Mi a relativitás elmélete a bábuk számára

A különleges relativitáselmélet szó szerint forradalmasította a fizika világát, és teljesen megváltoztatta a körülöttünk lévő világ általánosan elfogadott megértését.

Sok fizikus továbbra is heves vitákat folytat a relativitáselmélettel kapcsolatban. Ebben az anyagban megpróbálom a lehető legvilágosabban elmagyarázni, mi is ez a relativitáselmélet.

Speciális és általános relativitáselmélet

Még 1905-ben Albert Einstein nagy fizikus publikálta a Relativitáselmélet különleges elmélete (a továbbiakban: SRT) című munkáját, amelyben magyarázat arra, hogy hogyan lehet leírni a mozgást a különböző inerciális referenciakeretek vagy egyszerűbben az objektumok között, amelyek egymáshoz képest bizonyos sebesség.

Munkájában a tudós elmondta, hogy két tárgy rögzített sebességű mozgása során szükség van tanulmányozzák egymáshoz viszonyított mozgásukat, és ne vegyék az egyik tárgyat abszolút rendszernek visszaszámlálás.

Egyszerűen fogalmazva, ha a hagyományos űrhajósok egy űrhajón repülnek, Ön és partnere pedig egy másik űrhajón repül megfigyelései összehasonlításához az egyetlen dolog, amit tudnia kell, az egymáshoz viszonyított sebesség barátom.

Speciális relativitáselmélet

Ez egy egyedülálló alszakasz, amely kizárólag speciális esetet tanulmányoz (ezért hívják így), amelyben a mozgás egyenletes és egyenes vonalú.

Abban az esetben, ha egy anyagi tárgy felgyorsul vagy ívben mozog, akkor SZÁZ nem vonatkozik. Ebben az esetben már használják Általános relativitáselmélet (Általános relativitáselmélet), leírva a testek mozgását minden más esetben.

Einstein összes elmélete a következő fő posztulátumokon alapul:

1. A relativitás elve. Szerinte minden fizikai törvény még azokon a tárgyakon is hat, amelyek inerciális referenciakeretek (egymáshoz képest fix sebességgel mozognak).
2. A fénysebesség elve. A fénysebesség abszolút minden tárgy esetében azonos, és nem mindegy, hogy az anyagi tárgyak milyen sebességgel mozognak a fényforráshoz képest.

Éteres keresések és kísérleti adatok

A 19. század végén az akkori tudósok aktívan keresték az úgynevezett étert - azt a közeget, ahol elképzeléseik szerint fényhullámoknak kellett volna terjedniük. Ugyanakkor figyelembe vették a hanghullámokkal való analógiát, és a terjedéshez szükségük van egy bizonyos közegre.

Ennek eredményeként meggyőződés volt, hogy a fény sebessége a megfigyelő éterhez viszonyított sebességétől függően változik.

Kollégáival ellentétben Einstein úgy döntött, hogy megbízik a kísérletek eredményében, és elutasította az éterelméletet tarthatatlannak, és a kísérleti úton nyert feltételezését terjesztette elő adat.

És arra a következtetésre jutott, hogy minden fizikai törvény, csakúgy, mint a fény sebessége, állandó és semmilyen módon nem függ a megfigyelő saját sebességétől.

A tér és az idő homogenitása

Az SRT szerint tehát megváltoztathatatlan kapcsolat van a tér és az idő között. Mindannyian tökéletesen tudjuk, hogy Univerzumunknak három térbeli dimenziója van:

Le és fel, balra és jobbra, előre és hátra. Ehhez a változatlan trióhoz hozzáadódik az úgynevezett idődimenzió is, és most ez a négy dimenzió képezi a tér-idő kontinuumunk alapját.

Tehát ha nagy sebességgel halad, akkor konkrétan az idővel és a megfigyeléssel kapcsolatos észrevételeit a tér jelentősen különbözik más megfigyelők megfigyeléseitől, akik lényegesen kevesebbel mozognak sebesség. Nehéz, most egy egyszerű példával magyarázom el.

Képzeljünk el két űrhajót. Az egyiken te vagy, és lézermutatót tartasz. Bekapcsolja és derékszögben irányítja a mennyezeten elhelyezett tükröt, és figyeli, ahogy függőlegesen lefelé visszaverődő lézersugár esik a földre.

Most képzelje el, hogy a hajója halad hatalmas sebességgel, a fénysebesség felének felével. Tehát Einstein speciális elmélete szerint ez a sebesség teljesen láthatatlan lesz számodra.

De a második, nyugalomban lévő űrhajó megfigyelői számára, akik lézerrel megfigyelik a kísérletet, egy teljesen más képet látnak, nevezetesen:

Egy külső szemlélő látni fogja, hogy az Ön által kibocsátott sugár átlósan a tükör felé mozog (és nem közvetlenül szög, mint a te esetedben), majd visszaverődik a felületéről, átlósan a padlóra is megy és ráesik neki.

Más szavakkal, a lézersugár pályája más lesz az Ön és egy külső megfigyelő számára. Ez azt jelenti, hogy a sugár különböző távolságok közötti áthaladásához szükséges idő is különbözik.

Ezt a jelenséget idő dilatációnak nevezik, vagyis a csillaghajódon lévő, nagy sebességgel haladó idő sokkal lassabban fog áramlani, mint a szemlélők számára.

Ez a gondolati kísérlet azt mutatja, hogy elválaszthatatlan kapcsolat van a tér és az idő között. Ez a kapcsolat csak akkor látható jól, ha a fénysebességhez közeli sebességről van szó.

A tömeg és az energia egyesítése

Ezenkívül a nagy tudós egy olyan képletet vezetett le, amely szerint a tömeg és az energia elválaszthatatlanul összekapcsolódik:

Tehát a nagy fizikus elmélete szerint, amikor az anyagból készült tárgy sebessége megközelíti a fény sebességét, akkor annak tömege növekszik. Más szavakkal: minél nagyobb egy tárgy sebessége, annál nagyobb a súlya, ami azt jelenti, hogy egyre nehezebb szétszórni.

Tehát, amikor egy anyagi tárgy eléri a fénysebességet, akkor annak tömege megegyezik a végtelennel.

Ezért minél nehezebb a test, annál több energiára van szükség annak felgyorsításához, és végtelen mennyiségű energiára van szükség a test végtelen tömegű felgyorsításához.

Ebből következik, hogy a fény sebessége elvileg nem érhető el az anyagi tárgyak számára.

Ezen elmélet előtt senki sem látott nyilvánvaló kapcsolatot az energia és a tömeg között, és ezt Einstein bizonyította az energia megőrzésének törvénye és a tömeg megőrzésének törvénye egy általános törvény részei tömeg-energia.

Tetszett az anyag? Aztán szeretjük, feliratkozunk és kommenteljük. Köszönöm, hogy végigolvastad!