A teoría da relatividade - o que é? Os postulados da teoría da relatividade. Tempo e espazo na teoría da relatividade

De volta ao th do inicio do século 20 foi formulado a teoría da relatividade. Que é e que o seu creador coñece todos os alumnos de hoxe. É tan fascinante que mesmo interesados en persoas que están lonxe de ciencia. Neste artigo en linguaxe accesible describe a teoría da relatividade, o que é, cales son os seus postulados e aplicacións.

Dise que a Albertu Eynshteynu, o creador, o Insight veu nun instante. Científico supostamente montou un tranvía en Berna, Suíza. El mirou para o reloxo de rúa e entender que o reloxo vai parar cando un tranvía acelerar a velocidade da luz. Neste caso, non habería tempo. na teoría da relatividade que desempeña un papel moi importante. Un dos postulados formuladas por Einstein - observadores diferentes entender a realidade de forma diferente. Isto aplicarase, en particular, o tempo ea distancia.

Contabilización de posición do observador

Aquel día, Albert entender que a linguaxe da ciencia, unha descrición de calquera fenómeno físico ou evento depende o observador está nun marco de referencia. Por exemplo, se calquera eléctrico de pasaxeiros vai perder puntos, eles caen en relación a el directamente baixo. Mira o punto de vista de pé nunha rúa peonil, a traxectoria de caída corresponde a unha parábola, como as de tranvía móvese ao caer lentes. Así, o sistema de referencia a todos. Ofrecemos un ollo máis de preto os principios básicos da teoría da relatividade.

lei de tráfico distribuídos eo principio da relatividade

A pesar do feito de que cando cambiar a descrición dos acontecementos que contan sistemas varían, hai cousas universais que permanecen os mesmos. Para entender iso, hai que saber non perder puntos, ea lei da natureza, o que fai que caia. Para calquera observador, con independencia da orde nun movemento ou sistema fixo de coordenadas, é, a resposta é inalterada. Esta lei é a chamada Lei de distribución do tráfico. É igualmente válidas no tranvía, e na rúa. Noutras palabras, a descrición dos acontecementos sempre depende de quen está a observa-los, entón iso non se aplica ás leis da natureza. Son, como é expresado en linguaxe científica, invariante. Que este é o principio da relatividade.

Dous da teoría de Einstein

Este principio, así como calquera outra hipótese, era necesario primeiro cheque, correlacionando-a cos fenómenos naturais activo na nosa realidade. Einstein derivado 2 teoría de relatividade. Aínda que eles están relacionados, mais son considerados por separado.

teoría da relatividade privada ou especial (SRT) está baseado na premisa de que, para todo tipo de sistemas de referencia, que son unha velocidade constante, as leis da natureza son as mesmas. relatividade xeral (GR) Este principio aplícase a calquera estrutura de referencia, incluíndo aqueles que se moven coa aceleración. En 1905, Albert Einstein publicou a primeira teoría. A segunda, máis complexo en termos de aparato matemático, rematada en 1916. Creación da teoría da relatividade, SRT e GRT, foi un paso importante no desenvolvemento da física. Detenhamo connosco cada un deles.

teoría da relatividade especial

Que é, o que é a súa esencia? Imos responder a esta pregunta. É esta teoría predí moitos efectos paradoxais que son contrarias ás nosas intuicións sobre como o mundo funciona. Estes son os efectos que se producen cando a velocidade se achega á velocidade da luz. O máis famoso deles é o efecto a dilatación do tempo (reloxo). Reloxos que se están movendo con respecto ao observador, son máis lentos que os que están nas súas mans para el.

No sistema de coordenadas en movemento a unha velocidade próxima á velocidade da luz, sendo estirado en relación ao observador, ea lonxitude dos obxectos (extensión espacial), en contraste, é a presión ao longo da dirección do eixe dese movemento. Este efecto científicos chaman-Fitzgerald contracción de Lorentz. Con todo, en 1889 describiu Dzhordzh Fitsdzherald, un físico italiano. En 1892, Hendrik Lorentz, un holandés, engadiu. Este efecto explica o resultado negativo, o que dá a experiencia de Michelson e Morley, na cal a velocidade do planeta no espazo é determinada a través da medición do "vento de éter". Estes son os principios básicos da teoría da relatividade (especial). Einstein suplementado estas ecuacións fórmula de conversión do peso feita por analoxía. Segundo isto, para que a velocidade do corpo se achega á velocidade da luz, o peso corporal aumenta. Por exemplo, se a velocidade é 260K. Km / s, é dicir, o 87% da velocidade da luz, do punto de vista dun observador que está no cadro de referencia fixo, ao dobre da masa do obxecto.

STO confirmación

Todas estas disposicións, calquera que sexan contrarias ao sentido común, en tempos de Einstein están directamente e totalmente confirmados en numerosos experimentos. Un deles tiña unha universidade de Michigan investigadores. Este experimento curioso confirmou a teoría da relatividade en física. Investigadores posta a bordo da aeronave, o que fixo regularmente voos transatlánticos, ultra-precisos reloxos atómicos. Cada vez que despois do seu regreso ao testemuño destas horas foron verificados co control do aeroporto. Descubriuse que o reloxo no avión cada vez máis e máis quedou atrás os controis. Claro, que era só un figuras menores, fraccións de segundo, pero o certo é moi significativa.

Os últimos investigadores medio século están a estudar acelerador de partículas elementais - unha enorme complexos de hardware. Nestes feixes de electróns ou protóns, isto é, as partículas cargadas subatómicas acelerado sempre que non se achegue da velocidade da luz. Logo eles bombardean o branco nuclear. Nestas probas, ten que considerar o feito de que a masa de partículas aumenta, se non, os resultados do experimento non se pode interpretar. A este respecto, o SRT hai moito non fose só unha teoría hipotética. Tornouse unha das ferramentas que se usan en Enxeñaría aplicada, xunto coas leis da mecánica de Newton. Os principios da teoría da relatividade atopou gran utilidade práctica hoxe.

As leis de STO e Newton

Falando leis de Newton (retrato do científico presentada arriba), débese notar que a teoría da relatividade especial, que aparentemente contradi eles, en realidade reproduce as ecuacións das leis de Newton case exactamente, se é usado para describir un corpo cuxa velocidade de movemento moito menos do que a velocidade da luz. Noutras palabras, se está a usar a relatividade especial, a física de Newton non é cancelada. Esta teoría, en contraste, complementa e estende-lo.

A velocidade da luz - unha constante universal

Usando o principio da relatividade, pódese entender por que ten un papel importante é a velocidade da luz, no canto de calquera outra cousa neste modelo mundial da estrutura. Esta cuestión é levantada por aqueles que están só comezando a familiaridade coa física. A velocidade da luz é unha constante universal porque é definida como tal pola lei natural (máis sobre isto pódese atopar a través do estudo das ecuacións de Maxwell). A velocidade da luz no baleiro, en virtude do principio de relatividade, en calquera marco de referencia é o mesmo. Pode pensar que é contrario ao sentido común. Séguese que para o observador, á vez que a luz procedente dunha fonte fixa e dende un movemento (con independencia de se está movendo a unha velocidade). Con todo, non é. A velocidade da luz, grazas ao seu papel especial é xa un lugar central non só especial, pero tamén na relatividade xeral. E dicir sobre iso.

Teoría Xeral da Relatividade

Se usa, como xa dixemos, para todos os cadros de referencia non son necesariamente aqueles cuxa velocidade de movemento en relación ao outro é constante. Matematicamente, esta teoría parece moito máis difícil do que especial. Isto explica o feito de que entre as súas publicacións pasaron 11 anos. GTR inclúe un especial como un caso especial. Polo tanto, as leis de Newton tamén forman parte dela. Con todo, a relatividade xeral vai moito máis alá dos seus antecesores. Por exemplo, se explica nunha nova gravidade.

cuarta dimensión

Grazas ao mundo catro dimensións está facendo GRT: Tempo engadido ás tres dimensións espaciais. Todos eles son inseparables, polo tanto, é necesario falar non sobre a distancia espacial que existe no mundo tridimensional entre dous obxectos. El agora vai en intervalos espazo-temporais entre eventos diferentes, uníndose distancia tanto espacial e temporal los uns dos outros. Noutras palabras, tempo e espazo na teoría da relatividade son considerados como un continuum quadridimensional. Pode definirse como o espazo-tempo. Este continuo destes observadores que se están movendo con respecto ao outro, teñen opinións distintas, mesmo sobre os dous eventos, ou un deles se houbese tanto precedido por outro. Con todo, a relación causal non é violada. Noutras palabras, a existencia dun tal sistema de coordenadas, onde dous eventos ocorren en secuencias diferentes e, á vez, non permite nin unha GR.

A relatividade xeral ea lei da gravitación universal

Segundo a lei da gravitación universal, descuberta por Newton, a forza de atracción mutua existe no universo entre dous corpos. Terra dende esta posición xira en torno do sol, xa que hai forzas de atracción entre eles. Con todo, a teoría xeral da relatividade fai a mirada do outro lado a este fenómeno. Gravidade, segundo esta teoría - unha consecuencia "curvatura" (deformación) de espazo-tempo, que é observada baixo a influencia da masa. O corpo é máis pesado (no noso exemplo, o sol), o máis "flexible" debaixo del o espazo-tempo. Por conseguinte, o seu campo gravitacional é tan forte.

Co fin de mellor comprender a esencia da teoría da relatividade, considerada a comparación. A terra, segundo a relatividade xeral, xira en torno do sol, como unha pequena bola que rola en torno do cráter do cono, formado como resultado "forzar" o sol espazo-tempo. E o feito de que adoitaba levar a forza da gravidade é realmente a manifestación exterior da curvatura, e non pola forza, no sentido de Newton. Mellor explicación do fenómeno da gravidade do que a proposta en TAB, ata a data non se atopou.

Métodos para probar a relatividade xeral

Teña en conta que o GRT non é fácil de comprobar, xa que resulta laboratorio case cumprir a lei da gravitación universal. Con todo, os científicos aínda tiña unha serie de experimentos importantes. Os seus resultados suxiren que a teoría de Einstein é confirmada. GRT tamén axuda a explicar os distintos fenómenos observados no espazo. Isto, por exemplo, pequenos desvíos de mercurio da súa órbita estacionaria. Desde o punto de vista da mecánica clásica newtoniana non pode explicalo las. Esta é tamén por iso que a radiación electromagnética de estrelas distantes é curvada cando pasa preto do Sol.

Os resultados previstos pola relatividade xeral, de feito, substancialmente diferentes das que dan as leis de Newton (o seu retrato aparece arriba) só cando hai campos gravitacionais superfortes. Polo tanto, para completar a verificación da relatividade xeral require tanto medicións moi precisas da ampla masa de obxectos, ou un buraco negro, porque as nosas representacións habituais en relación a eles inaplicábel. Polo tanto, o desenvolvemento de métodos experimentais para probar esta teoría é unha das principais tarefas da física experimental moderna.

As mentes de moitos científicos e persoas distantes da ciencia leva creado pola teoría da relatividade de Einstein. ¿Que é iso, falamos brevemente. Esta teoría transfórmase nosas ideas familiares sobre o mundo, polo que o interese en que aínda non foi extinguido.