Kas ir manekenu relativitātes teorija

Īpašā relativitātes teorija burtiski pārveidoja fizikas pasauli un pilnībā mainīja vispārpieņemto izpratni par apkārtējo pasauli.

Daudzi fiziķi joprojām ir iesaistīti karstās diskusijās, kas saistītas ar relativitātes teoriju. Šajā materiālā es centīšos pēc iespējas skaidrāk izskaidrot, kas ir šī relativitātes teorija.

Īpašā un vispārējā relativitātes teorija

Vēl 1905. gadā izcilais fiziķis Alberts Einšteins publicēja darbu ar nosaukumu Īpašā relativitātes teorija (turpmāk tekstā - SRT), kurā paskaidrojums par to, kā aprakstīt kustību starp dažādiem inerciāliem atsauces rāmjiem vai, vienkāršāk sakot, objektiem, kas pārvietojas viens pret otru ar noteiktu ātrums.

Savā darbā zinātnieks teica, ka, pārvietojoties diviem objektiem ar fiksētu ātrumu, jums ir nepieciešams izpētiet to kustību attiecībā pret otru un neuzņemiet vienu no objektiem kā absolūtu sistēmu atpakaļskaitīšana.

Vienkārši sakot, ja parastie astronauti lido ar vienu kosmosa kuģi, bet jūs un jūsu partneris - uz citu, tad lai salīdzinātu savus novērojumus, vienīgais, kas jums jāzina, ir ātrums attiecībā pret otru draugs.

Īpašā relativitātes teorija

Šī ir unikāla apakšnodaļa, kurā tiek pētīts tikai īpašs gadījums (tāpēc to tā sauc), kurā kustība ir vienmērīga un taisna.

Ja materiāls objekts tiek paātrināts vai pārvietojas loka veidā, tad SIMTS neattiecas. Šajā gadījumā tas jau tiek izmantots Vispārējā relativitāte (Vispārējā relativitātes teorija), aprakstot ķermeņu kustību visos pārējos gadījumos.

Visa Einšteina teorija balstās uz šādiem galvenajiem postulātiem:

1. Relativitātes princips. Pēc viņa teiktā, visi fiziskie likumi darbojas pat uz objektiem, kas ir inerciāli atskaites rāmji (pārvietojas viens pret otru ar fiksētu ātrumu).
2. Gaismas ātruma princips. Gaismas ātrums absolūti visiem objektiem ir vienāds, un nav svarīgi, ar kādu ātrumu materiālie objekti pārvietojas attiecībā pret gaismas avotu.

Ēteru meklējumi un eksperimentālie dati

19. gadsimta beigās tā laika zinātnieki aktīvi meklēja tā saukto ēteri - barotni, kurā, pēc viņu domām, vajadzēja izplatīties gaismas viļņiem. Tajā pašā laikā tika apsvērta analoģija ar skaņas viļņiem, un to izplatīšanai viņiem ir nepieciešams noteikts vide.

Tā rezultātā radās pārliecība, ka gaismas ātrums mainīsies atkarībā no novērotāja ātruma attiecībā pret ēteri.

Einšteins, atšķirībā no kolēģiem, nolēma uzticēties eksperimentu rezultātiem un noraidīja ētera teoriju kā nepieņemamu, un izvirzīja savu pieņēmumu, pamatojoties uz eksperimentāli iegūto dati.

Un viņš secināja, ka visi fiziskie likumi, tāpat kā gaismas ātrums, ir nemainīgi un nekādā ziņā nav atkarīgi no paša novērotāja ātruma.

Telpas un laika viendabīgums

Tātad, saskaņā ar SRT, starp telpu un laiku pastāv nemainīga saikne. Mēs visi lieliski zinām, ka mūsu Visumam ir trīs telpiskās dimensijas:

Uz leju un uz augšu, pa kreisi un pa labi, un uz priekšu un atpakaļ. Šim nemainīgajam trio tiek pievienota arī tā dēvētā laika dimensija, un tagad šīs četras dimensijas ir mūsu telpas-laika kontinuuma pamats.

Tātad, ja jūs pārvietojaties lielā ātrumā, tad īpaši savus novērojumus attiecībā uz laiku un telpa ievērojami atšķirsies no citu novērotāju novērojumiem, kuri pārvietojas ar ievērojami mazāk ātrums. Tas ir grūti, tagad es to izskaidrošu ar vienkāršu piemēru.

Tātad, iedomājieties divus kosmosa kuģus. Viens no jums ir jūs un jūs turat lāzera rādītāju. Jūs to ieslēdzat un vērsiet taisnā leņķī pret spoguli, kas atrodas griestos, un vērojat, kā tas (lāzera stars), kas atspoguļojas vertikāli uz leju, nokrīt uz grīdas.

Tagad iedomājieties, ka tieši jūsu kuģis pārvietojas ar milzīgu ātrumu, kas ir pusi no gaismas ātruma. Tātad, saskaņā ar Einšteina īpašo teoriju, šis ātrums jums būs absolūti neredzams.

Bet novērotājiem otrajā kosmosa kuģī, kas ir miera stāvoklī, novērojot jūsu eksperimentu ar lāzeru, viņi redzēs pavisam citu ainu, proti:

Ārējais novērotājs redzēs, ka jūsu izstarotais stars virzīsies pa diagonāli pret spoguli (un ne zem tieša leņķis kā jūsu gadījumā), pēc tam atstarojoties no tās virsmas, arī pa diagonāli iet uz grīdas un nokrīt viņu.

Citiem vārdiem sakot, lāzera stara trajektorija jums un ārējam novērotājam būs atšķirīga. Tas nozīmē, ka atšķirsies arī laiks, kas nepieciešams, lai stars virzītos dažādos attālumos.

Šī parādība tiek saukta par laika dilatāciju, tas ir, laiks uz jūsu zvaigžņu kuģa, kas pārvietojas lielā ātrumā, ritēs daudz lēnāk nekā ārējiem novērotājiem.

Šis domu eksperiments parāda, ka starp telpu un laiku pastāv nesaraujama saikne. Šo savienojumu var skaidri redzēt tikai tad, ja runa ir par ātrumu, kas ir tuvu gaismas ātrumam.

Apvienojot masu un enerģiju

Turklāt lielais zinātnieks ieguva formulu, saskaņā ar kuru masa un enerģija ir nesaraujami saistītas:

Tātad, saskaņā ar izcilā fiziķa teoriju, kad no matērijas izgatavota objekta ātrums tuvojas gaismas ātrumam, tad tā masa palielinās. Citiem vārdiem sakot, jo lielāks ir objekta ātrums, jo lielāks ir tā svars, kas nozīmē, ka to izkliedēt kļūst arvien grūtāk.

Tātad, kad materiāls objekts sasniedz gaismas ātrumu, tad tā masa būs vienāda ar bezgalību.

Līdz ar to, jo smagāks ir ķermenis, jo vairāk enerģijas nepieciešams tā paātrināšanai, un, lai paātrinātu ķermeni ar bezgalīgu masu, vajadzīgs bezgalīgs enerģijas daudzums.

No tā izriet, ka materiālajiem objektiem gaismas ātrums principā nav sasniedzams.

Pirms šīs teorijas neviens neredzēja acīmredzamu saikni starp enerģiju un masu, un to pierādīja Einšteins enerģijas saglabāšanas likums un masas saglabāšanas likums ir viena vispārēja likuma daļas masa-enerģija.

Vai jums patika materiāls? Tad mums patīk, abonējam un komentējam. Paldies, ka lasījāt līdz galam!