Nadharia ya relativity - ni nini? postulates ya nadharia ya relativity. Muda na nafasi katika nadharia ya Uhusiano

Back mapema 20 th karne uliaandaliwa nadharia ya relativity. Ni nini na ambao Muumba wake anajua kila schoolchild leo. Ni hivyo kuvutia kwamba hata nia ya watu ambao ni mbali na sayansi. Katika makala hii kwa lugha ya kupatikana inaeleza nadharia ya Uhusiano: ni nini, ni postulates yake na matumizi.

Inasemekana kuwa kwa Albertu Eynshteynu, Muumba, ufahamu alikuja katika jiffy. Scientist madai alipanda tram katika Bern, Uswisi. Alipomwona saa mitaani na alitambua kwamba saa itasimama wakati tram kasi kwa kasi ya mwanga. Katika hali hii bila kuwa na wakati. katika nadharia ya relativity ni ina jukumu muhimu sana. Moja ya postulates yaliyoandaliwa na Einstein - waangalizi mbalimbali wanaona hali halisi tofauti. Hii inatumika hasa kwa wakati na umbali.

Uhasibu kwa nafasi waangalizi wa

Siku hiyo, Albert waligundua kwamba lugha ya sayansi, maelezo ya jambo lolote kimwili au tukio inategemea kama waangalizi katika sura ya kumbukumbu. Kwa mfano, kama wapo tram abiria imeshuka pointi, wao kuanguka katika uhusiano wa moja kwa moja ni ya chini. Kama sisi kuangalia kutoka katika mtazamo wa wamesimama wapita mitaani, trajectory ya kuanguka inalingana na parabola, kama tram hatua wakati glasi kuanguka. Hivyo, mfumo wa kumbukumbu kwa kila mtu. Tunatoa kuangalia karibu katika malengo ya msingi ya nadharia ya relativity.

Distributed sheria za trafiki na kanuni ya relativity

Licha ya ukweli kwamba wakati kubadilisha maelezo ya matukio kuhesabu mifumo kutofautiana, kuna mambo zima zilizosalia moja. Ili kuelewa hili, moja ina ajabu si kuacha pointi, na sheria ya asili, ambayo husababisha yake kuanguka. Kwa mtazamaji yoyote, bila kujali utaratibu kusonga au mfumo uliowekwa wa kuratibu ni, jibu ni unchanged. Sheria hii inaitwa sheria ya usambazaji wa trafiki. Ni sawa halali katika tram, na mitaani. Kwa maneno mengine, iwapo maelezo ya matukio daima hutegemea ambaye ni kuangalia yao, basi hii haihusu sheria za asili. Ni, kama ni walionyesha katika lugha ya kisayansi, invariant. Kwamba hii ni kanuni ya relativity.

Mbili ya nadharia Einstein

kanuni hii, pamoja na nadharia tete nyingine yoyote, ilikuwa muhimu kuangalia kwanza, correlating kwa matukio ya asili ya kazi katika hali halisi wetu. Einstein inayotokana 2 nadharia ya relativity. Ingawa ni kuhusiana, lakini ni kuchukuliwa tofauti.

Binafsi au maalum relativity nadharia (SRT) ni misingi ya Nguzo kwamba, kwa kila aina ya mifumo ya kumbukumbu, ambayo ni kasi ya mara kwa mara, sheria ya asili ni sawa. General relativity (GR) Kanuni hii inatumika kwa sura yoyote ya kumbukumbu, ikiwa ni pamoja na wale ambao hoja kwa kuongeza kasi. Mwaka 1905, Albert Einstein iliyochapishwa nadharia ya kwanza. pili, ngumu zaidi katika suala la vifaa vya hisabati, kukamilika mwaka 1916. Uumbaji wa nadharia ya relativity, SRT na GRT, ilikuwa ni hatua muhimu katika maendeleo ya fizikia. Hebu waishio kila mmoja wao.

nadharia ya relativity maalum

ndivyo, ni nini kiini yake? Hebu kujibu swali hili. Ni nadharia hii anahisi madhara mengi kuwa kinyume kuwa ni kinyume na intuitions yetu kuhusu jinsi ulimwengu kazi. Hizi ni athari ambazo kutokea wakati kasi mbinu kasi ya mwanga. maarufu zaidi kati yao ni mara kupanuka athari (ya saa). Saa kwamba ni kusonga ikilinganishwa na waangalizi, ni polepole zaidi kuliko wale walio katika mikono yake kwa ajili yake.

Katika mfumo wa kuratibu kusonga kwa kasi karibu na kasi ya mwanga, kuwa aliweka jamaa waangalizi, na urefu wa vitu (anga kiasi), kwa upande mwingine, ni USITUMIE pamoja mwelekeo wa mhimili wa harakati hii. Hii wanasayansi athari wito wa Fitzgerald contraction Lorentz. Hata hivyo mwaka 1889 alimsimulia Dzhordzh Fitsdzherald, mwanafizikia Italia. Na katika 1892, Hendrik Lorentz, Dutchman, aliongeza. Athari hii anaelezea matokeo hasi, ambayo inatoa Michelson-Morley majaribio, ambapo kasi ya sayari katika anga za juu ni kuamua na kupima "aether upepo". Hizi ni malengo ya msingi ya nadharia ya relativity (maalum). Einstein zikisaidiwa hizi milinganyo formula uzito kubadilika yaliyotolewa na mlinganisho. Kulingana na hayo, kwa vile kasi mwili mbinu kasi ya mwanga, uzito wa mwili huongezeka. Kwa mfano, kama kasi 260K. Km / s, yaani 87% ya kasi ya mwanga, na mtazamo wa mtazamaji ambaye ni katika kumbukumbu sura stationary, mara mbili wingi wa kitu.

uthibitisho STO

vifungu hivi, chochote ni kinyume na akili ya kawaida, kwa mara ya Einstein ni moja kwa moja na kikamilifu alithibitisha katika majaribio mbalimbali. Mmoja wao uliofanyika Chuo Kikuu cha Michigan watafiti. Hii majaribio curious alithibitisha nadharia ya relativity katika fizikia. Watafiti kuwekwa kwenye bodi ya ndege, ambayo mara kwa mara alifanya ndege transatlantiska, Ultra-sahihi atomia saa. Kila wakati baada ya kurudi ushuhuda wa saa hizi walikuwa kuchunguzwa na kudhibiti uwanja wa ndege. Aligeuka kuwa saa kwenye ndege kila wakati zaidi na zaidi limekuwa nyuma udhibiti. Bila shaka, ilikuwa tu takwimu ndogo, sehemu ya pili, lakini ukweli ni muhimu sana.

mwisho watafiti nusu karne ni kusoma msingi chembe accelerator - kubwa vifaa complexes. Katika mihimili hizi elektroni au protoni, yaani kushtakiwa chembe subatomic kasi kwa muda mrefu kama hawana mbinu kasi ya mwanga. Baada ya hapo wao shambulia Lengo kinuklia. Katika vipimo hivi, unahitaji kufikiria ukweli kwamba wingi wa chembe huongezeka, vinginevyo matokeo ya majaribio haiwezi kufasiriwa. Kwa hali hii, SRT kwa muda mrefu imekuwa si tu nadharia nadharia. Imekuwa moja ya zana ambayo hutumika katika kutumika uhandisi, pamoja na sheria Newton ya mechanics. kanuni za nadharia ya relativity kupatikana matumizi kubwa ya vitendo leo.

sheria STO na Newton

Akizungumza sheria Newton ya (Portrait ya mwanasayansi iliyotolewa hapo juu), ni lazima ieleweke kwamba nadharia ya relativity maalum, ambayo inaonekana inapingana nao, kwa kweli kuzaliana milinganyo ya sheria Newton ya karibu hasa, ikiwa ni kutumika kuelezea mwili ambao kasi ya harakati ndogo sana kuliko kasi ya mwanga. Kwa maneno mengine, kama unatumia relativity maalum, fizikia Newton si kufutwa. Nadharia hii, tofauti, mchango na inaenea yake.

kasi ya mwanga - mara kwa mara wote

Kwa kutumia kanuni ya relativity, mtu anaweza kuelewa kwa nini ni ina jukumu muhimu ni kasi ya mwanga, badala ya kitu kingine chochote katika mtindo huu ulimwengu wa muundo. Swali hili lililotolewa na wale ambao ni mwanzo tu uzoefu wa fizikia. kasi ya mwanga ni mara kwa mara kwa wote kwa sababu ni hufafanuliwa kama vile kwa mujibu wa sheria za asili (zaidi juu ya hii inaweza kupatikana kwa kuchunguza Maxwell equations). kasi ya mwanga katika utupu, kwa mujibu wa kanuni ya relativity, katika sura yoyote ya kumbukumbu ni sawa. Unaweza kufikiri kwamba ni kinyume na akili ya kawaida. Kwa sababu hiyo kwa waangalizi wakati huo huo kama mwanga kutoka kwa chanzo cha kudumu na kutoka kusonga (bila kujali kama ni kusonga kwa kasi). Hata hivyo, ni si. kasi ya mwanga, shukrani kwa mchango wake wa pekee imetolewa sehemu ya kati si tu maalum, lakini pia katika relativity ujumla. Na kuwaambia kuhusu hilo.

General Nadharia ya Uwiano

Ni kutumika, kama tulivyosema, kwa muafaka kumbukumbu si lazima wale ambao kasi ya mwendo jamaa na kila mmoja ni mara kwa mara. Hesabu, nadharia hii inaonekana vigumu zaidi kuliko maalum. Hii inaelezea ukweli kwamba kati ya machapisho yao kupita miaka 11. GTR ni pamoja maalum kama kesi maalum. Kwa hiyo, sheria Newton pia ni sehemu yake. Hata hivyo, kwa ujumla relativity inaenda mbali zaidi ya watangulizi wake. Kwa mfano, ni ilivyoelezwa katika mvuto mpya.

mwelekeo wa nne

Shukrani kwa dunia na nne pande ni kuwa GRT: wakati aliongeza kwa pande tatu ya anga. Wote ni namna isiyoweza kutengwa, kwa hiyo, ni muhimu kwa majadiliano si kuhusu umbali anga kilichopo duniani pande tatu kati ya vitu viwili. Sasa anaendelea vipindi spatio-muda kati ya matukio mbalimbali, kuwaunganisha wote anga na muda umbali yao kutoka kwa kila mmoja. Kwa maneno mengine, wakati na nafasi katika nadharia ya relativity ni kuchukuliwa kama endelevu nne dimensional. Ni unaweza kuelezwa kama nafasi-wakati. endelevu hii ya waangalizi wale kusonga jamaa kwa kila mmoja, utakuwa na maoni tofauti, hata juu ya matukio yoyote mbili, au mmoja wao kama kulikuwa na wote hutanguliwa na mwingine. Hata hivyo, uhusiano causal si kukiukwa. Kwa maneno mengine, kuwepo kwa vile mfumo wa kuratibu, ambapo matukio mawili kutokea katika Utaratibu tofauti na kwa wakati mmoja, hairuhusu hata GR.

General relativity na sheria ya gravitation zima

Kwa mujibu wa sheria ya gravitation wote, iligunduliwa na Newton, nguvu ya kivutio kuheshimiana lipo ulimwenguni kati ya miili yoyote mbili. Dunia kutoka nafasi hii inahusu jua, kwani kuna nguvu ya mvuto kati yao. Hata hivyo, nadharia ya jumla ya relativity inafanya kuangalia upande wa pili kwa jambo hili. Gravity, kwa mujibu wa nadharia hii - matokeo ya "curvature" (deformation) wa nafasi ya wakati, ambayo ni kuzingatiwa chini ya ushawishi wa molekuli. mwili ni nzito (katika mfano wetu, jua), zaidi "flex" chini yake nafasi-wakati. Kwa hiyo, wake shamba mvuto ni hivyo nguvu.

Ili kuelewa vizuri asili ya nadharia ya relativity, fikiria ulinganifu. ardhi, kulingana na relativity ujumla, inahusu jua, kama mpira kidogo kwamba Rolls kote volkeno ya koni, hutengenezwa kutokana na "kulazimisha" nafasi ya wakati jua. Na ukweli kwamba sisi kutumika kuchukua nguvu ya mvuto kwa kweli onyesho nje ya curvature, na si kwa nguvu, kwa maana ya Newton. maelezo bora ya uzushi ya mvuto kuliko iliyopendekezwa katika GRT, hadi sasa haupatikani.

Mbinu kwa ajili ya kupima general relativity

Kumbuka kuwa GRT si rahisi ya kuangalia, kwa vile matokeo ya maabara karibu kuzingatia sheria ya gravitation zima. Hata hivyo, wanasayansi bado alikuwa na idadi ya majaribio muhimu. matokeo yao zinaonyesha kwamba nadharia Einstein imethibitishwa. GRT pia husaidia kueleza matukio mbalimbali kuzingatiwa katika anga. Hii, kwa mfano, ndogo kupotoka ya Mercury kutoka mzunguko wake umetulia. Kutoka hatua ya mtazamo wa mechanics Newton classical hawawezi kueleza yao. Hii pia ni kwa nini mionzi ya umeme kutoka nyota ya mbali ni bent kama unapita karibu jua.

matokeo alitabiri kwa relativity ujumla, kwa kweli, ni tofauti kwa kiasi kikubwa kutoka kwa wale ambao kutoa sheria za Newton (taswira yake zimetolewa juu) tu wakati kuna superstrong mashamba mvuto. Kwa hiyo, ili kukamilisha uthibitishaji ya relativity ujumla inahitaji aidha vipimo sahihi sana kwa wingi kubwa ya vitu, au shimo nyeusi, kwa sababu uwakilishi wetu mazoea kuhusiana na wao haitumiki. Kwa hiyo, maendeleo ya mbinu ya majaribio ya kupima nadharia hii ni moja ya kazi kuu za fizikia ya kisasa ya majaribio.

mawazo ya wanasayansi wengi, na watu mbali na sayansi huchukua iliyoundwa na nadharia Einstein ya relativity. Kuna nini sisi alizungumza kwa ufupi. Nadharia hii zamu mawazo yetu ukoo kuhusu ulimwengu, hivyo nia ya kuwa bado kuzimwa.