Θεωρία της σχετικότητας
Θεωρία της σχετικότητας
Η θεωρία της σχετικότητας είναι ένα πολύ περίπλοκο και δύσκολο να κατανοηθεί. Θα συζητήσουμε εδώ ακριβώς τα βασικά της θεωρίας.
Η θεωρία της σχετικότητας είναι στην πραγματικότητα δύο θεωρίες που
Albert Einstein ήρθε στις αρχές του 1900. Το ένα ονομάζεται «ειδική» σχετικότητα και το άλλο ονομάζεται «γενική» σχετικότητα. Θα μιλήσουμε κυρίως για την ειδική σχετικότητα εδώ.
Μπορείτε να μάθετε περισσότερα σχετικά με δύο πολύ σημαντικές πτυχές της θεωρίας της σχετικότητας σε αυτήν τη σελίδα σχετικά με το
ταχύτητα φωτισμού και διαστολή χρόνου .
Ειδική σχετικότητα Υπάρχουν δύο κύριες ιδέες που συνθέτουν τη θεωρία του Einstein για την ειδική σχετικότητα.
1. Η αρχή της σχετικότητας: Οι νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι για οποιοδήποτε αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς.
2. Η αρχή της ταχύτητας του φωτός: Η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι η ίδια για όλους τους παρατηρητές, ανεξάρτητα από τη σχετική τους κίνηση ή την κίνηση της πηγής του φωτός.
Τι σημαίνει «συγγενής»; Η πρώτη αρχή που αναφέρεται παραπάνω είναι αρκετά συγκεχυμένη. Τι σημαίνει αυτό? Λοιπόν, πριν από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, οι επιστήμονες πίστευαν ότι όλη η κίνηση έγινε σε ένα σημείο αναφοράς που ονομάζεται «αιθέρας». Ο Αϊνστάιν ισχυρίστηκε ότι ο αιθέρας δεν υπήρχε. Είπε ότι όλη η κίνηση ήταν «σχετική». Αυτό σήμαινε ότι η μέτρηση της κίνησης εξαρτιόταν από τη σχετική ταχύτητα και τη θέση του παρατηρητή.
Ένα σχετικό παράδειγμα Ένα παράδειγμα σχετικότητας είναι να φανταστεί κανείς δύο άτομα σε ένα τρένο να παίζει πινγκ-πονγκ. Το τρένο ταξιδεύει περίπου 30 m / s βόρεια. Όταν η μπάλα χτυπηθεί μπρος-πίσω μεταξύ των δύο παικτών, η μπάλα φαίνεται στους παίκτες να κινούνται βόρεια με ταχύτητα περίπου 2 m / s και στη συνέχεια νότια με ταχύτητα 2 m / s.
Τώρα φανταστείτε κάποιον να στέκεται δίπλα στις σιδηροδρομικές γραμμές που παρακολουθούν το παιχνίδι πινγκ πονγκ. Όταν η μπάλα κινείται βόρεια, φαίνεται να κινείται στα 32 m / s (30 m / s συν 2 m / s). Όταν η μπάλα χτυπηθεί προς την άλλη κατεύθυνση, φαίνεται να κινείται βόρεια, αλλά με ταχύτητα 28 m / s (30 m / s μείον τα 2 m / s). Στον παρατηρητή στο πλάι της αμαξοστοιχίας, η μπάλα φαίνεται πάντα να ταξιδεύει βόρεια.
Το αποτέλεσμα είναι ότι η ταχύτητα της μπάλας εξαρτάται από τη «σχετική» θέση του παρατηρητή. Θα είναι διαφορετικό για τα άτομα στο τρένο από το άτομο στο πλάι των σιδηροδρομικών γραμμών.
Ε = mcδύο Ένα από τα αποτελέσματα της θεωρίας της ειδικής σχετικότητας είναι η περίφημη εξίσωση του Αϊνστάιν E = mc
δύο. Σε αυτόν τον τύπο το Ε είναι ενέργεια, το m είναι μάζα και το c είναι η σταθερή ταχύτητα του φωτός.
Ένα ενδιαφέρον αποτέλεσμα αυτής της εξίσωσης είναι ότι
ενέργεια και
μάζα σχετίζονται. Οποιαδήποτε αλλαγή στην ενέργεια ενός αντικειμένου συνοδεύεται επίσης από μια αλλαγή στη μάζα. Αυτή η ιδέα έγινε σημαντική για την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας και της πυρηνικής βόμβας.
Μείωση μήκους Ένα άλλο ενδιαφέρον αποτέλεσμα της ειδικής σχετικότητας είναι η συστολή του μήκους. Η συστολή του μήκους είναι όταν τα αντικείμενα εμφανίζονται κοντύτερα όσο πιο γρήγορα κινούνται σε σχέση με τον παρατηρητή. Αυτό το εφέ εμφανίζεται μόνο όταν τα αντικείμενα φτάνουν σε πολύ υψηλές ταχύτητες.
Για να σας δώσουμε ένα παράδειγμα του πώς τα αντικείμενα που κινούνται πολύ γρήγορα εμφανίζονται πιο σύντομα. Εάν ένα διαστημόπλοιο μήκους 100 ποδιών πετούσε από εσάς με ταχύτητα 1/2 του φωτός, φαίνεται να έχει μήκος 87 πόδια. Αν επιταχύνει έως και .95 την ταχύτητα του φωτός, φαίνεται να έχει μήκος μόνο 31 πόδια. Φυσικά, όλα αυτά είναι σχετικά. Για τους ανθρώπους στο διαστημικό πλοίο, φαίνεται να έχει μήκος 100 πόδια.
Διαβάστε περισσότερα για τον Άλμπερτ Αϊνστάιν και το Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας .