Vad är relativitetsteori för dummies

Den speciella relativitetsteorin revolutionerade bokstavligen fysikens värld och förändrade helt de allmänt accepterade idéerna om världen omkring oss.

Många fysiker är fortfarande engagerade i heta diskussioner relaterade till relativitetsteorin. I detta material kommer jag att försöka förklara så tydligt som möjligt vad denna relativitetsteori är.

Särskild och allmän relativitetsteori

Tillbaka 1905 publicerade den stora fysikern Albert Einstein sitt arbete med titeln Special Theory of Relativity (nedan kallad SRT), där en förklaring till hur man beskriver rörelserna mellan olika tröghetsreferensramar eller, enklare, objekt som rör sig relativt varandra med en viss fart.

I sitt arbete sa forskaren att under rörelse av två föremål med fast hastighet behöver du studera deras rörelse relativt varandra och inte ta ett av objekten som ett absolut system nedräkning.

Enkelt uttryckt, om konventionella astronauter flyger på en rymdfarkost, och du och din partner på en annan, då för För att jämföra dina observationer är det enda du behöver veta hastigheten i förhållande till varandra vän.

Särskild relativitetsteori

Detta är ett unikt underavsnitt som studerar ett exklusivt speciellt fall (det är därför det kallas det), där rörelsen är enhetlig och rätlinjig.

I händelse av att ett materiellt objekt accelereras eller rör sig i en båge, då ETT HUNDRA gäller inte. I det här fallet används den redan Allmän relativitet (Allmän relativitetsteori), beskriver kroppsrörelser i alla andra fall.

Hela Einsteins teori bygger på följande huvudpostulat:

1. Relativitetsprincipen. Enligt honom verkar alla fysiska lagar även på föremål som är tröghetsreferensramar (rör sig relativt varandra med en fast hastighet).
2. Principen för ljusets hastighet. Ljusets hastighet är densamma för absolut alla objekt, och det spelar ingen roll vid vilken hastighet materialobjekt rör sig i förhållande till ljuskällan.

Ether-sökningar och experimentella data

I slutet av 1800-talet letade forskare vid den tiden aktivt efter den så kallade etern - mediet där, enligt deras idéer, ljusvågor borde ha spridit sig. Samtidigt övervägdes en analogi med ljudvågor, och de behöver ett visst medium för förökning.

Som ett resultat av detta fanns övertygelsen att ljusets hastighet kommer att förändras beroende på observatörens hastighet i förhållande till etern.

Till skillnad från sina kollegor bestämde Einstein sig för att lita på resultaten av experimenten och avvisade eterteorin som ohållbart och lade fram sitt antagande baserat på det experimentellt erhållna data.

Och han drog slutsatsen att alla fysiska lagar, liksom ljusets hastighet, är konstanta och inte på något sätt beror på observatörens egen hastighet.

Rumogen och tidens homogenitet

Så enligt SRT finns det en oföränderlig koppling mellan rum och tid. Vi vet alla utmärkt att vårt universum har tre rumsliga dimensioner:

Upp och ner, vänster och höger och fram och tillbaka. Till denna oföränderliga trio läggs också den så kallade tidsdimensionen till, och nu är dessa fyra dimensioner grunden för vårt rum-tidskontinuum.

Så om du rör dig i hög hastighet, specifikt dina observationer angående tid och rymden kommer att skilja sig avsevärt från observationerna från andra observatörer som rör sig med betydligt mindre fart. Det är svårt, nu kommer jag att förklara det med ett enkelt exempel.

Så föreställ dig två rymdfarkoster. På en är du och du håller en laserpekare. Du slår på den och pekar den i rät vinkel mot en spegel i taket och ser hur den (laserstrålen), reflekterad vertikalt nedåt, faller på golvet.

Föreställ dig nu att det är ditt skepp som rör sig med en enorm hastighet på halva ljusets hastighet. Så enligt Einsteins speciella teori kommer denna hastighet att vara helt osynlig för dig.

Men för observatörer på det andra rymdfarkosten, som är i vila och observerar ditt experiment med en laser, kommer de att se en helt annan bild, nämligen:

En extern observatör ser att strålen du avger kommer att röra sig diagonalt mot spegeln (och inte under en direkt vinkel som i ditt fall), sedan reflekterad från ytan, kommer den också att gå diagonalt till golvet och falla på honom.

Med andra ord kommer laserstrålens bana att vara annorlunda för dig och för en extern observatör. Detta innebär att den tid det tar för strålen att färdas på olika avstånd också kommer att skilja sig.

Detta fenomen kallas tidsutvidgning, det vill säga tiden på ditt rymdskepp, som rör sig i hög hastighet, kommer att flyta mycket långsammare än för externa observatörer.

Detta tankeexperiment visar att det finns ett oupplösligt samband mellan rum och tid. Denna anslutning syns tydligt bara när det gäller hastigheter nära ljusets hastighet.

Kombinera massa och energi

Dessutom erhöll den stora forskaren en formel enligt vilken massa och energi har en oupplösbar koppling:

Så, enligt teorin om den stora fysikern, när hastigheten för ett objekt som är gjord av materia närmar sig ljusets hastighet, ökar dess massa. Med andra ord, ju högre ett objekts hastighet är, desto större blir dess vikt, vilket innebär att det blir svårare och svårare att sprida det.

Så när ett materiellt föremål når ljusets hastighet, blir dess massa lika med oändligheten.

Ju tyngre kroppen desto mer energi behövs för att påskynda den och för att påskynda en kropp med oändlig massa krävs en oändlig mängd energi.

Av detta följer att för materiella föremål är ljusets hastighet i princip ouppnåelig.

Innan denna teori såg ingen en uppenbar koppling mellan energi och massa och det var Einstein som bevisade det lagen om bevarande av energi och lagen om bevarande av massa är delar av en allmän lag massa-energi.

Gillade du materialet? Då gillar vi, prenumererar och kommenterar. Tack för att du läste till slutet!