La teorio de relativeco - kio ĝi estas? La postulatoj de la teorio de relativeco. Tempo kaj spaco en la teorio de relativeco

Reen en la fruaj 20-a jarcento estis formulita la teorio de relativeco. Kio estas kaj kiu lia kreinto scias ĉiun schoolchild hodiaŭ. Ĝi estas tiel fascina ke eĉ interesas homoj, kiuj malproksimigxas de scienco. En ĉi tiu artikolo en atingebla lingvo priskribas la teorio de relativeco: kio ĝi estas, kio estas ĝia postulatoj kaj aplikoj.

Oni diras, ke al Albertu Eynshteynu, la kreinto, la sagaceco venis en jiffy. Sciencisto supozeble rajdis tramo ĉe Berno, Svislando. Li rigardis al la strato horloĝo kaj konstatis, ke la horloĝo haltos kiam tramo akceli al la rapido de lumo. En ĉi tiu kazo ĝi ne estus tempo. en la teorio de relativeco ĝi ludas tre gravan rolon. Unu el la postulatoj formulita de Einstein - malsamaj observantoj perceptas realo malsame. Tio koncernas aparte al la tempo kaj distanco.

Librotenado por la rigardanta pozicio

Tiu tago, Albert rimarkis, ke la lingvo de la scienco, priskribon de ajna fizika fenomeno aŭ okazaĵo dependas de ĉu la observanto estas en kadro de referenco. Ekzemple, se iu pasaĝero tramo faligos punktoj, ili falas en rilato al ĝi rekte malsupren. Se ni rigardu de la perspektivo de staranta sur strato peatonal, la trajektorio de la falo korespondas al parabolo, kiel la tramo movojn dum falanta okulvitroj. Tiel, la sistemo de referenco en ĉiuj. Ni proponas pli proksiman rigardon ĉe la bazaj dogmoj de la teorio de relativeco.

Distribuita trafiko leĝo kaj la principo de relativeco

Malgraŭ tio, ke kiam vi ŝanĝas la priskribo de eventoj kalkulante sistemoj varias, estas universalaj, kion restas la sama. Kompreni tion, oni devas scivoli ne faligi punktoj, kaj la leĝo de la naturo, kiu igas ĝin fali. Por ĉiu observanto, sendepende de la ordo en movanta aŭ fiksa sistemo de koordinatoj estas, la respondo estas neŝanĝita. Tiu leĝo estas nomita la leĝo de divido de la trafiko. Estas egale valida en la tramo, kaj sur la strato. Alivorte, se la priskribo de la okazaĵoj ĉiam dependas de kiu rigardante ilin, do tiu ne aplikeblas al la leĝoj de la naturo. Ili estas, kiel estas esprimitaj en scienca lingvo, invarianto. Tio ĉi estas la principo de relativeco.

Du de Einstein teorio

Tiu principo, tiel kiel ajna alia hipotezo, estis necese unue provu, korelaciante ĝin kun la naturaj fenomenoj aktiva en nia realaĵo. Einstein derivita 2 teorio de relativeco. Kvankam ili estas rilatigitaj, sed estas konsideritaj apartaj.

Privata aŭ speciala relativeco teorio (SRT) estas bazita sur la kondiĉo ke, por ĉiuj specoj de referenco sistemoj, kiuj estas konstanta rapido, la leĝoj de la naturo estas la samaj. Ĝenerala relativeco (GR) Tiu principo validas por ajna kadro de referenco, inkluzive tiuj kiu movas kun akcelo. En 1905, Albert Einstein publikigis la unuan teorion. La dua, pli kompleksa en terminoj de la matematika aparato, kompletigita en 1916. Kreo de la teorio de relativeco, SRT kaj GRT, estis grava paŝo en la evoluo de fiziko. Ni loĝas sur ĉiun el ili.

Specialaj teorio de relativeco

Kio estas, kio estas ĝia esenco? Ni respondi tiun demandon. Estas ĉi teorio antaŭdiras multaj paradoksa efikojn kiuj estas kontraŭe al niaj intuicioj pri kiel la mondo funkcias. Ĉi tiuj estas la efikoj, kiuj okazas kiam la rapido alproksimiĝas la lumrapideco. La plej fama inter ili estas la tempo dilatación efiko (de la horloĝo). Horloĝoj kiuj moviĝas relative al la observanto, estas pli malrapidaj ol tiuj, kiuj estas en la manoj por li.

En la koordinatsistemo moviĝas je rapido proksima al la rapido de lumo, etendiĝis relative al la observanto, kaj la longo de la objektoj (spaca amplekso), kontraste, estas kunpremita laŭ la direkto de la akso de ĉi tiu movado. Tiu efiko sciencistoj nomas-Fitzgerald kuntiriĝo de Lorentz. Tamen en 1889 li priskribis Dzhordzh Fitsdzherald, itala fizikisto. Kaj en 1892, Hendrik Lorentz, nederlandano, li aldonis. Tiu efiko klarigas la negativa rezulto, kiu donas al la Michelson-Morley eksperimento, en kiu la rapido de la planedo en kosma spaco estas determinita je la "etero vento". Ĉi tiuj estas la bazaj dogmoj de la teorio de relativeco (speciala). Einstein suplementu tiuj ekvacioj formulo pezo konvertiĝo farita de analogio. Laŭ ĝi, por la korpo rapido alproksimiĝas al la rapido de lumo, la korpo pezo pliigas. Ekzemple, se rapido estas 260K. Km / s, tio estas: 87% de la rapido de lumo, de la vidpunkto de observanto, kiu estas en la senmova referenca kadro, duobligi la maso de la objekto.

konfirmo STO

Ĉiuj ĉi tiuj kondiĉoj, kio ajn ili estas kontraŭa al la komuna senso, al Einstein tempo estas rekte kaj plene konfirmita en multnombraj eksperimentoj. Unu el ili tenis Universitato de Miĉigano esploristoj. Tiu kurioza eksperimento konfirmis la teorion de relativeco en fiziko. Esploristoj metita surŝipe aviadilo, kiu regule faras transatlantikaj flugoj, Ultra-precizaj atomaj horloĝoj. Ĉiufoje kiam li revenis al la atesto de ĉi tiuj horoj estis kontrolata per la flughaveno kontrolo. Evidentiĝis, ke la horloĝo en la aviadilo ĉiam pli kaj pli postrestis malantaŭ la kontroloj. Kompreneble, ĝi estis nur negrava figuroj, frakcioj de sekundo, sed la fakto estas tre signifa.

La lasta duon-jarcento esploristoj studas elementa partiklo akcelilo - grandega aparataro kompleksoj. En tiuj elektrono traboj aŭ protonoj, tio estas: ŝargita subatoma partikloj akcelitaj kondiĉe, ke ili ne alproksimigas la rapido de lumo. Poste ili bombardi la nuklea celo. En ĉi tiuj provoj, vi devas konsideri la fakton, ke la maso de partikloj pliigas, alie la rezultoj de la eksperimento ne povas esti interpretita. Tiurilate la SRT longe estis ne nur hipoteza teorion. Ĝi fariĝis unu el la iloj kiuj estas uzitaj en aplikita inĝenierio, apud Leĝoj de Newton pri mekaniko. La principoj de la teorio de relativeco trovis granda praktika uzo hodiaŭ.

STO kaj Neŭtonaj leĝoj

Parolante pri Neŭtonaj leĝoj (portreto de la sciencisto prezentita supre), ni notu, ke la speciala teorio de relativeco, kiu ŝajne kontraŭdiras ilin, fakte reproduktas la ekvacioj de Newton pri leĝoj preskaŭ ekzakte, se ĝi estas uzata por priskribi korpo kies rapido de movado multe malpli ol la lumrapideco. Alivorte, se vi abonas speciala relativeco, Neŭtona fiziko ne nuligita. Tiu teorio, en kontrasto, komplementoj kaj etendiĝas ĝi.

La rapideco de lumo - universala konstanto

Uzante la principon de relativeco, oni povas kompreni kial ĝi ludas gravan rolon estas la rapido de lumo, prefere ol io ajn alia en ĉi tiu mondo modelo de la strukturo. Tiu demando estas levita de tiuj kiuj ĵus komencis familiareco kun fiziko. La rapideco de lumo estas universala konstanto ĉar ĝi estas difinita kiel tia fare naturleĝo (pli sur ĉi tiu povas trovi de studanta la Maxwell ekvacioj). La rapido de lumo en vakuo, en virto de la principo de relativeco, en ajna referenca kadro estas la sama. Vi eble pensas, ke ĝi estas kontraŭa al la komuna senco. Sekvas, ke al la observanto samtempe kiel la lumo venas de fiksa fonto kaj de movanta (sendepende de ĉu ĝi moviĝas kun rapido). Tamen, ĝi ne estas. La rapido de lumo, danke al lia speciala rolo donas centran lokon ne nur specialajn, sed ankaŭ en ĝenerala relativeco. Kaj rakontos pri ĝi.

Ĝenerala Teorio de la Relativeco

Ĝi estas uzata, kiel ni diris, ĉiuj referencaj kadroj ne nepre estas tiuj kies rapido de moviĝo relative al unu la alian estas konstanta. Matematike, ĉi tiu teorio ŝajnas multe pli malfacila ol speciala. Tio klarigas la fakton ke inter liaj publikigadoj pasis 11 jaroj. GTR inkludas specialan kiel speciala okazo. Tial, Neŭtonaj leĝoj estas ankaŭ parto de ĝi. Tamen, ĝenerala relativeco iras multe pli tie de liaj antaŭuloj. Ekzemple, ĝi estas klarigita en nova gravito.

kvara dimensio

Danke al la kvar-dimensia mondo fariĝas GRT: Tempo aldonitaj al la tri spacaj dimensioj. Ĉiuj ili estas nedisigeblaj, do, necesas paroli ne pri la spaca distanco kiu ekzistas en la tridimensia mondo inter du objektoj. Ĝi nun okazas espaciotemporales intervaloj inter diversaj okazaĵoj, kunigante ambaŭ spaca kaj tempa distanco ilin de unu la alian. Alivorte, tempo kaj spaco en la teorio de relativeco estas konsideritaj kiel kvar-dimensia kontinuumo. Ĝi povas esti difinita kiel la spaco-tempo. Ĉi kontinuaĵo de tiuj observantoj kiuj moviĝas relative al unu la alian, havos malsamajn opiniojn, eĉ pri ajna du okazaĵoj, aŭ unu el ili, se ekzistis ambaŭ antaŭita de alia. Tamen, la rilato causal ne malobservis. Alivorte, la ekzisto de tia sistemo de koordinatoj, kie du okazaĵoj okazas en malsamaj sekvencoj kaj al la sama tempo, ne permesas eĉ GR.

Ĝenerala relativeco kaj la leĝo de universala gravito

Laŭ la leĝo de universala gravito, malkovrita de Newton, la forto de reciproka altiro ekzistas en la universo inter du korpoj. Tero de tiu pozicio rondiras ĉirkaŭ la suno, ĉar ekzistas fortoj de altiro inter ili. Tamen, la ĝenerala teorio de relativeco faras la rigardon trans tiu fenomeno. Gravito, laŭ tiu teorio - sekvo de "kurbeco" (deformado) de spaco-tempo, kiu estas observita sub la influo de la maso. La korpo estas pli peza (en nia ekzemplo, la suno), la pli "flex" sub li la spaco-tempo. Laŭe, ĝia gravitkampo estas tiel forta.

Por pli bone kompreni la esencon de la teorio de relativeco, konsideri la komparo. La lando, laŭ ĝenerala relativeco, rondiras ĉirkaŭ la suno, kiel malgranda bulo kiu rado ĉirkaŭ la kratero de la konuso, formita kiel rezulto de "devigante" la spaco-tempo suno. Kaj la fakto ke ni uzis por preni la forto de gravito estas fakte la ekstera manifestiĝo de la kurbeco, kaj ne per forto, en la senco de Newton. Pli bona klarigo pri la fenomeno de gravito ol proponis en GRT, ĝis nun ne trovita.

Manieroj por testado ĝenerala relativeco

Notu ke la GRT estas facile kontroli, ĉar ĝi rezultas en la laboratorio preskaŭ plenumi la leĝon de universala gravito. Tamen, sciencistoj daŭre havis kelkajn gravajn eksperimentojn. Iliaj rezultoj sugestas ke Einstein teorio estas konfirmita. GRT ankaŭ helpas klarigi la malsamajn fenomenojn observitaj en spaco. Ĉi tio, ekzemple, malgrandaj devioj de hidrargo de ĝia senmova orbito. El la vidpunkto de Newton-a klasika mekaniko ne povas klarigi ilin. Tio ankaŭ estas kial la elektromagneta radiado el malproksimaj steloj estas fleksita kiel ĝi pasas proksime de la suno.

La rezultoj antaŭvidita de ĝenerala relativeco, fakte, diferencas substance de tiuj kiuj donas la leĝoj de Newton (lia portreto estas prezentita pli supre) nur kiam estas superfuerte gravitaj kampoj. Tial, por kompletigi la konfirmo de ĝenerala relativeco postulas aŭ tre precizajn mezuradojn de la vasta amaso de objektoj, aŭ nigra truo, ĉar niaj kutimaj reprezentoj en rilato al ili inaplicables. Tial, la disvolviĝo de eksperimentaj metodoj por testi tiun teorion estas unu el la ĉefaj taskoj de moderna eksperimenta fiziko.

La mensoj de multaj sciencistoj, kaj homoj tute scienco prenas kreita de Einstein fizika relativeco. Kio estas, ni parolis mallonge. Tiu teorio turnas niaj konataj ideoj pri la mondo, do la intereso pri ĝi ankoraŭ ne estis estingita.