que es troba en el marc de referència estacionari, al doble de la massa de l'objecte.

STO confirmació

Totes aquestes disposicions, siguin quines siguin contràries al sentit comú, a temps d'Einstein es confirmen directa i plenament en nombrosos experiments. Un d'ells tenia una universitat de Michigan investigadors. Aquest curiós experiment va confirmar la teoria de la relativitat en la física. Els investigadors van col·locar a bord d'un avió, el que va fer regularment vols transatlàntics, ultra-precises rellotges atòmics. Cada vegada després del seu retorn al testimoniatge d'aquestes hores es van verificar amb el control de l'aeroport. Va resultar que el rellotge en el pla cada vegada més i més endarrerida darrere dels controls. Per descomptat, era només xifres menors, fraccions de segon, però el fet és molt significatiu.

Els últims investigadors del segle la meitat estan estudiant accelerador de partícules elementals - uns enormes complexos de maquinari. En aquests feixos d'electrons o protons, és a dir van carregar partícules subatòmiques accelerades, sempre que no s'acosten a la velocitat de la llum. A partir de llavors bombardegen el blanc nuclear. En aquestes proves, ha de tenir en compte el fet que la massa de les partícules augmenta, en cas contrari els resultats de l'experiment no es pot interpretar. En aquest sentit, la SRT ha estat durant molt de temps no només una teoria hipotètica. S'ha convertit en una de les eines que s'utilitzen en enginyeria aplicada, juntament amb les lleis de la mecànica de Newton. Els principis de la teoria de la relativitat van trobar gran utilitat pràctica en l'actualitat.

les lleis de Newton i STO

Parlant de les lleis de Newton (retrat del científic presentat anteriorment), cal assenyalar que la teoria especial de la relativitat, que aparentment els contradiu, en realitat reprodueix les equacions de les lleis de Newton gairebé exactament, si s'utilitza per descriure un cos la velocitat de moviment molt menor que la velocitat de la llum. En altres paraules, si vostè està utilitzant la relativitat especial, la física de Newton no es cancel·la. Aquesta teoria, per contra, complementa i amplia.

La velocitat de la llum - una constant universal

Utilitzant el principi de la relativitat, es pot entendre per què juga un paper important és la velocitat de la llum, en lloc de qualsevol altra cosa en aquest model mundial de l'estructura. Aquesta qüestió es planteja per aquells que estan començant la familiaritat amb la física. La velocitat de la llum és una constant universal perquè està definit com a tal per la llei natural (més sobre això es pot trobar a l'estudi de les equacions de Maxwell). La velocitat de la llum en el buit, en virtut del principi de relativitat, en qualsevol sistema de referència és el mateix. Vostè pot pensar que és contrari al sentit comú. Es dedueix que per a l'observador al mateix temps que la llum ve d'una font fixa i d'un moviment (independentment de si s'està movent amb una velocitat). No obstant això, no ho és. La velocitat de la llum, gràcies al seu paper especial se li dóna un lloc central no només és especial, sinó també en la relativitat general. I explicar-ho.

La teoria general de la relativitat

S'utilitza, com ja hem dit, per a tots els sistemes de referència no són necessàriament aquells la velocitat de moviment relatiu entre si és constant. Matemàticament, aquesta teoria es veu molt més difícil del que especial. Això explica el fet que entre les seves publicacions han passat 11 anys. GTR inclou un especial com un cas especial. Per tant, les lleis de Newton són també part d'ella. No obstant això, la relativitat general va molt més enllà dels seus predecessors. Per exemple, s'explica en una nova gravetat.

quarta dimensió

Gràcies al món de quatre dimensions s'està convertint en TRB: Temps afegit a les tres dimensions espacials. Tots ells són inseparables, per tant, cal parlar no de la distància espacial que hi ha al món tridimensional entre dos objectes. Ara va en intervals espai-temporals entre els diferents esdeveniments, unint la distància espacial i temporal a uns dels altres. En altres paraules, el temps i l'espai en la teoria de la relativitat es consideren com un continu de quatre dimensions. Es pot definir com l'espai-temps. Aquest continu d'aquests observadors que es mouen un respecte a l'altre, es tenen diferents opinions, fins i tot sobre qualsevol dels dos esdeveniments, o un d'ells si hi va haver tant precedida per una altra. No obstant això, la relació causal no és violada. En altres paraules, l'existència d'aquest sistema de coordenades, en el qual dos esdeveniments es produeixen en diferents seqüències i, al mateix temps, no permet fins i tot un GR.

La relativitat general i la llei de la gravitació universal

D'acord amb la llei de la gravitació universal, descoberta per Newton, hi ha la força d'atracció mútua en l'univers entre dos cossos. Terra des d'aquesta posició gira al voltant del sol, ja que hi ha forces d'atracció entre ells. No obstant això, la teoria general de la relativitat fa que la mirada a l'altra banda d'aquest fenomen. La gravetat, segons aquesta teoria - una conseqüència de "curvatura" (deformació) d'espai-temps, que s'observa sota la influència de la massa. El cos és més pesat (en el nostre exemple, el sol), més "flex" sota d'ell, l'espai-temps. En conseqüència, la seva camp gravitacional és tan forta.

Per tal de comprendre millor l'essència de la teoria de la relativitat, consideri la comparació. La terra, d'acord amb la relativitat general, gira al voltant del sol, com una petita bola que roda al voltant del cràter del con, format com a resultat de "forçar" el sol espai-temps. I el fet que es va utilitzar per prendre la força de gravetat és en realitat la manifestació exterior de la curvatura, i no per la força, en el sentit de Newton. Una millor explicació del fenomen de la gravetat del que proposa TRB, fins a la data no es troba.

Els mètodes per a la relativitat general proves

Recordeu que el GRT no és fàcil de comprovar, ja que resulta al laboratori gairebé complir amb la llei de la gravitació universal. No obstant això, els científics encara tenien una sèrie d'experiments importants. Els seus resultats suggereixen que la teoria d'Einstein es confirma. TRB també ajuda a explicar els diferents fenòmens observats en l'espai. Això, per exemple, les petites desviacions de Mercuri des de la seva òrbita estacionària. Des del punt de vista de la mecànica clàssica newtoniana no pot explicar-los. Aquesta és també la raó per la radiació electromagnètica de les estrelles distants es corba quan passa prop del sol.

Els resultats predits per la relativitat general, de fet, difereixen substancialment de les que donen les lleis de Newton (el seu retrat es presenta més amunt) només quan hi ha camps gravitacionals superstrong. Per tant, per completar la verificació de la relativitat general requereix o bé mesuraments molt precises de la gran massa dels objectes, o un forat negre, perquè els nostres representacions habituals en relació amb ells inaplicable. Per tant, el desenvolupament de mètodes experimentals per posar a prova aquesta teoria és una de les principals tasques de la física experimental moderna.

Les ments de molts científics, i la gent lluny de la ciència porta creats per la teoria de la relativitat d'Einstein. Què és, parlem breument. Aquesta teoria es converteix les nostres idees familiars sobre el món, de manera que l'interès en que encara no s'ha extingit.