نظریه نسبیت - آنچه در آن است؟ و اصول موضوعه نظریه نسبیت. زمان و فضا در تئوری نسبیت

بازگشت در اوایل قرن 20 تئوری نسبیت فرموله شد. آنچه در آن است و کسی که خالق خود را می داند هر دانش آموز امروز. پس از آن جذاب است که آن را حتی در افراد علاقه مند که دور از علم است. در این مقاله به زبان قابل دسترس توصیف نظریه نسبیت: آنچه در آن است، چه اصول موضوعه و برنامه های کاربردی آن است.

گفته شده است که به Albertu Eynshteynu، خالق، بینش در یک لحظه آمد. دانشمند گفته می شود یک تراموا در برن، سوئیس سوار. او در ساعت خیابان نگاه کرد و متوجه شد که ساعت متوقف خواهد شد که یک تراموا سرعت بخشیدن به سرعت نور. در این مورد آن زمان نبوده است. در نظریه نسبیت آن نقش بسیار مهمی ایفا می کند. یکی از اصول فرموله شده توسط اینشتین - ناظران مختلف درک واقعیت متفاوت است. این امر به ویژه به زمان و فاصله.

حسابداری برای موقعیت ناظر

در آن روز، آلبرت متوجه شد که زبان علم، شرح هر پدیده فیزیکی و یا رویداد بستگی دارد که ناظری که در یک چارچوب مرجع است. برای مثال، اگر هر تراموا مسافر خواهد شد امتیاز رها، آنها در رابطه با آن راست پایین قرار می گیرند. اگر ما از منظر ایستاده در پیاده روی خیابان نگاه کنید، خط سیر سقوط مربوط به یک سهمی به عنوان حرکت تراموا در حالی که عینک حال سقوط است. بنابراین، سیستم مرجع در همه. ما ارائه می دهیم یک نگاه دقیق تر در اصول اساسی نظریه نسبیت.

قانون ترافیک توزیع شده و از اصل نسبیت

با وجود این واقعیت که هنگامی که شما توصیف و شرح وقایع شمارش سیستم متفاوت تغییر دهید، همه چیز جهانی است که باقی می ماند همان وجود دارد. برای درک این، باید تعجب نقاط رها نمی کند، و این قانون طبیعت است که باعث می شود آن را به سقوط. برای هر ناظر، صرف نظر از سفارش در یک حرکت و یا سیستم ثابت مختصات آن است، پاسخ بدون تغییر است. این قانون در قانون توزیع ترافیک به نام. این به همان اندازه در تراموا معتبر، و در خیابان. به عبارت دیگر، اگر شرح حوادث همیشه در که در حال تماشای آنها بستگی دارد، پس از این به قوانین طبیعت نمی شود. آنها، به عنوان آن را در زبان علمی، ثابت بیان شده است. که این از اصل نسبیت است.

دو نظریه اینشتین

این اصل، و همچنین هر گونه فرضیه دیگر، آن را به اولین چک لازم بود، ارتباط دادن آن به با پدیده های طبیعی فعال در واقعیت ما است. اینشتین مشتق شده 2 تئوری نسبیت. اگر چه آنها مرتبط هستند، اما جدا در نظر گرفته.

نظریه نسبیت خصوصی و یا خاص (SRT) است بر این فرض است که، برای همه نوع از سیستم های مرجع، که یک سرعت ثابت، قوانین طبیعت یکسان هستند است. نسبیت عام (GR) این اصل به هر چارچوب مرجع، از جمله کسانی که با شتاب حرکت اعمال می شود. در سال 1905، آلبرت اینشتین نظریه اول منتشر شده است. دوم، پیچیده تر از نظر دستگاه ریاضی، تکمیل شده در 1916. ایجاد نظریه نسبیت، SRT و GRT، یک گام مهم در توسعه فیزیک بود. اجازه دهید ما در هر یک از آنها ساکن.

نظریه نسبیت خاص

آنچه در آن است، چه جوهر آن است؟ بیایید این سوال پاسخ دهد. این است که این نظریه پیش بینی می اثرات متناقض بسیاری است که بر خلاف نیت ما در مورد چگونگی جهان کار می کند. این اثر که رخ می دهد که سرعت نزدیک می سرعت نور است. معروف ترین در میان آنها اثر اتساع زمان (از ساعت) است. ساعت مچی که در حال حرکت نسبت به ناظر، کندتر هستند کسانی که در دست خود را برای او هستند.

در دستگاه مختصات در حال حرکت با سرعت نزدیک به سرعت نور، کشیده نسبت به ناظر، و طول ساختمان (میزان فضایی)، در مقابل، در امتداد جهت محور این جنبش فشرده. این دانشمندان اثر پاسخ-فیتزجرالد انقباض لورنتس هستند. با این حال در سال 1889 او Dzhordzh Fitsdzherald، یک فیزیکدان ایتالیایی است. در سال 1892، هندریک لورنتز هلندی، او اضافه شده است. این اثر نتیجه منفی، می دهد که آزمایش مایکلسون-مورلی، که در آن سرعت از این سیاره در فضا با اندازه گیری "باد اتر" تعیین توضیح می دهد. این اصول اساسی نظریه نسبیت (خاص) می باشد. انیشتین این معادلات فرمول تبدیل وزن ساخته شده توسط قیاس تکمیل شده است. با توجه به آن، به عنوان سرعت بدن نزدیک به سرعت نور، وزن بدن را افزایش می دهد. برای مثال، اگر سرعت 260K. کیلومتر / ثانیه، به عنوان مثال 87 درصد از سرعت نور، از نظر یک ناظر که در چارچوب مرجع ثابت است، به دو برابر جرم جسم.

STO تایید

همه این مقررات، هر آنچه که آنها بر خلاف عقل سلیم است، به زمان اینشتین را به طور مستقیم و به طور کامل در آزمایش های متعدد را تایید کرد. یکی از آنها یک محققان دانشگاه میشیگان برگزار شد. این آزمایش کنجکاو نظریه نسبیت در فیزیک را تایید کرد. محققان در هیئت مدیره قرار داده شده به هواپیما، که به طور منظم با پرواز اقیانوس اطلس، فوق العاده دقیق ساعتهای اتمی است. هر بار پس از بازگشت او به شهادت این ساعت با کنترل فرودگاه مورد بررسی قرار گرفت. معلوم شد که ساعت در هواپیما در هر زمان بیشتر و بیشتر در پشت کنترل عقب افتاده است. البته، آن را تنها یک چهره جزئی، کسری از ثانیه بود، اما این واقعیت بسیار مهم است.

محققان نیم قرن گذشته در حال مطالعه شتاب دهنده ذرات بنیادی - یک سخت افزار بزرگ است. در این پرتوهای الکترونی و یا پروتون، به عنوان مثال به اتهام ذرات زیر اتمی شتاب به عنوان زمانی که آنها را به سرعت نزدیک نیست از نور است. پس از آن آنها به هدف های هسته ای بمباران. در این تست، شما نیاز به در نظر گرفتن این واقعیت است که جرم ذرات افزایش می دهد، در غیر این صورت نتایج آزمایش می تفسیر شود. در این رابطه، SRT مدت طولانی است که فقط یک نظریه فرضی نیست. آن را تبدیل به یکی از ابزارهای است که در مهندسی کاربردی استفاده می شود، همراه با قوانین نیوتن در مکانیک. اصول تئوری نسبیت امروز پیدا شده است استفاده زیادی عملی است.

قوانین STO و نیوتن

صحبت از قوانین نیوتون (پرتره از دانشمند بالا ارائه شده است)، آن را باید به ذکر است که نظریه نسبیت خاص، که به ظاهر آنها را در تضاد، در واقع بازتولید معادلات قوانین نیوتن تقریبا دقیقا، اگر آن را مورد استفاده برای توصیف بدن که سرعت حرکت بسیار کمتر از سرعت نور است. به عبارت دیگر، اگر شما با استفاده نسبیت خاص، فیزیک نیوتن لغو نیست. این نظریه، در مقابل، مکمل و آن را گسترش.

سرعت نور - یک ثابت جهانی

با استفاده از اصل نسبیت، می توان درک کنند که چرا آن را بازی میکند نقش مهمی در سرعت نور است، به جای هر چیز دیگری در این مدل جهان از ساختار. این سوال است که توسط کسانی که تازه شروع آشنایی با فیزیک مطرح شده است. سرعت نور یک ثابت جهانی است دلیل آن است که به عنوان مثل با قانون طبیعی تعریف شده است (بیشتر در مورد این می تواند با مطالعه معادلات ماکسول پیدا شده است). سرعت نور در خلاء، به موجب اصل نسبیت، در هر چارچوب مرجع همان است. شما نمیتوانید فکر می کنم که آن را خلاف عقل سلیم است. این شرح است که به ناظر در همان زمان به عنوان نور از یک منبع ثابت و از حال حرکت (صرف نظر از اینکه آن را در حال حرکت است و با سرعت). با این حال، این طور نیست. سرعت نور، به لطف نقش ویژه آن یک محل مرکزی نه تنها خاص، بلکه در نسبیت عام داده شده است. و در مورد آن بگویید.

نظریه نسبیت عام

آن استفاده می شود، به عنوان ما گفته اند، برای تمام چارچوبهای مرجع لزوما کسانی که سرعت حرکت نسبت به یکدیگر ثابت است. ریاضی، این نظریه به نظر می رسد بسیار مشکل تر از خاص است. این واقعیت که در میان نشریات خود 11 سال گذشته است توضیح می دهد. GTR شامل یک خاص به عنوان یک مورد خاص. بنابراین، قوانین نیوتن همچنین بخشی از آن هستند. با این حال، نسبیت عام به مراتب فراتر از پیشینیان خود می رود. به عنوان مثال، آن را در یک جاذبه جدید توضیح داد.

بعد چهارم

با تشکر از جهان چهار بعدی در حال تبدیل شدن GRT: زمان به سه بعد فضایی اضافه شده است. همه آنها از یکدیگر جدایی ناپذیرند، بنابراین، لازم است به بحث در مورد فاصله مکانی است که در جهان سه بعدی بین دو جسم وجود دارد نیست. در حال حاضر در فواصل زمانی-مکانی بین وقایع مختلف می رود، متحد فاصله هر دو مکانی و زمانی آنها را از یکدیگر. به عبارت دیگر، زمان و فضا در تئوری نسبیت به عنوان یک زنجیره چهار بعدی در نظر گرفته. می توان آن را به عنوان فضا-زمان تعریف شده است. این زنجیره از این ناظران که در حال حرکت نسبت به یکدیگر، خواهد نظرات مختلف، حتی در مورد هر دو رویداد، یا یکی از آنها اگر هر دو قبل از دیگری وجود دارد. با این حال، رابطه علت و معلولی است نقض نکرده است. به عبارت دیگر، وجود چنین یک سیستم مختصات، که در آن دو رویداد در رشته های مختلف و در همان زمان رخ می دهد، حتی یک GR اجازه نمی دهد.

نسبیت عام و قانون گرانش جهانی

با توجه به قانون گرانش جهانی، کشف شده توسط نیوتن، نیروی جاذبه متقابل در جهان بین هر دو جسم وجود دارد. زمین را از این موقعیت بر گرد خورشید، به عنوان نیروهای جاذبه بین آنها وجود دارد. با این وجود، نظریه نسبیت عام باعث می شود نگاه در طرف دیگر به این پدیده است. جاذبه، با توجه به این نظریه - یک نتیجه از "انحنای" (تغییر شکل) فضا-زمان است که تحت تاثیر توده مشاهده شده است. بدن سنگین تر (در مثال ما، خورشید) است، بیشتر "انعطاف پذیری" را در زیر او فضا زمان است. بر این اساس، آن میدان گرانشی است خیلی قوی.

به منظور درک بهتر ماهیت نظریه نسبیت، در نظر گرفتن مقایسه. زمین، با توجه به نسبیت عام، بر گرد خورشید، مانند یک توپ کوچک است که در اطراف دهانه مخروط رول، تشکیل عنوان یک نتیجه از "مجبور" خورشید فضا زمان است. و این واقعیت است که ما استفاده می شود را از نیروی گرانش است که در واقع تظاهر به بیرون از انحنا، و نه با زور، به این معنا نیوتن. توضیح بهتر این پدیده گرانش از GRT پیشنهاد، تا به امروز یافت نشد.

مواد و روش ها برای نسبیت عام تست

توجه داشته باشید که GRT است آسان برای بررسی نیست، از آن در آزمایشگاه نتایج تقریبا با قانون گرانش جهانی مطابقت داشته باشد. با این حال دانشمندان هنوز هم تعدادی از آزمایش های مهم است. نتایج آنها نشان می دهد که نظریه اینشتین تایید شده است. GRT نیز کمک می کند به توضیح پدیده های مختلف مشاهده شده در فضا. این، برای مثال، انحراف کمی از جیوه از مدار ثابت آن است. از نقطه نظر از مکانیک کلاسیک نیوتنی می توانید آنها را توضیح دهد. به همین دلیل است تابش الکترومغناطیسی از ستاره های دوردست خم شده است به عنوان آن را در نزدیکی خورشید عبور می کند.

نتایج پیش بینی شده توسط نسبیت عام، در واقع، تفاوت قابل ملاحظه از کسانی که به قوانین نیوتن (پرتره او در بالا ارائه) تنها زمانی که میدان گرانشی superstrong وجود دارد. بنابراین، برای تکمیل تأیید نسبیت عام نیاز به هر اندازه گیری بسیار دقیق از انبوه اشیاء، و یا یک سیاه چاله، زیرا تضمینی همیشگی ما در رابطه با آنها قابل اجرا. بنابراین، توسعه از روش های تجربی برای آزمایش این نظریه یکی از وظایف اصلی فیزیک تجربی مدرن است.

ذهن بسیاری از دانشمندان، و افراد به دور از علم طول می کشد که توسط نظریه نسبیت انیشتین ایجاد شده است. آنچه در آن است، ما به طور خلاصه صحبت کرد. این نظریه تبدیل ایده های ما آشنا در مورد جهان، به طوری که علاقه به آن هنوز خاموش نشده است.